一种提高焦炭抗碎强度的方法与流程

1.本发明涉及炼焦领域。


背景技术：

2.近年来，随着我国钢铁工业的高质量发展，高炉大型化、高冶炼强度和高富氧喷煤比成为炼铁工艺技术的发展趋势。高质量的原燃料成为大型高炉高产、低耗、长寿与环境友好的物质基础。高炉大型化、高冶炼强度和富氧喷煤技术的发展与应用，对焦炭质量的要求日益严苛，尤其是焦炭抗碎强度m
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。焦炭抗碎强度m
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反映了焦炭抵抗外来冲击力而不沿内在结构裂纹或缺陷破损的能力。焦炭抗碎强度m
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对高炉的顺行、稳产和高产有着重要的影响，焦炭抗碎强度m
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低，在炉内下降过程中破裂产生粉末，导致料柱的透气性恶化煤气阻力增加，造成炉况不顺，影响高炉焦比和喷煤比。
3.申请号为201310128841.6的中国发明专利申请公开了有利于焦炭冷强度的炼焦配煤方法，包括：焦煤；气肥煤1#和肥煤1#中的至少一种，其中气肥煤1#为奥亚膨胀度b》150%的气肥煤，肥煤1#为奥亚膨胀度b》150%的肥煤；且按重量百分数：焦煤：35-45%；气肥煤1#与肥煤1#之和：10-20%；且配合煤中气肥煤与v
daf
≥34%的肥煤之和≤10%；配合煤的粘结指数g值为78-84。但是，根据该专利的实施例内容，其1/3焦煤的配比在24%以上，还配用了一定比例高挥发分的气肥煤，由于其大比例配用高挥发分的1/3焦煤和气肥煤，配合煤挥发分会很高，配合煤的收缩会很大，使焦炭裂纹增加，无法大幅提高焦炭抗碎强度m
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。其焦炭质量无法满足4000m3级及以上大型高炉的使用要求。
4.申请号为201610288437.9的中国发明专利申请公开了一种中挥发分低膨胀高收缩炼焦煤配用方法，其采用的配煤制度是：煤样1#15-33%、煤样2#5-20%、 1/3焦煤0-15%、焦煤30-50%、贫瘦煤12-28%；煤样1#的挥发分v
daf
为25-35%， 膨胀度b《15%，收缩度x》25mm，粘结指数g≥75；煤样2#的挥发分v
daf
≥30%， 膨胀度值b≥80%，收缩度x》25mm，粘结指数g≥80；1/3焦煤的挥发分为28-37%，收缩度x》25mm，粘结指数g≥80；焦煤的挥发分为20-28%，粘结指数g≥80；贫瘦煤的挥发分为15-20%。但是，其中的胶质体延展性高的高挥发分高膨胀煤种(煤样2#)实际上就是1/3焦煤，该专利申请的配煤方案大比例使用高挥发分的1/3焦煤和贫瘦煤，大比例使用高挥发分的1/3焦煤会导致配合煤挥发分增加，使焦炭裂纹增加，无法大幅提高焦炭抗碎强度m
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。再者，大比例使用贫瘦煤，由于贫瘦煤为高变质弱粘结性烟煤，其粘结熔融性差且惰性物质较多，导致焦炭裂纹增加，焦炭冷态强度不会很高。其焦炭质量无法满足4000m3级及以上大型高炉的使用要求。
5.申请号为201510513404.5的中国发明专利申请公开了一种高挥发分炼焦配煤的方法，其采用的配煤制度是：气煤0-5%、气肥煤15-23%、肥煤0-8%、1/3焦煤19-28%、焦煤30-48%、瘦煤8-25%、贫瘦煤0-7%；所述配合煤挥发分控制在30-31%。但是，由于其配用大比例的高挥发分的1/3焦煤、气肥煤和一定量的气煤，配合煤挥发分会很高，基本在30%以上，配合煤的收缩会很大，结焦过程中在焦炭内部产生的裂纹和气孔较多，焦炭冷、热态不会很高。其焦炭质量无法满足4000m3级及以上大型高炉的使用要求。
6.总体来看，目前还没有一种能够有效提高焦炭抗碎强度的方法。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是：如何通过配煤提高焦炭抗碎强度m
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。 本发明所采用的技术方案是：一种提高焦炭抗碎强度的方法，在冶炼焦炭的配煤体系中配入x煤和高变质低粘结性焦煤，所述x煤与高变质低粘结性焦煤混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例≤10%，所述x煤是指镜质体最大反射率分布范围为0.60%≤r
°
max≤1.25%的低变质强粘结性煤。
8.所述高变质低粘结性焦煤：胶质层最大厚度为11mm≤y≤13mm；最大基氏流动度为0.4＜lg fm＜1.2，流动温度区间pr＞35℃，煤岩显微组分活惰比1.8%＜活惰比＜2.6%。
9.所述x煤的镜质体最大反射率平均值为0.86%≤r
°
max≤0.97%。
10.配煤体系中，x煤为14~19wt%，高变质低粘结性焦煤为21~26wt%。
11.配煤体系中，瘦煤为3~7wt%，肥煤为19~24wt%，焦煤为24~29wt%。
12.冶炼焦炭时，采用炼焦加热，熄焦方式为干法熄焦，结焦时间为32.5~34.5h，标准温度为1247~1261℃。
13.本发明的有益效果是：本发明方法在配煤体系中配入x煤和高变质低粘结性焦煤，以提高焦炭抗碎强度m
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。焦炭抗碎强度m
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可由88.3%提高到90.4%以上，能够为4000m3及以上高炉提供高抗碎强度的焦炭，为4000m3及以上高炉降低燃料比创造条件，同时，也可大幅的减少强粘结性焦煤的配用量，降低了焦化企业炼焦用煤的采购成本。
14.本发明的发明人通过研究，对配合煤的单种煤种类、各单种煤的含量配比以及炼焦制度进行了改进，从而创造性地提出了一种提高焦炭抗碎强度的方法。通过配用x煤和高变质低粘结性焦煤，并将x煤与高变质低粘结性焦煤混合进行预粉碎，并控制其粒度＞3mm的比例。x煤为低变质强粘结性煤，在炼焦过程中能生成较多非挥发高流动强粘结性的中间相。高变质低粘结性焦煤为低挥发分性煤，配用后配合煤挥发分低，由于其变质程度高惰性物质多，配用后能提供较多的焦化液晶核，能起到骨架和抵抗收缩应力的作用。但其粘结性较低，炼焦时产生的液相产物不多且流动性不高，与x煤混合后，通过控制其与x煤的粒度，x煤能将其表面充分润湿，并填充煤粒或惰性组分间的空隙，粒子间形成界面熔融性好的中间相混合物，在结焦过程中半焦层厚且致密，半焦收缩时抵抗层内拉应力和层间剪应力的能力强，焦炭内在缺陷或结构裂纹少，焦炭抗碎强度高。从而能够克服采用气煤、气肥煤或贫瘦煤等造成的上述问题。
附图说明
15.图1是x煤镜质体最大反射率分布图。
具体实施方式
16.为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。
17.除非另有说明，否则，本发明所使用的技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。例如，如下参考文献为本领域技术人员提供了
