粘结剂配煤炼焦研究进展(1)

2010年第3期

doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2010.03.046

能源技术与管理

粘结剂配煤炼焦研究进展

郑志磊，吴国光，孟献梁，曹勇飞，季伟

（中国矿业大学化工学院煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室，江苏徐州221008）［摘要］通过向煤中加入粘结性添加剂可以部分替代强粘结煤或增加炼焦煤中不粘结煤的用量，达到节约炼焦煤资源的目的。从所添加粘结剂性质以及粘结剂对煤炭的改质

效果和对焦炭质量的影响等几方面阐述了近年来在配煤炼焦中粘结性添加剂研究

方面所取得的进步，并指出今后应加强机理研究，以更好的指导炼焦生产。

［关键词］粘结剂；配煤炼焦；煤沥青

［中图分类号］TQ520.62［文献标识码］B［文章编号］1672-9943(2010)03-0111-03

0引言

焦炭是重要的工业原料，广泛应用于冶金、铸造、化工等行业。近年来，中国焦炭产量多年位居世界首位，但是由于优质炼焦煤的短缺，我国焦炭生产质量和成本已经受到严重制约，合理开发和利用炼焦煤资源是中国焦化工业持续、健康发展的重要基础［1］。提高焦炭质量和扩大炼焦煤源的新工艺有煤预热、捣固、型焦、配型煤和加入添加剂等。与其它工艺相比，加入添加剂的特点是工艺变动不大，操作简单灵活，成本低、焦炭质量提高且稳定。焦化用添加剂可分为两类，一类是粘结性添加剂，主要有煤沥青、煤焦油及石油残渣等；另一类是惰性添加剂，包括焦粉、无烟煤及无机惰性物质等。

日本新日铁和住友钢铁公司利用石油改质沥青与弱粘性煤进行配型煤炼焦实验收到了很好的效果，将煤料与焦油渣按9∶1的比例压型煤，然后配煤炼焦，使焦炭强度和反应性得到了改善［2－3］。

1焦化常用粘结剂

上世纪就有学者利用诸如重油之类的有机添加物将低粘结性煤料润湿得到较好质量焦炭的实例。现阶段利用添加物改善炼焦煤质的方法在共碳化及中间相理论的指导下，粘结剂研究使用的热点已经扩展到焦油沥青类粘结剂，主要包括煤焦油沥青、石油沥青、石油残渣、煤焦油、焦油渣等。此类粘结剂在型煤工艺中已经广泛使用，得到较好的发展。但是在顶装煤配煤中的研究方兴未艾［4］。煤沥青与焦油渣作为焦化工艺两种主要的副产物，和石油类添加剂相比与煤在结构、组成上有着更多的相似之处，因此，对炼焦煤改质效果也更好。

煤沥青是煤焦油加工的主要产品之一,是煤焦油蒸馏提取各种馏分后的残留物。在常温下密度为1.25~1.35g/cm3的黑色固体，加热可软化。加热温度不同，沥青既可以处于胶体状态或呈玻璃状态。通常认为其由高分子量的焦化馏分、低分子量的塑化剂以及不溶的固体物质三部分组成［5］，而这些部分的组合控制着煤沥青的特能。高分子量的焦化馏分是煤沥青炭化时结焦成炭的关键组分，这部分组分在高温下的流动性虽不及塑化组分，但当温度升高到一定程度时，对煤沥青的粘度也不会产生有害的影响；低分子量的塑化组分炭化时，虽不会结焦成炭，但与焦化组分形成共溶体，在高温下赋予沥青良好的流动性，即控制着煤沥青的高温粘度；不溶的固体物质在炭化时基本不发生变化。沥青类粘结剂按软化点不同可分为软沥青（＜70℃）、中温沥青（70℃~80℃）和硬沥青（＞85℃），作为强粘结性煤代用品的改质粘结剂一般应采用软化点100℃以上的沥青，使得其既起到粘结剂的功效，又能在炭化时具有较高的残炭率，提高焦炭强度和改善焦炭反应性。准确评价煤沥青粘结剂的性能还需要全方面分析诸如QI、TI、β树脂含量、结焦值、C/H原子比等性能指标。

焦油渣为粘稠状废渣，主要由煤尘、焦粉、沥青粉、炭化室顶部热解产生的游离碳及清扫上升管和集气管时所带入的多孔物质、焦油和沥青的聚合物等含碳物质等组成。渣内固定碳含量约60％，挥发分产率约33％、灰分约4％、硫含量约1.6％。焦油渣是一种炼焦工业废渣，含有苯类等

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2010年第3期郑志磊，等粘结剂配煤炼焦研究进展

多种有毒致癌物质，直接外排，不但影响大气环境，而且由地表渗入地下后，会污染地下水源。多年来一直没有一种较合适的方法来处理这些焦油废渣。导致这些焦油废渣堆积在焦化厂内，既占用场地，又污染环境。因此，利用焦油渣作为焦化原料，不仅能够废物利用，而且使之能够在焦化工艺内实现闭路循环，对减少环境污染具有重要意义。

2粘结剂对炼焦煤的改质效果及焦炭质量的影响

2.1粘结剂对炼焦煤的改质效果

高挥发分的煤中添加某些有机物料（如高芳烃石油沥青、焦油沥青、溶剂精制煤、煤溶剂抽提物等）进行共炭化时，这些物料不仅作为粘结剂将煤粘结在一起，而且能够使其产物的各向异性得到发展。

有关研究表明各种石油沥青对同一种煤或同一沥青对不同种煤具有不同的改质效应［6］。挥发分相对较高，喹啉不溶物低，溶煤能力强，能形成高芳构化结构，具有供氢效能以控制化学聚合活性以免在中间相成长过程中形成高粘度的流动相的石油沥青对煤具有相对较好的改质效果。沥青对弱粘煤的改质效应优于强粘煤，对无烟煤一般无改质效应。同时还发现具有传氢能力的粘结剂在中间相阶段可以去掉煤裂解产物的含氧官能团，使热解分子化学活性降低，从而得到低粘度的中间相体系，有利于液晶的融并和成长，促进流动型和广域型结构的形成。

U.Stwietlik等［7］分别利用煤焦油沥青和类沥青残渣作为添加剂进行了对比焦化试验，发现煤焦油沥青增强了煤样的溶胀和结焦能力，提高了煤样的膨胀度和流动性而类沥青残渣只是提高了煤的流动性。

Fernández等［8］利用非炼焦煤，焦油沥青，苯精馏塔底残渣，废旧轮胎和两种不同煤阶的烟煤共热解，发现具有最高挥发分产率和在煤塑性阶段以前释放出最大量挥发物的添加物对烟煤的热塑性能影响最为明显。

G.Collin等［9］利用废塑料与煤焦油沥青共热解得到反应活性沥青，将此反应活性沥青与弱粘煤共焦化能够提高煤样的结焦性能与成焦率，并且增强所得焦炭的机械强度和光学各向异性。2.2粘结剂对焦炭质量的影响

