劉 義 程 歡 張 倩 梁英華 黃世平

(1.河鋼集團(tuán)有限公司，050023 石家莊；2.華北理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，063210 河北唐山)

0 引 言

近年來，隨著焦化行業(yè)迅速發(fā)展，傳統(tǒng)意義上的所謂“優(yōu)質(zhì)”煉焦煤在煉焦行業(yè)中出現(xiàn)短缺和價格上漲等問題[1-3]。為降低焦炭生產(chǎn)成本，保證焦炭質(zhì)量，開展低成本精細(xì)配煤結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。目前，我國煉焦行業(yè)主要以煉焦煤的工業(yè)分析指標(biāo)[4-7]、煤巖指標(biāo)[8-9]和黏結(jié)性與結(jié)焦性指標(biāo)[10]為基準(zhǔn)，通過試驗(yàn)焦?fàn)t開展配煤研究，以焦炭冷態(tài)強(qiáng)度指標(biāo)和熱性質(zhì)指標(biāo)(反應(yīng)性指標(biāo)CRI和反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR)為目標(biāo)量，指導(dǎo)煉焦配煤及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[11-12]。胡德生等[13]以煤巖學(xué)為基礎(chǔ)，改變配煤中的惰性組分，從而確定煤巖配煤參數(shù)，建立了焦炭強(qiáng)度預(yù)測模型。田英奇等[14]從鏡質(zhì)組反射率角度優(yōu)化配煤方案，降低了焦炭的反應(yīng)性指標(biāo)CRI，提高了反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR。王偉[15]利用揮發(fā)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(Vdaf)、鏡質(zhì)體反射率Rmax、硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(St，d)和基氏流動度lgα等煤質(zhì)指標(biāo)，建立了焦炭冷強(qiáng)度和熱性質(zhì)的非線性預(yù)測模型。朱子宗等[16]以揮發(fā)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(Vdaf)和黏結(jié)指數(shù)G為自變量，以焦炭抗碎強(qiáng)度M25和耐磨強(qiáng)度M10為因變量，建立了焦炭冷態(tài)強(qiáng)度的預(yù)測模型。寶鋼集團(tuán)通過完善煉焦煤質(zhì)量評價指標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)學(xué)分析模型，建立了焦炭冷強(qiáng)度、反應(yīng)性指標(biāo)CRI和反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR的多維預(yù)測數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)此模型優(yōu)化了配煤方案，降低了配煤成本[17]。

長期以來，由于反應(yīng)性指標(biāo)CRI與反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR之間具有顯著的線性負(fù)相關(guān)性，考慮到焦炭在高爐中起到料柱骨架的重要作用，實(shí)際上主要依據(jù)焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR來判定焦炭質(zhì)量[18-23]。為保證高爐穩(wěn)定順行，高爐要求較高的反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR。但由于高爐容積、礦石質(zhì)量與結(jié)構(gòu)等差異，反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR與高爐穩(wěn)產(chǎn)順行的關(guān)系并不明顯[24-27]。同時，較高的反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR導(dǎo)向，需要配入大比例強(qiáng)黏結(jié)性煤，導(dǎo)致焦炭生產(chǎn)成本偏高[28-31]。另有研究表明，一些低反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR的焦炭同樣可以用來大高爐煉鐵[32](如寶武集團(tuán)八鋼高爐冶煉[33])，焦炭的熱強(qiáng)度很差，但同樣適合高爐煉鐵。也有研究對唯反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR評價焦炭質(zhì)量的觀點(diǎn)提出了質(zhì)疑[34-40]。以焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR為主導(dǎo)的煉焦配煤技術(shù)，制約了我國低成本精細(xì)配煤煉焦體系的發(fā)展[41-45]。因此，迫切需要全面認(rèn)識焦炭質(zhì)量，提出新的低成本精細(xì)配煤煉焦體系。

本實(shí)驗(yàn)通過自主開發(fā)全新的焦炭綜合熱性質(zhì)檢測裝置和全自動分析方法，得到焦炭的綜合熱性質(zhì)指標(biāo)信息，開展低成本精細(xì)配煤結(jié)構(gòu)研究，并通過工業(yè)焦?fàn)t和高爐的生產(chǎn)實(shí)踐，驗(yàn)證該技術(shù)的適應(yīng)性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 煤樣及配煤方案設(shè)計

