焦炭冷态强度预测.doc

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张成，史世庄，石峰，周清梅（武汉市燃气热力规划设计院，湖北，武汉）

摘要：摘要煤质指标预测焦炭质量并指导配煤已成为衡量配煤技术水平的一个重要标志。在全面综合国内外研究文献的基础上，简介预测焦炭质量的基本原理和国内外预测的主要方法和其他新方法，着重介绍了预测焦炭冷态强度的具体方法，提出了焦炭质量预测中存在的问题。关键词：焦炭；预测；冷态强度；质量关键词在钢铁工业中，焦炭起着还原剂、热源和骨架的重要作用。因此，对其质量要求严格，主要包括：灰分低、含硫量少、强度大、各向异性程度高，且随着高炉工艺的发展，对焦炭质量的要求逐渐升高。用实验室的煤质指标预测焦炭质量并指导配煤，使焦炭质量稳定在所要求的范围内，这已成为衡量配煤技术水平的一个重要标志。随着高炉大型化和高炉操作自动化，对炉料稳定的要求越来越迫切。对于自动化操作的大型高炉，焦炭质量波动，势必增大焦比。因此，焦炭质量稳定与否，直接关系到高炉的经济效益。1.预测焦炭质量基本原理大量的研究和生产实践表明，焦炭质量主要取决于煤质与工艺条件。预测焦炭质量是用若干煤质指标，不经实验，能定量地获得焦炭质量中的某些指标。煤质主要包括工艺性质、煤化度指标、黏结性指标、灰成分指标及煤岩学指标。其中用煤岩学观点和方法来预测焦炭质量指导配煤是应用煤岩学发展中的一项重要任务。凡是论证比较充分、效果比较良好的焦炭质量预测方法几乎很少不与煤岩学发生联系[1,2]。煤岩配煤的基本原理如下：（1）煤是不均一的物质。自从煤岩学问世以来，就公认煤是一中复杂的有机物质和无机物质混合体。煤中有机物质的性质不同，在配煤中的作用不同。因此，可以说每种煤是天然的配煤。由于天然配煤不按照人的主观愿望配合，故绝大部分煤都不合乎单独炼焦的要求。为便于应用，把煤的有机物质按照其在加热过程中能熔融并产生活性键的成分，视作有黏结性的活性成分；加热不能熔融的、不产生活性键的，为没有黏结性的惰性成分[2,3]。这种划分完全是根据试验结果得出的，即根据煤在加热过程种变化，用显微镜观察得出的结果。在炼焦煤阶段，镜质组和壳质组是活性成分，丝质组是惰性成分，半镜质组虽介于二者之间，但倾向与惰性成分。（2）一种煤的活性成分的质量不是均一的，这可用反射率的分布图开解说，活性成分的质量差别可以很大，不但不同变质程度煤差别大，而且即使同一种煤，所含的活性成分的质量也可有相当差别[3,4]。如果以反射率表示一种煤种所含不同性质的活性成分的组成，则每一种煤的活性成分反射率图都呈正态分布。活性

成分的反射率分布图是决定炼焦煤性质的首要指标。（3）惰性成分与活性成分一样，同是配煤种不可缺少的成分，缺少或过剩都对配煤炼焦不利，都会导致焦炭质量下降。要得到所有求焦炭质量的配煤方案，实际上是不同质量不同数量的活性成分与适量惰性成分的组合。煤岩配煤与现行煤分类无关。确定一个煤的性质，主要视镜质组反射率，反射率分布和惰性成分含量这3个指标而定。（4）成焦过程中，煤粒间并不是互相熔融而成为均一的焦块，而是通过煤粒间的界面反应，键合而联结起来成为焦块。炼焦煤隔绝空气炭化所得的焦炭，制成光片在镜下观察，都可以观察到颗粒的界线。这说明炭化过程中的可塑料带期间，煤粒间并没有互相熔融成为均匀的物质，而是煤颗粒内外同时并行地发生裂解和缩聚反应[5]。煤颗粒产生的分解产物沿着煤粒的接触表面相互扩散，经进一步缩聚作用而形成焦块。因此，散装煤的黏结，只是颗粒间接触表面的结合。2.焦炭质量预测的演绎：焦炭质量预测的演绎：的演绎如果合理选择参数，从单种煤和配合煤的有关性质预测和控制焦炭质量，就能够很好地解决混煤再配合的问题，杜绝配入量不均衡而造成的焦炭质量波动的情况，对焦炭生产将具有非常重要的现实意义。至今为止，已经发明和研究了多种焦炭质量的预测方法，这些方法基本可分为三类：(1)工艺指标法20世纪50年代，英国吉布森等提出用煤的挥发分和全膨胀度预测合格焦炭强度的范围，并得出结论认为，当煤的挥发分为24%~30%，全膨胀度大于50%时，可以得到强度好的焦炭。1959年，日本西尾醇提出，以煤的挥发分和基氏最大流动度为指标预测焦炭质量。以后由宫津隆等发展为以煤的镜质组反射率和基氏流动度来预测焦炭强度，得出了在Rmax为1.2%到1.3%和流动度在200~1000ddpm的范围内时，焦炭的强度可大于90.92%的结论。此法曾在日本工业生产中应用。20世纪70年代美国矿务局采用煤的工业分析，煤的元素分析与焦炭之间的回归方程来预测焦炭强度[6,7]。前苏联用挥发分和最大胶质层厚度控制焦炭质量。中国采用挥发分和最大胶质层厚度，或挥发分和粘结指数G来预测焦炭质量。(2)煤岩指标法1957年，苏联阿莫索夫采用以煤的镜质组反射率分布和惰性组分为基础，预测焦炭强度