添加物与炼焦煤共炭化是以中间相理论和传氢理论作为理论基础的。随着研究的深入，人们对添加粘结剂炼焦有了新的认识，粘结剂不单纯起着增加流动度、改善物理粘结的作用，更重要的是一些粘结剂能够与煤共炭化，在中间相阶段形成一种呈光学镶嵌结构、界面结合好的“中间焦炭”。这种“中间焦炭”既非由煤形成的光学结构，也非由沥青类粘结剂形成的光学结构，而属于和二者结合较好的过渡结构，从而改善了焦炭的强度和反应性。因此，添加物如果能够增加焦炭中光学各向异性结构的比例，形成界面结合较好的“中间焦炭”，增加焦炭的显微强度，降低反应活性和气孔率，减少或阻止微裂纹的扩张，就说明添加物的改质效果较好［10］。

2.2.1对焦炭组成的影响

冶金焦中灰分与硫含量的高低直接影响到焦炭质量的好坏，因此，焦炭中灰分与硫的控制显得尤为重要。由于现阶段实验研究中使用添加剂均为低灰低硫添加剂，因此，所得焦炭的灰分和硫含量均有不同程度的降低［11］。

2.2.2对焦炭显微结构的影响

不同的添加物对焦炭的质量会产生不同的影响。高挥发粘结煤添加具有一定挥发分的石油焦粉可以提高焦炭的显微强度，而热处理温度较高的石油焦与煤共碳化时形成明显的界面，且裂纹增多［12］。

R.Alvarez等［13］在6t焦炉中用不同粒径分布的石油焦为添加剂进行了半工业规模的焦化实验，发现焦炭孔隙变化取决于添加剂的粒径和添加比率；焦炭反应性下降的的主要因素之一是加入添加剂后冶金焦微孔的减少。

J.J.Pis等［14］研究了石油焦的加入对焦炭结构和反应性的影响，发现在配煤中加入石油焦使焦炭的微孔体积和反应性降低。同时发现微孔体积降低导致反应性的降低。

2.2.3对焦炭冷热强度的影响

焦炭在显微结构上的变化最终反映在焦炭冷热强度的变化。

多位学者［15－16］研究表明利用粘结性添加物配煤炼焦可以增加配合煤粘结性，提高焦炭的块度和抗碎强度，提高焦炭的冷、热强度，同时可降低焦炭的灰分。

邹祖桥［17］利用沥青、粉焦及两者的混合物为添加剂进行焦化试验。发现加入沥青粘结剂有利于稳定煤质，提高焦炭质量，特别是有利于提高焦

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2010年第3期

炭M10。当配煤有较强粘结性时，加入粉焦有利于焦炭质量提高。当煤质粘结性差时，同时加入沥青和粉焦可改善焦炭质量。

孙喜民等［18］以低温煤焦油沥青和焦油渣为改质添加剂，按不同配比掺入炼焦配合煤中进行炼焦。发现焦油和粗苯的产率都有不同程度提高，焦炭产率略有下降。除焦油渣外，各种沥青都使焦炭强度有所改善，尤其是低温煤焦油沥青可使焦炭各向异性成分含量有明显增加，从而使焦炭转鼓强度有较大幅度地提高。

也有报道，当加入粘结性添加剂量过多时，会增加碳化室内积炭量，可能产生推焦困难，收缩过度等后果。因此，各种添加物的加入比例一般不超过3％~5％［10］。

3结语

添加粘结剂炼焦，可以提高配合煤的流动度，改善煤料的粘结性和焦炭的显微结构，提高焦炭冷、热强度，降低焦炭反应性。而且粘结剂来源广泛，有可能只需通过简单的喷洒、混捏、配合过程，而不增加复杂的预处理装置，就能在现有焦炉实现扩大弱粘结性煤的用量。由于粘结剂具有低灰、强粘结的特性。大大降低了配合煤灰分，使冶金焦炭的灰分大幅度降低。并且由于粘结剂的配入，使配合煤的流动度和抗风险能力增强，当某种炼焦煤质量不稳或质量较差时，依然能够保证焦炭质量的相对稳定。加入粘结剂后，冶金焦冷强度、热性能指标得到大幅改善，提高了成焦率，同时对高炉的顺利运行起到了积极作用。

添加剂配煤炼焦对煤及焦炭具有较为明显的改质效果，因此应用前景很广泛。目前人们对共炭化的机理认识仍然不够充分，仍需进行更进一步的研究，以找到更为合理的机理模型，从理论上认清添加剂与煤共炭化的本质，从而指导更为科学的配煤生产，为大规模的工业应用奠定理论基础。

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［18］孙喜民，徐君，孙秀环,等.低温煤焦油沥青及焦油渣配煤炼焦实验研究［J］.冶金能源，2007，26（5）：37-41［作者简介］

郑志磊（1985-），男，河北石家庄人，中国矿业大学化工学院在读硕士研究生，研究方向为煤化工。

［收稿日期：2009-12-29］

能源技术与管理113

粘结剂配煤炼焦研究进展(1)

2010年第3期 doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2010.03.046 能源技术与管理 粘结剂配煤炼焦研究进展 郑志磊，吴国光，孟献梁，曹勇飞，季伟 （中国矿业大学化工学院煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室，江苏徐州221008）［摘要］通过向煤中加入粘结性添加剂可以部分替代强粘结煤或增加炼焦煤中不粘结煤的用量，达到节约炼焦煤资源的目的。从所添加粘结剂性质以及粘结剂对煤炭的改质 效果和对焦炭质量的影响等几方面阐述了近年来在配煤炼焦中粘结性添加剂研究 方面所取得的进步，并指出今后应加强机理研究，以更好的指导炼焦生产。 ［关键词］粘结剂；配煤炼焦；煤沥青 ［中图分类号］TQ520.62［文献标识码］B［文章编号］1672-9943(2010)03-0111-03 0引言 焦炭是重要的工业原料，广泛应用于冶金、铸造、化工等行业。近年来，中国焦炭产量多年位居世界首位，但是由于优质炼焦煤的短缺，我国焦炭生产质量和成本已经受到严重制约，合理开发和利用炼焦煤资源是中国焦化工业持续、健康发展的重要基础［1］。提高焦炭质量和扩大炼焦煤源的新工艺有煤预热、捣固、型焦、配型煤和加入添加剂等。与其它工艺相比，加入添加剂的特点是工艺变动不大，操作简单灵活，成本低、焦炭质量提高且稳定。焦化用添加剂可分为两类，一类是粘结性添加剂，主要有煤沥青、煤焦油及石油残渣等；另一类是惰性添加剂，包括焦粉、无烟煤及无机惰性物质等。 日本新日铁和住友钢铁公司利用石油改质沥青与弱粘性煤进行配型煤炼焦实验收到了很好的效果，将煤料与焦油渣按9∶1的比例压型煤，然后配煤炼焦，使焦炭强度和反应性得到了改善［2－3］。 1焦化常用粘结剂 上世纪就有学者利用诸如重油之类的有机添加物将低粘结性煤料润湿得到较好质量焦炭的实例。现阶段利用添加物改善炼焦煤质的方法在共碳化及中间相理论的指导下，粘结剂研究使用的热点已经扩展到焦油沥青类粘结剂，主要包括煤焦油沥青、石油沥青、石油残渣、煤焦油、焦油渣等。此类粘结剂在型煤工艺中已经广泛使用，得到较好的发展。但是在顶装煤配煤中的研究方兴未艾［4］。煤沥青与焦油渣作为焦化工艺两种主要的副产物，和石油类添加剂相比与煤在结构、组成上有着更多的相似之处，因此，对炼焦煤改质效果也更好。 煤沥青是煤焦油加工的主要产品之一,是煤焦油蒸馏提取各种馏分后的残留物。在常温下密度为1.25~1.35g/cm3的黑色固体，加热可软化。加热温度不同，沥青既可以处于胶体状态或呈玻璃状态。通常认为其由高分子量的焦化馏分、低分子量的塑化剂以及不溶的固体物质三部分组成［5］，而这些部分的组合控制着煤沥青的特能。高分子量的焦化馏分是煤沥青炭化时结焦成炭的关键组分，这部分组分在高温下的流动性虽不及塑化组分，但当温度升高到一定程度时，对煤沥青的粘度也不会产生有害的影响；低分子量的塑化组分炭化时，虽不会结焦成炭，但与焦化组分形成共溶体，在高温下赋予沥青良好的流动性，即控制着煤沥青的高温粘度；不溶的固体物质在炭化时基本不发生变化。沥青类粘结剂按软化点不同可分为软沥青（＜70℃）、中温沥青（70℃~80℃）和硬沥青（＞85℃），作为强粘结性煤代用品的改质粘结剂一般应采用软化点100℃以上的沥青，使得其既起到粘结剂的功效，又能在炭化时具有较高的残炭率，提高焦炭强度和改善焦炭反应性。准确评价煤沥青粘结剂的性能还需要全方面分析诸如QI、TI、β树脂含量、结焦值、C/H原子比等性能指标。 焦油渣为粘稠状废渣，主要由煤尘、焦粉、沥青粉、炭化室顶部热解产生的游离碳及清扫上升管和集气管时所带入的多孔物质、焦油和沥青的聚合物等含碳物质等组成。渣内固定碳含量约60％，挥发分产率约33％、灰分约4％、硫含量约1.6％。焦油渣是一种炼焦工业废渣，含有苯类等 111