本實(shí)驗(yàn)煉焦配煤所采用的煤樣包括兗礦氣煤(YK)、中硫肥煤(ZL)、鎮(zhèn)城底肥煤(ZCD)、屯蘭焦煤(TL)、西曲焦煤(XQ)、介選焦煤(JX)、中焦焦煤(ZJ)和潞安瘦煤(LA)。

基于河鋼集團(tuán)焦化企業(yè)的生產(chǎn)配比，設(shè)計配煤優(yōu)化方案(見表1)。各單種原料煤的煤質(zhì)評價指標(biāo)見表2。由表1可知，基準(zhǔn)方案中，氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤的配比分別為12%，34%，44%，10%。方案1主要是增配廉價的氣煤替代焦煤，幅度為3%；方案2增配廉價的瘦煤替代焦煤，幅度同樣為3%；方案3同時增配氣煤和瘦煤替代肥煤和焦煤，增配氣煤和瘦煤的幅度分別為6%和5%，減配肥煤和焦煤的幅度分別為4%和7%，強(qiáng)黏煤減少11%；方案4繼續(xù)增配氣煤和瘦煤，增配幅度分別為13%和10%，對應(yīng)肥煤減少14%和焦煤減少9%，總體替代幅度達(dá)23%。

表1 配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案(%*)Table 1 Optimized scheme of coal blending structure(%*)

表2 各單種原料煤的煤質(zhì)評價指標(biāo)Table 2 Property evaluation index of each single raw coal

由表2可知，雖然氣煤和瘦煤的黏結(jié)性指標(biāo)較差(YK的黏結(jié)指數(shù)G值為73.91、膠質(zhì)層指數(shù)Y值為10.5 mm、無膨脹；LA的黏結(jié)指數(shù)G值為15.89、膠質(zhì)層指數(shù)Y值為4.0 mm、無膨脹)，但在配煤中具有低灰、低硫的優(yōu)勢(YK灰分的w(Ad)為7.89%，硫分的w(St，d)為0.53%；LA灰分的w(Ad)為8.50%，硫分的w(St，d)為0.52%)。

1.2 煤質(zhì)分析

煤質(zhì)分析包括工業(yè)分析、硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、煤巖指標(biāo)、黏結(jié)性與結(jié)焦性指標(biāo)。工業(yè)分析按照GB/T 212-2008測量；硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按照GB/T 214-2007測量；煤巖指標(biāo)按照GB/T 6948-2008測量；黏結(jié)指數(shù)G按照GB/T 5447-2014測量；膠質(zhì)層指數(shù)按照GB/T 479-2000測量，奧亞膨脹度按照GB/T 5450-1997測量。

1.3 煉焦試驗(yàn)

根據(jù)表1配煤方案，采用新型環(huán)保40 kg焦?fàn)t進(jìn)行煉焦試驗(yàn)。試驗(yàn)焦?fàn)t裝煤量為40 kg(干基)，裝爐煤細(xì)度為75%～85%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，水分控制在10%左右，堆密度維持在0.75 t/m3。入爐爐膛溫度為800 ℃，升溫速率為3 ℃/min，最高加熱溫度設(shè)定為1 050 ℃，結(jié)焦時間為20 h，熄焦方式采用干法熄焦。

1.4 焦炭性質(zhì)測定

焦炭性質(zhì)測定包括焦炭的機(jī)械強(qiáng)度、國標(biāo)熱性質(zhì)以及自主開發(fā)的綜合熱性質(zhì)測定。

1.4.1 機(jī)械強(qiáng)度測定

焦炭的機(jī)械強(qiáng)度測定按照GB/T 2006-2008，指標(biāo)包括抗碎強(qiáng)度指標(biāo)M25和耐磨強(qiáng)度指標(biāo)M10。

1.4.2 熱性質(zhì)測定

采用GB/T 4000-2017的方法測定反應(yīng)性指標(biāo)CRI和反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR。

