一种以蒙西地区1/3焦煤为主配煤生产一级冶金焦的方法

摘要

本发明提供了一种以蒙西地区1/3焦煤为主配煤生产一级冶金焦的方法，所述方法包括以下步骤：1)以蒙西地区1/3焦煤为主添加本地区中硫肥煤，附近地区焦煤、气煤和无烟煤配制成灰分含量≤8.5％、硫分含量≤0.7％、挥发份含量≈27％、粘结指数≥70的炼焦配合煤；2)用捣固炼焦工艺生产GB一级冶金焦。本发明通过捣固炼焦工艺，成功利用蒙西地区1/3焦煤、肥煤及附近地区焦煤、气煤和无烟煤生产GB一级冶金焦；实现了当地煤炭资源的综合利用和资源转换效率升级，进一步提升了当地煤炭资源的经济价值。3)产品满足钢铁工业大型化的要求，开拓了市场。

说明书

技术领域

本发明涉及生产冶金焦领域，特别是涉及以蒙西地区1/3焦煤为主配煤生产一级冶金焦的方法。

背景技术

我国煤炭资源，从低变质的泥炭、褐煤到高变质的贫煤、无烟煤，虽然品种齐全，但是各煤种所占比例悬殊很大，分布很不平衡。在现有探明储量中动力煤占73％，适用于炼焦的煤只有27％。在炼焦的原料煤中，气煤占总储量13.3％，肥煤占3.3％，焦煤占5.9％，瘦煤占3.9％，其他煤占0.6％。黏结性较弱的气煤占炼焦煤资源约50％，而强黏结性的肥煤和焦煤则不足30％。优质易选的炼焦用煤更少，且集中分布在华北地区。资源分布及储量与需求不相适应的矛盾较为突出。

蒙西地区紧邻乌海，乌海地区是内蒙古自治区的主要煤炭生产基地，目前乌海地区的保有储量40亿吨，到2010年要达到开采能力2000万吨，主要煤种为1/3焦煤。神东地区的长焰煤、宁夏地区的无烟煤、任家庄煤、蒙古煤、为附近周边主要稳定的经济外供煤种。

从2003年开始，我公司进行了大量的试验研究工作，最终研究了用乌海地区的1/3焦煤和非炼焦煤配合生产二级冶金焦的生产工艺，并建设年产70万吨焦炉，批量生产。至今已产生了显著的经济和社会效益。经过几年的稳定生产之后，为了进一步提高产品质量等级，探索在蒙西地区经济生产一级冶金焦的可能性，特确立此项目。

作为炼焦生产而言，最终获得的焦炭质量优劣，其影响因素很多，但主要有两大方面：一是原料煤的煤质和它的各种原料煤的配比，这是首要的，也是最基本的影响因素；二是炼焦工艺及工艺控制条件。基于蒙西及周边地区的煤种有1/3焦煤、中硫肥煤、无烟煤等煤种，并且分布广泛，并有优质焦煤等经济外供煤种。如何将这些煤种通过综合配制和综合利用，实现就地转化深加工，生产GB一级冶金焦，变资源优势为经济优势，具有迫切的需要。

发明内容

本发明目的是提供一种以蒙西地区1/3焦煤为主配煤，生产一级冶金焦的工艺方法，该方法是通过在当地储量丰富的含硫量和灰分含量较高的1/3焦煤中加入中硫肥煤、焦煤、气煤及含硫量和灰分含量较低的无烟煤，应用捣固炼焦工艺生产出GB一级冶金焦。

本发明提供一种生产冶金焦的方法，所述方法包括以下步骤：1)用1/3焦煤、中硫肥煤、焦煤、气煤和无烟煤配制成灰分含量≤8.5％、硫分含量≤0.7％、挥发份含量≈27％、粘结指数≥70的炼焦配合煤；2)用捣固炼焦工艺生产一级冶金焦。

按GB/T1996-2003一级冶金焦的标准对产品质量进行判定。灰分Ad≤12％，，硫份≤6％，抗碎强度M25≥92％，M40≥80％，耐磨强度M10≤7％，反应性CRI≤30％，反应后强度CSR≥55％，挥发份Vdaf≤1.8％。

优选的是，所述1/3焦煤占配合煤总重量的55～59％，优为选55～57％；中硫肥煤占配合煤总重量的2～5％，优选为2～3％；焦煤占配合煤总重量的14～17％，优选为15～17％；气煤占配合煤总重量的7％～11％，优选为8～10％；蒙西附近无烟煤占配合煤总重量13～17％，优选为14～16％。

