一种提高焦炭耐磨强度的方法

摘要

本发明提供了一种提高焦炭耐磨强度的方法，包括：将瘦煤10～15wt％，1/3焦煤5～10wt％，过渡性肥煤15～20wt％，肥煤5～10wt％和焦煤50～55wt％混合得到配合煤；采用所述配合煤冶炼焦炭。采用本发明的方法能够显著提高焦炭耐磨强度M10，能够为4000m3及以上高炉提供高耐磨强度的焦炭，为大型高炉降低焦比创造条件。同时，也扩大了炼焦煤资源的利用率，降低了配煤成本。

权利要求

1.一种提高焦炭耐磨强度的方法，其特征在于，包括：将瘦煤15wt％，1/3焦煤10wt％，过渡性肥煤15wt％，肥煤5～10wt％和焦煤50～55wt％混合得到配合煤；

采用所述配合煤冶炼焦炭，采用的炼焦加热制度是：结焦时间为30.5～31.5小时，标准温度为1265～1275℃；熄焦方式为干法熄焦；

其中，瘦煤、1/3焦煤、过渡性肥煤、肥煤和焦煤的性质如下：其中，所述过渡性肥煤的镜质体最大反射率平均值 镜质体反射率标准差S≤0.15％。

说明书

一种提高焦炭耐磨强度的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种提高焦炭耐磨强度的方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着我国炼焦行业的迅猛发展，对优质炼焦煤资源的需求量日益增长，但优质炼焦煤资源却日趋短缺，使得优质炼焦煤资源价格持续攀升，焦化企业的配煤成本持
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续升高。同时，以4350m 高炉和5500m高炉为代表的一批大型高炉在国内相继投产运行，大
型高炉对焦炭质量提出了更高的要求，尤其是焦炭耐磨强度M10。焦炭耐磨强度M10反映了焦
炭抵抗外来摩擦力而不产生表面剥离形成碎屑或粉末的能力。该指标的试验过程模拟了焦
炭在高炉内，焦炭与焦炭、焦炭与矿石、焦炭与高炉壁之间，在自上而下移动中的磨损情况。
焦炭耐磨强度M10对高炉的稳定顺行有着重要的影响，焦炭耐磨强度M10高，高炉内料柱的透
气性差，高炉生产波动大，进而影响高炉焦比和利用系数。

[0003] 申请号为201510559282.3的中国发明专利申请公开了一种控制焦炭耐磨强度的配煤方法，包括：(1)控制气肥煤和肥煤质量；(2)将弱粘结性炼焦煤区分为低变质弱粘结性
炼焦煤和高变质弱粘煤；(3)根据低变质弱粘结性炼焦煤配用量大于10％或者小于等于
10％来选择不同的配煤制度。但是，其中的低变质、高变质弱粘煤实际上就是气煤和瘦煤。
该专利申请的配煤方案会导致配合煤挥发分增加，无法大幅提高焦炭耐磨强度M10。再者，挥
发分增加会使焦炭裂纹增加，从而导致焦炭抗碎强度M40下降。并且，该专利申请的配煤方案
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的成本高，不利于实际生产应用。此外，焦炭质量也无法满足4000m 级及以上大型高炉的使
用要求。

[0004] 申请号为201010600693.X的中国发明专利申请公开了一种炼焦配煤方法，其采用的配煤制度是：气肥煤1‑5％、肥煤5‑15％、干燥无灰基挥发分大于29％的1/3焦煤25‑35％、
印尼煤3‑10％、干燥无灰基挥发分小于27％的焦煤25‑35％和瘦煤10‑15％。但是，由于其配
用大比例的高挥发分的1/3焦煤和一定量的气肥煤，配合煤挥发分会很高，配合煤的收缩会
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很大，从而使焦炭冷、热态强度无法提高。其焦炭质量无法满足4000m 级及以上大型高炉的
使用要求。

[0005] 申请号为201410067852.2的中国发明专利申请公开了一种大比例使用高挥发分炼焦煤的配煤方法，其采用的配煤制度是：气煤15‑20％、1/3焦煤27‑30％、肥煤10‑16％、焦
煤26‑29％、瘦煤10‑15％，以上各煤种的重量百分比之和为100％，配合煤中气煤与1/3焦煤
之和≥40％，所述配合煤中焦煤配比＜30％。但是，由于其配用大比例的高挥发分的1/3焦
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，焦炭冷、
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热态不会很高。其焦炭质量无法满足4000m级及以上大型高炉的使用要求。

