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1、炼焦用煤技术知识一、煤的分类标准煤的分类是指导煤炭资源合理利用的基础，也是统计资源的依据。煤分类标准的制定反映了我国在煤炭加工利用方面的科学技术水平。1958年国家技术委员会推荐的煤分类标准是以华北、东北地区的煤样为依据，以煤的可燃基挥发份产率和胶质层的最大厚度为分类指标而制定的。该标准把各种工业用途的煤从褐煤到无烟煤之间的所有煤种划分成10个大类，24个小类。该标准使用近30年。随着我国煤炭工业和焦化工业的发展，新煤田的发现，炼焦用煤基地的不断增加，以及原分类标准中烟煤部分大类的类别较少，烟煤与褐煤划分界限不清等原因，原分类标准已不能满足生产发展的需要，所以从1986年起采用新的分类标准。其
2、中烟煤的分类如表一。烟 煤 的 分 类 表 一类别符号数码分 类 指 标Vdaf，%GR.I.Y,mmB*,%贫煤PM1110.0-20.05贫瘦煤PS1210.0-20.05-20瘦煤SM131410.0-20.010.0-20.020-5050-65焦煤JM15242510.0-20.020.0-28.020.0-28.065*50-6565*25.025.0(150)(150)肥煤FM16263610.0-20.020.0-28.028.0-37.0（85*）（85*）（85*）25.025.025.0(150)(150)(220)1/3焦煤1/3JM3528.0-37.065*25.0
3、（220）气肥煤QF4637.0(85* )25.0（220）气煤QM3443444528.0-37.037.037.037.050-6535-5050-6565*25.0（220）1/2中粘煤1/2ZN233320.0-28.028.0-37.030-5030-50弱粘煤RN223220.0-28.028.0-37.05-305-30不粘煤BN213120.0-28.028.0-37.055长焰煤CY414237.037.055-35*当烟煤的粘结指数测值GR.I.小于或等于85时,用干燥无灰基挥发份Vdaf和粘结指数GR.I.来划分煤类.当粘结指数测值GR.I.大于85时,则用干燥无灰基挥
4、发份Vdaf和胶质层最大厚度Y,或用干燥无灰基挥发份Vdaf和奥亚膨胀度b来划分煤类.* 当GR.I.85时,用Y和b并列作为分类指标,当Vdaf28.0时,b暂定为150%;Vdaf28.0%时,b暂定为220%.当b值和Y值有矛盾时,以Y值为准划分煤类.分类用的煤样,如原煤灰份小于或等于10%时者,不需减灰.灰份大于10%的煤样需按GB474-83规定的煤样制备方法,用氯化锌重液减灰后再分类.新的分类标准具有以下特点：在半工业和实验室的试验基础上，对无烟煤、烟煤、褐煤进行了全面分类。烟煤部分分为12大类。其中新增加了贫瘦煤、1/3焦煤、1/2中粘煤和气肥煤4大类。采用数码组合与原有牌号相结
5、合的原则构成新的分类系统。这种编码系统有利于国际上交流和对比。新分类采用粘结指数为主，胶质层最大厚度或奥亚膨胀度为辅的分类指标，这样可发挥指标各自的优点。二、单种煤的结焦特性不同牌号的煤，在单独炼焦时所得焦炭的性质是各不相同的。为合理地选择各种配合煤的配比，必需了解单种煤的结焦性能。现将可以用来配煤炼焦的各种牌号煤的结焦特性概述如下。1、气煤气煤由于挥发份高，因此在结焦过程中收缩大、焦碳裂纹多、焦块细而长、易碎。正由于这个特性，在配煤中常常用它减少炼焦过程中的膨胀压力和增加焦饼的收缩，以利于推焦。同时因挥发份高，可以得到较多的化学产品和煤气，这都是配用气煤的原因，但多配气煤将使焦碳块度变小、强
6、度下降。2、肥煤肥煤加热时能产生大量的胶质体，其流动性大，热稳定性较气煤胶质较好，炼出的焦碳熔融性好，但横裂纹较多，焦碳气孔率高，有较多的蜂焦。因它具有很强的粘结能力，所以肥煤是配煤中的主要成分，并可以多配弱粘结性煤而炼成机械强度较好的冶金焦。对于挥发份高的肥煤，一般结焦性较差，炼焦配煤中使用此种煤时，应适当减少气煤的配入量。3、焦煤焦煤具有中等挥发份与中等胶质层厚度。大多数焦煤单独炼焦时能得到块大、裂纹少、耐磨性好的焦碳。但在结焦过程中胶饼收缩度小，产生的膨胀压力大，容易造成难推焦。又因焦煤贮量不多，在配煤中应尽量减少焦煤配入量。它在配煤中可以起到提高焦碳机械强度的作用。4、瘦煤瘦煤的变质程
