高硫煤配煤炼焦的生产实践

姚继峰，杨永利，康永建

（陕西陕焦化工有限公司，陕西 富平711712）

随着炼铁高炉大型化的不断发展，钢铁企业对焦炭质量的要求也有所改变，2018年实施的冶金焦炭质量标准[1]中，考虑到国内煤质的现实情况，国家对各等级冶金焦炭硫分St，d指标上调了0.10个百分点，对一级、二级冶金焦炭反应后强度（CSR）指标上调了5个百分点。焦炭硫指标的放宽和热强度指标的提高，使得各炼焦企业配煤结构随之变动，结焦性能好的高硫煤在配煤炼焦降本中的作用随之提高。在此种情况下，国内诸多炼焦企业加大了对高硫煤配煤炼焦的研发力度和应用，有效降低了炼焦生产成本。陕西陕焦化工有限公司（简称陕焦公司）以周边低硫低灰气煤、瘦煤作为基础，配合山西等地区中硫焦煤、1/3焦煤、低硫肥煤进行配煤炼焦，吨焦配煤成本较山西等地区明显偏高，为了充分发挥周边低硫低灰气煤运距较近的优势，陕焦公司引入了山西某地区价格较低的高硫焦煤，实现了该高硫焦煤的大比例配入，有效降低了配煤成本。本文介绍了山西某地区高硫焦煤在陕焦公司的炼焦应用实践和降低成本控制效果，可为其他企业采用高硫煤进行配煤炼焦提供借鉴。

1 试验用高硫煤煤质分析

陕焦公司在对多种高硫、高灰煤的炼焦应用研究中发现，山西某地区高硫焦煤结焦性良好，但因其自身硫分较高，在炼焦中未被广泛使用，因此价格较低。对该煤进行了理化指标分析（多次试验均值），结果见表1。由表1可知，该煤硫分较高，达到3.61%，属于典型高硫煤；挥发分25.72%，变质程度适中；黏结指数98，属于强黏结炼焦用煤，有利于焦炭冷、热强度的改善。

表1 理化指标分析

对该煤进行胶质层厚度分析，结果见表2。由表2可知，该煤的最大胶质层厚度为24 mm，胶质层曲线类型为山型，且该煤的胶质体数量比一般焦煤多，说明该煤的结焦性应该较好。

表2 胶质层厚度分析

对该煤进行奥亚膨胀度分析，结果见表3。由表3可知，该煤塑性范围较宽，达到了101℃，且膨胀性较好，配合炼焦时有利于入炉煤的熔融和黏结。

表3 奥亚膨胀度分析

该煤的煤镜质体随机反射率分布图见图1。由图1可知，该煤为简单无凹口混煤，反射率区段主要分布在1.13～1.53，在肥煤区间有一定分布，是典型的焦煤，且煤质较为单一。

图1 煤镜质体随机反射率分布图

煤灰成分分析见表4。由表4可知，该煤灰成分中碱性金属含量相对较低，通过计算强度指数MBI（MBI=[ω（Fe2O3）+ω（MgO）+ω（CaO）+ω（Na2O）+ω（K2O）]/[ω（Al2O3）+ω(SiO2)]）为0.062，根据多法斯科对煤灰成分与焦炭热强度关系的研究结论，判断本实验用煤煤灰成分对焦炭热强度的影响不大。

表4 煤灰成分分析（质量分数）%

2 小焦炉炼焦试验

2.1 单种煤炼焦试验

对山西某地区高硫煤进行40 kg小焦炉单种煤炼焦试验，结果见表5。

表5 单种煤炼焦试验结果%

由表5可知，该煤在单种煤炼焦时，所得焦炭热强度较好，硫分较低，说明采用该煤单独炼焦时，残留在焦炭中的硫分相对较小。

2.2 小焦炉配煤炼焦试验

依据该煤的煤质分析和单种煤炼焦试验结果可知，该试验用高硫煤具有焦煤的炼焦特性，热强度好且高于目前生产正在使用的焦煤热强度。因此决定，小焦炉试验以目前生产配合煤配比（方案1）为基础，用此高硫焦煤代替原焦煤，且焦煤用量质量分数减少4个百分点，原2#1/3焦煤改为1#1/3焦煤，用量质量分数增加4个百分点，其他煤配比不变，以此配比（方案2）在小焦炉上试验。小焦炉试验用煤煤样指标及配煤方案对比见表6、表7。

表6 试验用煤煤样指标

表7 配煤方案对比%

由表6、表7可知，方案2在配入质量分数7%该高硫焦煤后，为了调节配合煤硫分，配入低硫1#1/3焦煤，配合煤硫分有微小的上升，由0.82%上升到0.83%。经核算，与原配煤比相比，入炉煤的其他指标如灰分、挥发分、G值、Y值有微小变化，但都在可控范围内，并且两种配煤方案下小焦炉生产出来的焦炭中的硫分基本不变，CRI和CSR基本持平。

原焦煤价格1 050元/t，1#1/3焦煤价格1 100元/t，2#1/3焦煤价格1 050元/t，高硫焦煤价格750元/t，通过价格核算：（750×0.07+1 100×0.18）-（1 050×0.11+1 050×0.14）=-12元，方案2比方案1吨配合煤成本平均下降12元。

3 生产实践

在40 kg小焦炉试验成功的前提下，将配煤方案2微调优化，在4.3 m及5.5 m捣固焦炉进行实际生产应用，大焦炉生产配用高硫焦煤比例及所得焦炭质量指标见表8。

表8 大焦炉生产配用高硫焦煤比例及焦炭质量指标

由表8可知，在投入实际生产应用后，4.3 m焦炉配入质量分数9%高硫焦煤，能够生产出Ad≤13.0%、St，d≤0.80%、冷、热强度符合一级标准的准一级焦炭，吨入炉煤成本降低7.1元；5.5 m焦炉配入质量分数7%高硫焦煤，能够生产出Ad≤13.0%、St，d≤0.75%、冷、热强度符合一级标准的准一级焦炭，吨入炉煤成本降低4.7元；达到预期降本目标。

在以上高硫焦煤配煤炼焦成功的基础上，陕焦公司又成功进行了硫分3.8%高硫肥煤及黏结性差、但灰分和硫分指标更低的某地区1/3焦煤的配煤炼焦，有力抑制了高硫肥煤硫分高对配合煤硫分的影响。结合陕焦公司用煤特点，通过自家洗煤场可以降低部分煤种的灰分、硫分，在以上配比基础上优化其他煤种配入，吨入炉煤成本又有所下降。

4 结 语

4.1 利用高硫焦煤与低硫1#1/3焦煤有效搭配，替代原中硫焦煤与2#1/3焦煤配煤炼焦，可以确保焦炭质量不降低。

4.2 焦化企业在配煤炼焦过程中，结合本地资源优势和煤种结构，对高硫煤、低硫低灰弱黏结性煤种配煤炼焦的开发，成为一个重要的降本措施与趋势。特别是自带洗煤厂的焦化企业，通过替换洗煤煤种，降低其他煤种的灰分、硫分，可以为企业优化配煤结构创造更多降本空间。

4.3 试验用高硫焦煤在炼焦过程中残留在焦炭中的硫分相对较小，有利于焦炭硫分控制，但入炉煤需合理搭配，确保焦炭硫分不超标。

4.4 高硫煤开发要结合企业自身条件和焦炭产品对硫分的要求，合理计算与之搭配的低硫煤成本，方可发挥高硫煤炼焦优势。