一级冶金焦技术的研究终稿

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1、高硫、高灰焦煤配粘结剂捣固炼焦生产一级冶金焦技术的研究及应用研究报告乌海地区炼焦煤资源丰富，但多以1/3焦煤、肥煤为主，主要特点是高灰、高硫，故仅利用本地的焦煤，难以生产出优质的焦炭。近几年，随着焦化行业的发展，捣固炼焦技术在本地区得到推广应用，利用本地及周边地区的原料煤配煤捣固炼焦，可以生产出二级冶金焦。分析冶金焦消费市场的未来走向：随着炼铁高炉的大型化，富氧喷煤技术的发展，用户对焦炭的质量要求也随之提高，尤其是对焦炭的热性能指标提出了更高的要求。乌海煤焦化西来峰焦化厂充分发挥工艺优势，利用本地及周边地区煤炭资源，经反复试验论证研究，开发出利用乌海高硫、高灰焦煤配粘结剂捣固炼焦生产一级冶金焦

2、技术，填补了此方面炼焦技术的空白。一、乌海及周边地区炼焦煤资源状况1.乌海地区资源情况乌海地区炼焦煤资源主要分布在乌达煤田和桌子山煤田，含煤总面积463.3km2，煤炭资源保有储量44.1亿吨。乌海地区各矿区煤炭资源储量情况见表11。阿拉善盟二道岭矿区神华乌海煤焦化公司所属井田面积13.3km2，无烟煤保有储量3.7亿吨。乌海地区焦煤资源情况汇总表 表11 序号单位（矿区）名称井田面积（km2）保有储量 （万吨）可采储量 （万吨）备 注一乌达矿区35.44.02.91乌达矿业公司29.33.22.43座矿井2地方煤矿6.10.80.54座矿井二桌子山煤田乌海地区191.520.011.81海勃

3、湾矿业公司83.76.73.4包括卡布其深部井田2乌海煤焦化公司53.65.73.5包括利民煤矿3地方煤矿54.27.64.944座矿井三棋盘井矿区及其外围122.716.16.91蒙西煤化公司35.04.82.22座矿井2鄂绒集团38.53.62.24座矿井3其他地方煤矿49.27.72.5四乌海市境内勘查区113.74.02.41四道泉勘查区502.11.3勘探2呼和勃勒格详查区59.31.40.8详查3公乌素井田深部区4.40.50.3没有设置矿权合 计463.344.124.0神华集团乌达矿业公司煤田分布在乌达煤田，煤层赋存于石炭、二迭系的煤系地层中，井田面积29.301KM2, 保有

4、煤炭资源储量31538万吨，可采储量24022万吨。乌达煤田主要有9#、10#、12#、13#、15#、16#和17#共7个可采煤层，现主要开采煤层为9#、12#、13#、15#，煤种主要为焦煤、1/3焦煤、肥煤。其中9#、10#层煤为高硫煤，其余各煤层为低硫或中硫煤。神华集团海勃湾矿业公司和神华乌海煤焦化公司焦煤资源分布在桌子山煤田。其中：海勃湾矿业公司井田面积83.69KM2, 保有煤炭资源储量67136万吨，可采储量53465万吨；神华乌海煤焦化公司井田面积53.64KM2, 保有煤炭资源储量56752万吨，可采储量34602万吨。桌子山煤田9#、10#、12#、14#、16#、17#为

5、主要可采煤层，现主采煤层为9#、10#、12#和16#层，煤种主要为1/3焦煤、焦煤，少量为肥煤、气煤。均为中灰、中高硫煤。神华乌海煤焦化公司无烟煤资源主要分布于阿拉善盟二道岭矿区，煤层赋存于侏罗系延安组煤系地层中，井田面积13.319KM2, 保有煤炭资源储量36550万吨，可采储量15997万吨，共有九层可采煤层，煤质均为低硫、低灰、高发热量、低挥发份、高化学活性，热稳定性好等特点的无烟煤。2.乌海地区煤炭资源煤质特征及变化规律2.1乌海地区煤质情况 乌海地区主采煤层煤质量情况表 表21分类产品名称煤炭分类品种试样状态工业分析煤的结焦性指标原煤可选性评价灰分 Ad%挥发分 Vdaf%硫分

6、St,d%粘结指数GR.I胶质层Ymm-1.4产率(%)可选性乌达煤田质量特征九层1/3JM、肥煤高硫原煤10.23-24.8429.14-33.643.12-4.57易选洗煤4.977.2128.630.342.32.8889525.528.0十二层1/3JM、肥煤中硫原煤31.26-35.4533.43-35.813.33-3.21中等可选洗煤8.511.029.032.51.6-1.988952426十三层1/3JM、焦煤低硫原煤28.22-30.2931.55-30.290.85-2.48难选洗煤5.56-9.7725.06-29.070.53-0.8880901723十五层1/3JM

7、低硫原煤22.33-27.0927.36-28.11中等可选洗煤9.58-13.1524.26-26.890.87-1.3263-9115.5-18桌子山煤田质量特征九层1/3JM低硫原煤30.76-47.9532.78-35.640.42-1.09极难选洗煤8.4310.5529.232.640.450.6870-8515-18十六层1/3JM中硫原煤28.13-42.2833.01-34.521.95-3.84中等可选洗煤7.5-9.8428.6-31.81.56-1.980-8717-242.2低硫主采煤层煤质变化规律乌海地区炼焦煤资源丰富但低硫煤资源缺乏，煤种多以1/3焦煤、肥煤为主少

