李洪晉

（山西焦煤集團(tuán)五麟煤焦開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，山西 汾陽(yáng) 032200）

引言

我國(guó)是焦炭的生產(chǎn)國(guó)和主要出口國(guó)，近年來(lái)隨著焦化行業(yè)的迅速發(fā)展，焦炭產(chǎn)量得到了大幅提高，但隨著富氧噴煤技術(shù)和高爐大型化的發(fā)展，降低了焦煤的需求量，煉鐵成本得到了大幅度的降低，因此，要使焦炭質(zhì)量達(dá)到冶煉要求，就要發(fā)展搗固煉焦技術(shù)，達(dá)到提高焦炭質(zhì)量的目的。

1 我國(guó)煉焦煤資源及分布情況

我國(guó)煤炭資源總量豐富，種類齊全，但分布不均勻，人均占有量較少。而煉焦煤占煤炭總量的比例小，能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的煉焦煤所占份額較低。煉焦煤的分布狀況并不均勻，呈現(xiàn)西多東少、北多南少的特點(diǎn)。因此，焦化企業(yè)應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的焦煤儲(chǔ)量和產(chǎn)量情況選擇適宜的煉焦工藝，擴(kuò)大煉焦煤源并提高煉焦焦炭的質(zhì)量，降低配煤的成本，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 我國(guó)煉焦煤的生產(chǎn)及質(zhì)量狀況

隨著焦化企業(yè)的迅速發(fā)展和煉焦工藝的提高，我國(guó)煉焦煤原煤產(chǎn)量占煤炭總產(chǎn)量的比例逐漸提高，主產(chǎn)區(qū)集中在黑龍江、山東、山西等地區(qū)。雖然從煤炭的總產(chǎn)量來(lái)看，足以滿足煉焦要求，但肥煤、焦煤產(chǎn)量不大，產(chǎn)量大的煤種需求量又比較少，需求和供給嚴(yán)重不平衡。為此，焦化企業(yè)要滿足煉焦需求，就要研究提高煉焦煤的產(chǎn)量，采用搗固煉焦等工藝提高焦炭質(zhì)量以達(dá)到煉鐵的冶煉要求，使煤炭資源得到更合理的運(yùn)用，降低煉焦成本，避免資源的浪費(fèi)，最終使得企業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展［1］。

3 搗固煉焦理論依據(jù)

我國(guó)煉焦煤資源尤其是優(yōu)質(zhì)煉焦煤不足，應(yīng)該通過(guò)配入量的擴(kuò)大促進(jìn)成本的降低，提高煤炭資源的利用率，減少資源的不合理利用甚至是浪費(fèi)。隨著富氧噴吹煤粉技術(shù)和高爐大型化的發(fā)展和應(yīng)用，焦炭質(zhì)量需要進(jìn)一步的提高，而搗固煉焦工藝成熟，能有效地提高焦炭質(zhì)量。

搗固機(jī)搗實(shí)煤料后，煤料的堆密度和強(qiáng)度有了較大提高，煤粒的間隙大大縮小，改善了煤料的結(jié)焦性。搗固煉焦對(duì)煤料結(jié)焦性的改善作用具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，經(jīng)過(guò)搗固后，煤料被壓實(shí)，在煉焦的過(guò)程中增大膨脹壓力，膠質(zhì)體可以與煤料中的其他組織產(chǎn)生較強(qiáng)的結(jié)合力，煤粒更加緊密。其次，煤料被搗固后，煤料的間隙縮小，煉焦時(shí)所產(chǎn)生的熱解氣體難以析出，而增大煤料與空氣的接觸面積，可以有效地促進(jìn)不飽和化合物和煤熱解產(chǎn)物的自由基進(jìn)行縮合反應(yīng)。同時(shí)為熱解產(chǎn)物的相互作用創(chuàng)造了充裕的時(shí)間，能夠促進(jìn)有一定分量且穩(wěn)定的物質(zhì)產(chǎn)生，提高膠質(zhì)體的質(zhì)量和數(shù)量，提高煤料的黏結(jié)性。最后，由于配合煤的配入量較大，且黏結(jié)性較差，通過(guò)搗固工藝的應(yīng)用，可以有效地改善焦炭質(zhì)量，搗固煤料后，提高了煤料的堆密度，能夠促進(jìn)焦質(zhì)硬度的增大，減小收縮和由收縮造成的宏觀裂紋。在采用相同配比的情況下，焦炭的氣孔率小、氣孔壁厚，反應(yīng)后的強(qiáng)度能夠大大的提高。

