无烟煤配煤对焦炭质量的影响

周尽晖，丁 玲，王世杰，王海蓉

(1.武汉科技大学化学工程与技术学院，湖北 武汉， 430081 ；2.武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室， 湖北 武汉， 430081 )

无烟煤配煤对焦炭质量的影响

周尽晖，丁 玲，王世杰，王海蓉

(1.武汉科技大学化学工程与技术学院，湖北 武汉， 430081 ；2.武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室， 湖北 武汉， 430081 )

用5 kg试验焦炉对无烟煤进行配煤炼焦试验，基于无烟煤性质的分析，研究无烟煤粒度和配入量对焦炭质量的影响。结果表明，4种无烟煤性质相近，属易磨中、低热稳定性煤，在烟煤中的容惰能力相差不大；添加3%～5%粒度不大于1 mm的无烟煤炼焦，焦炭冷态强度和热态强度分别提高了2.30%和6.03%。

无烟煤；配煤炼焦；冷态强度；热态强度

随着优质炼焦煤资源的日益短缺[1]，无烟煤配煤炼焦技术不断得到发展。利用我国丰富的无烟煤资源，在不改变现有炼焦生产工艺的条件下，添加无烟煤配煤炼焦既扩大了炼焦煤源、降低了配煤成本，同时还降低了焦炭中的灰分和硫含量，改善了焦炭气孔壁结构和强度[2-3]。无烟煤配煤炼焦应用研究表明，无烟煤粒度和配入量等是影响焦炭质量的重要因素[4-6]。本研究采用5 kg试验焦炉对4种无烟煤进行配煤炼焦试验，在对无烟煤性质进行分析的基础上，研究无烟煤粒度和配入量对焦炭质量的影响。

1 试验

1.1 试验原料及设备

试验原料：焦煤及无烟煤均取自国内某焦化公司生产用煤。其中：焦煤粉碎粒度小于3 mm；无烟煤分A、B、C和D四种，均为低灰、低硫的无烟煤。

1.2 试验方法

炼焦试验：将不同破碎粒度的无烟煤分别按3%、5%、7%和9%的配入量添加到配合煤中进行炼焦试验，用铁箱装煤，装煤堆密度为0.75 t/m3，入炉煤水分为10%、细度(0～3 mm)为80%±1%，装煤温度为800 ℃，焦饼中心终温控制为950～960 ℃，结焦时间6 h，湿法熄焦。全焦样经过1840 mm 三次落下后采样，测定焦炭冷态强度和热态强度。

转鼓试验：取粒度大于25 mm的焦炭2 kg入鼓转动，转动300 转后，粒度小于10 mm粉焦质量与入鼓焦炭质量的百分率为M10，转动500 转后，粒度大于25 mm块焦质量与入鼓焦炭质量的百分率为M25。

1.3 分析检测

煤的工业分析按GB/T212—2008执行，烟煤黏结指数测定按GB/T5447-1997执行，煤的元素分析按GB/T 476—2001执行，煤中全硫含量测定按GB/T214—2007执行，无烟煤的热稳定性测定按GB/T 1573—2001执行，无烟煤的可磨性测定按GB/T2565—1998执行，焦炭热态强度测定按GB/T4000—2008执行，焦炭冷态强度测定参照GB/T1996—2003执行。

2 结果与分析

2.1 无烟煤性质分析

2.1.1 工业分析

无烟煤工业分析如表1所示。从表1中可看出，4种无烟煤均属高变质程度无烟煤，其中，无烟煤A灰分较低、硫含量偏高。

2.1.2 可磨性和热稳定性

无烟煤可磨性和热稳定性测定结果如表2所示。从表2中可看出，无烟煤D属于易磨煤，无烟煤A、B和C均属于极易磨煤[7]；无烟煤A属于中热稳定性煤，无烟煤B、C和D属于低热稳定性煤[8]。