8、部分主焦煤和气煤，其主要特征是：2.2.1乌海地区低硫煤层煤质变化规律桌子山煤田:桌子山煤田9号层煤的成煤时代为下二迭纪的中组煤，属于1/3焦煤但偏于气肥煤，9号层煤原煤硫分大于洗煤硫分。乌达煤田:13层煤的成煤时代为上石炭纪，原煤全硫赋存以无机硫为主，洗煤硫分以有机硫为主，洗选加工时是原煤精煤硫分大于精煤硫分。乌达煤田低硫分的13层煤，大多数采区属于1/3焦煤但局部为主焦煤。2.3乌海地区中、高硫主采煤层煤质变化规律乌海地区中、高炼焦煤储量较大市场可供给量相对丰富，桌子山煤田范围内生产中硫煤量较大，乌达煤田生产高硫煤量较大。乌达煤田的中、高硫煤变质程度较桌子山煤田深，乌达煤田的中、高硫煤的变

9、质程度接近于主焦煤，而桌子山煤田的中、高硫煤的变质程度与气煤较接近。单独炼焦时，乌达炼焦煤与桌子山桌子山煤田相比，焦炭粒度、机械强度、热性能较好，但焦炭硫分较桌子山煤田高的多。3.乌海地区煤的洗选情况 3.1 乌海地区洗选加工方面特点 乌海地区以桌子山煤田范围内生产的原煤进行洗煤时,常采用的洗选工艺是重介+浮选工艺。以乌达煤田范围内生产的原煤进行洗煤时, 常采用的洗选工艺是跳汰+浮选工艺，少部分的洗煤厂采用重介+浮选工艺。3.1.1 两大矿业公司洗煤厂 乌海地区矿井生产以神华集团两大矿业公司为主，洗煤厂通常建在矿井周围主洗矿井生产的原煤。由于矿井生产不可能分层开采，因此洗煤厂生产精煤质量指标受

10、矿井原煤性质制约，各项质量指标不能完全满足炼焦用煤要求。3.1.2 其它洗煤厂 桌子山煤田和乌达煤田范围内的其它洗煤厂，会按照炼焦煤合同组织生产，但由于以下原因质量不稳定掺假现象较为普遍。3.1.2.1 桌子山煤田和乌达煤田范围内中高硫煤层，硫的赋存特点是以硫铁矿为主，洗选加工后硫分明显降低但到一定程度后维持稳定状态。3.1.2.2 炼焦煤市场一般要求洗煤硫分小于1%，洗煤厂生产时通常采用中低硫煤种配洗方法来达到目的但降硫效果不好。 因为洗选时，洗选掉的大部分是无机硫，而同一煤层同一比重时精煤硫分变化不大。 当比重为-1.4时，精煤硫分以有机硫含量为主，有机硫约占75左右。3.2 乌海地区洗精

11、煤质量情况 乌海地区神华集团的两大矿业公司洗精煤质量较为稳定。其它洗煤厂受原料煤紧缺和价格影响，掺配其他煤种现象较为严重，质量不稳定，具体情况如表3-1，产地精煤灰分 (%)硫分 (%)挥发分 (%)粘结指数Y (mm)Rmax (%)1、乌达矿业1/3焦煤10.5-11.01.0-1.1529.5-31.075-8517.0-20.5中硫精煤8.50-10.01.65-1.9029.5-31.585-9223.5-25.5高硫精煤5.50-6.502.50-2.8028.7-29.085-9223.5-25.52、海勃湾矿业1/3焦煤10.3-11.00.95-1.128.0-32.585-

12、8816.0-23.0中硫精煤10.0-10.51.30-1.5028.0-32.580.0-9022.0-26.53、其它洗煤厂1/3焦煤10.2-11.00.95-1.028.0-32.570-8516.0-21.0中硫精煤10.0-10.51.30-1.5028.0-32.580.0-8818.0-23.0 乌海地区炼焦煤质量情况表 表3-1 4.乌海周边地区煤炭资源质量概况 乌海周边地区大多数煤种炼焦时，可做配煤降灰降硫品种要有贫煤、无烟煤、气煤、1/3焦煤。具体情况如下表： 周边地区炼焦煤质量情况表 表4-1产地及煤种精煤灰分 (%)硫分 (%)挥发分 (%)粘结指数Y (mm)Rm

13、ax (%)1、宁夏及周边无烟煤、瘦煤3.5-12.00.15-0.306.613.5002、东胜神木煤不粘煤2.50-7.500.20-0.5033.4-38.5003、青海煤焦煤、1/3焦煤4.50-10.00.15-0.2529.5-31.575-8510.0-12.54、山西柳林主焦煤7.5-11.00.50-0.8020.0-23.575-8513.0-17.54.1 宁夏及周边地区宁夏及周边地区生产的贫煤、瘦煤、无烟煤，属变质程度较深的低粘结性、特低硫分煤种，硫分赋存以有机硫为主，做为炼焦配煤时可以改善焦炭的热反应性及反应后强度，同时起到降低焦炭硫分灰分的作用。4.2 东胜神木煤神