配煤指标有哪些如何计算

配煤指标有哪些如何计算，相应煤质分析仪器如何配备 编辑：admin 浏览：526 添加时间：2013-05-04 10:20 炼焦配煤、洗煤厂配煤等这些配煤工艺中，具体要了解的配煤指标有哪些呢？这些指标又该如何计算？配煤的指标可以预算处焦炭的质量吗？配煤环节所需的煤质分析仪器有哪些？每一个煤炭指标都有着对应的煤质分析仪器。 一、配煤指标介绍，及相应煤质分析仪器推荐。 1.配合煤灰分 煤中灰份可以全部转至焦炭中，灰份的多少决定了焦炭质量的好坏。焦炭的灰份愈高，在高炉熔炼时所与要的溶剂量愈大，这样使得高炉利用系数减低。许多试验证明，灰份每增加1%，生铁将减产2.5%，同时灰份中的大颗料与焦炭中的有机物质不能结合起来，使它们分开的表面便是裂纹的开始，这种裂纹是由于焦炭物质和矿物质粒子不同体积热膨胀系数和收缩系数而产生的，如矿物粒子很大，则裂纹变宽变长，因而体牢固的粘着，从而也会使焦炭的耐磨变坏。我国大焦炉焦炭的灰份除个别情况外，一般在13%左右或<13%。配合煤的挥发分可以按可加性计算。 推荐煤质分析仪器----马弗炉+时温测控仪。 2.配合煤的硫分 配合煤中约有70-80%的硫份残留在焦炭中。硫份是高炉最有害的敌人，硫份每增加0.1%，生铁减少2.5%，同时它是生铁中硫的主要来源。当它转至生铁中时，生铁呈热脆性，在赤热煅烧下，质地不坚硬，用于机械加工时往往发生裂纹。因此含硫高的焦炭决不会冶炼出质量高的生铁，同时硫份还会加速铁的腐蚀，人们为了得到合格的焦炭，必须增加炉渣碱度以中和焦炭中的硫含量，因此在冶炼时必须多加石灰石，由于多加了石灰石同时也增加了焦炭的消耗量，高炉将大大减产，高炉要求硫份愈低愈好，我国大焦炉焦炭的硫份一般在0.7%或小于0.7%。硫份可以按可加性计算。 推荐煤质分析仪器---测硫仪。 3.配合煤的挥发分 配合煤的挥发分是根据单种煤的挥发分来确定的，因为挥发分是可以按照可加性来计算的，一般焦煤挥发分在25%左右，挥发分过高说明煤料气煤较多，从而会引起冶金焦炭块度的下降，因此配合煤的挥发分一般配至32%以下可以得到块度较大的冶金焦炭。 推荐煤质分析仪器---马弗炉。 二、如何计算配煤指标、配煤比例 煤的硫分、灰分等配煤指标怎样提前知道所出的焦炭指标。 配合煤的灰分全部转入焦炭，公式：焦炭灰分＝配煤灰分÷全焦率 配合煤的硫分约60%—70%转入焦炭，因配合煤的成焦率为70%—80%，故焦炭硫分约为配合煤的硫分80%—90%。 焦炭灰分=配煤灰分*1.35，焦炭的灰分决定于配煤的灰分及挥发份，一般1.25-1.4倍之间 焦炭硫分=配煤硫分*0.93，焦炭的硫分一般是配煤硫分的08-0.9倍，我们一般是0.85，硫分的转化率与煤种有关，我厂最高时到0.95，二级焦合格，最近煤种变化较大只能到0.88的样子。 焦炭的灰分基本上是1.35-1.4左右，和配合煤的挥发分、焦炭挥发分有关，可以计算出来 硫铁矿硫，有机硫，硫酸盐硫，在炼焦过程中迁移转化到煤气中的量是不相同的；硫铁矿硫最容易分解，其次是有机硫，最后是硫酸盐硫；具体要根据炼焦温度与时间而定。 三、配煤炼焦时怎样预测焦炭质量 对于常规指标硫：焦炭指标比入炉煤指标低，可以控制入炉煤指标预测焦炭硫份。灰：根据入炉煤灰分与煤焦比可以预测焦炭灰分。挥发分：一般焦炭挥发分在1到1.5之间。无法用入炉煤挥发分获得。至于CSR可以通关做入炉煤岩相可以大致得出活惰比为1.5到1.6之间时，CSR在55%左右，相对应CRI在35%左右。M40、M25只能通过焦炭转鼓试验得到。 焦炭的灰分大约是入炉煤灰分的1.3倍，硫分大约是入炉煤硫分的0.8~0.9倍，挥发分与配煤无关，只跟炼焦最终温度相关，焦炭强度与入炉煤的粘结指数，胶质层厚度和炼焦的方式有关。 四、关于配煤比