表2 无烟煤可磨性和热稳定性

Table 2 Grindability and thermal stability indexes of anthracite

2.1.3 粒度筛分

将4种无烟煤等比例混匀，制取3 mm以下、2 mm以下、1 mm以下、0.5 mm以下和0.2 mm以下5个破碎粒度的无烟煤样，对每一粒度样分别进行3～2 mm、2～1 mm、1～0.5 mm、0.5～0.2 mm和≤0.2 mm等5个粒级的筛分分析。

混合无烟煤粒度筛分组成如表3所示。从表3中可看出，每一粒度样筛分组成中，筛分组成越小的组分所占比例越高；d≤3mm的粒度中，≤1mm的粒级占66.56%；d≤2mm的粒度中，≤1mm的粒级占77.36%。

2.1.4 在配合煤中的容惰率

将破碎粒度为0.2 mm以下的无烟煤，按试验要求添加到配合煤中混匀，按烟煤黏结指数的测定方法进行配合煤容惰率表征。

无烟煤种类及配入量对配合煤容惰率的影响如图1所示。从图1中可看出，随着无烟煤配入量的增加，配合煤的容惰能力呈下降趋势。无烟煤的配入量为2%时，配合煤对无烟煤A和C的容惰率约为80.3，配合煤对无烟煤B和D的容惰率约为78.7；无烟煤配入量为3%时，配合煤对4种无烟煤的容惰率几乎相同；无烟煤的配入量为5%时，配合煤对4种无烟煤的容惰率呈较大差异；无烟煤的配入量为7%时，配合煤对4种无烟煤的容惰率又趋于一致。这表明上述4种无烟煤的表面结构性质大体相近，一定的配入量下，配合煤对其容惰能力相差不大。

Fig.1 Effect of kind and additive amount of anthracite on the inert component capacity of the blended coal

2.2 无烟煤粒度对焦炭质量的影响

无烟煤配入量为5%所制焦炭冷态强度和热态强度随无烟煤粒度的变化如图2、图3所示。未配加无烟煤时，焦炭的M10和M25分别为9.90%和84.41%,从图2中可看出，除d≤3 mm无烟煤外，其他不同粒度无烟煤所制焦炭M10指标均有所降低(见图2(a))；同一粒度的无烟煤所制焦炭M10与M25的变化趋势完全相反，配入d≤1 mm和d≤0.2 mm的无烟煤，焦炭M10分别降低了12.32%和2.02%,焦炭M25则分别增大了2.30%和0.79%。可见，配入d≤1 mm的无烟煤对焦炭的冷态强度改善最大。其原因为d≤1 mm的无烟煤有较为合适的比表面，烟煤软化熔融后产生的胶质体能浸润、黏结其表面，从而起到了瘦化补强的作用。未配加无烟煤时，焦炭的CRI和CSR分别为29.3%和53.1%,从图3中可看出，不同粒度无烟煤所制焦炭CRI呈普遍增大趋势；随着无烟煤粒度的增大，焦炭CSR呈先增大后减小趋势；当无烟煤粒度d≤1 mm时，焦炭CSR出现极大值，较未配加无烟煤所制焦炭的CSR值提高了6.03%，相应CRI提高了1.02%,这表明粒度d≤1 mm的无烟煤对焦炭热态强度有明显的增强作用。这是由于该粒度的无烟煤以镶嵌状存在于焦炭气孔壁结构中，起到了改善焦炭热态强度的作用。