优选的是，本发明所述1/3焦煤中的灰分含量为9.2～10.37％，硫分含量为0.85～0.95％，挥发份含量为29.5～32.5％，粘结指数为83～87；

所述中硫肥煤中的灰分含量为25～27.4％，硫分含量为1.3～1.6％，挥发份含量为25～27％，粘结指数为85；

所述气煤中的灰分含量为3.7～4.3％，硫分含量为0.55～0.57％，挥发份含量为32～33.7％，粘结指数为79；

所述焦煤中的灰分含量为8.5～9.6％，硫分含量为0.6～0.68％，挥发份含量为20～22％，粘结指数为77；

所述无烟煤中的灰分含量为2.5～2.9％，硫分含量为0.1～0.15％，挥发份含量为7～8％，粘结指数为0。

为了实现在蒙西及附近地区生产的经济性，优选的是，所述1/3焦煤为蒙西地区及周边储量较为丰富的1/3焦煤，优选为棋盘井煤；中硫肥煤为附近乌海乌达地区中硫肥煤；焦煤为柳林煤；气煤为蒙古气煤；无烟煤为太西煤。

优选的是，所述步骤1)中所述配制包括：将无烟煤先单独粉碎，粉碎到粒径≤1mm的颗粒占70％以上，其中＜0.5mm的颗粒占50％；然后再与1/3焦煤混合并粉碎，粉碎到粒径≤3mm的颗粒占85％以上。

优选的是，本发明步骤2)中所述捣固包括：控制炼焦配煤的水分含量为10±1％，用捣鼓机械将其捣固成堆积密度为1.0～1.1t/m³煤饼(13200*450*4000)。

优选的是，本发明步骤2)中所述炼焦包括：结焦的时间为22小时30分，结焦的温度为1350℃，焦饼中心的温度为1000-1050℃。

而蒙西及附近地区分布广泛的1/3焦煤由于灰分、硫份高，无法直接炼成二级冶金焦，更无法炼制一级冶金焦。本项目应用配煤原理，配入本地的中硫肥煤、附近气煤、无烟煤、焦煤。

本次配煤方案中，根据本地煤及经济供应煤的成本情况，力图尽量多使用当地棋盘井1/3焦煤和中硫肥煤，在此基础上配太西煤以起到降硫降灰的作用，配蒙古煤和柳林煤以增加配煤的粘结性且调整成焦的物理性能。

总而言之，本发明通过捣固炼焦工艺，通过在当地储量丰富的含硫量和灰分含量较高的1/3焦煤中加入中硫肥煤、优质焦煤、气煤及含硫量和灰分含量较低的无烟煤，应用捣固炼焦工艺生产出GB一级冶金焦，实现了当地煤炭资源的综合利用和资源转换，提升了当地煤炭资源的经济价值。为了进一步提高产品质量等级，探索在本地无添加剂经济生产一级冶金焦的可能性。

具体实施方式

现通过以下实例对本发明作进一步的说明，但本发明并不受限于此。

1、制定配煤方案

1.1煤的种类

产自于蒙西地区的1/3焦煤，具有较好的结焦性能，灰高硫高难洗，一般洗精煤灰分含量可控制10.50％以内，硫含量可控制在0.95％以内。由于灰分及硫分都偏高，因此单独炼焦时，生产不出合格的GB一级冶金焦。

本次配煤方案中，根据本地煤及经济供应煤的成本情况，力图尽量多使用当地棋盘井煤(1/3焦煤)和中硫肥煤，在此基础上配太西煤以起到降硫降灰的作用，配蒙古气煤和柳林煤以增加配煤的粘结性且调整成焦的物理性能。

1.2配煤的原理和原则

无烟煤不是炼焦用煤，本发明应用捣固工艺，将其配入到炼焦用煤中，配入的非炼焦用煤与1/3焦煤紧密结合，在炼焦过程中熔为一体，1/3焦煤产生的胶质体分布到不产生胶质体的非炼焦煤之中；在结焦过程中有效的熔融、粘结，形成结构紧密的焦块，使炼制的焦炭达到二级冶金焦的机械强度和热态性能的指标要求。另外，低灰低硫的非炼焦煤，配入1/3焦煤炼焦，可降低冶金焦的灰分和硫分并可减小炼焦过程中焦煤对焦炉的膨胀压力，以免发生推焦困难的现象，配中硫肥煤、蒙古气煤和柳林煤在保证灰分硫分的同时，增加配煤的粘结性且调整成焦的物理性能。