本发明中所使用的技术术语的基本指导：姚昭章，《炼焦学》，第3版，金工业出版社，2010年；何选明，《煤化学》，冶金工业出版社，第2版，2010年；《中国煤炭分类标准gb/t5751-2009》；中国煤炭分类总表，1989年；马世昌，《化学物质辞典》，陕西科学技术出版社，1999年；潘立慧，《炼焦技术问答》，冶金工业出版社，2013年；林聪，《中国冶金百科全书》，冶金工业出版社，1998年；徐振刚，《中国洁净煤技术》，煤炭工业出版社，2012年。
18.下述实施例中采用的检测方法，焦炭抗碎强度m
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：按照gb/t2006-2008焦炭机械强度的测定方法。
19.下述实施例或对比例中采用的x煤、瘦煤、高变质低粘结性焦煤、肥煤、焦煤和1/3焦煤的煤质分析见表1：表1下述实施例中采用的x煤的镜质体最大反射率分析见表2：表2下述实施例中采用的高变质低粘结性焦煤基氏流动度分析见表3：表3下述实施例中采用的高变质低粘结性焦煤煤岩显微组分见表4：表4下述实施例中采用的x煤的镜质体最大反射率分布图如图1所示。
20.实施例1：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤14wt%与高变质低粘结性焦煤26wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为9.1%。
21.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤7wt%、肥煤24wt%和焦煤29wt%混合得到配合煤。
22.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为32.5h，标准温度为1261℃。熄焦方式为干熄焦。
23.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
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值为90.4%。
24.实施例2：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤19wt%与高变质低粘结性焦煤25wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为7.3%。
25.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤5wt%、肥煤23wt%和焦煤28wt%混合得到配合煤。
26.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为33.0h，标准温度为1256℃。熄焦方式为干熄焦。
27.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
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值为90.4%。
28.实施例3：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤19wt%与高变质低粘结性焦煤21wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为8.5%。
29.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤7wt%、肥煤24wt%和焦煤29wt%混合得到配合煤。
30.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为33.5h，标准温度为1256℃。熄焦方式为干熄焦。
31.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
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值为90.6%。
32.实施例4：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤19wt%与高变质低粘结性焦煤23wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为8.0%。
33.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤7wt%、肥煤24wt%和焦煤27wt%混合得到配合煤。
34.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为33.8h，标准温度为1254℃。熄焦方式为干熄焦。
35.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
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值为90.7%。
36.实施例5：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤16wt%与高变质低粘结性焦煤25wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为7.6%。
37.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤6wt%、肥煤24wt%和焦煤29wt%混合得到配合煤。
38.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为34.0h，标准温度为1251℃。熄焦方式为干熄焦。
39.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
40
值为90.7%。
40.实施例6：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤17wt%与高变质低粘结性焦煤26wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例
为6.5%。
41.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤7wt%、肥煤21wt%和焦煤29wt%混合得到配合煤。
42.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为33.5h，标准温度为1256℃。熄焦方式为干熄焦。
43.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
40
值为90.8%。
44.实施例7：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤18wt%与高变质低粘结性焦煤26wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为5.1%。