[0006] 总体来看，目前还没有一种能够有效提高焦炭耐磨强度的方法。

发明内容

[0007] 为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种提高焦炭耐磨强度的方法。

[0008] 本发明通过以下技术方案实现以上目的：

[0009] 一种提高焦炭耐磨强度的方法，包括：将瘦煤10～15wt％，1/3焦煤5～10wt％，过渡性肥煤15～20wt％，肥煤5～10wt％和焦煤50～55wt％混合得到配合煤；采用所述配合煤
冶炼焦炭。

[0010] 可选地，所述过渡性肥煤：干燥无灰基挥发份Vdaf≤25％，粘结指数G≥90，镜质体最大反射率平均值 镜质体反射率标准差S≤0.15％。

[0011] 可选地，所述瘦煤：干燥无灰基挥发份Vdaf≤16％，粘结指数G≥25。

[0012] 可选地，所述1/3焦煤：干燥无灰基挥发份Vdaf≤33％，粘结指数G≥85。

[0013] 可选地，所述肥煤：干燥无灰基挥发份Vdaf≤31％，粘结指数G≥90。

[0014] 可选地，所述焦煤：干燥无灰基挥发份Vdaf≤22％，粘结指数G≥85。

[0015] 可选地，所述配合煤：干燥无灰基挥发份Vdaf≤24％，粘结指数G≥78，水分9.0～9.5wt％。

[0016] 可选地，所述采用所述配合煤冶炼焦炭的步骤采用的炼焦加热制度是：结焦时间为25.5～32小时，标准温度为1265～1330℃；熄焦方式为干法熄焦。

[0017] 由上述技术方案可知，本发明提供的提高焦炭耐磨强度的方法具有以下优点：

[0018] 采用本发明的方法能够显著提高焦炭耐磨强度M10，能够为4000m3及以上高炉提供高耐磨强度的焦炭，为大型高炉降低焦比创造条件。同时，也扩大了炼焦煤资源的利用率，
降低了焦化企业的配煤成本。

附图说明

[0019] 图1是实施例中过渡性肥煤的镜质体最大反射率分布图。

[0020] 图2是实施例中肥煤的镜质体最大反射率分布图。

具体实施方式

[0021] 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。

[0022] 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：何选明，《煤化学》，冶金工业出版社，第二版，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；林聪，《中国冶金百科全书》，冶金工业出版社，1998年。

[0023] 本发明特别采用了过渡性肥煤。过渡性煤种是指由两种相邻不同煤阶的煤形成的“混煤”，其特点为按工艺性质划分，其牌号为某一煤种。按煤岩镜质体反射率划分，其煤阶
(牌号)又为另一种煤，其煤质兼具两种相邻不同煤阶煤的工艺性质，或更趋近某一煤阶煤
的工艺性质。本发明采用的过渡性肥煤，按工艺性质划分，其牌号为肥煤，按煤岩镜质体反
射率划分，其煤阶(牌号)为焦煤。

[0024] 按照《中国煤炭分类标准GB/T5751‑2009》分类标准，过渡性肥煤Vdaf在20.0～28.0之间、G值≥85、Y值＞25，过渡性肥煤应属于编码为26的肥煤。其镜质体最大反射率值在
1.2％～1.5％区间的频率为63.3％，变质程度大部分为Ⅴ，判定为焦煤。本发明所用过渡性
肥煤的工艺性质兼有肥煤和焦煤的性质。

[0025] 目前，炼焦过程中在配煤时通常会采用气煤、气肥煤或某些弱粘结性炼焦煤。但是，本发明的发明人通过研究发现，气煤、气肥煤或某些弱粘结性炼焦煤挥发分高、煤化度
低、结焦性能差，配用后配合煤挥发分会很高，配合煤的收缩度会很大。煤经隔绝空气加热
后，形成的半焦层变薄，半焦收缩量大，在半焦固化时仍有较多气态产物析出，使半焦气孔
率增高、强度降低，抗拒层内、层间热缩聚的能力低，产生较多的裂纹。焦炭冷态强度不会很
高。

[0026] 针对这些问题，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耐磨强度的方法。通
过配用过渡性肥煤，其挥发分低，结焦性能优良，配用后配合煤挥发分低，从而能够克服采
用气煤、气肥煤或某些弱粘结性炼焦煤等造成的上述问题。