在确定炼焦配煤方案时，在能保证焦炭质量满足一级级冶金焦要求的前提下，最大限度利用当地及周边的煤炭资源，以降低炼焦生产的原料成本和运输成本，将资源优势转化为经济优势。

1.3配煤方案的制定

首先，对当地原料煤进行了试验分析，保证配合煤灰分、挥发分、硫分及粘结指数指标的基础上，同时，考虑所配非炼焦煤对焦炭机械性能的影响，然后根据原料煤的分析结果设计配煤方案，以上试验分析所用方法均采用相关煤炭及炼焦行业项目检测方法标准。

优选的是，本发明所述1/3焦煤中的灰分含量为9.2～10.37％，硫分含量为0.85～0.95％，挥发份含量为29.5～32.5％，粘结指数为83～87；

所述中硫肥煤中的灰分含量为25～27.4％，硫分含量为1.3～1.6％，挥发份含量为25～27％，粘结指数为85；

所述气煤中的灰分含量为3.7～4.3％，硫分含量为0.55～0.57％，挥发份含量为32～33.7％，粘结指数为79；

所述焦煤中的灰分含量为8.5～9.6％，硫分含量为0.6～0.68％，挥发份含量为20～22％，粘结指数为77；

所述无烟煤中的灰分含量为2.5～2.9％，硫分含量为0.1～0.15％，挥发份含量为7～8％，粘结指数为0。

根据所进1/3焦煤的具体灰分、硫分含量，按照配制成灰分含量≤8.5％、硫分含量≤0.7％、挥发份含量≈27％、粘结指数≥70的炼焦配合煤的原则，兼顾非炼焦煤加入对焦炭机械性能的影响，同时考虑各种煤的成本差异在保证上述要求的基础上灵活掌握。保证以低的成本炼出GB一级冶金焦。

其中，所述当地1/3焦煤占配合煤总重量的55～59％，优选为55～57％；当地中硫肥煤占配合煤总重量的2～5％，优选为2～3％；附近优质焦煤占配合煤总重量的14～17％，优选为15～17％；附近的气煤占配合煤总重量的7％～11％，优选为8～10％；附近无烟煤占配合煤总重量13～17％，优选为14～16％。

2、捣固炼焦工艺

捣固炼焦工艺原理是通过增加煤料堆比重来改善配合煤粘结性，从而提高焦炭质量，其特点是可以多配高挥发煤、弱粘结性甚至无粘性煤，在装煤推焦车的煤箱内用捣固机将已配合好的煤捣成煤饼后，从焦炉机侧推入炭化室内进行高温干馏的炼焦技术。

采用捣固炼焦工艺生产冶金焦的具体过程就如下。

1)配煤：将无烟煤先单独粉碎，粉碎到粒径≤1mm的颗粒占70％以上，其中＜0.5mm的颗粒占50％；然后再与1/3焦煤混合并粉碎，粉碎到粒径≤3mm的颗粒占85％以上。控制炼焦配煤的水分含量为10±1％，用捣鼓机械将其捣固成堆积密度为1.0～1.1t/m3煤饼(13200*450*4000)。

2)炼焦：采用TJL4350D型宽炭化室、双联下喷、废气循环、单热式侧装煤捣固焦炉，湿法熄焦。

3)炼焦工艺条件：结焦的时间为22小时30分，结焦的温度控制为1350℃，焦饼中心的温度为1000-1050℃。

4)筛储焦：采用刮板放焦机放焦，双层振动筛加单层筛分，带式输送机运输。

3、炼焦结果

用以上配煤方案和以上工艺过程炼制出的焦炭，灰分Ad≤12％，，硫份≤0.6％，抗碎强度M25≥92％，M40≥80％，耐磨强度M10≤7％，反应性CRI≤30％，反应后强度CSR≥55％，挥发份Vdaf≤1.8％。符合冶金焦炭质量标准(GB/T1996-2003)中一级冶金焦质量要求。

经以上炼制工艺，虽然有些炼焦用煤的灰分含量较高，高达10.35％，硫分含量也较高，高达0.95％，但是经过事先对主配煤和其他配合煤的灰分、硫分等含量的化验，掌握原料煤的情况，然后在满足配合煤要求指标的前提下，兼顾经济的原则，设计配煤方案，并按照规定的工艺过程，就能够炼制出符合GB一级冶金焦。