配合煤粉碎细度对焦炭质量、产量的影响

燕 慧， 岳伟明， 李亮亮

(山西焦化股份有限公司，山西 洪洞 041606)

引 言

随着焦炉大型化及喷吹煤的大量使用，各大钢厂对焦炭质量的要求也越来越苛刻，需要更高的冷热态强度、更低的反应性、低灰、低硫和较低且稳定的水分。面对焦炭市场竞争的日趋激烈及优质炼焦煤的日益短缺，如何根据现有的煤炭资源和生产设备来生产达到质量指标要求的焦炭，并使焦炭生产成本最小，是整个焦化行业追求的目标。

我国大部分焦化厂都采用先配煤后粉碎的生产工艺，该工艺流程简单，投资小，但也存在粉碎不均、配煤准确度差的缺点；为得到强度更好、产量更高的焦炭，各焦化厂应寻找各自最适合的粉碎细度。目前，我公司控制配煤细度要求<3 mm的煤粉达到72%～75%，为了更好地了解配合煤细度对焦炭质量、产量的影响，我公司进行了一系列不同细度下配合煤的40 kg小焦炉结焦性试验，寻找配合煤细度与焦炭质量、产量的关系。

1 试验条件及测定标准

小焦炉试验条件：实际装煤量为44.44 kg(湿煤)，水分10%±0.5%，细度要求分别控制在(72%～82%)±0.5%，结焦时间17.5 h，装煤温度800 ℃，焦饼中心温度控制在(1 000±50) ℃。

2 配煤试验方案

本次试验采用我公司使用的配煤比，在不同配合煤细度下进行40 kg小焦炉结焦性试验。配煤方案见表1。

表1 40 kg小焦炉试验配煤方案

3 配合煤细度与堆密度的关系

为了保证试验的准确性，配煤采用自配方式来控制配合煤细度，即为先配合后粉碎，共进行6次结焦性试验，每次实验均为平行实验，这6次试验的理论配合煤细度依次为：72%、74%、76%、78%、80%、82%。实测细度及堆密度见表2，煤细度与堆密度关系见图1。

表2 实测细度及堆密度

图1 配合煤细度与堆密度关系图

由表2及图1可以看出，在装煤量相同的情况下，配合煤堆密度是随着细度的增加呈抛物线形式；当细度在79.56%时，堆密度达到最大值0.928 t/m3，随后，堆密度随着细度的增加而降低。这是由于，前期，随着细度的提高，煤料间的间隙减小，使煤粒间的接触更加紧密，因而堆密度增加；而细度越细，煤粒越小，面与面磨擦越大，这样颗粒相互不容易挤紧，此时堆密度反而会下降。

4 40 kg小焦炉试验焦炭质量

40 kg小焦炉试验焦炭质量情况见表3，焦炭各粒级筛分情况见表4。

表3 40 kg小焦炉试验焦炭质量情况

表4 40 kg小焦炉试验焦炭各粒级筛分情况

4.1 配合煤细度与焦炭平均块度的关系(见图2)

焦炭平均块度随着配合煤细度的增加呈抛物线形式，在约77%时达最大值。

图2 配合煤细度与焦炭块度关系图

4.2 配合煤细度与焦炭块度均匀系数的关系(见图3)

焦炭块度均匀系数随着配合煤细度的增加呈抛物线形式，在约77%时达最大值。为了提高焦炭的大块率，因而配合煤细度也不易过高，经测算6次试验焦炭的大块率可知，细度为76%时，焦炭大块率较好。

图3 配合煤细度与焦炭均匀系数关系图

4.3 配合煤细度与焦炭显气孔率的关系(见图4)

焦炭显气孔率随着配合煤细度的增加呈抛物线形式，在约77.5%时为最低值。

图4 配合煤细度与显气孔率关系图

4.4 配合煤细度与焦炭抗碎、耐磨强度的关系(见图5、图6)

随着配合煤细度的增加，焦炭机械强度有所改善，抗碎强度M40提高，耐磨强度M10降低。这是由于，粉碎细度提高，煤粉的分散表面积增加，由于固体颗粒对液体的吸附作用使胶质体黏度增加，胶质体易于填满空隙，不利于气体的析出，形成结构坚实的焦炭，炼焦过程中半焦收缩小，焦炭裂纹少，因而提高了焦炭的机械强度。

图5 配合煤细度与抗碎强度关系图

图6 配合煤细度与耐磨强度关系图

4.5 配合煤细度与焦炭反应后强度的关系(见第85页图7)

随着堆密度的增加，焦炭反应后强度CSR也呈现先上升后下降趋势，至约78%时达最大值；堆密度增加，焦炭气孔率降低，与二氧化碳反应时的表面积减少，反应速率减小，因而反应后强度有所上升。

图7 配合煤细度与反应后强度关系图

5 结论

1) 在配合煤水分、装煤量一定的情况下，堆密度是随着配合煤细度的增加先增加而后降低；当配合煤细度在79.56%时，堆密度达到最大值0.928 t/m3，之后开始下降；当配合煤细度范围在72.00%～79.56%时，细度每提高1%，堆密度提高约13 kg/m3，结合我公司6 m焦炉有效容积38.5 m3、成焦率76%、全年预计生产15.33万炉测算，细度提高1%，单炉装煤量大概增加500 kg，单炉焦炭产量可以增加380 kg，全年预计焦炭产量可以增加5.8万t。因此，在现有基础上适当提高配合煤的细度，可提高焦炭质量、产量。

2) 随着配合煤细度的增加，煤料间的间隙减小，使煤粒间的接触更加紧密，不利于气体的析出，从而形成了结构坚实的焦炭，因而焦炭块度均匀、致密，气孔率低，反应后强度有所提高，焦炭抗碎强度M40提高，耐磨强度M10降低；而粉碎细度过细，煤粒越小，面与面磨擦越大，这样颗粒不容易相互挤紧，从而影响配合煤堆密度及焦炭强度。

3) 根据40 kg焦炉试验数据得出，配合煤细度控制在(77.0±1)%的范围内，焦炭质量、产量较佳；在工业焦炉实际应用时还应充分考虑配合煤细度提高后对配煤、回收等系统的影响，并根据实际情况选择合适的配合煤细度。