14、木煤变质程度较低，硫的赋存以有机硫含量为主， 做为炼焦配煤时起到降低焦炭硫分灰分的作用，但是会降低焦炭的热反应性及反应后强度。 4.3 青海煤青海煤属于变质程度较深的1/3焦煤，变质程度较桌子山煤田和乌达煤田低，硫的赋存以有机硫含量为主，青海煤是优良的炼焦煤具有低硫低灰的特点，但是由于运输距离较远使得煤价较高。二、乌海地区炼焦发展情况简介乌海地区的炼焦生产过去发展比较缓慢，仅有几家小型的机焦生产厂，生产规模小，炉型老旧繁杂，多为红旗3型，70型焦炉及66型小焦炉，产品档次低，仅仅能生产三级冶金焦、化工焦。焦炭的生产规模约为50万吨/年；2003年，随着焦炭市场的需求增大，乌海地区焦化企业数量急

15、剧增多，达到近70家，焦炭生产规模达到1000万吨/年，但仍以小型焦化厂为主，焦炉炉型多为99型小焦炉。2005年，随着国家产业政策的调整，整治污染的力度加大，大多数生产规模小，不符合标准的焦化企业被关停。同时一些符合产业政策，满足环保要求的大型的焦化厂开工建设。当前，乌海及周边地区（宁夏、伊克昭盟）共计有8家大型的焦化厂（60万吨/a以上规模，含在建），100万吨/a以上规模生产能力的7家，生产能力约1250万吨/a。西来峰焦化厂是神华乌海煤焦化公司西来峰循环经济产业园区的重点建设项目，也是内蒙古自治区确定为乌海市发展循环经济的示范项目，生产能力为100万吨/a，采用捣固炼焦生产技术。配套有

16、备煤系统、炼焦系统、煤气净化系统和公用辅助设施等。其中备煤采用预粉碎配煤终粉碎工艺；炼焦采用的272孔JNDK4399D型捣固型焦炉；煤气净化车间采用间接煤气冷却HPF脱硫脱氰饱和器法生产硫酸铵两苯塔生产轻苯工艺。西来峰焦化厂配套设施完善，工艺先进，破碎、捣固等关键环节均采用进口设备。尤其是备煤系统，针对本地煤炭破碎特性，采取了预粉碎配煤终粉碎工艺，工艺组合可灵活选择，即可以采取先破后混工艺，也可以采取先混后破工艺，或是破混破工艺；可最大限度的的保证入炉煤的粒度要求。出焦系统采取皮带输送利用落差整粒工艺措施，对生产出的焦炭在厂内完成整粒效果，以满足用户对焦炭的质量的严格要求。焦炉捣固设备采用进

17、口捣固机械，具有捣固煤饼密度大（1.02g/m3），自动化水平高等特点。焦化厂还配套了年处理能力为30万吨/a的煤焦油深加工厂。可以对焦化厂生产的煤焦油进行深加工。西来峰焦化厂及煤焦油加工厂主要产品及产量 表5-1序号产品名称单位产品产量备注西来峰焦化厂1焦炭(干基)t/a10000002焦炉煤气103m3/a412631.043焦油t/a452004硫铵t/a110005轻苯t/a120006精重苯t/a390煤焦油加工厂（一期15万吨）1轻油t/a7502脱酚酚油t/a24403苯酚t/a591.504邻位甲酚t/a1275甲酚1号t/a4246甲酚2号t/a78.57二甲酚t/a119.

18、508精萘t/a116059洗油t/a1296510一蒽油t/a2475011二蒽油t/a1200012燃料油t/a723813改质沥青t/a76725三、课题的提出与实施研究课题的提出西来峰焦化厂自投产后，一直按设计指标，以本地1/3焦煤为主，宁夏周边贫煤为辅的配煤方案，生产二级冶金焦。主要使用原料煤指标： 二级冶金焦配合煤指标 表6-1煤种AdSt.dVdafGmm1#焦煤10.50.952980182#焦煤11.50.62298018贫煤4.00.24170焦炭产品指标如下： 西来峰焦化厂二级冶金焦质量指标表 表62分析项目AdSt.dM40M25M10CRICSR指标12.720.68

19、8390.56.63157国家标准13.50.8076888.53550产品面对国内市场，用户主要是的中小型钢铁厂，2006年，由于市场供求关系的影响，二级冶金焦市场趋于饱和，西来峰焦化厂产品出现积压。2006年底时，整体大的市场背景是：由于我国逐步实行的资源保护性政策，不再鼓励不可再生资源的出口，取消了对焦炭产品的出口退税；而在2003年焦炭需求高峰期，世界上其他一些国家陆续开工建设的焦化厂在经过23年的建厂周期后也在2006年前后投入生产，所以，我国焦炭的出口数量减少，根据统计，过剩的产能转向国内市场，所以，在全国范围内，由于供求关系的影响，二级冶金焦市场处于过饱和状态，国内很多焦化厂采取

20、限产措施。在积极的探索市场的过程中，发现，在焦炭的供需关系里面，还存在着另一种供需矛盾，一方面是大多数的焦化企业只能生产二级冶金焦，导致供大于求，产品销售不畅，另一方面，由于大容积炼铁高炉的应用，富氧喷吹技术的发展，大型钢铁厂对灰分、硫分低、机械强度高、块度均匀、热性能好的优质冶金焦的需求量在逐年增大，这又体现出供小于求的局面。所以，就整体而言，焦炭市场的饱和是低端产品市场的饱和，在高端市场，焦炭还未达到饱和状态。在这种市场背景下，积极研究生产高质量的冶金焦，提高产品档次，是企业生存发展的希望所在，具有十分重要的意义。2006年9月份，乌海煤焦化公司提出以质量取胜市场，研发优质一级冶金焦的工作

