第８期 ２０１３年８月 ・山西焦煤科技 Ｓｈａｎｘｉ Ｃｏｋｉｎｇ Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．８ Ａｕｇ．２０１３ 问题探讨・ 影响焦炭质量的因素分析 王步花 （山西运城焦化煤气厂，山西运城０４４０００） 摘 要 随着钢铁工业的发展，对焦炭质量的要求愈来愈高，我国优质焦煤资源有限，为合理利 用我国煤炭资源，结合企业生产实际，分别从焦炭质量的灰分、硫分、挥发分、冷热强度等重要指标，分 析了影响焦炭质量的各种因素，包括：来煤的采样分析，贮煤场地的清洁，各煤种的分别堆放，煤的贮 存量及贮存时间，煤的煤化程度、黏结性和结焦性等。 关键词 焦炭；质量；因素；分析 中图分类号：ＴＤ９８４文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２—０６５２（２０１３）０８—００５４—０３ 焦炭是冶炼工业的主要燃料，随着钢铁工业的发 展，对焦炭质量的要求愈来愈高，炼焦生产中需配人 的用煤量。配煤仓采用８ ｍ直径、双曲线斗嘴的圆筒 仓５个，储量约为２ ５００ ｔ。使焦炉连续、均衡生产，稳 定焦炭质量。 煤的存放时间也不能过长，以免引起煤质氧化、 大量的优质焦煤。但我国优质焦煤资源有限，占我国 煤炭储量的比例不足４％，因此，研究和不断探讨提 高焦炭质量是焦化企业的长期任务。为扩大炼焦资 源，山西运城焦化煤气厂建成了２×５０孔ＴＪＩＡ３５０Ｄ 型单热式捣鼓焦炉。 １ 影响焦炭质量的因素 影响焦炭质量的因素几乎是全方位的，在生产前 燃点降低，煤质变坏，对炼焦不利。若存放时间过长， 由于氧化产生的热量不能及时散发，煤还会自燃。 １．３配煤质量管理 该厂配煤系统采用ＰＬＣ控制与就地操作相结合 的控制方式来保证配煤的准确性。加强配煤比的日 常检测，对电子秤定期标定和校核，强化配煤质量管 理。以配煤前单种煤的指标按配煤比计算，配合煤指 有煤的煤种、质量、接收、储存等，在焦化生产中有配 煤、炉温调节等炼焦生产操作的影响，出炉后又有熄 焦操作等的影响。可见生产过程的每个环节都可能 影响到焦炭的质量。 １．１ 来煤接收 标与实际配合煤指标相比较，来考核配煤的准确度， 规定配煤前后挥发分相差不超过±０．７％，灰分不超 过±０．３％。 来煤应按规程取样分析，根据煤种分别接受，卸 往指定地点，防止不同煤种在接受和卸煤过程中互 混。为稳定煤的质量，来煤经堆放，均匀后再送往粉 １．４焦炭灰分和硫分取决于炼焦配合煤 配合煤的灰分全部转入焦炭，配合煤和焦炭的灰 分存在以下关系，即： Ａ焦＝Ａ，￣／Ｋ 碎，配煤工序。各种煤的卸煤场地必须清洁，更换场 地时应彻底清扫。受煤坑更换煤种时，也应清扫 干净。 １．２ 煤的贮存 式中： 煤、４焦一分别为配合煤和焦炭的灰分，％； 一全焦率，％ 该厂备煤系统能力是按６０万ｔ／年产焦炭的焦炉 生产能力而配套设计的，精煤场储量约为焦炉１２天 收稿日期：２０１３—０５—１３ 结合洗煤成本，提高中煤利用效果等综合权衡， 配合煤灰分以８％～９％比较合理。由于我国中等煤 作者简介：王步花（１９６５一），女，山西介休人，１９８９年毕业于太原理工大学，工程师，主要从事煤焦质检工作，（Ｅ ２０１３年第８期 王步花：影响焦炭质量的因素分析 ・５５・ 化度的焦煤和肥煤灰高难洗。但高挥发的气煤储量 大且灰低、易洗，因此，适量多配高挥发低灰煤是降低 配合煤灰分的一条有效途径。 配合煤大约有６０％～７０％硫分转入焦炭，配合 煤的全焦率为７０％～８０％，所以焦炭硫分约为配合 煤硫分的８０％～９０％。对于同一种配合煤，提高炼 焦的最终温度可降低焦炭的含硫量。 该厂结合当地肥煤硫分高的特点，配以２５％含 瘦焦煤达５０％，曾出现过推焦困难的现象。当配合 煤的挥发分大于３５％时，即使配合煤的黏结性很好， 但由于收缩系数大，焦炭的平均粒度小，抗碎强度低， 因此，装炉煤的挥发分不宜过高。 １．６．２备煤及炼焦工艺指标的影响 １）装炉煤堆密度。在炼焦生产中，通过采用增 大堆密度来改善焦炭质量的办法已在生产中应用。 煤料堆密度提高，对提高焦炭质量有利，但捣固炼焦 硫低的瘦煤，以降低配合煤的硫分。 １．５ 焦炭挥发分和水分受炼焦生产操作条件控制 焦炭挥发分是焦炭成熟的标志。焦炭挥发分与 炼焦煤料、炼焦最终温度有关。配合煤挥发分高，在 一定的炼焦工艺条件下，焦炭挥发分也高。随着炼焦 的最终温度升高，焦炭挥发分降低。焦炭挥发分过 高，说明焦炭没有完全成熟，出现生焦。焦炭挥发分 过低时，说明焦炭过火，焦炭裂纹增多，易碎。 焦炭水分是在熄焦操作时产生的，受熄焦方式和 熄焦操作因素的影响。该厂采用的是湿法熄焦方式， 为降低焦粉含量，有利于高炉生产，焦炭水分控制在 ７％左右。 １．６焦炭机械强度的影响因素 焦炭机械强度是焦炭在运输和使用过程中抵抗 磨损和破损的能力，是焦炭的主要质量指标。我国主 要以米库姆转鼓试验指标评定焦炭机械强度，即抗碎 强度Ｍ∞和耐磨强度Ｍ 影响焦炭机械强度的主要 因素是炼焦煤的性质，备煤操作和炼焦工艺条件等。 １．６．