炼焦煤基氏流动度指标在韶钢的应用2

炼焦煤基氏流动度指标在韶钢的应用时间：2012-11-2|点击：81|字体：大小刘克辉梁开慧李仲文（广东省韶关钢铁集团有限公司，韶关512123）近年来，随着钢铁工业的发展，对优质焦炭的需求不断增长，导致我国优质炼焦煤资源日益紧缺，市场上炼焦煤的煤质日趋复杂，传统的工艺分析已不能全面反映炼焦煤的结焦性能。炼焦煤的基氏流动度可以表征煤在干馏时形成的胶质体的粘度，是研究煤的流变性和热分解动力学的有效手段。目前，国内一些科研院所已开始使用基氏流动度对炼焦煤的结焦性能进行判定。韶钢从2009年引进意大利PL2000型双炉全自动基氏流动度检测仪，在基氏流动度指标的检测和应用过程中，发现其能反映一般常规指标无法表征的煤质特点，在试验研究和生产实践中得到有意义的应用。1试验部分1.1试样为说明基氏流动度指标相对于其他常用煤质指标的特点，选取韶钢正在使用的进口焦煤与韶钢常用的焦煤作为对比试样，选取潜在煤资源中的蒙古肥煤与韶钢常用的肥煤作为对比试样。1.2试验仪器与方法（1）基氏流动度检测仪。采用意大利PL2000型双炉全自动基氏流动度测定仪，按照美国ASTMD263标准，将5g粒度小于0.425mm的煤样装入煤甄中，用lkg压块落下12次对煤样进行压实，煤甄安装好后，启动自动测试系统，按设定程序检测并记录数据，形成图表。其原理是利用固定力矩（100g·cm）带动插入煤甄煤样中的可转动搅拌器。该煤甄被浸入到一个铅锡各占50％的浴槽中，煤在恒定的升温速率（3℃/min)下加热，当煤样在隔绝空气的条件下受热产生胶质体时，随着煤胶质体流动性的变化，对搅拌器施加不同的阻力时转速发生相应的变化，用仪器进行记录。通过测定，可以得到粘结性煤的开始软化温度、最大流动度温度、固化温度、最大流动度和塑性温度区间等基氏流动性指标。这些指标及其图谱在研究单种煤煤质特性方面具有重要意义。（2）煤的镜质组反射率及其分布测定。采用德国蔡司显微镜，按照GB/T6948-2008《煤的镜质体反射率显微镜测定方法》测定镜质组反射率。（3）焦炭显微结构分析。采用德国蔡司显微镜进行测定。焦炭显微结构组成（光学组织）采用数点统计法。2结果与讨论2.1进口焦煤煤质特点分析在试验研究过程中发现一种进口焦煤质量异常，常规指标判断为优质焦煤，但基氏流动度分析发现其热流变性很差，不能起到焦煤作用，这一结论在后续试验和配煤生产中均得到验证。2.1.1常用指标分析进口焦煤与韶钢焦煤的常用煤质指标对比分析见表1、图1。表1进口焦煤与韶钢焦煤常规指标对比煤种GY,mmVdaf,%Ad,%S,%进口焦煤93.4414.2725.7410.380.59韶钢焦煤85.0913.6825.3510.770.85图1进口焦煤随机反射率分布图进口焦煤的粘结性指标G＝93,Y＝14.3，高于韶钢焦煤，灰硫指标低于韶钢焦煤，两种煤挥发分接近。进口焦煤煤岩反射率及其分布均显示为较好的焦煤，按韶钢炼焦煤分类标准，结合以上煤质分析结果，判断进口焦煤为较好的2号焦煤，其总体煤质近似甚至优于韶钢同类焦煤。2.1.2基氏流动度指标分析对进口焦煤与韶钢焦煤进行基氏流动度检测对比，结果见图2和表2。表2韶钢常用2号焦煤与进口焦煤基氏流动度检测数据煤种开始软化温度℃最大流动度温度℃固化温度℃塑性区间℃最大流动度ddpmA焦煤41146549584167韶钢焦煤4254644916632图2韶钢常用2号焦煤与进口焦煤基氏流动度对比图由图2和表2可看出，进口焦煤最大流动度仅32ddpm，塑性区间仅66℃，与韶钢焦煤相比差别很大，不能算是好的焦煤。然而，进口焦煤的基氏流动度指标与该煤的G值、Y值等煤质指标存在明显差异，哪个指标能更准确地反映真实煤质，需要进一步验证。2.1.3小焦炉炼焦试验验证由于常规指标与基氏流动度指标在该煤质量判断方面存在差异，为了进一步确认，我们组织了小焦炉炼焦试验验证分析，结果见表3和表4。表3进口焦煤小焦炉炼焦试验结果(％)煤种CRSCRI备注进口焦煤5.2664.5热强度特低A焦煤59.0132.05表4进口焦煤配煤小焦炉炼焦试验结果（热强度）试验配煤方案焦炭强度，％方案进口焦煤与进口焦煤同类焦煤其他炼焦煤CRSCRI备注10202559.2329.75热强度随着进口焦煤配入量增大而降低28122557.7732.0532002539.3840.40由表3和表4可知，单种煤小焦炉炼焦及热强度试验显示其热强度仅5.26%，相比同类焦煤显著偏低，配煤试验显示随着配入量增加，焦炭热强度下降，配入量越大下降越明显，综合以上分析，该煤的配入对焦炭热强度有负面影响，随着配入量的加大，影响增大。