一种使用1/3焦煤和非炼焦煤生产冶金焦的方法

摘要

本发明提供了一种用1/3焦煤和非炼焦煤生产冶金焦的方法，所述方法包括以下步骤：1)用1/3焦煤和非炼焦煤配制成灰分含量≤10％、硫分含量≤0.9％、挥发份含量≤32.0％、粘结指数≥65的炼焦配合煤；2)用捣固炼焦工艺生产GB二级冶金焦。本发明通过捣固炼焦工艺，成功利用1/3焦煤和非炼焦煤生产GB二级冶金焦；实现了当地煤炭资源的综合利用和资源转换，提升了当地煤炭资源的经济价值。

说明书

技术领域

本发明涉及生产冶金焦领域，特别是涉及利用1/3焦煤和非炼焦煤生产冶金焦的方法。

背景技术

我国煤炭资源，从低变质的泥炭、褐煤到高变质的贫煤、无烟煤，虽然品种齐全，但是各煤种所占比例悬殊很大，分布很不平衡。在现有探明储量中动力煤占73％，适用于炼焦的煤只有27％。在炼焦的原料煤中，气煤占13.3％，肥煤占3.3％，焦煤占5.9％，瘦煤占3.9％，其他煤占0.6％。黏结性较弱的气煤占炼焦煤资源约50％，而强黏结性的肥煤和焦煤则不足30％。优质易选的炼焦用煤更少，且集中分布在华北地区。资源分布及储量与需求不相适应的矛盾较为突出。

乌海及其周边地区是内蒙古自治区的主要煤炭生产基地，总储量44.3亿吨，到2002年初已具备开采能力600万吨，主要煤种为1/3焦煤、贫煤、长焰煤、无烟煤等。其中，乌海地区的1/3焦煤、神东地区的长焰煤、宁夏地区的无烟煤等主要煤种，储量较大。从上世纪60年代初开始，包钢焦化厂曾进行了大量的试验研究工作，但是认为100％用内蒙乌海地区的煤炭为主要煤源、采用顶装工艺炼出适合大型高炉冶炼用的冶金焦是不可能的。

作为炼焦生产而言，最终获得的焦炭质量优劣，其影响因素很多，但主要有两大方面：一是原料煤的煤质和它的各种煤的配比，这是首要的，也是最基本的影响因素；二是炼焦工艺及工艺控制条件。基于内蒙乌海及周边地区的煤种有1/3焦煤、长焰煤、无烟煤等煤种，并且分布广泛，如何将这些煤种通过综合配制和综合利用，实现就地转化深加工，生产GB二级冶金焦，变资源优势为经济优势具有迫切的需要。

发明内容

针对以上技术缺陷，本发明目的是提供一种用1/3焦煤和非炼焦煤生产冶金焦的工艺方法，该方法是通过在当地储量丰富的含硫量和灰分含量较高的1/3焦煤中加入含硫量和灰分含量较低的非炼焦煤，应用捣固炼焦工艺生产出GB二级冶金焦。

本发明提供一种生产冶金焦的方法，所述方法包括以下步骤：1)1/3焦煤和非炼焦煤配制成灰分含量≤10.0％、挥发份含量≤32.0％、硫分含量≤0.9％、粘结指数≥65的炼焦配煤，2)用捣固炼焦工艺生产冶金焦，使得冶金焦中的灰分含量为≤13.5％，硫分含量≤0.8％，挥发分含量≤1.8％，冶金焦强度M40≥76％、M25≥88％、M10≤8.5％，反应性CRI≤35％，反应后强度CSR≥50％。