配煤炼焦工艺

配煤炼焦工艺 配煤的目的与意义 高炉焦和铸造焦等要求灰分低、含硫少、强大、各向民性程度高。在室式炼焦条件下，单种煤（焦煤除外）炼焦很难满足上述要求，各国煤炭资源也无法满足单种煤炼焦的需求，中国煤炭资源虽然十分丰富，但煤种和储量资源分布不均，因此必采用配煤炼焦。所谓配煤就是将两种以上的单种煤料，按适当比例均匀配合，以求制得各种用途所要求的焦炭质量。采用配煤炼焦，既可保证焦炭质量符合要求，又可合理利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，同进增加炼焦化学产品产量。配煤方案的制定是焦化厂生产技术管理的重要组成部分，也是焦化厂规划设计的基础，在确定配煤方案时，应遵循下列原则。 配合煤性质与本厂煤预处理工艺及炼焦条件相适应，焦炭质量按品种要求达到规定指标。符合本地区煤炭资源条件，有利扩大炼焦煤源。 有利增加炼焦化学产品；防止炭化室中煤料结焦过程产生的侧膨胀压力超过炉墙极限负荷，避免推焦困难。 缩短煤源平均运距，便于调配车皮，避免煤车对流，在特殊情况下有一定调节余地。 来煤数量和质量稳定，最终达到生产满足质量要求的焦炭的同时，使企业取得可观的经济效益。 不同品种焦炭对配合煤的质量指标要求 不同用途的焦炭，对配煤的质量指标要求不同，为保证炼出质量合格的焦炭，必须保证配煤的质量。中国20世纪50年代初的配煤方案是以气煤、肥煤、焦煤和瘦煤四种煤为基础煤按照一定比例配合确定的。但由于中国炼焦煤资源分布不均衡，不可能在所有地区满足四种煤配合的原则，因而开发了各种配煤技术如用配煤质量指标确定配煤方案。在进行炼焦配煤操作时，对配合煤的主要质量指标要求包括：化学成分指标即灰分、硫分和磷含量，工艺性质指标即煤化度和黏结性，煤岩组分指标和工艺条件指标即水分、细度、堆密度等。 炼焦基本工艺参数：

配煤炼焦

配煤炼焦

配煤炼焦基础知识 第一章煤的基础知识 一、煤的形成 大约三十多亿年以前，地球上就已经有单细胞低等植物存在了。在整个地质年代中的某些时期内，出于地球的气候温暖、潮湿，而且有丰富的矿物养料，因此植物生长得持别高大和繁茂。这些落群生长的陆生植物，构成了成煤的物质基础。在漫长的地质年代里，地球的造山运动和地壳不断的变动，使有些落群生长的植物随着地壳下沉，后来慢慢地被水淹没，或者被山石覆盖。在多水缺氧的情况下，堆积在水中的植物残骸受一种“厌氧细菌”(不靠空气而靠夺取植物遗体里的养份而生成的微生物)的作用，脱去不稳定的含氧物质(一般以二氧化碳和水的形式除去)，使残留物的氧和氢的含量减少，碳含量相对增高。与此同时，植物残骸还受到其他生物化学作用，产生大量的腐植酸及沥青类物质。这种既合有植物残骸未被分解的族组成部份(如根、茎、叶、树皮

等)，又含有腐植酸，而且碳含量比植物残骸高、水份比较大的物质称为泥炭。在泥炭形成的过程中，往往出现植物生此交替和地壳不断变动的情况。如果地壳垂直下沉的速度与泥炭堆积的速度差不多，泥炭层就会不断地变厚；如果地壳垂直下沉的速度比泥炭堆积的速度大，随着时间的推移。泥炭层的上面就会被沙土覆盖而形成顶板，顶板越厚，泥炭受压力和地热的作用就越大。由于地热和压力的作用，使得泥炭中大分子缩合和构化程度提高，C/H原子比增大氢和氧含量减少，泥炭就变成了褐煤。褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用，就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化，褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。第一章煤的基础知识 二、煤的分类 ? 1、腐植煤 ? 根据成煤的原始物质条件不同，自然界的煤可分为三大类，即腐植煤、残植煤和腐泥煤。腐植煤是由高等植物形成的，在自然界中分布最广，蕴藏量最大，用途最广；残植煤是由高等植物中稳定组份(树皮、孢子、角质、树

煤的焦化工艺

煤炭焦化工艺 煤炭焦化又称煤炭高温干馏。以煤为原料，在隔绝空气条件下，加热到950℃左右，经高温干馏生产焦炭，同时获得煤气、煤焦油并回收其它化工产品的一种煤转化工艺。为保证焦炭质量，选择炼焦用煤的最基本要求是挥发分、粘结性和结焦性；绝大部分炼焦用煤必须经过洗选，以保证尽可能低的灰分、硫分和磷含量。选择炼焦作煤时，还必须注意煤在炼焦过程中的膨胀压力。用低挥发分煤炼焦，由于其胶质体粘度大，容易产生实高膨胀压力，会对焦炉砌体造成损害，需要通过配煤炼焦来解决。 产品和用途 煤经焦化后的产品有焦炭、煤焦油煤气和化学产品3类。 （1）焦炭。炼焦最重要的产品，大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁，其次用于铸造与有色属冶炼工业，少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中，焦粉还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。 （2）煤焦油。焦化工业的重要产品，其产量约占装炉煤的3%~4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用（3）煤气和化学产品。氨的回收率约占装炉煤的0.2%~0.4%，常以硫酸铵、磷酸铵或浓氨水等形式作为最终产品。粗苯回收率约占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有机合成工业的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但为了经济效益，也是为了环境保护的需要。经过净化的煤气属中热值煤气，发热量为17500kj/Nm3左右，每吨煤约产炼焦煤气300~400 m3，其质量约占装炉煤的16%~20%，是钢铁联合企业中的重要气体燃料，其主要成分是氢和甲烷，可分离出供化学合成用的氢气和代替天然气的甲烷。 煤焦化工艺 焦化厂主要生产车间： 备煤车间（煤仓、配煤室、粉碎机室、皮带机运输系统、煤制样室）

配煤炼焦基础知识

配煤炼焦基础知识 第一章煤的基础知识 一、煤的形成 大约三十多亿年以前，地球上就已经有单细胞低等植物存在了。在整个地质年代中的某些时期内，出于地球的气候温暖、潮湿，而且有丰富的矿物养料，因此植物生长得持别高大和繁茂。这些落群生长的陆生植物，构成了成煤的物质基础。在漫长的地质年代里，地球的造山运动和地壳不断的变动，使有些落群生长的植物随着地壳下沉，后来慢慢地被水淹没，或者被山石覆盖。在多水缺氧的情况下，堆积在水中的植物残骸受一种“厌氧细菌”(不靠空气而靠夺取植物遗 体里的养份而生成的微生物)的作用，脱去不稳定的含氧物质(一般以二氧化碳和水的形式除去)，使残留物的氧和氢的含量减少，碳含量相对增高。与此同时，植物残骸还受到其他生物化学作用，产生大量的腐植酸及沥青类物质。这种既合有植物残骸未被分解的族组成部份(如根、茎、叶、树皮等)，又含有腐植酸，而且碳含量比植物残骸高、水份比较大的物质称为泥炭。在泥炭形成的过程中，往往出现植物生此交替和地壳不断变动的情况。如果地壳垂直下沉的速度与泥炭堆积的速度差不多，泥炭层就会不断地变厚；如果地壳垂直下沉的速度比泥炭堆积的速度大，随着时间的推移。泥炭层的上面就会被沙土覆盖而形成顶板，顶板越厚，泥炭受压力和地热的作用就越大。由于地热和压力的作用，使得泥炭中大分子缩合和构化程度提高，C/H原子比增大氢和氧含量减少，泥炭就变成了褐煤。褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用，就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化，褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。 第一章煤的基础知识 二、煤的分类 ? 1、腐植煤 ?根据成煤的原始物质条件不同，自然界的煤可分为三大类，即腐植煤、残植煤和腐泥煤。腐植煤是由高等植物形成的，在自然界中分布最广，蕴藏量最大，用途最广；残植煤是由高等植物中稳定组份(树皮、孢子、角质、树脂)富集而形成的；腐泥煤是由低等植物和少量浮游生物形成的（藻类、菌类、地衣等），分布范围小，煤层厚度不大。由于腐植煤分布范围广，且煤层厚度厚，是我国煤炭开采的主要对象，

