简介
随着高炉大型化和富氧喷煤工艺的应用,高炉冶炼对焦炭强度提出了越来越高的要求。目前,我国优质炼焦煤资源严重短缺、质量不断下降,如何提高焦炭强度已成为炼焦行业研究关注的焦点。
在炼焦过程中,煤颗粒之间会发生表面粘结和界面反应,入炉煤堆比重的大小决定单位体积内热态颗粒之间接触点的多少,影响着胶质体在煤粒表面的分布浸润,为了探究配合煤堆比重对焦炭强度的影响程度,寻找堆比重与焦炭强度的相关关系,课题组以宣钢所用炼焦煤做为试验用煤,利用40 kg小焦炉,进行了多组不同堆比重的配合煤对焦炭强度影响程度的炼焦对比试验,研究确定了配合煤堆比重与焦炭强度的相关关系,并在宣钢生产配煤中成功应用,取得了很好的效果1。
堆比重对焦炭强度影响的试验研究技术原理在炼焦过程中,煤颗粒之间要发生表面粘结和界面反应,煤粒间的间距小,单位体积热态颗粒之间的接触点多,产生的胶质体很容易在不同性质的煤粒表面均匀分布浸润,易填满煤粒间的空隙,进而在炼焦过程中煤粒之间形成较强的表面粘结和界面反应。另外煤粒间的间隙减小,炼焦过程中产生的气体不易析出,煤料的膨胀压力增加,从而增加煤料的接触面积,有利于煤料热解产物的游离基与不饱和化合物进行缩合反应。同时热解产物的气体中带自由基的原子团与热分解的中间产物有更充分的时间相互作用,产生稳定的、分子量适中的物质,增加胶质体内不挥发的液相物质,使胶质体不仅数量增加,而且变得稳定,有利于改善煤料的粘结性。增加入炉煤堆比重,可以使煤粒间的间距缩小,进而促进煤粒之间的表面粘结和界面反应,改善煤料的粘结性。
试验用煤及配煤结构选用宣钢实际所用的各矿点炼焦煤做为试验用煤,共涉及8 个煤种、30 个矿,按照实际生产各品种、矿点的配合比例,配合成试验用配合煤。
堆比重对焦炭强度影响的试验情况利用40 kg 试验焦炉,装入数量、质量相同,堆比重不同的配合煤,进行了六组不同堆比重配合煤的炼焦对比试验,研究堆比重对焦炭强度的影响效果和相关性,可以看出: 堆比重越大,各项强度指标越好,尤其是堆比重达到900 kg /m3 以上时,焦炭各项强度指标改善幅度较大2。
提高入炉煤堆比重在炼焦中的应用从试验研究成果得出增加入炉煤堆比重有利于焦炭各项强度指标的提高。那么在实际生产中如何提高入炉煤堆比重,达到提高焦炭强度的目的,课题组经过分析研究,认为改变配合煤粉碎细度可改变入炉煤堆比重。将粉碎机锤头个数由48 个逐步降至12 个,分析了不同粉碎细度及粒度组成对入炉煤堆比重的影响,优选出了最佳的配合煤粉碎细度及粒度组成。
工业生产试验对生产使用的粉碎机的锤头个数调整,进行配煤细度、堆比重、单孔装煤量、焦炭强度的对比试验。
随着粉碎机锤头个数的减少,配合煤细度的降低,堆比重增加,焦炭抗碎强度M40逐渐升高,当到达70% ~ 72% 时达到最高值,随后又开始下降。同样随着配合煤细度的降低,堆比重增加,抗碎强度M10逐渐降低,当到达70% ~ 72%时达到最低值,随后又开始升高。粉碎机锤头个数为24 和18 个时焦炭机械强度基本相当,但粉碎机锤头个数为18、细度为70%时,堆比重最大,焦炉单孔装煤量达到最大值。因此粉碎机锤头个数控制在18 个,细度为70% 左右时,焦炭质量和焦炉单孔装煤量最佳。
工业生产中的应用与效果根据工业生产试验情况,宣钢将提高配合煤堆比重的试验成果成功用于实际配煤生产中,粉碎机锤头按试验最佳状态进行了调整,配合煤粉碎细度基本控制在( 70 ± 2) % 组织生产。
项目实施后,M40升高1.1%,M10改善0.1%; 单孔装煤量1#、2#焦炉平均增加1.13t; 3#、4#焦炉平均增加1.15 t; 5#、6#焦炉平均增加1.17 t1。
总结试验研究表明,提高入炉煤堆比重,缩小了煤粒间的间距,加强了炼焦过程中煤粒之间的表面粘结和界面反应,改善了煤料的粘结和结焦效果,堆比重与焦炭强度呈较好的正相关性。在实际生产中,通过调整粉碎机锤头个数,改变粉碎细度,提高入炉煤堆比重手段,有效地提高了焦炭强度和焦炭产量,年实现经济效益达1 100 万元,推广应用前景广阔3。