45.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤6wt%、肥煤24wt%和焦煤26wt%混合得到配合煤。
46.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为34.0h，标准温度为1259℃。熄焦方式为干熄焦。
47.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
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值为91.0%。
48.实施例8：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤19wt%与高变质低粘结性焦煤26wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为5.3%。
49.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤6wt%、肥煤24wt%和焦煤25wt%混合得到配合煤。
50.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为34.5h，标准温度为1253℃。熄焦方式为干熄焦。
51.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
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值为91.3%。
52.实施例9：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤19wt%与高变质低粘结性焦煤26wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为5.5%。
53.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤7wt%、肥煤20wt%和焦煤28wt%混合得到配合煤%。
54.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为34.5h，标准温度为1253℃。熄焦方式为干熄焦。
55.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
40
值为91.3%。
56.实施例10：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤17wt%与高变质低粘结性焦煤26wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为5.7%。
57.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤4wt%、肥煤24wt%和焦煤29wt%混合得到配合煤。
58.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为34.5h，标准温度为1247℃。熄焦方式为干熄焦。
59.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
40
值为91.6%。
60.对比例1：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：
（1）将焦煤51wt%、肥煤28wt%、1/3焦煤10wt%、瘦煤11wt%混合得到配合煤。
61.（2）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为32.7h，标准温度为1257℃。熄焦方式为干熄焦。
62.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
40
值为89.1%。
63.对比例2：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤8wt%与高变质低粘结性焦煤33wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为15%。
64.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤12wt%、肥煤12wt%和焦煤35wt%混合得到配合煤。
65.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为33.5h，标准温度为1254℃。熄焦方式为干熄焦。
66.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
40
值为88.8%。
67.对比例3：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤26wt%与高变质低粘结性焦煤12wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为18%。
68.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤11wt%、肥煤33wt%和焦煤18wt%混合得到配合煤。
69.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为33.8h，标准温度为1253℃。熄焦方式为干熄焦。
70.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
40
值为88.5%。
71.对比例4：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤7wt%与高变质低粘结性焦煤11wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为13%。
72.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤9wt%、肥煤35wt%和焦煤38wt%混合得到配合煤。
73.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为32.9h，标准温度为1255℃。熄焦方式为干熄焦。
74.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
40
值为89.0%。
75.对比例5：本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：（1）将x煤25wt%与高变质低粘结性焦煤35wt%混合后预粉碎，其粒度＞3mm的比例为20%。
76.（2）将（1）制得的混合煤、瘦煤10wt%、肥煤15wt%和焦煤15wt%混合得到配合煤。
77.（3）炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为34.5h，标准温度为1249℃。熄焦方式为干熄焦。
78.本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度m
40
值为88.3%。