中高硫瘦煤配煤炼焦试验及应用研究_张立岗

第20卷第4期 洁净煤技术 Vol.20No.42014年 7月 Clean Coal Technology July 2014 煤炭转化 中高硫瘦煤配煤炼焦试验及应用研究 张立岗 1，2 （1．陕西陕化煤化工集团有限公司，陕西渭南714100；2．陕西陕焦化工有限公司，陕西渭南711712） 摘 要：为扩大炼焦煤资源，降低配煤成本，采用鄂尔多斯盆地南部渭北煤田西部矿区10号煤层的中 高硫瘦煤为试验煤样，分析了煤样基本性质，说明其具有高硫、低灰的特点，黏结指数和胶质层厚度较一般瘦煤高，活惰比接近2，黏结性和结焦性较好。通过中高硫瘦煤单独成焦试验、煤岩学模拟配煤、工业焦炉炼焦试验，验证中高硫瘦煤配煤炼焦的可行性，确定中高硫瘦煤配煤炼焦优化方案。结果表明：中高硫瘦煤配煤炼焦可行，应尽量控制中高硫瘦煤配入量在10%以下，多配入强黏结性煤，以提高焦炭的热态强度。中高硫瘦煤配煤炼焦工业应用表明：配入中高硫瘦煤3% 7%可生产出质量合格的焦炭，扩大了炼焦用煤范围，降低了配煤成本。 关键词：中高硫瘦煤；基本性质；工业焦炉试验；配煤；炼焦；焦炭中图分类号：TD849；TQ520.5 文献标志码：A 文章编号：1006－6772（2014）04－0047－04 Experiment and application of middle and high sulfur lean coal blending coking technology ZHANG Ligang 1， 2 （1．Shaanxi Shaanhua Coal Chemical Group Co．，Ltd．，Weinan 714100，China ；2．Shaanxi Coke Chemical Co．，Ltd．，Weinan 711712，China ） Abstract ：In order to expand the coking coal resources and reduce the cost of coal blending ，taking the middle and high sulfur lean coal as the test sample ，which is taken from No.10coal seam of western areas of Weibei coalfield in the southern of Erdos Basin．The middle and high sulfur lean coal contains low ash ，its bond index and thickness of plastic layer is higher than that of generally lean coal ，the inert and alive of petrography is close to 2，and the coking property is well．Through the coking test of middle and high sulfur lean coal ，simulated coal blending of coal petrography ，industrial coke oven coking test ，verify the feasibility and determine the optimizations of middle and high sulfur lean coal blending coking．The results show that middle and high sulfur lean coal can be used in coal blending for coking ，the blend-ing content of middle and high sulfur lean coal should be controlled below 10%， and high content of strong caking index blending coal can enhance the thermal state index of coke．According to coal blending coking in industrial application of middle and high sulfur lean coal ，show that using middle and high sulfur lean coal coking can produce quality qualified coke blending ratio of 3% 7%，expand coking coal resources and reduce the cost of blending coal using middle and high sulfur lean coal coking． Key words ：middle and high sulfur lean coal ；basic properties ；industrial coke oven test ；coal blending ；coking ；coke 收稿日期：2014－04－02；责任编辑：白娅娜 DOI ：10．13226/j．issn．1006－6772．2014．04．015 基金项目：陕西煤业化工集团科技计划资助项目（2014SMHKJ －B －J －23） 作者简介：张立岗（1964—），男，陕西富平人，高级工程师，从事煤化工技术开发应用和管理工作。E －mail ：stc315@126．com 引用格式：张立岗．中高硫瘦煤配煤炼焦试验及应用研究［ J ］．洁净煤技术，2014，20（4）：47－50，72．ZHANG Ligang．Experiment and application of middle and high sulfur lean coal blending coking technology ［J ］．Clean Coal Technology ，2014，20（4）：47－50，72． 0引言 中国是钢铁生产大国，焦炭是钢铁工业的“基 本食粮”。随着中国焦炭产量的逐年增长，对炼焦煤资源的需求不断加大，炼焦煤供应紧张，扩大炼焦 用煤资源已是当务之急。因此，研究新的配煤技术， 扩大炼焦用煤，优化、节约炼焦煤，提高煤炭资源利用效率尤为重要。中国中高硫煤总量大，约占全国煤炭总量的9.33%，是重要的煤炭资源，主要用于硫煤液化、高硫煤制甲醇、生产煤制橡胶填料等［1］ 。 炼焦方面，高硫煤因硫分较高，被称为劣质资源，价 格低廉 ［2］ 。通过配入一定量的高硫煤，控制焦炭硫

焦化厂计算公式

中国煤炭分类国家标准（GB5751-86） 类别符号包括数码分类指标( Vdaf%挥发份GRL粘结指数Y,MN胶质层) 无烟煤WY 01，02，03 10 贫煤PM 11 >10.0-20.0 ≤5 贫瘦煤PS 12 >10.0-20.0 5-20 瘦煤SM 13，14 >10.0-20.0 >20-65 焦煤JM 24 >20.0-28.0 >50-65 <25.0 15，25 >10.0-20.0 >65 <25.0 肥煤FM 16，26，36 >10.0-37.0 (>85) >25 1/3焦煤1/3JM 35 >28.0-37.0 >65 <25.0 气肥煤QF 46 >37.0 (>85) >25.0 气煤QM 34 >28.0-37.0 >50-65 <25.0 43，44，45 >37.0 >35-65 <25.0 长焰煤CY 41，42 ≥37.0 1/3焦煤 质量要求：灰份≤9.5--10%挥发份28--32%硫份≤0.7% G值＞75 Y值＞14mm 国际上级冶金煤 主焦煤 质量要求：灰份≤9.5--10%可燃基挥发份18--24%硫份≤0.7% G值＞75 Y值＞16mm。 主焦煤：灰份%含硫%挥发份% G值Y值 ＜9.5＜0.6 18-26＞65＞18 1/3焦煤：≤9.5 ≤0.6 28-35＞75＞18 肥煤是指国家煤炭分类标准中，对煤化变质中等，粘结性极强的烟煤的称谓，炼焦煤的一种，炼焦配煤的重要组成部分，结焦性最强，熔融性好，结焦膨胀度大，耐磨；精煤是指经洗选加工供炼焦用或其他用途的洗选煤炭产品的总称。 煤的挥发分 煤的挥发分，即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体或液体）中减掉水分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。因为挥发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热解的产物，所以确切的说应称为挥发分产率。 （1）煤的挥发分不仅是炼焦、气化要考虑的一个指标，也是动力用煤的一个重要指标，是动力煤按发热量计价的一个辅助指标。 挥发分是煤分类的重要指标。煤的挥发分反映了煤的变质程度，挥发分由大到小，煤的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达70%，褐煤一般为40～60%，烟煤一般为10～50%，高变质的无烟煤则小于10%。煤的挥发分和煤岩组成有关，角质类的挥发分最高，镜煤、亮煤次之，丝碳最低。所以世界各国和我国都以煤的挥发分作为煤分类的最重要的指标。 （2）煤的挥发分测试要点见GB212-91。无烟煤：高固定碳含量，高着火点（约360～420℃）,高真相对密度（1.35～1.90）,低挥发分产量和低氢含量。除了发