１配合煤的影响 １）配煤的黏结性与结焦性。表征煤的黏结和结 焦性的指标很多，该厂主要以Ｇ值和Ｙ值来控制配合 煤的黏结性与结焦性。烟煤黏结指数属于黏结性指 标，胶质层厚度既反映煤的黏结性，又能表征煤的结 焦性，当配煤的黏结性和结焦性指标达到足够值时才 能生产出高强度的焦炭。该厂配合煤的Ｇ值一般控 制７５～８５，Ｙ值一般控制在１９～２５ ｍｍ。 ２）配合煤的挥发分及收缩度。根据生产经验表 明，当配合煤的挥发分为２５％～３０％时，焦炭的气孔 率和比表面积最小，焦炭的耐磨强度和反应后强度达 到最优范围。当配合煤的挥发分低于２５％时，在配 合煤黏结性很好的条件下，虽能生产出高强度的焦 炭，但因炼焦膨胀压力增大，焦饼收缩减少，造成炉墙 受损、推焦困难。在该厂生产初期，由于入炉煤配人 焦炭的抗碎强度Ｍ 。改善不大，甚至还略有下降，而 耐磨强度Ｍ 。却有较大幅度的提高，这是捣固焦的一 大特点。当煤料堆密度增加后，半焦收缩受各层问收 缩速度不同的作用，比较致密的焦炭由于硬度大，对 内应力的松弛作用变小，所以，焦炭更容易产生裂纹。 裂纹多焦炭块度小，抗碎强度Ｍ们就降低。所以，该 厂在捣固焦的配合煤中添加焦粉来降低煤料的收缩 梯度，以减少焦炭裂纹的产生，裂纹少，块度增大。但 焦粉的添加比例要适当，否则对焦炭耐磨性不利。 ２）装炉煤水分。装炉煤水分一般控制在１０％ 以下，降低水分有利于增加装炉煤的堆比重，并减少 热量损失，提高炼焦速度和焦炭质量。 ３）装炉煤细度。装炉煤细度增大，使煤质配合 均匀，有利于提高焦炭强度。但煤的细度过大时，堆 密度降低，装炉烟尘量增多，焦炭质量下降。一般装 炉煤的细度为９０％以上，经过该厂对所用煤种不同 配煤比的粉碎试验表明，以控制＞５ ｍｍ粒级在１０％ 以下，＜０．５ ｍｍ粒级不超过４０％为好。 ４）炼焦温度与焖炉时间。提高炼焦最终温度与 延长焖炉处理时间，使结焦后期的热分解与热缩聚程 度增高，可使焦炭挥发分降低，焦炭气孔壁材质更加 致密，碳结构中氢含量减少。耐磨强度有所提高，但 随着气孔壁的致密化，微裂纹扩展，则抗碎强度稍有 降低。 １．７焦炭热性质的影响因素 焦炭的冷强度是焦炭热强度的保证，焦炭的热性 能与焦炭的气孔率、气孔壁厚度、界面结合情况以及 焦块的大小、裂纹的情况有关。 １．７．１ 炼焦煤的煤化程度 低变质程度煤所生产的焦炭有较高的反应性，随 着变质程度的增加，所生产的焦炭反应性也逐渐降 低，当煤的变质程度接近贫煤时，焦炭反应性略有上 升。为了解煤种及配煤结构对焦炭性能的影响，特制 ・５６・ 山西焦煤科技 ２０１３年第８期 定了不同配比的试验方案，用２０ ｋｇ试验焦炉进行了 炼焦，并检测了焦炭的冷热强度，结果见表１。 表１ 不同配煤结构对焦炭性能的影响％ 得焦炭热性能最好，其次是肥煤。配人气煤的焦炭热 性能稍差。 １．７．２配合煤中灰分影响焦炭热性能 在煤中灰成分中的钾、钠氧化物对焦炭与二氧化 碳反应有催化作用。同时煤中的灰成分在炼焦过程 中降低了煤的黏结性，增加焦炭的裂纹。高灰分的焦 炭，在高炉冶炼中，在热的作用下裂纹继续扩展，焦炭 粉化，从而降低了焦炭的热性能。 ２结论 １）煤的煤化程度、煤中的灰分、煤的黏结性与结 试验表明，中等煤化程度的单种煤和中等黏结性 的煤相配炼出的焦炭气孑Ｌ率低，而且与ＣＯ：反应后 气孔率的增值也较小，热性能最佳，即纯焦煤炼焦所 参焦性能是保证焦炭质量的首要条件。２）改善生产工 艺、强化生产操作管理是稳定焦炭质量的重要因素。 ３）要提高焦炭质量，必须要对每个环节齐抓共管。 献 考 文［１］李清田，刘洪春．炼焦工艺与技术［Ｄ］．太原：太原理工大学，２００５：４５ ５０ ［２］潘立慧．炼焦新技术［Ｍ］．冶金工业出版社，２００６：１４１—１４９． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｏｋｅ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｗａｎｇ Ｂｕ——ｈｕａ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｃｏｋｅ ｑｕａｌｉｔｙ ａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｈｉｇｈ．