探讨炼焦配合煤的最佳配比问题

摘 要：本文对炼焦配合煤的最佳配比问题进行探究，由炼焦配煤问题的探究方法展开论述，分析了不同种类的煤在炼焦过程中的作用，进而依据炼焦的工艺以及炼焦的相关环节论述了配煤在其中的不同指标。最后，通过实验对于炼焦配合煤中瘦煤、焦煤、肥煤等不同煤种的最佳配比进行探究，以此为不同煤种以及不同炼焦环节中配合煤的有效应用提供参考，进而优化生产环节，维护炼焦生产的科学性。

关键词：炼焦;配合煤;配比

在炼焦的过程中，合理的煤炭资源配比可以提升生产的合理性与规范性，进而促进炼焦质量的提升，并且保证煤资源的有效应用。煤资源在多个生产领域中具有广泛的应用性，但在适用的过程中，需要对于煤资源进行有效的配比，以此加深煤资源的应用性。配煤比就是配煤方案，使用几种不同煤种按照一定配入比例混合成配合煤，配合煤指标基本是各煤种的指标与其相应配入百分比乘积的加和运算。

1 炼焦配合煤配比问题的研究方法

煤是炼焦过程中的主要原料之一，在进行炼焦的过程中，炼焦配合煤的最佳配比问题是提升煤资源利用率以及保证焦炭应用质量的重要组成部分。为保证煤的最佳配比，需要在进行配合煤应用的过程中，针对煤的配比，进行科学的测定。在此过程中，由于炼焦化学反应是一个较为复杂的过程，要应用理论进行配煤问题的解决难以实现，因此要通过统计与实验的综合运用，形成有效的解决方法。此外，还有部分学者在统计的基础上，应用数学的方法进行配煤问题的探究，如线性规划法、单纯形--点阵法等。应用数学方法进行探究的过程需要进行大量数据的收集与统计，在二种或者三种原料煤的情况下会更为适用。通常依靠对于各单种煤的极限比例来对于焦炭强度进行控制，在实验的过程中，由于煤质变化或煤种不足，会对于焦炭的质量形成一定的影响，这时要尽可能多的利用库存进行配比的调整。在配比变化后，需要对于配合煤的灰分、硫分、挥发分等进行计算，以满足实验的基本要求。

2 不同种类炼焦煤在配煤中的作用

2.1 气煤

加热气煤生成的胶质体量较大，并且这种胶质体的稳定性不足，以及出现分解。此外，气煤由半焦形态转化成焦炭的过程，会出现较多的挥发物，这就导致了气煤的收缩程度较大，其在演化过程中会生成较多的焦炭纵裂，并且这种挥发物块度较小，机械强度较若。

2.2 肥煤

肥煤加热过程中出现的胶质体较多，其具有较好的热稳定性，这就决定了在肥煤成焦时具有较好的熔融性。但同时，肥煤成焦的过程中，其内部的应力会逐渐松散，进而出现大量的横裂纹。肥煤是配煤的重要组成部分，具有较好的作用，因此，通常肥煤被视作基础煤。

2.3 焦煤

炼焦煤是一种拥有中等挥发分以及中等胶质层的主焦煤，在单独炼焦的过程中，会生成热稳定性良好的的胶质体，进而使其可以炼制出块状大、裂纹少、耐磨性较高的焦炭。工业尚不发达的阶段，通常应用焦煤进行单独炼焦，但在现代室式焦炉中应用焦煤进行单独炼焦会因其收缩程度不足以及膨胀负荷过大，而产生推焦困难的情况，甚至会对于焦炉造成损毁。

2.4 瘦煤

加热瘦煤生成的胶质通常体量不多，但其形成的焦炭具有较大的块度，而且产生的裂纹较少，但一般没有耐磨性。在配煤的过程中融入瘦煤可以起到提升焦炭块度的作用。

3 炼焦过程对配合煤的总体要求

3.1 主要的炼焦工艺

传统的配煤炼焦法是通过不同媒种的一定比例配比来实现，其配比一般为气煤25%，肥煤15%，瘦煤10%，主焦煤和1/3焦煤50%，配合后可燃基挥发分约为25%。捣固炼焦是近几年发展起来的一种新的炼焦工艺，可增加气煤或弱粘煤配比，气煤配比可配到65%以上，配合后干燥无灰基挥发分为29%-34%，水分为9%-11%，具有良好的焦炭强度。