炼焦配煤

1配煤的必要 配煤作为炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源。配煤技术涉及煤的多项工艺性质、结焦特性和灰分、硫分、挥发分的配合性质和煤的成焦机理等。长期以来，配煤试验一直是选定配煤方案、验证焦炭质量的不可缺少的配煤技术程序 早期炼焦只用单种煤，随着焦化行业的发展，炼焦煤储量的明显不足，高炉用焦要求的提高，单种煤已不可能用来炼焦，走配煤之路已势在必行。如济源金马焦化配煤比：35%ZJM，35%JM,15%FM,15%SM,可练出供济钢用的一级冶金焦，同时加入了肥煤，增加了化产回收，成本在1000元/t，而只用主焦煤炼焦成本在1200元/t，同时降低了化产回收，配煤效益可见一斑。 2 配煤的选择及方法 各单种煤的结焦性 （1）褐煤 褐煤的变质程度高于泥煤而低于分类方案中的其它所有煤种。在分类方案中，它的可燃基挥发分大于40%，煤中含有多量水分，加热时它不能产生胶质体，因此没有粘结性，在现代炼焦炉中不结焦，我们不将它划分在炼焦煤范围内。在某些炼焦煤非常缺乏的国家，他们是通过复杂的工艺，利用褐煤制造型块炼成型焦，这已不属配煤炼焦的范畴，故不多述。 （2）长焰煤 长焰煤的变质程度比褐煤高，在分类中其可燃基挥发分大于37%，胶质层厚度小于5毫米，这种煤粘结性极弱，在现代炼焦炉中不能单独结成焦炭。在某些长焰煤多的地区，可以少量配用，但配入量稍多时，常会使焦炭强度和耐磨变坏，尤其是配煤中肥煤不够多时更为明显。所以长焰煤也不列入炼焦煤范围内。 (3) 气煤 气煤的变质程度较长焰煤高。在分类图中气煤是一大类，它包括可燃基挥发分在30%~37%、胶质层厚度大于9~25毫米以及可燃基挥发分大于37%、胶质层厚度大于5~25毫米两区域。前者属肥气煤，有一定的结焦性，其中二号肥气煤在现代焦炉中能单独炼焦，但质量较差，只能供中、小高

配煤方案模板

配煤方案

5.2.1 配煤方案的说明及讨论 木里庆华煤单独炼焦时所得焦炭块度稍碎, 裂纹较少, 表面较为粗糙, 色泽一般, 气孔稍多, 粘结性稍显不足, 熔融性一般。从表7焦炭质量分析结果看, 焦炭灰、硫、磷含量均很低( A d=6.63%、 S t,d=0.27%、P d=0.016%) ; 其冷态转鼓强度( M40=77.3%、 M10=8.4%) 达到国家二级冶金焦标准, 热态强度( CRI=38.3%、CSR=45.8%) 一般。总体上木里庆华煤所得焦炭除热态强度外, 其余指标均达到或优于国家二级冶金焦标准, 特别是很低的灰、硫及磷含量。 木里义海煤单独炼焦时所得焦炭块度较大, 裂纹较多, 色泽发暗, 气孔多、质较轻、表面粗糙, 粘结性不足, 熔融性较差。从表7焦炭质量分析结果看, 焦炭灰( A d=7.51%) 、硫( S t,d=0.23%) 含量较低, 均远优于国家一级冶金焦标准, 磷含量稍高( P d=0.032%) ; 其冷态转鼓强度( M40=60.8%、 M10=17.5%) 及热态强度( CRI=49.6%、 CSR=28.4%) 很差。总体上木里义海煤单独炼焦所得焦炭除具有较低的灰硫含量外, 焦炭强度很差。 方案1以青海煤为基础( 木里义海和木里庆华) , 同时配加凯鸿煤保证配合煤的粘结性, 考察焦炭质量。其配比是木里义海40%、木里庆华30%、凯鸿30%。从外观上看, 该方案所得焦炭块度较碎, 裂纹较多, 色泽较好, 气孔多、偶有蜂焦、质轻, 粘结性好、熔融性一般。从表7焦炭质量分析结果看, 焦炭灰含量( A d=9.07%) 较低, 远优于国家一级冶金焦标准, 硫( S t,d=0.64%) 含量适中, 接近国家一级冶金焦标准; 焦炭冷态转鼓强度( M40=75.6%、M10=8.3%) 及热态指标反应性( CRI=36.8%) 、反应后强度( CSR=49.5%) 一般, 均接近国家二级冶金焦标准。总体上该方案所得焦炭质量一般, 特别是焦炭强度一般, 仅接近国标二级冶金焦。 方案2在方案1的基础上增加木里庆华煤的配比, 用五虎山煤代替凯鸿, 同时以大头羊( 洗) 煤降低挥发分, 考察焦炭质量。具体配比为:

炼焦工艺基本内容

炼焦工艺 1基本组分 焦炭78%、焦炉煤气15~18%、煤焦油2.5~4.5%。 1.2焦炉煤气 氨0.25~0.4%（生产硫铵，我国为0.25%）； 粗苯0.8~1%（苯、甲苯、二甲苯）； 硫化物0.2~1.5%（可生产硫磺和吡啶） 1.3煤焦油精制 轻馏分：苯、甲苯、二甲苯、重苯； 酚馏分：酚、甲酚、二甲酚； 萘组分：萘、精萘、工业喹啉； 洗油组分：苯类吸收剂； 蒽油组分：提取蒽、菲、咔唑； 沥青：铺路、生产沥青油和电极沥青 2选煤的必要性 煤中的硫包括无机硫（选煤可以部分去掉）、有机硫（物理选煤不能去掉，用浮选法） 煤中还有内在矿物，成矿时混入的粘土（二氧化铝）、沙粒（二氧化硅）、硫铁矿。其中前两种可以通过粉碎、洗选除去。 外在矿物，采煤时混入的矸石。比重大，直接燃烧时为灰分，炼焦时全部留在焦炭中。选煤时除去。 水分，内在水和成矿有关，在配煤时考虑，外在水影响焦炉的操作稳定性。炼焦前需要干燥处理。 3炼焦参数 3.1炼焦阶段 干燥预热：350℃，失去水分。 焦体形成阶段：350~480℃，交连、缩聚、重排，气、固、液共熔体。有膨胀压 半焦形成阶段：480~650℃，增加了气、固相的生成，胶质固化。 焦炭形成阶段：650~1000℃，半焦不稳定的有机物分解或缩聚，产物为气体。750℃后主要是氢气。体积收缩。 3.2炼焦煤 气煤：挥发性大，收缩大，膨胀压小，2~14kPa；胶质体少，粘性差。热解350~440℃（90℃），加入便于推焦，保护炉体。 肥煤：挥发度低于气煤，收缩大，膨胀压小4.9~19.6kPa，胶质体最多，粘性最好。热解320~460℃（140℃）。 焦煤：挥发性适中，收缩量低；成焦强度大，热解390~465℃（75℃）。膨胀压很大14.7~34.3kPa。对焦炉的墙体不利。 瘦煤：挥发度最低，热解450~490℃（40℃），结焦块大，液体少，收缩量最低，粘结性差，膨胀压答19.6~78.4kPa。 3.3配煤指标 水分：8~10%。内在水和外部水总和。 灰分：10.5~11.2%（混入杂质部分），保证成焦率76%，满足高炉需要。 挥发分：18~30% 硫分：80%进入焦炭（1~1.2%），要求控制1%以下。 黏结性：胶质层最大厚度Y=16~18mm。黏结指数65~78%。 膨胀压：安全10~15kPa，选择8~15kPa。

