焦炭质量的提高与炼焦工艺的发展探析

摘要：在供给侧结构性改革和煤炭行业深化改革的背景下，通过提升过程要素提高焦炭质量是焦炭行业供给侧结构性改革的重要内容。影响焦炭质量的工艺因素很多。通过梳理后主要包括：装料密度和水分、粒度、炉墙温度、炭化室的宽度、炼焦制度和炉形、炼焦方式等。通过改善这些工艺因素，能够带动焦炭领域打赢供给侧结构性改革之战。

關键词：工艺因素;焦炭质量;干熄焦;湿熄焦;温度

一、影响焦炭质量的煤质因素

（一）灰分和硫分

焦炭中的灰来自配合煤。灰主要是金属氧化物。这些金属氧化物和碳的热膨胀系数不同。前者是后者的6到1O倍。热应力发生在两者之间的界面，形成裂纹。这使得CO2和碱金属渗透到焦炭内部，加速了气化反应的反应速率，导致焦炭的反应活性增加，反应后强度下降。焦炭中的硫来自混煤，超过三分之二的混煤中的硫被带入焦炭。焦炭中的硫是有害成分，不仅影响铁水的含硫量，而且影响高炉的运行。当焦炭的含硫量波动时，其影响更加严重。硫含量过高会导致生铁硫含量过高，降低生铁质量。因此，要求焦炭的硫含量尽可能低，含量稳定。在配煤时，必须对每一种煤的灰分和硫分进行分析。各混煤的灰分和硫分之和必须小于焦炭。指标要求。

（二）挥发分

低变质煤的挥发分含量与瓦斯煤相同。在配煤中，一般采用低变质煤代替瓦斯煤。如果用低变质率代替其它低挥发性的炼焦煤，配合煤的挥发率将过高。在炼焦过程中，会有太多气体逸出。裂纹和气孔降低了焦炭的强度。当然，也不是挥发分含量越低越好，挥发分含量过低，焦化时收缩较小，容易增加高炉壁压，对高炉造成一定程度的破坏。因此，煤的挥发分含量是一个较为重要的质量指标，一般不宜控制在25%-30%。

（三）粘结性和结焦性

混煤的粘结指数主要包括胶层厚度和粘结指数。在炼焦过程中，需要有足够的胶体来浸泡和结合煤中的固体物质。但是，如果胶体过多，就会影响挥发性物质的逸出，影响焦炭的质量。因此，在配煤时，一般用胶体比较合适，层厚控制在19毫米左右。粘结指数（G）反映了煤的粘结性能和结焦性能。因此，煤必须有足够的G值才能保证焦炭的强度性能，但过高的G值会增加焦炭的脆性。因此，在配煤中，一般宜将G值控制在65±5。低变质煤几乎没有粘结性，不能单独作为炼焦煤使用。配煤时，应根据各煤种的胶层厚度和粘结指数来控制配煤量。5%～10%比较合适。

（四）工艺条件对焦炭质量的影响

除了煤质影响外，焦炭质量还和结焦时间尤其是结焦末期的焖炉时间、调火的温度控制、捣固密度等工艺条件有关。其中结焦时间是随着产量要求定的，焖炉时间长短和标准温度相关。炼焦方面能够控制的就是结焦过程中的温度控制，煤饼捣固密度。1）控制温度就是要在生产中杜绝出现生焦、过火焦现象。还要有一定的焖炉时间，让焦炭能够充分收缩，这就要求调火工，煤气系统人员加强对温度调节和控制，稳定生产节奏，为标准温度合理地制定、调整、稳定打下基础。2）捣固密度是炼焦生产中的重要控制参数，它关系到焦炭的致密性，即焦炭密度。焦炭密度大，说明焦炭内部气孔壁厚，气孔壁厚度是影响焦炭热强度的直接因素。这就要求强化对捣固工的捣固操作培训，对捣固机的点巡检以及日常维护。

二、提升焦炭质量的新技术

（一）分组粉碎技术

焦炭质量最重要的影响因素是焦煤原料，焦煤预处理主要采用群破碎技术，其目的是为了解决以下问题：一是不同煤种之间的破碎性能差异较大;第二，含矿质较高的煤必须粉碎等。因此，炼铁企业在对煤进行预处理时，可以根据原煤的制粉难度和矿质含量进行分组制粉。例如宝钢，宝钢的单配煤比通常包含8-10种煤。炼焦煤和肥煤在制粉时容易破碎，气煤和贫煤也容易破碎。更困难的煤种，如煤，需要单独粉碎。宝钢使用的粉碎机是锤式粉碎机。这种粉碎机是可逆的，速度可调，它也有一个反击板。细度控制良好，达到了预期的粉碎效果。

利用煤粉化技术加工煤炭的过程一般分为两个步骤：首先，在成组制粉之前，必须粉碎单一类型的煤炭。将焦化单煤输送到配煤箱前，对体积大、破碎难度大的煤进行预碎，60%煤的破碎细度应小于3mm。第二步，将煤粉分组破碎后，均匀混合。一般来说，两组被粉碎的煤在粉碎后会流入同一输送带。但是此时的碎煤处于分层状态，因此在送煤到煤塔之前，需要通过搅拌槽进行均匀混合。混流池的组成部分是滑槽体和挡板。其原理是利用煤料下落的速度和滑槽的高度，使煤料下落时多次落入挡板，使其充分混合。

（二）成型煤技术

煤的积聚密度直接影响焦炭的密度和强度。选择成型煤工艺，将煤粉与成型煤按适当比例混合配置。适当提高高炉的聚煤密度，增强炼焦煤自身的附着力。但目前型煤技术仍存在许多不足之处，需要不断改进。首先，将型煤技术与群破碎技术相结合，对劣质煤进行破碎，利用其生产型煤。其次，跟踪配煤质量，确定煤粉和型煤的比例，保证焦炭质量。最后，扩大了煤的应用范围，提高了焦炭的质量。

（三）加入添加物

在装煤炉中合理添加一定量的抗裂剂、粘合剂等非煤掺合料，使焦化性能得到适当改善。摘要高挥发性煤材料和高流动性，应采用添加抗裂化剂的方法来提高焦炭的质量，添加剂能改善焦炭的孔隙结构，提高了焦炭的机械强度，提高了焦炭的规格。弱粘结性煤材料，流动性低，应采用添加粘结剂的方法来提高焦炭的质量，添加剂可以适度提高焦炭的反应性能和焦炭的机械强度。

简而言之，焦炭的化学成分主要包括灰分、硫、挥发物和水分，强度主要包括破碎强度、耐磨性、反应活性和反应后强度。这些焦炭的质量指标对高炉的运行和钢材的质量有重要的影响。它有一个很大的影响，而焦炭的质量主要取决于配合煤的性质和生产工艺条件，尤其是榆林低变质煤的配入可以有效降低焦炭的灰分和硫含量，但它几乎没有凝聚力，所以，分析每个煤的凝聚力和炼焦指数类型，并确定低变质煤的配入数量不影响焦炭强度要求。

参考文献：

[1]纪增辉.论焦炭质量对高炉冶炼的影响[J].中国金属通报，2019 （08）：207-208.

[2]解俐.不同粒度分布对配合煤、焦炭质量影响[J]山西化工，2019，39 （04）：65-67.

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