7、度较高，挥发份低，在加热时产生胶质体的容量少、熔融性和粘结性较差、收缩小。但是不同瘦煤单独炼成时，焦碳强度和耐磨性可以有很大差别。大多数瘦煤炼成的焦碳块度大、裂纹少，因熔融性较差，焦碳中有颗粒物存在，使耐磨性变差。在配煤中配入瘦煤可以提高焦碳块度。5、贫煤贫煤加热时不产生或只产生极微量的胶质体，没有粘结性，不能单独炼焦，但可以少量配入作为瘦化剂。配入贫煤时最好经过精细的粉碎。6、无烟煤无烟煤是变质程度最深的煤，所含的挥发份最低，加热时不产生胶质体，加热至高温也不会结成焦碳。因此未将其划入炼焦用煤的范围内。有时在瘦煤缺乏地区，当配煤中煤料较肥时，可少量配入无烟煤作为瘦化剂，配入时需经过细粉碎。三
8、、配煤意义与原则高炉用焦要求灰份低、含硫少、强度大。从上述单种煤结焦特性可知，大多数单种煤在炼焦炉中不易炼出机械强度较高的优质冶金焦，而选择某些单种煤进行配合，可以达到生产优质焦碳的目的。在表二中可看出，配合煤焦碳的质量优于单种煤焦碳。 配合煤及单种煤炼焦时的焦碳质量 表二配 煤 比，%煤 质 分 析焦 碳 强 度，%孙村（肥气）邯郸（瘦煤）VdafY，mmM40（抗碎强度）M10（耐磨强度）10006001004041.6918.1732.1823121959.263.775.614.422.710.2有些炼焦用煤因含灰、硫等有害杂质过高，不能满足高炉冶炼的要求，此外，炼铁、铸造及其它工业对
9、焦碳质量也有不同要求，都不是凭单种煤炼焦所能解决的。因此，必需把不同牌号的煤进行配合使用，才能取长补短，炼出各种质量合格的焦碳，以适应各部门的需要。根据我国煤炭资源的具体情况，采用配煤炼焦既可以合理利用各地区的炼焦煤的资源，又是扩大炼焦用煤的基本措施之一。为了保证焦碳质量，又利于生产操作，在确定配煤方案时，应考虑以下几项原则：（1）、焦碳质量应达到规定的指标，满足使用部门的要求。（2）、不会产生对炉墙有危险的膨胀压力和引起推焦困难。（3）、在满足焦碳质量的前提下，有较高的化学产品产量和质量。（4）、根据本区域煤炭资源的近期平衡和考虑远景规划，充分利用本区域的粘结煤和弱粘结煤。（5）、合理调整炼
10、焦用煤的运输流量和尽量防止对流，并尽可能缩短平均运输距离。四、配合煤的质量指标配合煤的质量取决于单种煤的质量及其配合比。我国部分焦化厂配合煤质量及焦碳质量列于表三。对于炼制冶金焦的配合煤，其基本质量指标如下：1、灰份煤中灰份在炼焦后全部残留于焦碳中，灰份是焦碳中的有害杂质，焦碳的灰份越高，炼铁时焦碳及石灰石消耗量就增多、高炉的生产能力降低。一般焦碳灰份每增加1%，高炉焦比将增加2%-2.5%，石灰石耗量增加4%，生铁产量降低2%-2.5%。同时灰份中的大颗粒易在焦碳中形成裂纹中心，使焦碳的抗碎强度降低，也使焦碳的耐磨性变坏。所以配合煤的灰份应控制在一定范围之内。如果在配合煤中使用了一两种灰份较
11、高的精煤，则其余部分必需选配灰份较低的单种煤，才能保证焦碳的灰份符合要求。配合煤的灰份指标与硫份、挥发份、胶质层厚度的指标一样，可根据各单种煤的指标加权平均计算。我国主要焦化厂的配合煤的灰份普遍较高，根据1991年统计平均为11.2%，最高达14.12%，所以焦碳中灰份也较高，一般在13%以上（见表一）。我国配合煤灰份高的原因是洗精煤灰份偏高，尤其是焦煤、肥煤含灰高，且难洗，而高挥发份弱粘结煤不仅储量多，且灰份低，又易洗，所以采用多配高挥发份、低灰份煤可降低配合煤灰份。另外，配入成型煤也可以降低配合煤的灰份。2、硫份硫在煤中以黄铁矿、硫酸盐及有机硫化合物三种形态存在。硫份也是有害杂质，焦碳中的