Fig.2 Effect of particle size of anthracite on the cold strength of coke

Fig.3 Effect of particle size of anthracite on the hot strength of coke

上述结果表明，配入粒度d≤1 mm的无烟煤使焦炭冷态强度和热态强度分别提高了2.30%和6.03%。

2.3 无烟煤配入量对焦炭质量的影响

无烟煤配入量对焦炭强度的影响如图4、图5所示。由图4中可见，无烟煤配入量为3%时，M10略有增大，M25略有减小，焦炭冷态强度无明显变化；无烟煤配入量为5%时，M10减小10.51% ，M25增大2.30%，焦炭冷态强度明显改善；无烟煤配入量为7%和9%时，M10显著增大，M25显著减小，焦炭冷态强度急剧变差。从图5中可看出，随无烟煤配入量的增加，焦炭CRI基本呈增大趋势，无烟煤配入量为3%时，CRI增大10.24% ，CSR略有增大，焦炭热态强度无明显改善；无烟煤配入量为5%时，CRI略有增大，CSR增加6.03%，焦炭热态强度明显增大；无烟煤配入量为7%和9%时，CRI呈快速增大趋势，同时CSR降低幅度较大，焦炭热态强度显著变差。

Fig.4 Effect of additive amount of anthracite on the cold strength of coke

Fig.5 Effect of additive amount of anthracite on the hot strength of coke

综上所述，添加配入量为3%～5%的无烟煤可有效提高焦炭冷态强度和热态强度。

3 结论

(1)试验用4种无烟煤性质相近，属于易磨中、低热稳定性煤，在烟煤中的容惰能力相差不大，参与配煤炼焦可以降低焦炭的灰分和硫含量。

(2)配加5%的粒度d≤3 mm、≤2 mm和≤1 mm的无烟煤炼焦，焦炭的CRI和CSR都有所提高；无烟煤配入粒度d≤1 mm时，焦炭质量提高幅度最大，与未配加无烟煤相比，CSR提高了6.03%，CRI提高了1.02%。

(3)配加3%～5%粒度不大于1 mm的无烟煤炼焦，焦炭冷态强度和热态强度分别提高2.30%和6.03 %。

[1] 刘立文.论焦化扩大无烟煤炼焦研究及应用[J].企业家天地，2013(11)：97.

[2] 闫立强，王杰平，陈君安，等.瘦煤和贫瘦煤及无烟煤粒度对焦炭质量的影响[J].煤炭转化，2013，36(4)：36-40.

[3] 诸荣孙，伊廷锋，徐华炜. 无烟煤与添加剂炼焦实验研究[J]. 煤炭转化，2012，35(1)：46-50.

[4] 樊丽军. 无烟煤配入对焦炭性质的影响[J]. 山西焦煤科技，2004(7)：27-29．

[5] 高哲发. 配无烟煤炼焦的试验研究及工业应用[J]. 煤质技术，2002(5):16-19.

[6] 赵奇，陈明波，商铁成，等. 配入无烟煤炼制优质冶金焦技术研究[J]. 洁净煤技术，2006，12(3):91-94.

[7] MT/T852—2000.煤的哈氏可磨性指数分级[S].

[8] MT/T560—2008.煤的热稳定性分级[S].

[责任编辑 彭金旺]

Effect of anthracite blending on coke quality

ZhouJinhui,DingLing,WangShijie,WangHairong

(1.College of Chemical Engineering and Technology，Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,China； 2.Hubei Coal Conversion and New Carbon Materials Key Laboratory,Wuhan University Science and Technology,Wuhan 430081,China)

Coals blended with anthracite were carbonized in an experimental coking oven of 5 kg.Based on the properties of anthracite,effect of the particle size and additive amount of anthracite on coke quality was studied.The results show that four kinds of anthracite have similar properties and inert component capacities in bituminous coal,and their thermal stabilities are moderate or poor.When the dosage of 1～0 mm anthracite is kept in the range of 3%～5%,the cold strength and hot strength of coke have increased by 2.30% and 6.03%,respectively.

anthracite；coal blending for coking；cold strength；hot strength

2014-07-10

湖北省教育厅科学技术研究基金资助项目(Q20131105)；武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室基金资助项目(WKDM201301).

周尽晖(1969-)，女，武汉科技大学高级工程师.E-mail:zhoujinhui@wust.edu.cn

TQ520.62

A

1674-3644(2015)01-0027-04