4 搗固煉焦優(yōu)勢(shì)

與其他常規(guī)的工藝相比，搗固煉焦工藝的特點(diǎn)有以下幾種：

4.1 煉焦用煤煤源擴(kuò)大

由于我國(guó)強(qiáng)黏結(jié)性煤資源有限，通過(guò)搗固煉焦工藝的應(yīng)用可以提高配比高揮發(fā)分煤的產(chǎn)量，而且由于搗固煉焦工藝相比于常規(guī)焦?fàn)t，煤料種類的使用限制比較小，對(duì)煤料的黏結(jié)性要求不高，通過(guò)合理的配煤，焦炭的產(chǎn)量和質(zhì)量都能達(dá)到冶煉的需求和要求［2］。

4.2 焦炭質(zhì)量改善

由于堆密度較小，為滿足焦炭質(zhì)量的要求，常規(guī)焦?fàn)t對(duì)煤的黏結(jié)性和數(shù)量要求都較高。而搗鼓焦煤技術(shù)可以有效地減小煤粒的間隙，提高膠質(zhì)體的質(zhì)量，提高焦炭強(qiáng)度。采用相同的配煤比，相比于頂裝焦?fàn)t，搗固煉焦工藝所產(chǎn)生的焦炭機(jī)械強(qiáng)度更高。

4.3 煉焦成本降低

雖然與頂裝焦?fàn)t相比，具有一樣生產(chǎn)能力的搗固焦?fàn)t投資略高，其中的主要原因是搗固機(jī)的價(jià)格昂貴。然而煉焦生產(chǎn)上搗固焦?fàn)t和頂裝焦?fàn)t兩者的煉焦煤價(jià)格有著較大的差別，煉焦煤的價(jià)格占焦炭總成本的四分之三。搗固工藝煤料的選用范圍廣，對(duì)煤的黏結(jié)性要求不大，降低了煤的使用成本，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，搗固煉焦工藝的生產(chǎn)成本比較低；與頂裝焦?fàn)t相比，搗固焦?fàn)t的煤料堆密度更高，生產(chǎn)同樣產(chǎn)量的焦炭，搗固焦?fàn)t所需要的炭化室容積更小。

5 提高搗固煉焦焦炭質(zhì)量的方法

5.1 優(yōu)化配煤

人們通常認(rèn)為搗固煉焦技術(shù)配入的煤料數(shù)量大，較為劣質(zhì)，黏結(jié)性差，所煉的焦炭質(zhì)量在焦炭熱性質(zhì)和焦炭塊度等方面比不上常規(guī)頂裝焦?fàn)t煉的焦炭，因此大型高爐并不常運(yùn)用搗固焦炭技術(shù)，搗固工藝的應(yīng)用受到很大程度的限制。但也存在通過(guò)合理的優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)提高焦炭質(zhì)量的例子，如煤科總院北京煤化學(xué)研究所利用搗固法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦炭的配煤方案和山西首鋼長(zhǎng)治鋼鐵焦化廠將不同的煤種進(jìn)行一定比例的配種生產(chǎn)出的搗固焦炭具有高強(qiáng)度的性質(zhì)。

每種變質(zhì)程度的煉焦煤都有其自身的特點(diǎn)，按照一定的比例進(jìn)行配比能夠有效地實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。所以，應(yīng)利用搗固煉焦工藝條件，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和配比提高焦炭的質(zhì)量。