12、硫在冶炼时转入生铁中，降低了铁的质量。高炉的生产实践表明，当焦碳硫含量大于1.6%时，每增加1%的硫含量，高炉炼铁焦比要提高1.8%，使高炉生产能力降低15-20%，因此冶金焦含硫量不应大于1%，我国焦碳含硫量约0.7%。当焦碳作为燃料时，硫燃烧后生成硫化物气体，它对金属起腐蚀作用。当焦碳用于气化时，所生成气体需要脱除硫化物后才能使用。焦碳中硫份约为配合煤硫份的85-90%，一般要求配煤的硫份不应大于1%。为降低配合煤中的硫份可采用洗选法、萃取法等脱硫技术。但均未形成经济实用的工业法。从当前实际情况出发，配入含硫量较低的煤种来降低配合煤的硫份是常用方法。3、挥发份配合煤的挥发份高，则炼焦煤气和
13、化学产品的产率也高。但由于大多数高挥发份煤的结焦性较差，因此在多配用高挥发份煤时，焦碳的强度会下降，平均块度变小。为了充分利用我国储量较多的高挥发份煤，也应以满足焦碳质量为前提。一般中大型高炉用焦的配合煤，其干燥无灰基挥发份在28-32%之间。4、胶质层配合煤必须具有适当的胶质层厚度，才能在焦炉中炼出机械强度高的焦碳。但胶质层过厚时会产生很大的膨胀压力，对焦炉炉墙不利。所以在确定配煤方案时，应采用合适的配煤比，使煤料在焦炉内所产生的最大膨胀压力在安全限度内，以免损坏炉室。我国目前大中型高炉用焦的配合煤胶质层厚度大致控制在14-20mm范围内。5、水份配合煤水分多少及其稳定与否，对焦碳产量、质量
14、以及焦炉寿命有很大影响。煤料堆密度与水分有较大关系，干煤堆密度最大，随着水分增加堆密度减小，当水分为7-8%时堆密度最小，约为干煤堆密度的85%左右，水分继续增加，堆密度稍有增加。又因水分汽化潜热大，煤料导热性差，不能迅速将热量传给煤料内层。经估算将1000g煤加热到200所需热量与将此煤中所含10%的水汽化并加热到200所需热量相当，所以没有得到足够热量使水分完全汽化之前，煤料温度只能接近水的汽化温度。如炭化室中心处在装煤后7-8h内，其温度一直停留在110左右就是此原因。由于上述原因，配合煤水分每增加1%，要求立火道温度提高5-7，炼焦耗热量增加约30KJ/kg，结焦时间将延长10-15m
15、in。由此可见，生产中装炉煤水分波动大时易造成炉温波动，使焦饼温度过高或过低。因此规程中规定相邻班的配合煤水分波动不应大于1%。在装煤初期，由于炭化室墙面与煤料温差很大，炉墙向煤料迅速传热，而本身温度骤降，煤料水分越大，炭化室墙面温度下降越多；当炉头的炭化室墙面温度降到600以下时，就会显著地损坏硅砖，影响炉体使用寿命。但煤料水分过低，使操作条件恶化，装煤时冒烟着火加剧，上升管与集气管焦油渣含量增加，炭化室墙面石墨沉积加快，所以入炉煤料水分以控制在10%左右为好。6、细度细度是指煤料中颗粒小于3mm部分所占的百分比。煤料细度对焦碳生产有较大影响。细度过低时，配合煤混合不均，输送和装煤时容易产生
16、偏析，造成焦碳内部结构不均一，降低耐磨强度和抗碎强度。煤的细度过高时，不仅使粉碎机动力消耗增大，而且也使装煤操作条件恶化，煤尘进入集气管使焦油质量变坏，甚至加速上升管堵塞。另外，细度过高会使装入煤的堆密度降低，焦碳质量下降。所以对入炉煤细度要求以75-80%为好。考虑到焦碳质量的稳定，相邻班细度波动不应大于1%。此外，各种煤的硬度不同，如气煤等弱粘性煤的灰份硬度较大，难以粉碎，往往颗粒较大，因此易造成细度过低，故应进行细粉碎；肥煤、焦煤等较脆易碎，往往容易过度粉碎，造成细度过高，故应进行粗粉碎。影响焦碳质量的因素不仅是煤料细度，还与煤料的粒度组成有关。表四列出了某厂用不同粒度组成的煤料，在20
17、0Kg焦炉中炼出的焦碳质量。 不同细度配煤所得的焦碳质量（%） 表四配煤细 度粒度组成，mm转鼓强度55-33-22-11-0.50.5M40（抗碎强度）M10（耐磨强度）67.418.214.512.08.413.833.264.3910.1173.712.014.512.68.414.638.165.399.8782.24.813.013.09.617.042.665.179.98由表5可见，该厂试验中以细度73.7%的焦碳质量为最佳。另外，根据该厂不同配煤比的粉碎试验表明，以控制大于5mm粒级在10%以下，小于5mm粒级不超过40%为好。总之，从焦碳质量出发，细度与粒度分布实属重要。但煤料是非常复杂的有机矿物，而且粒度分布与堆密度有关。所以最佳粒度组成要确保焦碳组织的均一性。