21、目标，决定充分发挥利用西来峰焦化厂的整体工艺优势，生产一级冶金焦。一级冶金焦的生产在乌海及周边地区是个空白，一级冶金焦产品的开发，必将会提高企业的市场定位，增加企业竞争力，符合企业的长远利益。另外，就目前焦炭市场需求情况来看，随着炼铁高炉的大型化，富氧喷煤技术的发展应用，用户对焦炭的质量要求也会随之提高。灰分、硫分低、机械强度高、块度均匀、热性能好的优质冶金焦最终将成为大型钢铁企业的首选。所以，研发一级冶金焦，市场前景广阔，具有极高的经济效益和社会效益。7、 一级冶金焦技术研发过程7.1 产品差距分析与工作目标制定西来峰焦化厂二级冶金焦质量指标表表71分析项目AdSt.dM40M25M10CR

22、ICSR厂内指标12.90.688390.56.62957国标二级13.500.8076888.53550国标一级12.000.6080927.53055从上表对比分析，西来峰焦化厂产品指标距离一级冶金焦还存在一些差距。灰分指标，较国标一级高出0.9%；硫分指标高出0.08%；40优于国标一级5%；25低于国标一级2%；10优于国标一级，低0.9%；CRI优于国标一级指标，低%；CSR优于国标一级指标，高出2%；整体上看，西来峰焦化厂二级冶金焦质量指标已经接近国标一级冶金焦标准，强度指标，热性能指标基本达到甚至优于国标一级，但灰分、硫分及其他个别指标略有欠缺。所以，以二级冶金焦为基础，解决焦炭

23、的降灰、降硫问题，兼顾焦炭机械强度、热性能等指标，完全可能生产出合格的一级冶金焦。在焦炭生产中，各项指标之间不是相互独立，而是互相联系，互相影响的。研究一级冶金焦的生产方法，可以根据二级冶金焦的生产实践，把工作重点放在对焦炭灰分、硫分的控制上，在保持二级冶金焦机械强度指标、热性能指标的同时，有效的降低灰分、硫分指标。通过查阅的专业资料，可以了解到，在炼焦过程中，配合煤的灰分、硫分指标与焦炭的质量之间存在以下相关联系2。灰分：配合煤的灰分全部转入焦炭中，根据成焦率的不同，焦炭的灰分为配煤灰分的1.3-1.4倍。灰分是惰性物质，配合煤灰分高则粘结性降低。灰分的颗粒较大，硬度比煤大，它与焦炭物质之间

24、有明显的分界面，而且膨胀系数不同，当半焦收缩时，这个界面上应力集中，成为裂纹的中心，灰分越大则裂纹越宽、越深、越长，故配合煤的灰分高，则焦炭的强度低。硫分：煤中的硫分有60-70%转到焦炭中去，因配合煤的全焦率为70-80%，故焦炭的硫分约为配合煤硫分的80-90%。由此可根据焦炭的含硫量要求，算出配合煤硫分的上限。（炼焦工艺学）降低配合煤的灰分、硫分，是提高焦炭质量的有效途径。要保证生产合格的一级冶金焦，根据配合煤灰分、硫分与生成焦炭灰分、硫分之间的关系，可以计算出生产一级冶金焦所需要配合煤的灰分、硫分的指标要求。以下是根据经验公式计算出生产一级冶金焦所需要满足的灰分、硫分指标。7.1.1

25、配合煤煤化度（挥发分）的确定煤料的煤化程度影响焦炭的气孔率、比表面积、光学显微结构、强度和块度等。根据大量的生产试验数据表明，当煤的含碳量8890（相当于daf2528，max1.11.4）时，焦炭的气孔率和比表面积最小；当daf=1830，max=1.1%1.6时，焦炭的各项异性程度较高；当max=1.15%1.30%时，焦炭的耐磨强度和反应后强度处于最优范围。综合各方面因素，一般认为大型高炉用焦炭的配合煤煤化度指标，宜控制在daf26%28%或max=1.2%1.3%。据大量测定，我国煤源在很大煤化度区域内max与daf二者有很好的线性关系max2.35-0.041dafr (相关系数-0

26、.947)所以，在考虑煤化度对焦炭质量的影响因素的同时，还要考虑保证焦炭的产出率，可以确定，配合煤的挥发分要保证在2628。此时焦炭的全焦率根据以下公式计算：100-煤daf/(100焦daf)+a煤daf、焦daf分别是煤和焦炭的干基挥发分，；校正值（根据生产实践，这里取0.8）0.7350.7557.1.2 计算配合煤灰分值：煤焦，式中煤、焦 煤、焦炭的灰分，； 全焦率，煤8.829.067.1.3 计算配合煤硫分值：煤中硫分转入焦炭的百分率 煤-气/煤100则配合煤的硫分控制值可按焦炭硫分要求用下式计算：煤K/S S焦，根据乌海地区煤的硫分转化特点，S取经验值0.62。则配合煤硫分上限值