1.4.3 綜合熱性質(zhì)測定

焦炭綜合熱性質(zhì)測定裝置如圖1所示。裝置包括供氣單元、加熱與控制、反應(yīng)器、紅外監(jiān)測等部分。

測量步驟與方法如下：

選取有代表性的焦炭試樣，按GB/T 4000-2017要求制備試樣，即粒度為23 mm～25 mm的焦炭試樣200 g，共6份焦炭試樣；

實(shí)驗(yàn)開始時，焦樣在流量5 L/min的N2氣氛保護(hù)下，以5 ℃/min的升溫速率由室溫分別升至反應(yīng)的指定溫度(6種試樣樣品反應(yīng)溫度分別為1 050 ℃，1 100 ℃，1 150 ℃，1 200 ℃，1 250 ℃和1 300 ℃)，當(dāng)溫度到達(dá)指定溫度后，恒溫10 min；

當(dāng)溫度穩(wěn)定后，將N2切換為流量5 L/min的CO2氣體，使焦炭試樣與CO2氣體發(fā)生反應(yīng)，通過紅外分析儀監(jiān)測焦炭溶損反應(yīng)尾氣中CO2體積分?jǐn)?shù)的變化，計算得到焦炭的動態(tài)溶損率，直至溶損到25%；

反應(yīng)結(jié)束后，將焦炭試樣在流量為5 L/min的N2氣氛保護(hù)下冷卻至室溫，采用GB/T 4000-2017所述方法，得到焦炭等溶損反應(yīng)25%后強(qiáng)度(CSR25)。

1.5 焦炭微觀結(jié)構(gòu)表征

焦炭微觀結(jié)構(gòu)表征包括焦炭光學(xué)組織和氣孔結(jié)構(gòu)。

1.5.1 光學(xué)組織表征

焦炭光學(xué)組織測定參照YB/T 077-1995，包括各向同性、細(xì)粒鑲嵌、中粒鑲嵌、粗粒鑲嵌、不完全纖維狀、完全纖維狀、片狀、絲質(zhì)及破片、基礎(chǔ)各向異性和熱解碳。根據(jù)各光學(xué)組織各向異性程度的不同對其進(jìn)行賦值，并加和得到光學(xué)組織各向異性程度指數(shù)OTI[37-45]。

1.5.2 氣孔結(jié)構(gòu)表征

采用MAC SmartScope 2000 series全自動智能型焦炭氣孔測定儀(鞍山科翔儀器儀表有限公司)測定焦炭氣孔結(jié)構(gòu)。選取具有代表性的焦炭試樣進(jìn)行切割處理，獲得邊長為2 cm～3 cm的立方體塊狀待測試樣。選取焦塊的一個側(cè)面進(jìn)行打磨，獲得滿足測定要求的光滑合格表面。測定的焦炭氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)包括平均孔徑D(μm)、平均壁厚L(μm)和孔隙率P(%)。

2 結(jié)果與討論

2.1 煉焦煤性質(zhì)

基準(zhǔn)方案和4種優(yōu)化方案入爐煉焦煤的工業(yè)分析和煤巖指標(biāo)分析結(jié)果見表3。由表3可知，為模擬工業(yè)煉焦煤的含水量，5種煉焦煤Mad的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在10%左右。配合煤灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化取決于單種煤灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，由于氣煤和瘦煤灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低(見表2)，因而替換肥煤和焦煤后各方案配煤灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)降低趨勢，由基準(zhǔn)方案的9.89%逐漸降低到方案4的7.73%。同樣，隨著氣煤和瘦煤的增配，各方案的配煤硫分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也呈現(xiàn)降低的趨勢，由基準(zhǔn)方案的1.07%逐漸降低到方案4的0.91%。基準(zhǔn)方案和4個優(yōu)化方案配煤的鏡質(zhì)組平均最大反射率Rmax介于1.21%～1.34%之間，同樣是由氣煤、瘦煤反射率不同所致，隨瘦煤量增加，反射率增大，而氣煤量增加，反射率減少，與揮發(fā)分的變化規(guī)律恰好相反[46-47]。

表3 煉焦煤基本性質(zhì)Table 3 Basic properties of coking coals

表4所示為不同優(yōu)化方案配煤的黏結(jié)性指標(biāo)測定結(jié)果。由表4可知，與基準(zhǔn)方案配煤比較，使用氣煤、瘦煤替換焦煤和肥煤后，黏結(jié)指數(shù)、最大膠質(zhì)層厚度、奧亞膨脹度等指標(biāo)均有所下降[48-49]。如G值由86.7降低到79.4；Y值降幅較大，由基準(zhǔn)配煤的22.5 mm減少到13.5 mm；b值由67%降低到32%。

