炼焦煤中配入粘结剂生产优质焦炭的研究与应用

一、前言

为扩大炼焦煤资源，节约优质炼焦煤，提高弱粘结性炼焦煤的配量，降低配煤成本，改善焦炭质量，我厂进行了在炼焦煤中直接加入粘结剂生产优质焦炭的试验研究，并在生产中成功应用、取得了很好的效果。配入粘结剂后，焦炭质量指标明显提高，配煤成本大幅降低。

二、配加粘结剂的可行性研究

1.技术原理

煤的热解过程是一个复杂的物理化学过程。具有粘结性的煤在热解过程中都有胶质体形成。煤粘结性的好坏取决于胶质体的数量，流动性和半焦形成前的热稳定性（可由胶质体的温度范围来体现）。配煤中加入粘结剂，可提高配合煤流动度，促进焦炭结晶的成长，改善焦炭的结晶性和显微组织，同时增加煤容惰能力，因此，它们可以部分替代强粘结煤或增加炼焦中不粘结煤的用量。

β树脂是粘结剂中溶于喹啉但不溶于（甲）苯的组分，是中、高相对分质量的稠环芳烃，粘结性好，是粘结剂中起粘结作用的主要成分，粘结剂的β树脂决定着其粘结性能。一般认为，β树脂含量越高，粘结剂质量越好，β树脂对于增强粘结剂的粘结能力，具有非常重要的意义。

根据中间相（液晶）理论，，以芳香族为主要成分的粘结剂能生成液晶化合物，粘结剂以芳香族化合物为主，适量添加此类粘结剂可提高焦炭的各向异性程度。同时，配合煤中含有适量的高煤化度瘦煤，可提高焦炭的各向异性程度。

2.炼焦煤资源质量状况及配煤结构

2.1炼焦配煤结构

我厂炼焦配煤主要以肥煤、焦煤、1/3焦煤为主，气煤、瘦煤配量少，优化配煤实验研究、配煤结构等存在较大差距，配煤成本高、焦炭质量指标较差。具体配煤结构见表1：

配煤结构 表1

由表1可看出：在粘结剂未配入前2009年至2011年，我厂炼焦配煤中：资源少价格高的肥煤、焦煤、进口煤配比高达68%，而价格低的瘦煤、弱粘煤配比仅占总配比的6%。为此，进一步优化配煤结构、扩大炼焦煤资源的研究与实践势在必行。

3.添加粘结剂（NL）的实验室试验

3.1单种煤添加粘结剂试验.

第一阶段：在粘结性较差的瘦煤、1/3焦煤、焦2煤、弱粘煤、无烟煤中分别加入3%和5%的粘结剂，进行实验室实验，研究粘结剂对单种煤的粘结性的影响。试验结果如表2

单种煤配入粘结剂后质量变化 表2

从表2可以看出， 配入粘结剂后1/3焦煤、焦2、瘦煤的粘结性均有所提高，特别是1/3焦煤、焦2煤的胶质层厚度Y值、瘦煤的粘结指数G值提高幅度较大；另外观察以上单种煤的胶质层厚度测定曲线，发现由于煤粘结剂的存在，单种煤的胶质体产生时间有不同程度的提前，1/3焦煤、分解温度由加热后50min的270℃提前到30min的250℃，最大胶质层厚度产生时间由加热后150min的610℃提前到120min的520℃；焦2煤分解温度由加热后60min的340℃提前到50min的310℃，最大胶质层厚度产生时间由加热后130min提前到115min，胶质层最大厚度产生温度由550℃降低到505℃；瘦煤分解温度由加热后90min的430℃提前到50min的270℃。实验结果证实我们选择的NL粘结剂，对进一步提高单种炼焦煤的粘结能力效果显著。

3.2 配合煤添加粘结剂试验

第二阶段：在单种煤试验的基础上，根据炼焦煤资源、质量、价格情况，首先制订优化配煤实验方案，利用20KG实验焦炉及现有煤、焦实验检测设备，进行实验室添加粘结剂配煤、炼焦试验。实验配比方案及实验结果见表3。

配合煤添加粘结剂试验 表3

由表3可以看出： 8个配煤试验方案优化配煤的思路为：价格高的肥煤、焦煤、进口煤配比逐步减少，瘦煤配比逐步提高；NL粘结剂配比控制在3～5%组织进行20Kg小焦炉试验，试验结果如下：

1.空白试样

肥煤配比23% 、瘦煤只配8%，不配粘结剂，按大小焦炉对应性试验，预测大焦炉M40：77.0 M10：8.2，强度不合格，配煤成本高。

2.方案1～4

焦炭强度指标M40、M10虽有所改善，配煤成本降低，预测大焦炉M40、M10不能同时满足我公司炼铁生产要求。

3.方案5～7

配煤成本较低，预测大焦炉焦炭质量：M10合格、但M40不能满足我公司炼铁生产要求。

4.方案8

在方案5的基础上，增加了3%的瘦煤、7%的肥煤，减少了5%的1/3焦煤、5%的焦2煤，NL粘结剂配比相同。实验结果：强度指标M40明显改善，预测大焦炉焦炭强度M40： 81.5 M10：7.1。配煤成本降低较为显著，按公司计划价计算，方案8比计划配比配煤成本降低32.7元/吨。

实验结论：根据添加粘结剂（NL）的实验室试验，推荐方案8为工业生产试验配比：肥煤：17% 1/3焦煤：20% 焦1煤：20% 焦2煤：10% 瘦煤：23% 进口煤：5% NL：5%。

三、结论

通过近几个月的反复试验，可得出以下结论：由于煤粘结剂低灰、强粘结的特性，大大降低了配合煤灰分，使冶金焦炭的灰分大幅度降低，另外由于粘结剂的配入，使配合煤的抗风险能力增强，当某种炼焦煤质量不稳或质量较差时，焦炭质量能够相对保持稳定。与配粘结剂前相比：冶金焦冷强度、热性能指标得到大幅改善， 为高炉顺行，降低焦比起到了积极作用。该技术的成功运用可有效节约优质肥、焦煤资源， 使配煤成本大幅度降低，为焦化行业寻求低成本、高质量奠定了基础，该技术成熟可行，推广应用前景广泛。

建议粘结剂配比应根据市场、资源、成本状况做好优化配煤，煤焦系统紧紧围绕原料市场、资源、质量、成本总体状况，合理优化配煤结构适时调整配比，在保证焦炭质量稳定、高炉顺行的基础上，最大限度地降低配煤成本。