27、煤0.710.73由以上计算指标可以得出，要达到生产一级冶金焦的目的，配合煤指标最佳控制值应该在以下范围：一级冶金焦配合煤指标控制范围表72煤种AdSt.dVdaf配合煤指标8.829.060.710.732628要保证生产合格的一级冶金焦，根据配合煤灰分、硫分与生成焦炭灰分、硫分之间的关系，需要保证配合煤的灰分、硫分指标达到表72所需要求。参考二级冶金焦配煤方案（见表73），根据本地区及周边煤源特点，要达到降低配合煤的灰分、硫分指标的目的，可以采取有两种思路：二级冶金焦配合煤指标表73煤种AdSt.dVdafGmm比例配合煤指标9.680.7926.66814.6100焦炭指标12.90.6

28、81.1一是选择部分低灰、低硫焦煤，替代部分二级冶金焦生产配煤方案中的焦煤，以达到降低配合煤灰分、硫分的目的，根据本地区及周边地区的煤炭资源分布，满足要求的可利用煤种有青海煤、柳林煤、蒙古国1/3焦煤；二是增加炼焦配煤中低硫、低灰非炼焦煤的配入比例，以降低配合煤的灰分、硫分。7.2 方案的确定与实施根据以上确定的两种思路，我们按每个煤种制定了3-5个配煤方案进行研究，从理论上进行优化选择，最终选择25个配煤方案进行小焦炉试验，共计做了50个小焦炉平行试验。通过大量试验结果确定了最可能实现目标的几种配煤方案。 7.2.1 方案一：降低焦煤的灰分、硫分降低配合煤中焦煤的灰分、硫分，是提高焦炭产品质

29、量最简单有效的办法，原则上可以在基本不改变配合煤结焦性能的情况下，降低了配合煤的灰分、硫分，提高了焦炭的质量。我国焦炭大省山西的焦炭质量较全国其他地区好，一个主要原因就是山西具有丰富的低灰、低硫的焦煤资源的得天独厚的条件。乌海地区煤炭资源特点决定了焦煤洗精煤高灰、高硫。本地区所产的炼焦煤中不存在同时可以起到降低炼焦配合煤灰分、硫分作用的产品，根据本地区的资源供给情况，提出如下几种降低配合煤中焦煤灰分、硫分的方法。7.2.1.1 利用低灰、低硫青海煤青海煤属1/3JM，具有低灰、低硫的特点，原煤灰分一般不超过15%；洗选加工后可以稳定在6.0%。青海煤洗精煤指标表74煤种AdSt.dVdafGY

30、青海洗精煤6.00.20297610.5在原有二级冶金焦的配煤基础上，参照一级冶金焦生产的配煤指标条件，以青海煤部分替代本地焦煤，进行配煤。对配入不同比例的青海煤进行小焦炉试验，重点研究采用青海煤降灰、降硫所能取得的小焦炉试验效果，并与二级冶金焦生产配煤进行的小焦炉试验结果对比，来分析配入青海煤的对提高焦炭质量的可能性及合理性。具体试验结果见表75。 配青海煤生产一级冶金焦的小焦炉试验结果表75试验号配煤比例配合煤指标焦炭质量指标1#焦煤2#焦煤贫煤青海煤AdStdVdafGYAdStdM25M10CRICSR07015159.60.8427.27114.4512.910.6778.410.2

31、30581601015158.950.7026.967.413.511.940.5676.810.534.554.8260515208.680.6826.967.213.111.570.5577.211.235.152.136015258.400.6626.967.012.711.200.5476.511.137.248.6试验0方案是生产二级冶金焦配煤方案的小焦炉试验结果，根据生产经验，小焦炉试验与大焦炉生产所得产品，二者的灰分、硫分、热性能指标基本一致，机械强度指标则存在差异，小焦炉试验指标低于大焦炉生产指标，其中原因是二者的生产控制条件（温度、升温速度、煤饼捣固方式等等）不一样，大焦炉生

32、产的焦炭指标要明显优于小焦炉试验。所以对相同试验条件下的不同配煤炼焦试验，其结果数据还是有对比意义的。为了保证试验数据的可靠性，以上每组试验均进行3次重复性试验，取平均值作为试验的结果数据。试验1表明，在贫煤配比不变的情况下，以青海煤替代部分1/3焦煤，小焦炉试验结果表明，随着青海煤配入比例的增大，焦炭的灰分、硫分指标降低，可以满足一级冶金焦的要求；其机械强度指标指标随青海煤配入量的增大变化不是很明显，但与原二级冶金焦相比，机械强度有所降低；热性能指标则随着青海煤配入量的增大而变差，与原二级冶金焦相比，热性能指标下降。青海煤的Y值低，结焦时产生的胶质体数量少，导致焦炭机械强度变差。青海煤变质程

33、度较本地焦煤低，用煤化度低的煤替代了煤化度高的煤，所以，青海煤的配入还影响了焦炭的热性能，相比二级冶金焦而言，焦炭的热性能变差，而且随着青海煤用量的增大，热性能指标降低明显。结论：使用青海煤替代部分本地焦煤生产一级冶金焦，只能够起到降低灰分、硫分的作用，但对焦炭的机械强度、热性能指标会产生不利的影响。所以配入青海煤，不能够生成出合格一级冶金焦。7.2.1.2 配入柳林煤山西柳林煤属于主焦煤（25JM），结焦性好，灰分、硫分低。指标如下：柳林煤洗精煤指标 表76煤种AdSt.dVdafGY柳林煤9.00.5521.118418我们试验用柳林煤替代部分本地1/3焦煤，使配合煤指标符合生产一级冶金焦