表4 煉焦煤的黏結(jié)性測定結(jié)果Table 4 Test results of coking indexes of coking coals

2.2 焦炭冷熱強(qiáng)度

圖2所示為不同配煤制備焦炭的機(jī)械強(qiáng)度。由圖2可知，基準(zhǔn)方案焦炭的抗碎強(qiáng)度M25值為89.8%，適當(dāng)增加氣煤或瘦煤時，方案1和方案2焦炭的M25值略有升高，分別為91.0%和90.2%。進(jìn)一步提高氣煤和瘦煤比例，M25指標(biāo)明顯降低，顯然抗碎強(qiáng)度M26與配煤的黏結(jié)性不足有關(guān)。耐磨強(qiáng)度M10顯示，方案1、方案2和方案3所得的焦炭M10值與基準(zhǔn)方案值接近，而方案4焦炭的M10值則明顯升高(7.2%)。綜合抗碎強(qiáng)度M25和耐磨強(qiáng)度M10的變化可知，焦炭的冷態(tài)強(qiáng)度變化趨勢與表4中黏結(jié)性指標(biāo)的變化規(guī)律存在一定對應(yīng)關(guān)系，表明原方案焦煤和肥煤的替代量超過10%后，焦炭冷態(tài)強(qiáng)度劣化嚴(yán)重。

圖2 不同配煤制備焦炭的機(jī)械強(qiáng)度Fig.2 Mechanical strength of coke perpared in different coal blendings

圖3所示為國標(biāo)條件下測定的焦炭反應(yīng)性指標(biāo)CRI和反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)CSR。由圖3可知，就焦炭反應(yīng)性指標(biāo)CRI而言，單獨(dú)增加3%的氣煤(方案1)，焦炭的CRI值變化不大，維持在22%～23%之間。單獨(dú)增加3%的瘦煤(方案2)，焦炭的CRI值略有上升，增加到23.85%。同時增配氣煤和瘦煤時，焦炭的CRI值增加明顯，方案3和方案4的CRI值分別達(dá)到24.86%和28.15%。由焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度CSR來看，方案1與基準(zhǔn)方案相比，焦炭CSR值變化不大，維持在65%～66%之間，而方案2和方案3的焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度CSR略有下降，分別為63.36%和62.41%，方案4的焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度CSR則顯著降低，僅為57.84%?？傮w上，除方案1以外，隨著氣煤和瘦煤的增配，焦炭反應(yīng)性CRI升高，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR降低。

圖3 不同配煤制備焦炭的國標(biāo)熱性質(zhì)指標(biāo)Fig.3 National standard thermal property index of cokeperpared in different coal blendings

綜合傳統(tǒng)焦炭冷態(tài)和熱態(tài)性質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，方案1較為理想。

2.3 焦炭綜合強(qiáng)度

表5所示為不同配煤制備焦炭的綜合熱性質(zhì)。圖4所示為不同溫度下等溶損反應(yīng)后強(qiáng)度CSR25隨反應(yīng)溫度的變化。由表5可知，在1 050 ℃和1 100 ℃溫度下，焦炭等溶損反應(yīng)后強(qiáng)度CSR25隨著增配氣煤和瘦煤而呈現(xiàn)的變化規(guī)律與國標(biāo)條件下測定的CSR指標(biāo)變化規(guī)律類似，均為方案1焦炭的CSR25值與基準(zhǔn)方案焦炭的CSR25值變化不大。方案2和方案3焦炭的CSR25值有所降低，方案4焦炭的CSR25值呈現(xiàn)顯著下降。較高的反應(yīng)溫度下，除方案4外，CSR25指標(biāo)隨替換氣煤和瘦煤的增加稍有增加，如1 200 ℃，1 250 ℃和1 300 ℃溫度條件下均為方案1、方案2和方案3焦炭的CSR25指標(biāo)與基準(zhǔn)方案焦炭的CSR25值相比有所升高。