[0027] 本发明的提高焦炭耐磨强度的方法具体包括：

[0028] (1)准备配合煤

[0029] 将瘦煤10～15wt％，1/3焦煤5～10wt％，过渡性肥煤15～20wt％，肥煤5～10wt％和焦煤50～55wt％混合得到配合煤。

[0030] 本发明采用的各单种煤具有如下性质：

[0031] 过渡性肥煤：干燥无灰基挥发份Vdaf≤25％，粘结指数G≥90，镜质体最大反射率平均值 镜质体反射率标准差S≤0.15％。

[0032] 瘦煤：干燥无灰基挥发份Vdaf≤16％，粘结指数G≥25。

[0033] 1/3焦煤：干燥无灰基挥发份Vdaf≤33％，粘结指数G≥85。

[0034] 肥煤：干燥无灰基挥发份Vdaf≤31％，粘结指数G≥90。

[0035] 焦煤：干燥无灰基挥发份Vdaf≤22％，粘结指数G≥85。

[0036] 通过将上述各单种煤按比例混合之后，得到的配合煤的干燥无灰基挥发份Vdaf≤24％，粘结指数G≥78，水分9.0～9.5wt％。

[0037] (2)炼焦

[0038] 采用步骤(1)得到的配合煤冶炼焦炭，专门设置了与配煤方案相匹配的炼焦加热制度，具体是：结焦时间为25.5～32小时，标准温度为1265～1330℃，熄焦方式为干法熄焦。

[0039] 在本发明中，通过配入过渡性肥煤，并使之与其它煤种按特定比例进行组合，一方面，能够使焦块更加致密并提高焦炭耐磨性强度，另一方面，还能够提高配合煤抗拒层内、
层间热缩聚的能力，使焦炭产生的裂纹少，焦炭冷态强度得以提高。

[0040] 此外，本发明还采用了与配煤方案相匹配的炼焦加热制度，并且，通过控制配合煤的水分和挥发分，避免焦炭有大量残余的挥发分未挥发而产生生焦，或焦炭过度成熟使焦
饼裂纹增多，有利于提高焦炭强度，并可缩短结焦时间、提高冶炼强度、增加出炉数。

[0041] 在本发明中，上述各单种煤都可以通过市场购买获得，除上述内容之外，本发明对各单种煤没有特殊要求。

[0042] 实施例

[0043] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商
品说明书选择。

[0044] 下述实施例中采用的检测方法：

[0045] 抗碎强度M40和耐磨强度M10：按照GB/T2006‑2008焦炭机械强度的测定方法。

[0046] 下述实施例中采用的过渡性肥煤和肥煤煤质分析见表1：

[0047] 表1

[0048]

[0049] 下述实施例中采用的过渡性肥煤和肥煤的镜质体最大反射率分析见表2：

[0050] 表2

[0051]

[0052] 下述实施例中采用的过渡性肥煤和肥煤的镜质体最大反射率分布图分别如图1和图2所示。

[0053] 下述实施例中采用的瘦煤、1/3焦煤和焦煤的煤质分析见表3：

[0054] 表3

[0055]

[0056] 实施例1

[0057] 本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：

[0058] (1)将焦煤50wt％、过渡性肥煤15wt％、肥煤10wt％、1/3焦煤10wt％、瘦煤15wt％混合得到配合煤，配合煤指标：配合煤的Vdaf为23.6％，配合煤的粘结指数G值为78，配合煤
水分为9.3wt％。

[0059] (2)炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为31.5h，标准温度为1265℃。熄焦方式为干熄焦。

[0060] 本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度M40值为89.8％，耐磨强度M10值为4.7％。

[0061] 实施例2

[0062] 本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：

[0063] (1)将焦煤55wt％、过渡性肥煤15wt％、肥煤5wt％、1/3焦煤10wt％、瘦煤15wt％混合得到配合煤，配合煤指标：配合煤的Vdaf为23.2％，配合煤的粘结指数G值为78，配合煤水
分为9.4wt％。

[0064] (2)炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为30.5h，标准温度为1275℃。熄焦方式为干熄焦。

[0065] 本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度M40值为89.9％，耐磨强度M10值为4.7％。

[0066] 实施例3

[0067] 本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：

[0068] (1)将焦煤52wt％、过渡性肥煤17wt％、肥煤8wt％、1/3焦煤9wt％、瘦煤14wt％混合得到配合煤，配合煤指标：配合煤的Vdaf为23.4％，配合煤的粘结指数G值为78，配合煤水
分为9.2wt％。