34、的要求，进行小焦炉试验，分析柳林煤配入对焦炭指标的影响。见表77（为便于比较，列入了试验0数据）：配柳林煤生产一级冶金焦的小焦炉试验结果表77试验号配煤比例配合煤指标焦炭质量指标1#焦煤2#焦煤贫煤柳林煤AdStdVdafGYAdStdM25M10CRICSR07015159.60.8427.27114.4512.910.6778.410.2305846015259.150.7425.1569.014.711.920.5979.29.5429.458.65451015309.180.6924.869.214.8511.90.5680.39.1228.259.46401015359.100.67

35、24.4569.414.911.750.5582.48.9427.560.3试验结果分析：柳林煤属于主焦煤，具有良好的结焦性，配入柳林煤，提高了焦炭的质量。试验表明，配入柳林煤替代本地的1/3焦煤，不仅起到了降低焦炭灰分、硫分的作用，而且提高了焦炭的质量，相比试验0数据，强度指标，热性能指标都得到了提高。并且随着柳林煤配入量的增大，焦炭的各种指标都得到了提高。这是因为柳林煤的煤化度高，并且有良好的结焦性（值、值高），替代了低煤化度的1/3焦煤，所以焦炭的各项指标优于试验0数据指标。以试验作为配煤比例，进行了大焦炉生产试验，产出焦炭后采样化验：配柳林煤生产一级冶金焦大焦炉生产试验质量指标表78分

36、析项目AdSt.dM40M25M10CRICSR试验指标11.870.588692.56.828.559国标一级12.000.6080927.53055配入柳林煤生产一级冶金焦，能够生产出合格的一级冶金焦。存在问题：西来峰焦化厂以生产规模计算，年需要原料煤约140万吨，以柳林煤配入量为25，则年需求柳林煤35万吨。需求量很大。柳林主焦煤产地山西柳林，生产数量满足不了全国炼焦用煤，并且运距远价格非常高，若要长期大量的使用，首先是焦炭利润空间较小，再则是数量上无法满足西来峰焦化厂生产需要。结论：用山西柳林主焦煤煤替代部分1/3焦煤，可以生产一级冶金焦，但由于原料煤的供应问题难以实现。7.2.2 方

37、案二：配入低硫、低灰的无烟煤7.2.2.1 以无烟煤替代贫瘦煤配煤的可能性分析在原二级冶金焦配煤方案的基础上，寻求一种可以替代贫瘦煤的原料产品，要求其灰分、硫分指标较贫瘦煤更低。太西无烟煤，质量好(低灰、低硫)，产量大，产品品种丰富，有以下产品可供替代贫瘦煤。无烟煤与贫瘦煤产品质量指标对比表表79煤种AdSt.dVdaf贫煤4.00.2417无烟煤3.00.1810在配煤炼焦中，有关于炼焦配煤中配入无烟煤所取得的作用，查阅有关资料：炼焦煤配入无烟煤的优点1：A无烟煤在炼焦煤中起到瘦化的作用，在结焦过程中其颗粒表面吸附一部分炼焦煤热解生成的胶质体，使塑性体内的液相量减少以得到合适流动度和膨胀度的

38、配合煤。B配入无烟煤将有利于降低装炉煤的半焦收缩系数，改善半焦阶段的气孔结构以提高其强度。C配入无烟煤可以减少邻近焦层间的收缩差，减少焦炭裂纹，提高焦炭强度。配入无烟煤的条件：A配合煤的粘结性即胶质体要有富裕。B配入的无烟煤比例要使配合煤达到合适的流动度和膨胀度为宜。c无烟煤的细度药合适，既不能过大，也不能过细。如其粒度过大，会使其成为焦炭的裂纹中心，粒度过细，磨煤的功耗大，而且其表面积过大而消耗大量胶质体，使配合煤的粘结性变差。一般适合的粒度以小于1mm为宜。且应与炼焦煤分开单独破碎。这是由于无烟煤的可磨性明显低于炼焦煤。根据以上论述，用无烟煤替代贫瘦煤炼焦，技术上是可行的。7.2.2.2

39、以无烟煤替代贫瘦煤配煤的的试验以原二级冶金焦配煤方案为基础，我们对太西无烟煤替代贫煤配煤炼焦，做对比试验：取相同配比煤料，做小焦炉试验，对比配入无烟煤替代贫瘦煤对焦炭质量的影响。各试验重复3次，以取得的平均值作为对比的依据。配无烟煤替代贫瘦煤生产二级冶金焦的小焦炉试验结果表710试验组配煤比例配合煤指标焦炭质量指标1#焦煤2#焦煤贫煤无烟煤AdStdVdafGYAdStdM25M10CRICSR07015159.60.8427.27114.4512.910.6778.410.2305877015159.530.7925.857114.4512.520.6480.19.828.560.2表710