表5 不同配煤制備焦炭的綜合熱性質(zhì)Table 5 Comprehensive thermal property of coke perpared in different coal blendings

由圖4可知，同一配比下隨反應(yīng)溫度的增加，CSR25值出現(xiàn)最小值，在反應(yīng)溫度1 150 ℃左右。不同配比結(jié)構(gòu)的CSR25值變化規(guī)律并不一致，故適宜的CSR25評價方法仍需探討。增配氣煤和瘦煤，焦炭的高溫區(qū)熱強(qiáng)度有所升高，這可能與配煤結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致焦炭隨反應(yīng)溫度變化的溶損劣化機(jī)制發(fā)生轉(zhuǎn)變有關(guān)，也可能與高溫下焦炭的再石墨化有關(guān)。總體來講，如果采用綜合熱性質(zhì)指標(biāo)衡量焦炭的熱強(qiáng)度，方案1、方案2和方案3的CSR25值均與基準(zhǔn)方案焦炭的CSR25值接近。

2.4 焦炭光學(xué)組織

基準(zhǔn)方案和4種優(yōu)化方案焦炭的光學(xué)組織檢測結(jié)果見表6。由表6可知，與基準(zhǔn)方案的焦炭比較，增配氣煤時焦炭的各向同性組織的體積分?jǐn)?shù)稍有增加，由基準(zhǔn)方案的2.8%增至方案1的3.1%。增配少量瘦煤時，各向同性組織的體積分?jǐn)?shù)變化不大，方案2焦炭的各向同性組織為2.7%。隨氣煤或瘦煤比例的增加，各向同性組織的體積分?jǐn)?shù)增加，方案3焦炭的各向同性組織的體積分?jǐn)?shù)為3.9%，方案4焦炭的各向同性組織的體積分?jǐn)?shù)則高達(dá)7.5%。

表6 焦炭光學(xué)組織的檢測結(jié)果Table 6 Test results of optical texture of coke

對于各向異性組織的體積分?jǐn)?shù)，隨著用氣煤、瘦煤替代焦煤和肥煤比例的增加，纖維狀和片狀結(jié)構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)減少，配比越高降低的幅度越大。對應(yīng)鑲嵌狀組織的體積分?jǐn)?shù)增加，如基準(zhǔn)方案焦炭鑲嵌狀組織的體積分?jǐn)?shù)為58.4%，增配氣煤、瘦煤或者兩者同時增配，方案1、方案2和方案3焦炭的鑲嵌狀組織的體積分?jǐn)?shù)均明顯提高，分別為64.2%，66.0%和64.4%。持續(xù)同時增配氣煤和瘦煤，方案4焦炭的鑲嵌狀組織的體積分?jǐn)?shù)又比前三個方案有所降低，為59.2%。這與氣煤形成的焦炭以鑲嵌狀為主、瘦煤的基礎(chǔ)各向異性程度較高有關(guān)。

就光學(xué)各向異性程度OTI指數(shù)而言，基準(zhǔn)方案焦炭的OTI指數(shù)為122.6。增配氣煤，方案1焦炭的OTI指數(shù)降低至117.9。方案2焦炭由于中粒和粗粒鑲嵌組織含量增加，OTI指數(shù)略有升高至123.7。同時增配氣煤和瘦煤，方案3焦炭的OTI指數(shù)降低到110.4，方案4焦炭的OTI指數(shù)最低(86.0)。其變化規(guī)律與光學(xué)組織含量變化有關(guān)。

2.5 焦炭氣孔結(jié)構(gòu)

不同優(yōu)化方案焦炭的氣孔結(jié)構(gòu)檢測結(jié)果見表7。由表7可知，基準(zhǔn)方案焦炭的平均孔徑D、平均壁厚L和孔隙率P分別為84.88 μm，79.67 μm和51.95%。增配氣煤，方案1焦炭的平均孔徑和平均壁厚均降低，分別為76.52 μm和57.72 μm，而氣孔率反而上升至53.77%。增配瘦煤，方案2焦炭的平均孔徑變化不大，為81.97 μm，但平均壁厚下降，為60.02 μm，氣孔率略有升高，為52.65%。同時增配氣煤和瘦煤，方案3焦炭的孔隙率變化不大(為51.92%)，平均孔徑和平均壁厚有所降低(分別為72.75 μm和68.39 μm)，表明氣煤增加時焦炭的微孔增加，瘦煤有助于充填氣孔，減緩因孔隙發(fā)展和壁厚變薄引起的焦炭劣化。但當(dāng)氣煤和瘦煤配入量過多時，配合煤的黏結(jié)能力不足，方案4焦炭的微孔會過度發(fā)展(平均孔徑為64.99 μm)、氣孔壁變薄(平均壁厚為50.66 μm)、氣孔率明顯上升(氣孔率為57.65%)。

