李志，周鵬，衣鵬

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口115007）

煉焦主要原材料洗精煤成本約占煉焦總成本的70%，如果能夠配入更多低價(jià)的弱粘結(jié)性煤，無疑會(huì)對(duì)降本工作大有裨益。在可供選擇的弱粘結(jié)性煤中，氣煤既價(jià)格低廉，又能在一定程度上提高配煤揮發(fā)分，從而提高煤氣回收率，是最具開發(fā)潛力的煉焦煤種。但氣煤結(jié)焦性能較差，配用過程稍有不慎極易造成焦炭質(zhì)量下降，且鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部自開工以來尚無配用氣煤煉焦的歷史經(jīng)驗(yàn)，因此存在較大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。如何選擇合適的氣煤，成為煉焦部自主科學(xué)配煤技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。既要通過氣煤的使用降低成本，又要保證焦炭質(zhì)量的總體穩(wěn)定，是擺在煉焦部科技人員面前必須研究攻克的技術(shù)難題。

綜合對(duì)一些氣煤資源的供應(yīng)量和詢價(jià)結(jié)果的初步篩選，煉焦部將氣煤X、氣煤L和氣煤E作為進(jìn)一步考察的對(duì)象，通過巖相分析[1-2]和小焦?fàn)t試驗(yàn)對(duì)氣煤進(jìn)行單種煤技術(shù)評(píng)價(jià)和不同比例的配用研究[3]，對(duì)不同氣煤從煤質(zhì)成分、煤巖特征、結(jié)焦性能和采購價(jià)格等多方面因素進(jìn)行綜合分析比較。

1 單種煤試驗(yàn)分析

單種煤試驗(yàn)評(píng)價(jià)主要通過工業(yè)分析、煤巖分析、40 kg小焦?fàn)t試驗(yàn)等，考察擬引進(jìn)氣煤的煤質(zhì)和結(jié)焦性能，為下一步配用試驗(yàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.1 單種煤常規(guī)指標(biāo)分析

按照《中國煤炭分類（GB 5751-1986）》和《煉焦用煤技術(shù)條件（GB/T 397-2009）》對(duì)煤的工業(yè)分析、全硫、粘結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層指數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)儀器及方法見表1，氣煤常規(guī)指標(biāo)分析結(jié)果見表2。

表1 檢驗(yàn)儀器及方法

表2 氣煤常規(guī)指標(biāo)分析結(jié)果

由表2可知,氣煤L和氣煤E的灰分較低，比氣煤X有明顯優(yōu)勢；氣煤E的硫分較低，優(yōu)于氣煤L和氣煤X；對(duì)于粘結(jié)性指標(biāo)G值、膠質(zhì)層指數(shù)Y值，氣煤E最優(yōu)，其次為氣煤L。

1.2 單種煤煤巖分析

煤巖分析采用HD型全自動(dòng)顯微鏡光度計(jì)軟件系統(tǒng)，煤樣通過烘干、破碎、篩分制成煤磚，進(jìn)行磨片處理，在ZEISS MY5000A顯微鏡下對(duì)煤樣鏡質(zhì)組反射率進(jìn)行測定，制成反射率分布圖譜，得到煤樣各個(gè)煤巖顯微組成。依據(jù)《商品煤反射率分布圖的判別方法（GB/T15581-1995）》，計(jì)算隨機(jī)反射率的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。氣煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布見圖1。

圖1 氣煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布

煤巖分析結(jié)果顯示，三者均為單一煤層煤，無混煤跡象。其中，氣煤L的Rmax平均值為0.528，煤階為長焰煤；氣煤X的Rmax平均值為0.691，煤階為氣煤；氣煤E的Rmax平均值為0.584，煤階為長焰煤。從巖相分析結(jié)果來判斷[4]，氣煤X的結(jié)焦性能應(yīng)好于氣煤L和氣煤E。

1.3 單種煤煉焦試驗(yàn)

對(duì)3種氣煤進(jìn)行了40 kg小焦?fàn)t單種煤煉焦試驗(yàn)。試驗(yàn)采用TH-SJLA-40C1型側(cè)裝式自動(dòng)試驗(yàn)焦?fàn)t系統(tǒng)，炭化室墻由碳化硅磚砌成，兩側(cè)單獨(dú)電加熱方式，加熱體為鐵鉻鈮耐高溫材料。測控溫配有微機(jī)監(jiān)控和試驗(yàn)管理系統(tǒng)，煉焦條件可以任意編程。焦炭成熟溫度控制為1 050℃，結(jié)焦時(shí)間為19 h。出焦后采用濕法熄焦，焦炭先落下4次，篩分后取粒徑60 mm以上焦炭12.5 kg入1/4米庫姆轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓后的焦炭機(jī)械強(qiáng)度用M40、M10表示。焦炭熱性質(zhì)檢測采用三段恒溫式焦炭熱態(tài)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，用CRI和CSR表征焦炭熱態(tài)性能。氣煤單種煤煉焦試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 氣煤單種煤煉焦試驗(yàn)結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

