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影响焦炭质量因素

随着高炉工艺的发展，对焦炭质量的要求逐渐升高，对焦炭质量
预测准确度的要求也有很大提高。因此，我们需要把煤质指标与炼焦
工艺条件密切结合起来，再加上大量的炼焦实验研究，提出更好的焦
炭质量预测方法。
关键词：焦炭质量；影响因素；讨论
焦炭质量的主要指标为高温下焦炭的热态性能指标，而焦炭反应
性指标和反应后强度受矿物质影响较大，焦炭的矿物质来源于配合煤，
因此焦化企业必须做好来煤质量检测尤其要重视灰分及矿物质组成检
测，加强煤场管理，优化炼焦条件，合理遵循焦炉温度制度和压力制
度，以确保焦炭质量处于较高和稳定的水平。
1影响焦炭质量的煤质因素
1.1灰分和硫分
焦炭中灰分来自于配合煤，灰分主要为金属氧化物，而这些金属
氧化物与碳的热膨胀系数不同，前者是后者的6—10倍，高温下两者
的界面处产生热应力而形成裂纹，使得CO2和碱金属渗透到焦炭内部，
加快了气化反应的反应速率，导致焦炭的反应性上升，反应后强度下
降。焦炭中的硫分来自于配合煤，而且配合煤中2/3以上的硫分带入
到焦炭中，焦炭中的硫是有害成分，不仅影响铁水的硫分，而且还影
响高炉操作等，当焦炭的硫分发生波动时，影响更为严重。硫含量过
高，会造成生铁硫含量过高，降低生铁质量。因此，要求焦炭硫分尽
可能低以及含量稳定，在配煤时要分析各配合煤的灰分和硫含量，各
配合煤种的灰分和硫含量的加和值要小于焦炭中灰分和硫分的指标要
求。
1.2挥发分
低变质煤和气煤的挥发分相当，在配煤时，一般是用低变质煤替
代气煤。如果用低变质替代其它挥发分较低的炼焦煤，使得配合煤的
挥发分过高，在炼焦时，过多的气体逸出，一是使成焦率降低，二是
在焦炭内部形成较多的裂纹和气孔，降低焦炭的强度。当然，并不是
说挥发分越低越好，挥发分过低，炼焦时其收缩度较小，容易增大高
炉炉壁的压力，对高炉造成一定程度的损坏。因此，配合煤的挥发分
是较为重要的质量指标，一般将挥发分控制在25%—30%较为适宜。
1.3粘结性和结焦性
配合煤的粘结性指标主要有胶质层厚度和粘结指数。炼焦时需要
有足够的胶质来浸润、粘结配合煤中的固体物质，但胶质过量，反而
会影响挥发分的逸出，从而影响焦炭的质量，因此在配煤时，一般将
胶质层厚度控制在19mm左右较为适宜。粘结指数（G）反应了煤的
粘结性能和结焦性能，因此，配合煤要有足够的G值，以保证焦炭的
强度性能，但G值过高又会增加焦炭的脆性，因此，在配煤时一般控
制G值在65±5较为适宜。低变质煤几乎没有粘结性，所以不能单独
作为炼焦煤使用，配煤时要根据各配合煤种的胶质层厚度以及粘结指
数控制其配入量，一般低变质煤的配入量在5%—10%较为适宜。
2影响焦炭质量的工艺因素
2.1入炉煤的粒度、堆密度和水分
炼焦煤的粒度不宜过大，粒度过大，使得堆密度减小，一般炼焦
煤的粒度控制在3mm以下较为适宜。配合煤的水分过大和粒度过大对
堆密度的影响一致，均使堆密度减小，另外，水分对焦炉温度也有影
响，水分过大，炼焦时由于其蒸发而大量吸热，使得炭化室温度波动
较大，从而影响焦炭的强度性能，一般配合煤的水分控制在8%—10%
较为适宜。影响配合煤堆密度的因素主要有煤的粒度、煤的水分含量
以及捣固强度，堆密度过低，焦炭中气孔率较大，焦炭强度降低，一
般要求配合煤的堆密度在1.0—1.1g/cm3较为适宜。
2.2炼焦温度
炼焦温度是影响焦炭质量的重要因素，是通过影响成焦过程而影
响焦炭质量。炼焦炉的最高温度以及升温速率的稳定性直接影响焦炭
的成块率以及强度等性能。因此，在炼焦过程中，首先要确定合适的
最高焦化温度，以满足成焦需要；其次，升温速率要均匀平稳，使成
焦过程均匀、稳定。
2.3熄焦方法
熄焦方法主要是影响焦炭的水分，传统的水熄焦方法使得焦炭中
水分过大，为保证焦炭在高炉中的应用，水法熄焦后，还有增加干燥
工艺，以降低焦炭中的水分含量。新开发的水蒸气熄焦尤其是干法熄
焦可以有效降低焦炭中的水分含量。因此，尽可能的使用干法熄焦。
2.4结焦时间
结焦时间是影响焦炭冷、热强度性能的重要因素。随着结焦时间
的延长，焦炭的平均尺寸和焦炭结构的致密性均有所增加，提高了焦
炭的冷强度（抗碎强度、耐磨强度）和热强度（反应性、反应后强
度），另外，焦炭内部结构发生变化，使得各向同性结构减少、粗粒
和细粒镶嵌结构增加、孔径减小和孔壁增厚，提高了焦炭的冷、热强
度。
3配合煤对焦炭质量的影响
由于煤炭性质、储量、煤种分布、开采及运输等因素的影响，配
合出最理想的入炉原料，是炼焦工艺的一个关键。
我国很多焦化厂研究开发了适合自己特点的降耗增效配煤方案：
邯钢焦化厂将正交实验法应用于配煤方案的选择，利用数理统计学实
现配煤的优化，得出了配比结果为气煤：肥煤：焦煤：瘦煤=6：3：7：
4，邢钢焦