3.2 炼焦不同环节的配煤指标

3.2.1 配煤灰分

配煤中的灰分在炼焦后全部残留于焦炭中，成为生产冶金焦的主要质量指标之一，因此应当控制配煤的灰分。煤的成焦率一般在75%左右。因配煤中灰分全部转入焦炭中，所以焦炭的灰分要比配煤灰分高1.3倍左右。在生产上要求配煤灰分小于10%。

3.2.2 配煤硫分

硫分煤中通常以黄铁矿、硫酸盐和硫的有机化合物三种形式存在。通常洗选一般只能除去黄铁矿硫，而配煤中的硫会存在85%到90%残留于焦炭中。这就表示配煤中的硫分越低越好，炼焦配煤的硫分一般应小于1.0%。

3.2.3 配煤挥发分

受资源限制，我国炼钢焦配煤中的气煤用量一般较高，顶装机焦配煤干燥无灰基挥发分一般在25%-30%。部分焦化厂配煤挥发分可以达到32%。近年来，按照我国肥煤、主焦煤紧俏的资源情况，大力推广捣固炼焦新工艺，气煤配比可以达到75%，配煤干燥无灰基挥发分超过34%。

4 配合煤不同煤种的最佳配比实验

4.1 瘦煤配比

在实验中通过对于瘦煤调整配比实验得出的数据进行折线图的绘制，在此过程中，通过对于折线的比较可以看出肥煤与焦1煤的配比保持恒定仅对于瘦煤、1/3煤或焦2进行调整的情况下，可以看出瘦煤的配比为12%-14%时，冶金焦M40、M10、CSR的状态平稳升高，其状态位于较为稳定的水平，并且其相关性能较强;在瘦煤配比处于1%的阶段时，其冷热强度的相关指标处于最优状态;当瘦煤配比在1%以下与处于15%以上时，冶金焦M40、M10及热强度的相关指标出现明显的下降，并且这种状态不足以满足实际生产的基本需求。通过对于上述瘦煤配比实验的相关分析可以看出，瘦煤的最佳配比通常为14%。因此，围绕这一比例，在进行实际生产的过程中，瘦煤配比要控制在一个科学的范围内，偏高或偏低的态势，均会对焦炭的质量产生不良影响[1]。

4.2 焦煤配比

通过对于焦1煤、焦2煤的配比调整形成针对于焦炭冷热强度影响的实验数据，可以看出肥煤、1/3煤以及瘦煤配比恒定时，仅调整焦1、焦2，会发现焦炭抗碎强度M40以及反应后强度会随着焦1煤配量的增加而提升，且相关性较好，但焦1煤配比维持在31%到39%区间时，M10的指标保持不变。可以看出，焦1煤配比的提升，可以促进焦炭M40和CSR的提升，出于焦炭质量以及降低配煤成本的考量，需要在生产过程中，将焦1煤配比控制在31%到35%区间。

4.3 肥煤配比

通过实验，将肥煤的配比由4%提升至24%，焦炭的抗碎强度M40具有抛物线型的变化趋势，并且肥煤配比为1%处呈现最大值，此时M4020为61%，M2520为86.5%。

此外，肥煤配比增加或降低都會使得M40出现下降的情况，当配比提升至24%时，会出现最小值，此时M4020仅为55%。当肥煤配比在14%以下时，M10指标下降明显，其降幅为12%时，M10下滑至8.2%，肥煤配比在14%到24%时，M10随肥煤配比的增加而提升，但变化幅度不大。肥煤配比处于14%到24%区间时，其冶金焦热强度较优，在肥煤配比为18%时，热强度指标为最优值 [2]。

综上所述，为保证炼焦过程中配煤的有效应用，需要在进行炼焦时针对于配合煤的配比通过实验进行精准的探究，进而保证不同煤种在炼焦过程中的有效运用，以此形成完善的炼焦生产环节，有效提升煤的利用效能。在配合煤中，瘦煤的最佳配比为11%-14%;在焦煤中，31%-35%的煤配比可以在降低成本的同时，有效提升炼焦的强度;肥煤控制在14%-18%可以获得有效的冶金焦热强度，进而满足生产的基本需求。

参考文献：

[1]刘洋，李东涛，马超，等.配合煤的水分和堆密度对焦炭质量的影响[J].燃料与化工，2020，51（04）：5-9.

[2]程欢，王新东，曾义君，等.配合煤配比对焦炭综合热性质的影响[J].煤炭转化，2020，43（01）：65-71.

作者简介：

乔乾（1986- ），性别：男，民族：满，籍贯：天津人，学历：本科，现有职称：助理工程师，研究方向：化工工艺。