非炼焦煤改性炼焦工业性试验研究

摘要

在当前社会经济迅速发展的时代背景下,通过对自然矿产资源的开采及利用来实现国家经济的快速蓬勃发展,势必导致自然资源储量与生产需求之间的矛盾。在炼铁行业,高炉的大型化和高强度冶炼对高炉原料之一的焦炭的质量要求越来越高,而我国优质炼焦煤资源的储量相当之有限,从而导致工业创造经济效益和优质矿产资源匮乏的矛盾日益深化。对此,提出应用具有丰富储量的非炼焦煤进行配煤炼焦试验研究,并实现在工业实际生产中扩大非炼焦煤的配加量,对解决这一矛盾及实现经济可持续发展具有非常重要的意义。
　　本文针对非炼焦煤中的低变质程度不黏烟煤和高变质程度无烟煤进行改性处理,使其具有结焦性能。结合塑性成焦机理、供氢原理,借助 X射线衍射法和元素分析等检测方法研究了自主开发的一种复合煤粉改性剂(ZBS)对无烟煤及不黏煤的改性机理。并应用煤岩学配煤理论,确定了配煤的最佳活惰比,用以科学指导炼焦配煤。试验在4.3m工业性焦炉上实现了非炼焦煤配入量达到10％以上,焦炭质量合格的目标。通过试验研究,可得出以下结论:
　　①解决了无烟煤、不黏煤(南钢喷吹烟煤)没有黏结性,结焦性,以及高挥发分烟煤炼焦膨胀的问题,使之能够用于配煤炼焦。
　　②阐述了ZBS改性剂与非炼焦煤的相互作用机理:一方面,ZBS改性剂通过改变煤的晶格结构和石墨化程度,使其活性点增加;一方面,ZBS具有供氢作用,无论是单种非炼焦煤或是混合的非炼焦煤,经ZBS煤粉改性剂改性后,氢含量增加、C/H比降低,煤的分子结构发生了变化。
　　③根据煤岩学理论和南钢生产用煤特点,提出了适合南钢炼焦配煤的最佳活惰比为2.53左右,并能以此作为炼焦配煤的科学指导。
　　④突破了常规焦炉炼焦法中非炼焦煤的用量不能超过5％的限制,实现了无烟煤和南钢喷吹烟煤在配煤炼焦中使用量超过10％以上,冶炼出的焦炭达到冶金焦2级以上水平。
　　⑤非炼焦煤改性炼焦工业性试验的成功,为南钢提供了一条节约优质炼焦煤资源、降低炼焦成本的一条途径。