40、为试验对比数据（为便于比较，列入了试验0），小焦炉对比试验可以得出，配入无烟煤替代贫瘦煤，对焦炭质量没有不利的影响，M25还有所提高，热性能指标也有提高。分析原因:无烟煤煤化度较贫瘦煤大，所以收缩小，得到焦炭的块度大，热性能提高。根据小焦炉的试验结果，选择试验7的配比方案，对其进行大焦炉单孔工业试验。配无烟煤替代贫瘦煤生产二级冶金焦的大焦炉试验结果表711分析项目AdSt.dM40M25M10CRICSR试验指标12.460.6375.482.611.22856从上结果分析，得出焦炭的指标很差，在焦台上目测焦炭质量，也存在焦炭裂纹多，粉末多，焦炭块里存在大的颗粒，焦炭质地不均匀等问题。照以往经

41、验，大焦炉生产的指标应该优于小焦炉试验指标，这是因为二者的生产试验条件不一致所造成的，大焦炉的生产结焦周期长（24小时，小焦炉为12小时）、煤饼捣固均匀密实。分析试验过程与生产过程，二者的用煤制备条件是有所区别的，对焦煤、无烟煤的粉碎，试验条件与生产工艺条件的粉碎方法有很大差别，试验条件下对煤的粉碎要过筛，筛上物要重新粉碎，以保证入炉煤的粒度符合要求，这在生产中是做不到的。表712是试验条件下的破碎与生产中破碎的区别分析：试验破碎与生产破碎指标对比表表712煤种破碎条件3mm占总样1mm占总样0.5mm占总样焦煤试验（过3mm筛）1006152生产946049无烟煤试验（过1mm筛）10055

42、生产924725上述对比表明，焦煤的试验条件下破碎效果与生产条件下的破碎效果差别不大，原因是焦煤易于破碎，所以对破碎方法的要求不大；无烟煤破碎还是延续以前使用贫煤的破碎方法，即贫煤入配煤仓，然后入硬煤专用破碎机进行细碎，最后与焦煤一起入终粉碎进行破碎，贫煤破碎采用的是二级破碎。但因无烟煤较贫煤难以破碎，所以采用与贫煤相同的破碎工艺，粒度得不到保证。试验条件下采用的过筛破碎，在生产中是不能实现的。因此出现了大焦炉生产试验焦炭质量不如小焦炉试验的焦炭质量。对于破碎粒度不能保证的问题，解决的办法是利用备煤工艺优势，采取三级破碎的办法，即无烟煤先进行预粉碎，初步调整粒度，然后进入配煤槽，按配煤比给入专

43、用硬煤破碎机进行细碎，最后与焦煤一起入终粉碎进行第三次破碎。破碎工艺调整前后无烟煤破碎效果对比表713破碎条件3mm占总样1mm占总样0.5mm占总样调整前924725调整后999253表713说明，通过破碎工艺的调整，破碎效果得到提高。对试验8做破碎调整后的大焦炉生产试验。配无烟煤替代贫瘦煤生产二级冶金焦的大焦炉试验结果表714分析项目AdSt.dM40M25M10CRICSR试验指标12.480.638692.56.82862表714结果表明，焦炭质量大幅度提高，通过以上试验，我们可以得出：1、太西无烟煤的粉碎细度要充分保证，这样才能得到强度较好的焦炭，也可以保证无烟煤的配入量。2、太西无

44、烟煤在焦炭的生成中起到了良好的作用，适量的配入对焦炭粒度组成，机械强度的提高，以及热性能指标都有明显的提高。 以上试验证明，以无烟煤替代贫瘦煤生产焦炭，产品质量有很大提高，是完全可行的。配入无烟煤可以提高冶金焦的质量。7.2.2.3 配无烟煤生产一级冶金焦的试验根据以上试验证结果，可以配入无烟煤生产一级冶金焦。做小焦炉试验，通过改变无烟煤的配入量，来选择配入的最佳比例，分组进行小焦炉试验。配无烟煤生产一级冶金焦的小焦炉试验结果表715试验组配煤比例配合煤指标焦炭质量指标1#焦煤2#焦煤无烟煤AdStdVdafGYAdStdM25M10CRICSR86416209.160.7424.866.56

45、13.7611.880.5978.112.528.562.296414228.990.7324.3864.9613.411.590.5874.613.228.159.5106412248.820.7223.9663.3613.0411.310.5567.314.628.753.2从小焦炉生产焦炭指标上看，配入无烟煤，生产一级冶金焦，随着配入比例的增大，焦炭质量发生变化。灰分、硫分指标随无烟煤配入量的增大，焦炭灰分、硫分指标降低；机械强度指标变差，25指标降低，10升高；热性能也相应变差。根据配入无烟煤的条件分析，随着无烟煤配入量的增大，配合煤的粘结性变差。加大无烟煤的配入量，会降低焦炭的机械强

46、度强度，特别是耐磨强度会急剧降低，粉焦产率增大。当无烟煤配入量增大，配合煤的粘结性变差，在成焦过程中不能够产生足够的“粘结”作用，将无烟煤可靠的“粘结”在焦炭里，导致焦炭的耐磨强度降低，粉焦产率增大。7.3 配粘合剂捣固炼焦我们需要解决的问题是：如何增大无烟煤配入量，并且还要使配合煤保持足够的粘结性。通过查阅资料，有资料表明，在传统顶装煤炼焦生产中，有添加粘结剂配煤炼焦的成功应用，但捣固炼焦配粘结剂未查见有应用实例。于是考虑是否可以配入适合的粘结剂来增加和改善配合煤的粘结性，以达到在提高无烟煤配入量的同时，保证焦炭的各项质量指标。7.3.1 配入粘结剂改善焦炭强度的机理2通过查阅有关资料，配入

