最优活惰比及工艺优化技术在低成本配煤炼焦中的应用

安占来，杨 帆

（邯郸钢铁股份有限公司邯郸分公司，河北 邯郸 056000）

1 概述

活惰比（AI）是煤岩理论的重要指标之一，近年来逐渐成为煤岩领域研究的一个热点方向，用好活惰比可以使配煤更加合理、更能充分利用优质炼焦煤资源。但是在实际配煤中却少有具体应用技术。很多研究都停留在实验室层面下，究其原因是由于煤的多样性及复杂性，各种指标不能全面反映煤的结焦性质。另一方面，不同企业来煤特性不同，同是一种煤种，煤源不同表现的性质可以有所不同，如果生搬硬套其他企业数据或经验很容易偏离生产实际情况。通过开展本文项目，深入研究配煤炼焦机理同时，总结出新的配煤技术，优化配煤结构，在稳定焦炭质量前提下，降低焦、肥煤配入比例，从而达到降低配煤成本，实现低成本配煤炼焦目的。

2 焦化厂单种煤活惰比及性能分析

结合邯钢焦化厂的来煤情况，对单种煤进行反射率、活惰比、加权活惰比、单种煤炼焦CSR 进行测定和计算，得出最佳活惰比参数区间，进而找出优化焦炭质量最有效煤种镜质组反射率区间，并基于此进行小焦炉配煤炼焦和工业焦炉试验，在保证焦炭质量满足大高炉生产需要前提下，优化配煤结构，降低焦、肥煤比例，找出适合焦化厂实际特点的配煤炼焦技术。

按照煤岩配煤原理，焦炭质量取决于炼焦煤中活性组分质量、活性组分与惰性组分含量及炼焦操作条件。由于不同企业各单种煤中活性组分质量（黏结性）不一样，配煤后的活性组分与惰性组分合适比例只适用于该配煤中的煤种。因此需要找到适合邯钢焦化厂自身来煤情况的配煤最佳活惰比。

取11 种焦化厂现有炼焦单种煤，测出每种单种煤平均随机反射率、活惰比，再按照活性权函数方程计算加权活惰比。再分别进行40 kg 小焦炉单种煤炼焦试验，并测得焦炭反应后强度CSR。然后根据表1中不同煤种的加权活惰比及对应的反应后强度CSR绘制加权活惰比对CSR 拟合曲线图，其中，两个瘦煤单独炼焦结果很小未在图中做出，具体见图1。

表1 不同煤种镜质组平均随机反射率、活惰比及CSR 测定

图1 加权活惰比对CSR 拟合曲线图

基于加权活惰比原理，由表1、图1 可以得出最佳活惰比范围在2.8～3.2，在此区间，活性组分与惰性组分分配比较合理，得到较好的焦炭质量（CSR＞51%）。在区间以外可以解释为，随着活性组分含量降低，活惰比降低，黏结组分不够，焦炭强度降低；随着活性组分含量增大时，活惰比增大，由于惰性组分不足同样造成焦炭质量下降，这也与生产实际相符合。通过引用镜质组性权函数，使得配煤中各单煤的活惰比具有可加性，可以以最佳活惰比为参考，优化配煤，从而为科学合理地确定配煤比提供技术依据。另外，根据表1，可以通过最佳活惰比区间得出对应的对提升焦炭质量贡献最大的变质程度区间，即平均随机反射率R’ran区间为1.30～1.41，根据转换公式R’max=1.064 R’ran（R’max和R’ran具有线性关系）可以算出平均最大反射率R’max 区间为1.38～1.50，在此区间的煤种对改善焦炭质量效果最好。

3 现煤种情况及最佳配比

将焦化厂现行炼焦煤不同煤种的活惰比、黏结指数G 和镜质组平均最大反射率R’max统计如表2。

表2 不同煤种3 种指标统计

根据表2，同时结合降低焦、肥煤比例、提高1/3焦和瘦煤比例原则，初步拟定5 个配煤比方案，具体参见表3。

表3 40 kg 小焦炉试验配煤比方案

对应的焦炭质量见表4。

表4 40 kg 小焦炉试验焦炭质量

本研究测定所有方案的活惰比，同时为了解镜质组反射率分布范围重叠程度，对现有工业方案及5 个方案的R’max及分布图进行了测定。结果见表5。

合并统计表3～表5 得到表6，其中0#就是现行使用的配比。

表5 活惰比及R’max 测定

表6 不同方案的配煤比例及相关指标

由表6 得出配煤比例对应图，见图2：

图2 不同方案煤种占比

由图2 可以看出，对比现行配比，5 个方案的焦、肥煤比例（52%～60%）对比原配比（63%）都在下降，1/3 焦与瘦煤比例（40%～80%）对比原配比（37%）都在上升。现行工业配比及5 组配比方案中，现行配比方案与方案2#活惰比较大，原因是肥煤比例较高，其对应的活惰比值也相应较高，方案4#的1/3 焦加入比例最大，其活惰比值最高；方案1#、3#、5#的活惰比数值均落在最佳活惰比区间2.8～3.2 内，对应的焦炭强度也较高，验证了最佳活惰比理论区间。

4 项目实施效果

本文试验为焦化厂用煤要求及配煤方案提供了可靠数据经验，为今后生产高质量焦炭与降低成本提供了详实的理论依据。保证大高炉生产用高质量焦炭积累了丰富的配煤经验，取得了明显的效果。同时兼顾了炼焦煤资源状况，确保了方案在实际配煤中的可行性及持续性，达到了预期效果。