煤化程度較低的氣煤黏結(jié)性差，熱解時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多的焦油和氣體，但膠質(zhì)體的穩(wěn)定性較差，單獨(dú)煉焦時(shí)生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量差，但通過(guò)搗固煉焦技術(shù)的運(yùn)用，在搗固焦?fàn)t中進(jìn)行多配可以有效地降低煉焦時(shí)的膨脹壓力，提高化學(xué)品和煤氣的產(chǎn)量，并且可以有效地降低配合煤灰分。

肥煤是配煤煉焦的主力煤種，具有黏結(jié)性強(qiáng)的特點(diǎn)，熱解時(shí)產(chǎn)生的膠質(zhì)體產(chǎn)量大且質(zhì)量穩(wěn)定。但單獨(dú)煉焦時(shí)易產(chǎn)生裂紋。

焦煤變質(zhì)程度中等，膠質(zhì)層和揮發(fā)分厚度比較適中，膠質(zhì)體穩(wěn)定性較好，單獨(dú)煉焦時(shí)焦煤的裂紋少、焦炭塊度大，但由于膨脹壓力的限制，大量的焦煤并不能運(yùn)用搗固煉焦技術(shù)。

通過(guò)以上幾種煤的特點(diǎn)分析可知，通過(guò)搗固煉焦工藝的運(yùn)用、配煤結(jié)構(gòu)的調(diào)整的研究，可以有效地提高焦炭的質(zhì)量，達(dá)到高爐冶煉的質(zhì)量要求［3］。同時(shí)，也能提高煉焦煤資源的利用率，減少資源的浪費(fèi)，促進(jìn)煉焦煤資源的擴(kuò)大和優(yōu)質(zhì)煉焦煤的節(jié)約，強(qiáng)化焦化企業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

5.2 根據(jù)配煤原理配煤

配煤原理是實(shí)現(xiàn)合理調(diào)整配煤結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，現(xiàn)有的配煤原理主要有以下三種：首先，膠質(zhì)層重疊原理。單種煤膠質(zhì)體的軟化區(qū)間要搭接溫度間隔，保持配合煤的塑性狀態(tài)，提高煤粒的黏結(jié)性，提高焦炭的緊密度。因此，在煉焦過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)肥煤的特性選用肥煤作為主要的單種煤。其次，互換性配煤原理。煤可分為活性組分和非活性組分，根據(jù)煤的種類不同選用不同的配比，提高焦炭的強(qiáng)度，當(dāng)配合煤達(dá)不到要求時(shí)要適當(dāng)?shù)嘏淙胩砑觿?，增?qiáng)煤料的黏結(jié)性。最后，共炭化原理。共炭化能夠改變焦炭的性質(zhì)，提高塑性膠質(zhì)體的流動(dòng)性。

5.3 配添加物煉焦

除了優(yōu)化配煤和對(duì)配煤原理進(jìn)行分析來(lái)改善焦炭的質(zhì)量外，焦炭質(zhì)量的提高還可以從配添加物煉焦的方式來(lái)著手，如配入焦油渣、焦粉、瀝青等來(lái)提高資源的利用率，減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生和浪費(fèi)，保護(hù)環(huán)境。

6 結(jié)語(yǔ)

搗固煉焦工藝的運(yùn)用可以有效地提高焦炭的質(zhì)量，提高資源的利用率，減少煤炭資源的浪費(fèi)和對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，因此應(yīng)大力推廣和運(yùn)用搗固煉焦工藝。除此以外，應(yīng)深入研究提高搗固煉焦焦炭質(zhì)量的方法，切實(shí)提高焦炭質(zhì)量，促進(jìn)焦化企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

［1］ 潘海燕，張國(guó)慶.煉焦方式和熄焦方式對(duì)焦炭質(zhì)量的影響［J］.煤化工，2013，41（2）：50－51.

［2］ 劉洋，李東濤，何龍，等.搗固煉焦對(duì)焦炭質(zhì)量的影響［J］.燃料與化工，2012，43（6）：10－11；14.

［3］ 尹利霞.淺議搗固煉焦技術(shù)［J］.科技展望，2014（7）：122－122.