表7 焦炭氣孔結(jié)構(gòu)的檢測結(jié)果Table 7 Test results of coke pore structure

2.4 工業(yè)性驗(yàn)證

依據(jù)基準(zhǔn)方案和優(yōu)化方案所得焦炭質(zhì)量，在河鋼集團(tuán)工業(yè)焦?fàn)t進(jìn)行了7 m頂裝焦?fàn)t配煤煉焦驗(yàn)證。工業(yè)試驗(yàn)開展由方案1、方案2和方案3逐步實(shí)施，采用每個方案配比生產(chǎn)出的焦炭用于3 500 m3容積的大高爐煉鐵生產(chǎn)，根據(jù)高爐的實(shí)際運(yùn)行情況，判定各個方案是否可行，每個方案有效性的驗(yàn)證時間不低于1個月。根據(jù)高爐冶煉實(shí)踐結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用方案1、方案2和方案3，高爐操作的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)(包括焦比、煤比和有效容積利用系數(shù)等)基本保持穩(wěn)定不變，證明方案1、方案2和方案3在技術(shù)上均是可行的。

3種低成本精細(xì)配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的經(jīng)濟(jì)核算見表8。由表8可知，基準(zhǔn)方案的配煤成本為1 157元/t。優(yōu)化方案1的配煤成本為1 144元/t，成本降低13元/t。優(yōu)化方案2的配煤成本為1 147元/t，成本降低10元/t，優(yōu)化方案3的配煤成本為1 122元/t，成本降低35元/t。

表8 三種低成本精細(xì)配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的經(jīng)濟(jì)核算Table 8 Economic calculation of three low cost fine coal blending structure optimization schemes

綜合考慮3種優(yōu)化方案的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，最終選擇優(yōu)化方案3作為實(shí)際生產(chǎn)配比，長期的實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐顯示，煉焦成本大幅度降低，而且這種焦炭用于3 500 m3容積的大高爐煉鐵生產(chǎn)，高爐冶煉比以前更加地穩(wěn)定順行。

3 結(jié) 論

1) 以焦炭傳統(tǒng)國標(biāo)熱性質(zhì)指標(biāo)CSR為目標(biāo)量進(jìn)行配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化，只有增配少量(3%)氣煤的方案1較為理想，而采用新提出的焦炭綜合熱性質(zhì)指標(biāo)CSR25可知，增配氣煤和瘦煤等弱黏結(jié)煤逐步放大至方案3的11%，焦炭的高溫區(qū)熱強(qiáng)度均有一定升高，但在1 100 ℃測得的傳統(tǒng)CSR指標(biāo)卻無法反映出這一信息。因此，傳統(tǒng)國標(biāo)熱性質(zhì)指標(biāo)可能在一定程度上限制了配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化的幅度。

2) 由焦炭的微觀結(jié)構(gòu)表征指標(biāo)可知，隨著氣煤的增配，焦炭光學(xué)組織的各向異性程度降低，鑲嵌狀組織的體積分?jǐn)?shù)增加，且氣孔結(jié)構(gòu)中小氣孔數(shù)量增多。而瘦煤的增配，可能在一定程度上對氣孔起到充填作用，減緩了因孔隙發(fā)展和壁厚變薄引起的焦炭劣化。以上因素，均有可能是引起焦炭綜合熱性質(zhì)指標(biāo)中高溫區(qū)熱強(qiáng)度有所升高的重要原因。

3) 調(diào)整后的配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，生產(chǎn)成本大幅降低35元/t，工業(yè)實(shí)踐證實(shí)所得焦炭可用于3 500 m3容積大高爐煉鐵。