优选的是，所述1/3焦煤为内蒙乌海及周边地区储量较为丰富的1/3焦煤；非炼焦煤是内蒙乌海及周边地区的长焰煤和无烟煤。

优选的是，所述1/3焦煤占配煤总重量的70～85％，优选为78-85％；非炼焦煤占配煤总重量的15～30％，优选为15～22％。

优选的是，所述冶金焦煤中含有：以重量计，78-85％的1/3焦煤，10-12％的长焰煤，和5-10％的无烟煤。

优选的是，本发明所述1/3焦煤中的灰分含量10.3～10.55％，硫分含量0.9～1.1％，挥发份含量29.5～32.5％，粘结指数80～92；所述长焰煤中的灰分含量3.5～4.3％，硫分含量0.25～0.3％，挥发份含量37～40％，粘结指数为0；所述无烟煤中的灰分含量5.5～7％，硫分含量0.24～0.29％，挥发份含量9～10％，粘结指数为0。

优选的是，所述步骤1)中所述配制包括：将无烟煤和长焰煤先分别单独粉碎，粉碎到粒径≤1mm的颗粒占70％以上，其中＜0.5mm的颗粒占50％；然后再与1/3焦煤混合并粉碎，粉碎到粒径≤3mm的颗粒占85％以上。

优选的是，本发明步骤2)中所述捣固包括：控制炼焦配煤的水分含量为10±1％，用捣鼓机械将其捣固成堆积密度为1.0～1.1t/m³煤饼(13200*450*4000)。

优选的是，本发明步骤2)中所述炼焦包括：结焦的时间为22小时30分，结焦的温度为1350℃，焦饼中心的温度为1000-1050℃。

无烟煤和长焰煤不是炼焦用煤，本发明应用捣固工艺，将其配入到炼焦用煤中，配入的非炼焦煤与1/3焦煤紧密结合，在炼焦过程中熔为一体，1/3焦煤产生的胶质体分布到不产生胶质体的非炼焦煤之中；在结焦过程中有效的熔融、粘结，形成结构紧密的焦块，使炼制的冶金焦达到国家标准的机械强度和热态性能的指标要求。另外，低灰低硫的非炼焦煤，配入1/3焦煤炼焦，可降低冶金焦的灰分和硫分并可减小炼焦过程中焦煤对焦炉的膨胀压力，以免发生推焦困难的现象。再有，无烟煤的岩相组分，可使炼焦过程中焦饼收缩时减少收缩应力，使焦炭裂纹减少，提高机械强度，并且改善焦炭的热反应性。

总而言之，本发明通过捣固炼焦工艺，成功利用1/3焦煤和非炼焦煤生产二级冶金焦；实现了当地煤炭资源的综合利用和资源转换，提升了当地煤炭资源的经济价值。

具体实施方式

现通过以下实例对本发明作进一步的说明，但本发明并不受限于此。

1、制定配煤方案

1.1煤的种类

产自于内蒙乌海及周边的1/3焦煤，具有较好的结焦性能，灰高硫高难洗，一般洗精煤灰分含量达10.55％，硫含量达1.1％。由于灰分及硫分都偏高，因此单独炼焦时，生产不出合格的GB二级冶金焦。

内蒙乌海附近的平罗产太西无烟煤具有特低灰、特低硫等优点，炼焦时配入适量有利于改善焦炭总体质量，但应注意对其破碎细度。

内蒙乌海附近的神府产长焰煤也具有特低灰、特低硫等优点，并且价格低，但由于其挥发份较高，配入过多配合煤的挥发份将超标，并影响成品焦炭的强度和耐磨性特性，从而影响焦炭质量，故应适量配入。

1.2配煤的原理和原则

无烟煤和长焰煤不是炼焦用煤，本发明应用捣固工艺，将其配入到炼焦用煤中，配入的非炼焦用煤与1/3焦煤紧密结合，在炼焦过程中熔为一体，1/3焦煤产生的胶质体分布到不产生胶质体的非炼焦煤之中；在结焦过程中有效的熔融、粘结，形成结构紧密的焦块，使炼制的焦炭达到二级冶金焦的机械强度和热态性能的指标要求。另外，低灰低硫的非炼焦煤，配入1/3焦煤炼焦，可降低冶金焦的灰分和硫分并可减小炼焦过程中焦煤对焦炉的膨胀压力，以免发生推焦困难的现象。再有，无烟煤的岩相组分，可使炼焦过程中焦饼收缩时减少收缩应力，使焦炭裂纹减少，提高机械强度，并且改善焦炭的热反应性。