47、粘结剂改善焦炭质量的机理为：a提高配合煤的流动度，当粘结剂的C、H（芳香性较强）的成分较高时，由于与煤相互熔融作用好，故对煤的流动度提高较明显。b提高焦炭的结晶性，促进焦炭显微组织中的各相同性组织向各相异性组织转化。c提高煤的粘结性，配粘结剂的煤料，粘结指数提高，而且粘结剂的固定碳，碳氢比，分子量越大，粘结效果越好。7.3.2 粘结剂的选择：根据配煤用粘合剂的性能要求，可以选择煤焦油沥青作为配煤炼焦的粘结剂来使用。煤焦油沥青是煤焦油经蒸馏后所得到的煤焦油中最重要的硫分，产率高，达到55以上。它本身是高度缩聚的碳环和杂环化合物，有高沸点的芳香族化合物及稳定性极差的缩聚产物所组成。煤沥青作为炼焦的

48、粘结剂，早有应用。西来峰煤焦油加工厂的产品煤焦油沥青可以提供给焦化厂使用，就地取材，使用方便。7.3.3 试验方法及过程的确定：在保证配入足够量的无烟煤，使焦炭灰分、硫分达到质量要求的前提下（即焦煤、无烟煤的配比固定），通过配入煤焦油沥青，来达到抵消产品因无烟煤配入量增加而引起的个别质量指标劣化的目的。选择试验9做为配沥青炼焦试验的基础试验方案，小焦炉试验结果如表716：加粘结剂配无烟煤生产一级冶金焦的小焦炉试验结果表716试验组配煤比例配合煤指标焦炭质量指标1#焦煤2#焦煤无烟煤沥青AdStdVdafGYAdStdM25M10CRICSR964142238.750.7325.2762.911

49、1.420.578310.42861.21064142258.590.7325.8463.2411.320.55859.427.263.11164142278.440.7326.3863.5511.200.53859.226.864.3通过小焦炉试验数据分析，配入沥青可以提高焦炭的机械强度，随着沥青配入量的增加，机械强度提高，但到达一定的值后，配沥青对焦炭的强度提高效果作用不明显。热性能指标随着沥青的配入，指标有提高，但提高幅度不大。根据小焦炉试验数据，我们组织了焦炉生产试验，以试验9为配煤基础方案，并对配入沥青的比例做了调整，焦炉生产试验结果如表717所示：大焦炉工业试验生产一级冶金焦产品指

50、标表717分析项目AdStdM40M25M10CRICSR指标11.510.568692.56.22763试验证明，配沥青捣固炼焦，可以增大无烟煤的配入量，降低了焦炭的灰分、硫分指标，并提高了焦炭的机械强度、热性能指标。配入沥青做为粘合剂，生产一级冶金焦，是完全可行的。7.3.4 大焦炉工业试验中存在的问题存在问题：使用的是中温沥青，在配入过程中出现了以下几个问题，沥青的软化点低，在夏季气温较高时候或太阳直射时，沥青软化粘结在一起，给生产配煤造成不便。破碎机反击板及锤头上容易粘结沥青，使清理设备的周期缩短。针对配中温沥青存在问题的改进方案：西来峰煤焦油厂后经过工艺改进，生产改质沥青，于是在配煤

51、中开始使用改质沥青替代中温沥青。改质沥青的软化点比中温沥青高，挥发分比中温沥青低，使用后取得效果较好，粒级组成趋向合理。具体见下表：配入中温沥青与配入改质沥青焦炭粒度组成变化表718粒级组成808040402525配中温沥青6.270.616.86.4配改质沥青6.578.19.46.17.3.5 生产实践根据成功的配煤方案，西来峰焦化厂自2006年12月21日开始组织生产，经过11个月的生产，焦炭完全达到国家一级冶金焦标准，部分强度指标、热性能指标优于一级冶金焦标准。8、效益经济分析 同比生产100万吨焦炭时，对一级和二级冶金焦炭的经济效益进行比较，结果为： 生产一级冶金焦炭每吨利润为144

52、.28元/吨，与生产二级冶金焦炭的经济效益比较可增加利润4445万元。9、 结论 通过试验研究，并经过生产实践检验，以乌海地区高硫、高灰的1/3焦煤为主，配无烟煤加粘结剂捣固炼焦生产一级冶金焦炭是完全可行的。为乌海地区焦煤资源的合理利用，探索出成功的理论基础和实践经验，对乌海地区炼焦行业水平有较大的推动作用。 成功研制生产出一级冶金焦炭，体现了神华乌海煤焦公司科技创新的实力，同时产生良好的经济效益与社会效益。 参考文献：1 陈雪枫编著.中国无烟煤利用技术.北京：化学工业出版社，20052 苏宜春主编.炼焦工艺学.北京：冶金工业出版社，20043 周师庸 赵俊国著.炼焦煤性质与高炉焦炭质量.冶金工业出版社，20054 水恒福张德祥张超群编.煤焦油分离与精制.化学工业出版社，2007