由表3可知，3種氣煤相比較，氣煤L結(jié)焦性最差，焦塊粒度小，呈細(xì)條狀，甚至因粒度達(dá)不到最低要求而無法完成強(qiáng)度試驗(yàn)；氣煤X結(jié)焦性最好，能單獨(dú)煉焦生成質(zhì)量較好的焦炭；氣煤E結(jié)焦性能較差，焦炭耐磨強(qiáng)度M40與氣煤X相比有較大差距，熱性質(zhì)試驗(yàn)因焦塊強(qiáng)度差，無法進(jìn)行制樣，因而無法測定。

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，氣煤X雖然從常規(guī)分析指標(biāo)來看不如其它二者，但從煤巖分析和小焦?fàn)t試驗(yàn)得出的結(jié)焦性方面具有很大優(yōu)勢。因此，為滿足高爐冶煉需求，以焦炭質(zhì)量優(yōu)先為原則，選用氣煤X作為配煤研究的對(duì)象。

2 配煤煉焦試驗(yàn)

對(duì)選定的氣煤X還要進(jìn)行實(shí)際的配煤煉焦試驗(yàn)，確定合適的配煤比例，才能投入大焦?fàn)t生產(chǎn)應(yīng)用。配煤煉焦試驗(yàn)同樣采用與單種煤煉焦試驗(yàn)相同的40 kg小焦?fàn)t試驗(yàn)系統(tǒng)。進(jìn)行煉焦試驗(yàn)前先通過HD型全自動(dòng)顯微鏡光度計(jì)軟件系統(tǒng)，依據(jù)事先測定得到的各單種煤煤巖分析數(shù)據(jù)與配煤方案，計(jì)算配煤最大鏡質(zhì)組反射率并繪制鏡質(zhì)組反射率分布圖，形成理論配煤報(bào)告。通過對(duì)理論配煤報(bào)告的分析研究，從多套配煤方案中遴選出若干套可行的配煤方案進(jìn)行煉焦試驗(yàn)。表4列舉了3套配入氣煤的配煤方案的煉焦試驗(yàn)結(jié)果，并與配入氣煤前的配煤方案做了對(duì)比。

表4 氣煤X配煤煉焦試驗(yàn)結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

由表4可知，采用氣煤煉焦，通過合適的配煤比例可以獲得較為理想的焦炭質(zhì)量。氣煤配用比例在10%～14%時(shí)，適當(dāng)替代肥煤、1/3焦煤、瘦煤煉焦，獲得了與原配煤比例接近的焦炭質(zhì)量，符合大焦?fàn)t生產(chǎn)要求。

3 氣煤配煤煉焦生產(chǎn)應(yīng)用情況

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司氣煤X于2015年12月初開始投入使用。由于大焦?fàn)t生產(chǎn)與試驗(yàn)焦?fàn)t之間存在差異，氣煤投入使用后又經(jīng)過了多次調(diào)整，不斷優(yōu)化配用比例方案。2015年12月至2016年4月共配入氣煤88 587 t，配煤總成本隨之下降，焦炭質(zhì)量主要指標(biāo)CSR最高達(dá)到69.49%，創(chuàng)歷史最好水平。氣煤大生產(chǎn)配用情況見表5所示。

通過配入氣煤煉焦，使配煤比例得到優(yōu)化，降低了高價(jià)格煤的消耗比例，使煉焦成本中的原料消耗成本降低。將使用氣煤后的2015年12月～2016年4月與使用氣煤前的2015年7～11月進(jìn)行對(duì)比，可計(jì)算出原料消耗比例變化對(duì)成本的影響。氣煤使用期間消耗洗精煤1 153 266 t，因配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化降低成本12.94元/t，因此共降低煉焦成本為1 492.32萬元。

表5 氣煤大生產(chǎn)配用情況（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

4 結(jié)論

（1）通過工業(yè)分析、煤巖分析、40 kg小焦?fàn)t試驗(yàn)等手段，研究了氣煤的煤質(zhì)和結(jié)焦性能，結(jié)合資源量和價(jià)格因素，選擇了氣煤X作為配煤基礎(chǔ)煤種。

（2）通過研究合適的配煤比例，采用氣煤煉焦，獲得了理想的焦炭質(zhì)量，同時(shí)取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）由于氣煤X的資源量有限，其配用受到了一定限制，否則可進(jìn)一步加大氣煤配用比例，配煤成本仍有下降空間。今后有條件時(shí)可考慮引進(jìn)更多氣煤資源進(jìn)行試驗(yàn)研究。

[1]龐克亮，王明國，趙恒波，等．鞍鋼鲅魚圈煤巖配煤技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[J].鞍鋼技術(shù)，2015（5）： 13-16.

[2] 鄭曉雷，代成．鞍鋼鲅魚圈煉焦用煤煤巖研究[J].鞍鋼技術(shù)，2013（5）： 14-18.

[3] 孟慶波．國內(nèi)外煤資源情況與優(yōu)化配煤技術(shù) [C]//2007年年會(huì)暨第四屆三次理事大會(huì)論文集．北京:中國煉焦行業(yè)協(xié)會(huì),2007：234-253.

[4] 周師庸．應(yīng)用煤巖學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社．1985.