2.1.4配煤生产验证韶钢6m焦炉曾配用该进口焦煤10%～12%,焦炭热强度出现大幅下降，利用基氏流动度检测发现异常，并通过上述试验手段进行确认后，韶钢停配了这种进口焦煤，用其他同类焦煤替代，焦炭热强度得到显著提升。2.1.5分析与讨论一般的炼焦煤通过G值、Y值就可以大致掌握其粘结性，但炼焦煤的组成物质和成煤过程是极其复杂的，一些煤具有特异性。Y值主要表征胶质体的数量，难以体现胶质体在加热条件下的性质。G值指标的检测过程是煤样与无烟煤充分混合后进行试验，煤样的胶质体无需多少流动，就能与周边的无烟煤接触、粘结，也难以体现胶质体在加热条件下的流动性。通过以上煤质分析试验和生产验证可以看出，基氏流动度指标可同时反映炼焦煤胶质体的数量和性质，能反映一般常规指标无法表征的煤质特点，是科学的、可信任的指标。2.2蒙古肥煤煤质特点分析某蒙古肥煤从煤质指标的各项数据来看，要优于韶钢在用的肥煤，但从基氏流动度检测图谱深入分析，却有不同的判断。2.2.1常用指标分析如表5所示，煤岩分析Rmax平均值为0.984,标准偏差为0.12，煤质单一；奥亚膨胀度试验a为19.5,b为222.5;G值为94,Y值为28.5，无论从以上哪个指标来看，该煤样应该是较好的肥煤，只是硫分稍高，但却带来价格上的优势。表5某蒙古肥煤的常规检测结果指标GYmmXmmAd%St,d%Vdaf%abRmax标准偏差S蒙古肥煤9428.532.09.641.3233.3419.5222.50.9840.12韶钢肥煤9525.331.99.790.5131.7120.31801.0130.102.2.2基氏流动度指标分析为了更全面掌握该煤的煤质特性，我们进一步组织了基氏流动度检测，从表6检测数据来看，该煤样最大流动度在20000ddpm以上，固软区间达到111，也应该属于较好的肥煤。表6基氏流动度对比煤种软化温度℃固化温度℃固化区间℃最大流动度温度，℃最大流动度ddpm蒙古肥煤37348411143521372韶钢肥煤3924889644330908图3肥煤基氏流动度对比图图4蒙古肥煤流动度瞬时数据图但基氏流动度检测图却能够发现一些细微差别，见图3。蒙古肥煤流动度对数图上，最大流动度区域形成尖锐的向上区间，而一般较好的肥煤形成较平而宽的最大流动度区域，如韶钢肥煤。为了更好地观察，我们把蒙古肥煤的对数图转换成瞬时数据图，见图4，最大流动度区域较窄的特点展现得更充分。2.2.3小焦炉炼焦试验验证为了进一步确认基氏流动度指标数据较好，而图谱却有不同质量表征的情况下，对炼焦煤质量如何判断，我们进行了单种煤小焦炉炼焦试验。由于肥煤单独炼焦所得焦炭质量做对比的意义不大，我们主要对所得焦炭的显微结构进行对比分析，结果见表7。蒙古肥煤中粒与细粒结构之和达到70%,而粗粒仅1.8%，与常规肥煤的焦炭显微结构差异很大，类似于气肥煤。配煤炼焦试验进一步验证了该蒙古肥煤与韶钢肥煤的差异，见表8。表7某蒙古肥煤焦炭显微结构分析组分各向同性细粒镶嵌中粒镶嵌粗粒镶嵌不完全纤维百分比，％013.456.71.87.8组分完全纤维片状丝炭与破片焦炭光学组织指数OTI百分比，％0.92.317.1133.45表8蒙古肥煤配煤替代试验煤种韶钢肥煤蒙古肥煤1/3焦煤气煤焦煤瘦煤焦炭热强度备注CRICSR试验方案116015653104044.38基础配比，基准试验方案1124156531037.846.1部分替代韶钢肥煤试验方案1016156531038.238.1完全替代韶钢肥煤2.2.4分析与讨论一般较好的肥煤形成较平而宽的较高流动度区域，而该蒙古肥煤高流动度区域形成尖锐的向上区间，尽管向上的尖峰所达到的高度很高，使得最大流动度值很大，但图形仍明确表明其维持高流动度的时间并不长。究其原因，有时是随着温度升高，挥发分逸出，煤样收缩，离开煤甄壁，搅拌桨旋转阻力大幅减小，旋转加快造成的。通过单独炼焦所得焦炭的显微结构分析和配煤炼焦试验可以确认，表明该蒙古肥煤并不具有优质肥煤的性质，因此基氏流动度图谱是科学的，能比基氏流动度指标数据更全面地反映炼焦煤的热流变性。3结论（1）在基氏流动度指标的检测和应用过程中，发现其确能反映一般指标无法表征的煤质特点，在G值、Y值等常用煤质指标不能辨明其优劣时，基氏流动度检测数据指向明确。（2）基氏流动度指标也需要结合炼焦煤的不同情况深入分析，需要结合流动度图谱或煤岩分析、焦炭显微结构分析等技术手段综合判断，互相验证，才能保证煤质判断的科学性。