蒙古国焦煤优化配用技术研究

2014-03-28张雪红薛改凤鲍俊芳

武汉科技大学学报 2014年3期

项茹, 张雪红, 薛改凤, 鲍俊芳

(武汉钢铁(集团)公司研究院，湖北武汉，430080)

随着高炉大型化发展，对冶金焦质量要求越来越高，但国内炼焦煤资源日趋紧张，优质炼焦煤更加稀缺，严重影响着冶金焦质量的提高，亟待寻找国外优质炼焦煤予以补充[1]。蒙古国煤炭资源丰富[2]，其炼焦煤具有低灰、低磷、黏结性较强等优点[3],目前已成为我国最大的进口炼焦煤来源。但有关蒙古国焦煤煤质及配用技术研究的报导尚不多见。为了有效利用进口炼焦煤资源，掌握蒙古国焦煤煤质特征和配用技术，本文对武汉钢铁(集团)公司(以下简称武钢)进口的两个不同矿点的蒙古国焦煤进行煤质检验及配用试验，以期为武钢合理利用进口蒙古国焦煤资源提供依据。

1 试验

试验原料为武钢进口的两个不同矿点的蒙古国焦煤以及国内不同煤质的焦煤。煤的各项工业指标分析按照GB211—2008、GB212—2007、GB214—2007、GB5447—1997、GB479—2000标准进行，煤的镜质组反射率测定方法按照GB/T6948—2008标准进行，基氏流动度指标检测参照ASTMD1812—77标准进行。

对中、低变质程度黏结性较好的各单种煤在2 kg小型焦炉中进行配煤结焦试验，控制煤的粒度为-2 mm，装煤堆密度为0.75～0.77 g/cm3，以一定升温速率升温至950 ℃，保温3 h，自然冷却出焦。焦炭显微结构组成测试参照YB/T 077—1995《焦炭光学组织的测定方法》进行，焦炭热性能测定参照GB/T 4000—2008《焦炭反应性及反应后强度的测试方法》进行，反应时间为1h。

2 结果与讨论

2.1 煤质分析

2.1.1 工业指标

取两个不同矿点的蒙古国焦煤煤样(记为A矿煤、B矿煤)进行工业指标分析，并与武钢正在使用的焦煤1#(优质焦煤)及其他焦煤煤样(焦煤2#、1/3焦煤)进行比较。不同煤质的焦煤工业分析指标如表1所示。从表1中可看出：蒙古A矿、B矿焦煤挥发分略高于焦煤1#，其G值、Y值与焦煤1#接近。工业分析指标分析表明，蒙古A矿、B矿焦煤常规指标达到优质焦煤指标要求，平均最大镜质组反射率为1.0%左右，变质程度处于焦煤低限，接近于1/3焦煤。

表1 不同煤质的焦煤工业分析指标

2.1.2 流变性和膨胀性

不同煤质的焦煤流变性和膨胀性如表2所示。从表2中可看出，蒙古国A矿、B矿焦煤膨胀度均高于焦煤1#、焦煤2#，其最大流动度较焦煤1#低，塑性温度区间窄。

表2 不同煤质的焦煤流变性和膨胀性

2.1.3 成焦显微结构

单种煤成焦光学组织分布如表3所示。单种煤成焦显微结构如图1所示。从表3和图1中可看出，蒙古国焦煤成焦后的粗粒镶嵌结构较少(为38%～42%)，成焦显微结构特征类似于煤质较优的1/3焦煤[4]。

分析结果表明，蒙古国A矿、B矿焦煤变质程度偏低，介于焦煤下限和1/3焦煤上限，其G值、Y值和膨胀度较高，塑性温度区间窄，因此，其成焦显微结构特征也类似于1/3焦煤成焦相应结构。

表3 单种煤成焦光学组织比例(%)

(a)A矿煤 (b)B矿煤

(c)焦煤1#(d)1/3焦煤

图1单种煤成焦显微结构

Fig.1Microstructureofcokes

2.2 蒙古国焦煤配用研究

将蒙古国焦煤替代焦煤1#、焦煤2#以及部分替代焦煤和1/3焦煤配用，配煤方案如表4所示。图2、图3分别为各配煤方案所制焦炭的热性能和冷态强度。

表4 配煤方案(wB/%)

(a)热反应性

(b)热反应后强度

Fig.2Thermalpropertiesofcokesatdifferentcoalblendingschemes

(a)抗碎强度

(b)耐磨强度

Fig.3Coldstrengthofcokesatdifferentcoalblendingschemes

从图2中可看出：方案2～方案5用蒙古国A矿煤、B矿煤替代焦煤1#、焦煤2#，其焦炭热反应后强度降低。这是由于相对于焦煤1#、焦煤2#，蒙古国煤膨胀度较高，流动度较低，替代后的配合煤膨胀度明显增大，加上其成焦粗粒镶嵌结构少，致使焦炭热性能下降。方案6～方案7用蒙古国A矿煤、B矿煤部分替代1/3焦煤，其焦炭热反应后强度明显增高。方案8对蒙古国焦煤配用进一步优化，降低焦煤和1/3焦煤用量，配煤所制焦炭热反应后强度较未加蒙古国煤所制焦炭强度有所增高。从图3中可看出，配用蒙古国两矿点焦煤对配煤所制焦炭冷态强度影响较小。

配用试验结果表明，用蒙古国焦煤完全替代优质焦煤，焦炭质量有所下降；而采用蒙古国焦煤部分替代焦煤和1/3焦煤可以稳定焦炭质量。