[0069] (2)炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为29.5h，标准温度为1285℃。熄焦方式为干熄焦。

[0070] 本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度M40值为89.6％，耐磨强度M10值为4.8％。

[0071] 实施例4

[0072] 本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：

[0073] (1)将焦煤50wt％、过渡性肥煤20wt％、肥煤10wt％、1/3焦煤10wt％、瘦煤10wt％混合得到配合煤，配合煤指标：配合煤的Vdaf为24.0％，配合煤的粘结指数G值为79，配合煤
水分为9.0wt％。

[0074] (2)炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为26.5h，标准温度为1315℃。熄焦方式为干熄焦。

[0075] 本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度M40值为89.5％，耐磨强度M10值为4.9％。

[0076] 实施例5

[0077] 本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：

[0078] (1)将焦煤55wt％、过渡性肥煤20wt％、肥煤5wt％、1/3焦煤5wt％、瘦煤15wt％混合得到配合煤，配合煤指标：配合煤的Vdaf为22.7％，配合煤的粘结指数G值为79，配合煤水
分为9.2wt％。

[0079] (2)炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为25.5h，标准温度为1325℃。熄焦方式为干熄焦。

[0080] 本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度M40值为89.6％，耐磨强度M10值为4.9％。

[0081] 实施例6

[0082] 本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：

[0083] (1)将焦煤54wt％、过渡性肥煤19wt％、肥煤6wt％、1/3焦煤8wt％、瘦煤13wt％混合得到配合煤，配合煤指标：配合煤的Vdaf为23.2％，配合煤的粘结指数G值为80，配合煤水
分为9.3wt％。

[0084] (2)炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为27.5h，标准温度为1305℃。熄焦方式为干熄焦。

[0085] 本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度M40值为90.0％，耐磨强度M10值为4.6％。

[0086] 实施例7

[0087] 本实施例采用的是7.63m焦炉。本实施例的过程如下：

[0088] (1)将焦煤55wt％、过渡性肥煤20wt％、肥煤5wt％、1/3焦煤8wt％、瘦煤12wt％混合得到配合煤，配合煤指标：配合煤的Vdaf为23.1％，配合煤的粘结指数G值为80，配合煤水
分为9.1wt％。

[0089] (2)炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为25.5h，标准温度为1295℃。熄焦方式为干熄焦。

[0090] 本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度M40值为90.2％，耐磨强度M10值为4.6％。

[0091] 对比例1

[0092] 本对比例采用的是7.63m焦炉，过程如下：

[0093] (1)将焦煤48wt％、肥煤30wt％、1/3焦煤9wt％、瘦煤13wt％混合得到配合煤，配合煤指标：配合煤的Vdaf为24.9％，配合煤的粘结指数G值为78，配合煤水分为9.3wt％。

[0094] (2)炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为26h，标准温度为1310℃。熄焦方式为干熄焦。

[0095] 本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度M40值为88％，耐磨强度M10值为6.5％。

[0096] 对比例2

[0097] 本对比例采用的是7.63m焦炉，过程如下：

[0098] (1)将焦煤50wt％、过渡性肥煤10wt％、肥煤15wt％、1/3焦煤10wt％、瘦煤15wt％混合得到配合煤，配合煤指标：配合煤的Vdaf为24.2％，配合煤的粘结指数G值为75，配合煤
水分为9.8wt％。

[0099] (2)炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为31.5h，标准温度为1265℃。熄焦方式为干熄焦。

[0100] 本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度M40值为89.1％，耐磨强度M10值为5.8％。

[0101] 对比例3

[0102] 本对比例采用的是7.63m焦炉，过程如下：

[0103] (1)将焦煤50wt％、过渡性肥煤25wt％、肥煤5wt％、1/3焦煤6wt％、瘦煤14wt％混合得到配合煤，配合煤指标：配合煤的Vdaf为23.5％，配合煤的粘结指数G值为77，配合煤水
分为10.3wt％。

[0104] (2)炼焦，炼焦加热制度：结焦时间为29.5h，标准温度为1285℃。熄焦方式为干熄焦。

[0105] 本实施例得到的焦炭强度是：抗碎强度M40值为88.7％，耐磨强度M10值为6.1％。

[0106] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化
等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。