在确定炼焦配煤方案时，在能保证焦炭质量满足二级冶金焦要求的前提下，最大限度利用当地及周边的煤炭资源，以降低炼焦生产的原料成本和运输成本，将资源优势转化为经济优势。

1.3配煤方案的制定

首先，对当地原料煤进行了试验分析，保证配合煤灰分、挥发分、硫分及粘结指数指标的基础上，同时，考虑所配非炼焦煤对焦炭机械性能的影响，然后根据原料煤的分析结果设计配煤方案，以上试验分析所用方法均采用相关煤炭及炼焦行业项目检测方法标准。

优选的是，本发明所述1/3焦煤中的灰分含量10.3～10.55％，硫分含量0.9～1.1％，挥发份含量29.5～32.5％，粘结指数80～92；所述长焰煤中的灰分含量3.5～4.3％，硫分含量0.25～0.3％，挥发份含量37～40％，粘结指数为0；所述无烟煤中的灰分含量5.5～7％，硫分含量0.24～0.29％，挥发份含量9～10％，粘结指数为0。

根据所进1/3焦煤的具体灰分、硫分含量，按照配合煤成灰分含量≤10.0％、硫分含量≤0.9％、挥发份含量≤32.0％、粘结指数≥65的原则，兼顾非炼焦煤加入对焦炭机械性能的影响，同时考虑各种煤的成本差异在保证上述要求的基础上灵活掌握。保证以低的成本炼出GB二级冶金焦。

其中，所述1/3焦煤占配合煤总重量的70～85％，优选为78-85％；长焰煤占10-12％，无烟煤占5-10％，两种混合煤占总重量的15～30％；优选为15～22％。

2、捣固炼焦工艺

捣固炼焦工艺原理是通过增加煤料堆比重来改善配合煤粘结性，从而提高焦炭质量，其特点是可以多配高挥发煤、弱粘结性甚至无粘性煤，在装煤推焦车的煤箱内用捣固机将已配合好的煤捣成煤饼后，从焦炉机侧推入炭化室内进行高温干馏的炼焦技术。

采用捣固炼焦工艺生产冶金焦的具体过程就如下。

1)配煤：将无烟煤和长焰煤先分别单独粉碎，粉碎到粒径≤1mm的颗粒占70％以上，其中＜0.5mm的颗粒占50％；然后再与1/3焦煤混合并粉碎，粉碎到粒径≤3mm的颗粒占85％以上。控制炼焦配煤的水分含量为10±1％，用捣鼓机械将其捣固成堆积密度为1.0～1.1t/m3煤饼(13200*450*4000)。

2)炼焦：采用TJL4350D型宽炭化室、双联下喷、废气循环、单热式侧装煤捣固焦炉，湿法熄焦。

3)炼焦工艺条件：结焦的时间为22小时30分，结焦的温度控制为1350℃，焦饼中心的温度为1000-1050℃。

4)筛储焦：采用刮板放焦机放焦，双层振动筛加单层筛分，带式输送机运输。

3、炼焦结果

用以上配煤方案和以上工艺过程炼制出的焦炭，灰分含量≤13.5％，硫分含量≤0.8％，挥发分含量≤1.8％，冶金焦强度M40≥76％、M25≥88％、M10≤8.5％，反应性CRI≤35％，反应后强度CSR≥50％。符合冶金焦炭质量标准(GB/T1996-2003)中二级冶金焦质量要求。

经以上炼制工艺，虽然有些炼焦用煤的灰分含量较高，高达10.55％，硫分含量也较高，高达1.1％，但是经过事先对炼焦煤和非炼焦煤的灰分、硫分等含量的化验，掌握原料煤的情况，然后在满足配合煤要求指标的前提下，兼顾经济的原则，设计配煤方案，并按照规定的工艺过程，就能够炼制出符合GB二级冶金焦。