40kg试验焦炉在配煤炼焦中的应用

40kg试验焦炉与工业焦炉对应关系研究 山西焦化配煤实验中心 二〇一四年十一月三日

40kg试验焦炉与工业大炉对应关系研究 1、选题背景及意义 由于煤的复杂性，煤与煤之间的性质千差万别，不同煤田的煤质差别较大，即使是同一煤田中不同煤层之间的煤质，其差异性也很大；成煤阶段的不同，成煤地质条件的不同，也造就了煤与煤之间性质的千差万别，到目前为止，还没有那个化验指标能准确反映煤的炼焦结果，有时还出现反常的现象：分类牌号为焦煤的煤，在配煤中却不能做为焦煤使用，煤的镜质组反射率相同的煤种，却炼出机械强度明显差异的焦炭，奥亚膨胀度差异明显的煤种，却又能得到焦炭强度相似的结果，如何合理利用各种炼焦煤特性，全面指导炼焦配煤，进行经济配煤，实现利润最大化，就是对各种煤通过实验焦炉进行炼焦试验，建立相关数据库模型，才能更好的指导生产。 试验焦炉最大限度模拟工业焦炉生产的工况条件，尽量贴近工业生产状态，使得试验结果能直接表示生产结果，或者使试验结果与生产结果建立良好的相关性。 实验焦炉类似缩小的工业焦炉，它的特点是与工业焦炉的模拟性好，结焦过程与工业焦炉相似。工艺参数检测较全面，焦炭机械强度测定设备与工业生产一样，试验结果直观，重现性好、区分性好，相关性好。 山焦焦化配煤实验中心自2013年11月23日成立以来，对中心40kg试验焦炉与工业焦炉之间的对应关系进行了重点研究，初

步找到了40kg试验焦炉与工业大炉之间焦炭机械强度、热性质的对应性，自2014年7月份以来应用该数学模型指导生产取得了较好的经济效益。 2、 40kg试验焦炉与工业焦炉焦炭质量的对应关系 配煤实验中心自2014年2月40KG试验焦炉正式投入运行以来，对三个系统装炉煤、凉焦台焦炭进行了质量跟踪、对比实验，并利用数学工具LINEST函数对40KG试验焦炉与工业焦炉实验数据进行了线性回归分析。 2.1 40kg试验焦炉、工业焦炉焦炭的M40、M10对应性实验 2.1.1实验数据 40KG小焦炉与凉焦台焦炭质量对比实验数据 序列系 统 40kg试验焦炉凉焦台M40 M10 ≥80 60～80 40～60 25～ 40 ≤25 M40 M10 1 一82.60 9.5 23.20 40.03 27.28 4.71 4.78 76.20 8.2 2 一82.90 9.9 39.0 3 36.67 17.12 2.95 4.23 76.00 10.7 3 二79.90 8.6 36.18 33.0 4 21.47 4.42 4.90 73.60 8.4 4 三83.10 9. 5 32.51 36.39 21.63 4.01 5.45 76.78 11 5 一81.20 9 32.51 36.39 21.63 4.01 5.45 74.20 9.2 6 三81.90 8.6 40.33 31.8 7 19.60 3.87 4.34 75.80 9.1 7 二79.60 9.6 35.28 36.98 20.31 1.98 5.45 73.60 9.8 8 一83.70 9 37.47 34.42 20.23 3.92 3.95 76.60 9.6 9 一80.60 9.6 27.09 41.93 24.50 2.48 3.97 74.80 9.8 10 二77.90 9 44.36 29.66 16.35 3.71 5.92 72.00 9.6 11 一81.40 9 32.51 36.39 21.63 4.01 5.45 75.00 9.4 12 三81.80 8.5 28.85 31.83 29.67 4.20 5.45 76.40 8.6 13 一81.40 8.9 38.76 32.54 18.53 4.54 5.64 75.40 9.6 14 二79.10 10.2 33.31 34.89 20.02 4.55 7.24 73.60 10.2 15 一80.60 9.4 23.14 32.13 31.63 7.21 5.89 74.80 10 16 二81.00 10 28.58 42.46 19.88 3.59 5.48 73.20 10 17 一81.90 10.3 26.93 42.56 19.87 3.74 6.90 76.00 9.8 18 二79.20 8.5 33.10 37.90 20.76 3.26 4.98 73.60 9.4 19 一81.90 9.4 24.61 43.40 18.93 5.01 8.05 75.40 9.2

炼焦成焦计算

炼焦成焦过程 将各种经过洗选的炼焦煤按一定比例配合后,在炼焦炉内进行高温干馏,可以得到焦炭和荒煤气.将荒煤气进行加工处理,可以得到多种化工产品和焦炉煤气.焦炭是炼铁的燃料和还原剂,它能将氧化铁(铁矿)还原为生铁.焦炉煤气发热值高,是钢铁厂及民用的优质燃料,又因其含氢量多,也是生产合成氨的原料. 焦炭主要用于高炉冶炼,其次供铸造,气化,有色金属生产和制电石,它们对焦炭有着不同的要求,其中高炉炼铁对其用焦(冶金焦)的质量要求是相当高的. 冶金焦在高炉冶练过程中起着热源,还原剂,支承物三大作用.高炉炼铁过程发生一系列复杂的物理,化学变化.最主要是铁矿石(氧化铁)转化为金属铁.高炉状况的顺行,焦比,冶炼强度的高低,生铁含硫,磷,硅成分的多少等等,冶金焦都起着很重要的作用,冶金焦是高炉生产不可缺少的主要原料之一.要生产优质冶金焦,必须合理地选择和准备炼焦用煤,正确地掌握炼焦操作. 一,炼焦原理及工艺流程 (一)炼焦原理 1,炼焦原理 炼焦生产,基本原料是炼焦煤.将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体,随后分解产生煤气和焦油等,剩下以碳为主体的焦炭.这种煤热解过程通常称为煤的干馏. 煤的干馏分为低温干馏,中温干馏和高温干馏三种.它们的主要区别在于干馏的最终温度不同, 低温干馏在500℃-600℃,中温干馏在700℃-800℃,高温干馏在900℃-1000℃.目前的炼焦炉绝大多数属于高温炼焦炉,主要生产冶金焦,炼焦煤气和炼焦化学产品.这种高温炼焦过程,就是高温干馏. 2,炼焦煤的热解过程 炼焦煤在隔绝空气高温加热过程中生成焦炭,它具有下列特性:当被加热到400℃左右,就开始形成熔融的胶质体,并不断地自身裂解产生出油气,这类油气经过冷凝,冷却及回收工艺,得到各种化工产品和净化的焦炉煤气. 当温度不断升高,油气不断放出,胶质体进一步分解,部分气体析出,而胶质体逐渐固化成半焦,同时产生出一些小气泡,成为固定的疏孔.温度再升高,半焦继续收缩,放出一些油气,最后生成焦炭. (二)炼焦方法 1,机械化焦炉生产 煤料从炉顶部的装煤孔或机侧(捣固焦)装入炭化室,由两侧燃烧室传来的热量,将煤料在隔绝空气的条件下加热至高温.加热过程中,煤料熔融分解,所生成的气态产物由炭化室顶端部的上升管逸出,导入煤气净化处理系统,可得到化学产品及煤气;残留在炭化室内的固化成焦炭.煤料分解固化过程完成后,将炭化室两侧的炉门打开,用推焦机将焦炭推出,落入熄焦车(或干法熄焦装置).赤热的焦炭可用水熄灭,或用惰性气体将余热导走,冷却后即得到可使用的焦炭.机械化焦炉(顶装)目前国内采用炉型主要有JN型, JNX型,以及58型,66型,70型.另外还有一种3号简易焦炉. 2,土法炼焦 炼焦煤(多为单种焦煤,配煤,焦肥煤)在普通粘土砖窑炉内(目前国内多用75型,89型,91型,95型,96型,赵城连体炉)以土法炼焦工艺生产的可燃固体产物. 在炉窑内不隔绝空气的条件下,借助窑炉边墙的点火孔人工点火,将堆放在窑内的炼焦煤点燃,靠炼焦煤自身燃烧热量逐层将煤加热(直接火加热部分);煤燃烧产生的废气与未燃尽的大量煤裂解产物形成的热气流,经窑室侧壁的导火道继续燃烧,并将部分热传入窑内(间接加热