Ｏｕｒ ｈｉｇｈ—ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｋｉｎｇ ｃｏａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｒｅ ｌｉｍｉｔｅｄ，ｆｏｒ ｒａｔｉｏｎａｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｐｒｏ— ｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｄｉｃｅｓ ｏｆ ｃｏｋｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｕｃｈ ａｓ ａｓｈ，ｓｕｌｆｕｒ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｖｏｌａｔｉｌｅ，ｃｏｌｄ ａｎｄ ｈｏｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｖａｒｉｏｕｓ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｃｏｋｅ ｑｕａｌｉｔｙ，ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏａｌ，ｃｏａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｉｔｅ ｃｌｅａｎ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｔａｃｋｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｏａｌ，ｃｏａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｃｏａｌｉｆｉｃａ— ｔｉｏｎ，ｂｏｎｄａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｋｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏａｌ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｃｏｋｅ；Ｑｕａｌｉｔｙ；Ｆａｃｔｏｒ；Ａｎａｌｙｓｉｓ （上接第５３页） ［１］ 卢参考文献 萍，侯克鹏．帷幕注浆技术在矿山治水中的应用现状与发展趋势［Ｊ］．现代矿业，２０１０（３）：２１—２４． ［２］赵永清．北徐楼煤矿陷落柱充水、导水性分析及防治［Ｄ］．泰安：山东科技大学，２００６． ［３］吴文金．岩溶陷落柱充填特征与堵导水分析［Ｊ］．北京工业职业技术学院学报，２００６，５（２）：１０６—１０９． ［４］ 张茂林，尹尚先．华北型煤田陷落柱形成过程研究［Ｊ］．煤田地质与勘探，２００７，３５（６）：２６—２９． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｏｌｌａｐｓｅ Ｃｏｌｕｍｎ Ｗａｔｅｒ Ｉｎｒｕｓｈ Ｓｈａｏ Ｗｅｎ——ｇａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｋａｒｓｔ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｃｏｌｕｍｎ ｉｓ ｅａｓｙ ｔｏ ｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ，ｔｈｅ ｔｈｒｅａｔ ｔｏ ｎｏｒ— ｅａｌｒ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｉｓ ｈｕｇｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｃｏｌｕｍｎ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｋａｒｓｔ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｃｏｌｕｍｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｋａｒｓｔ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｃｏｌｕｍｎ ｎｅｅｄ ｔｏ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｔａｇｅｓ ｏｆ ｋａｒｓｔ ｃａｖｅ ａｎｄ ｋａｒｓｔ ｃｏｌｌａｐｓｅ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｃｏｌｕｍｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｏｕｎｄ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｃｏｌｕｍｎ ａｎｄ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｃｏｌｕｍｎ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｃｏａｌ ｍｉｎｅ；Ｃｏｌｌａｐｓｅ ｃｏｌｕｍｎ；Ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ；Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