配煤

配煤 炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。 炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源。配煤技术涉及煤的多项工艺性质、结焦特性和灰分、硫分、挥发分的配合性质和煤的成焦机理等。长期以来，配煤试验一直是选定配煤方案、验证焦炭质量的不可缺少的配煤技术程序。配煤方法有配煤槽配煤和露天配煤厂配煤两种。 配煤理论简介： 当前世界各国炼焦煤资源稀缺，高炉的大型化对焦炭质量及其稳定性的要求越来越高，而炼焦煤资源中强粘结性煤却越来越少，这一矛盾在我国尤为突出。考虑到经济效益及现实情况，国内外各焦化厂都在致力于配煤方案的研究。虽然方案千变万化，而配煤的原理却不外乎胶质层重叠原理、互换性原理、共炭化原理这三种。 1 胶质层重叠原理 要求配合煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度间隔能较好地搭接，这样可使配合煤在炼焦过程中，能在较大的温度范围内处于塑性状态，从而改善粘结过程，并保证焦炭的结构均匀。其中典型的方法是“J法”配煤技术。“J法”配煤技术是一种快速、准确、简单、经济、随机确定各种最佳（实用）配煤方案的新技术，以“煤的粘结能力测定法”为基础，以煤与焦相互统一变化规律为依据，准确预测焦炭强度，按Jb-Vdaf“米”字形配煤图及其原则进行操作，评估煤质，确定“主导煤”，辨明“添加剂煤”和“填充剂煤”，用简易“优选法”确定配煤比，定出配煤方案。 2 互换性配煤原理 焦炭质量取决于炼焦煤中的活性组分、惰性组分含量及炼焦操作条件。单种煤的变质程度决定其活性组分的质量，镜质组平均组最大反射率是反映单种煤的变质程度的最佳指标。目前应用煤岩学指导配煤，很多焦化厂都有自己的配煤方案，但一般都是镜质组平均随机反射率、反射率直方图及镜惰比三个参数作为煤岩学配煤参数。根据互换性配煤原理，当配煤有较强粘结性时，加入一定量焦粉或无烟煤有利于焦炭质量提高，回配3%～5%的焦粉代替瘦煤炼焦，技术上是可行的，但在同样煤质情况下不添加粘结剂，要保证焦炭质量，焦粉的细度至关重要。 3 共炭化原理 煤中加入非煤粘结剂进行炭化，称为共炭化。共炭化研究为采用低变质程度弱粘结煤炼焦时选用合适的粘结剂提供了理论依据，也为加入有机渣油﹑塑料类﹑橡胶类﹑沥青等与煤共炭化提供了可能性，并且为解决当前世界的环境污染问题做出了很大的贡献。国外Collin在400℃下将废塑料与煤焦油沥青共热解，收集热解油和气体产物，反应所得的残余物与弱

煤岩学与配煤炼焦

1 引言 1.1 煤岩学简介 煤岩学是把煤作为有机岩石为其研究对象,研究其性质、变化及应用的一门学科。它认为,煤本身是一种由多种性质不同的组分以不同的结构混合组成的、性质复杂多变的有机岩石,而非单一的纯净物;提出了活性组分和惰性组分的概念,并按镜质组、半镜质组、丝质组、壳质组以及矿物,对显微组分进行分类和定量统计分析。煤本身的一些物理、化学性质及经历的成煤过程,如密度、元素组成和成煤作用、地质年代等,同煤岩显微组分组成及镜质组反射率这两项指标具有非常密切的关系。 应用煤岩学是:抓住煤本身并非单一纯净物这一特征,运用各种常规研究手段来研究煤中各组分及组分间交互作用对煤性质的影响;研究不同变质程度煤及其交互作用对混合煤性质的影响。 1.2 炼焦配煤技术 从单种煤炼焦到多种煤配合炼焦是焦化工业的一大进步,现代焦炉几乎都采用多种煤配合炼焦。配煤技术作为一个科研领域正在不断发展,但近几十年来,配煤技术较多停留在定性的、经验的阶段。随冶金技术对焦炭质量要求的逐步提高,经验配煤由于不能从根本上解释配煤炼焦生产中出现的反常现象,不能实现从定性到定量的转化,已不能满足焦化生产要求。对此,作为近代焦化基础理论之一煤岩学,虽然发展仍不够完善和成熟,但由于其对煤的重新认识及其理论的可行性,较现行原料煤分类却更科学和先进。 随着煤岩理论的深入和完善,以及配煤技术的发展,科学配煤离不开煤岩学已得到一致公认。目前,世界各国开发的配煤技术,凡是论证较充分、效果较好的,无一不以煤岩学为基础。上世纪80年代,国内的煤岩配煤技术开始得到较快发展。用煤岩学观点和方法预测焦炭质量,并指导配煤是50多年煤岩学发展的大事,也是焦化工业重大科研成果。目前,煤岩学已广泛应用于煤的研究及生产实践中。在焦化工业,煤岩学作为一种有用理论正在被广泛接受并逐渐应用于生产实践。 2 煤岩配煤的基本原理 根据煤岩学理论及其对煤的深入认识,煤岩配煤的发展已形成几条公认的基本原理。 2.1 煤是不均一物质 每种煤都是一种天然的配合煤,所以绝大多数煤都不合乎单独炼焦的要求。为此,煤岩工作者通过显微镜观察,即煤在加热过程中的动态变化,把加热过程中能熔融并产生活性键的成分划为有粘结性的活性组分;加热不能熔融、不产生活性键的划为无粘结性的惰性组分。镜质组和壳质组是活性组分,丝质组是惰性组分,半镜质组是两性组分。 2.2 煤中各活性组分质量的非均一性 镜质组的反射率分布图证明了这一点。对于任何单种煤,由于其各活性组分经历的成煤作用集中且较接近,变质程度亦相近,在镜质组的反射率分布图上,均呈现正态分布。 2.3 惰性组分和活性组分在配煤中都不可缺少 缺少或过剩都对成焦不利,会导致焦炭质量的下降。对焦炭质量有一定要求的配煤,实际