影响焦炭质量的探讨

影响焦炭质量因素的探讨焦炭产品质量优劣直接影响钢铁产品质量和成本。要想改善焦炭质量，达到提高焦炭强度、密度的目的,只能从结焦机理、炼焦工艺等方面寻找途径。从结焦机理看,在干馏过程中煤质软化→熔融→膨胀→固化→收缩→成焦这一过程是必经的。在这一过程中,只要配合煤具有良好的熔融性、粘结性,使固体物质空隙填满,固、液体物质充分附着,是可以提高密度和强度的。从生产工艺看,如能合理控制结焦过程,也会对气孔率等产生较大影响。因此看出,配合煤性质是影响焦炭质量的内部因素,是基础;生产工艺是影响焦炭质量的外部因素,是保证。只有合理调节内因,控制外因才可获得理想焦炭产品。一、影响焦炭质量煤的因素1.配合煤煤化程度参数代表煤化程度的指标有挥发分Vdaf和镜煤平均最大反射率Rmax。二者之间存在明显线性相关关系,其关系式为:Rmax=2.35-0.041Vdaf挥发分容易测定,且可按加成性计算,因此只需对挥发分重点分析。挥发分对焦炭质量的主要影响是:(1)挥发分过高,收缩度大,易造成焦炭平均粒度呈条状减小;抗碎强度降低;焦炭气孔壁薄,气孔率增大。(2)挥发分偏低,收缩度小,易造成炉墙压力增大,还可能造成难推焦,损坏焦炉设备。因此,在配煤中挥发分应作为重要参数调控。挥发分Vdaf一般控制24%～30%较为适宜。2.配合煤粘结性参数表征配合煤粘结性的指标主要有膨胀度b、流动度MF和胶质层厚度Y等。在配合煤中由于各单种煤煤化程度区间不同,其塑性温度区间也不同,这就使不同配合煤具有不同膨胀度和流动度,且配合煤的膨胀度、流动度不具有可加成性,配煤时需要实际测定。膨胀度、流动度表征了煤质中活性物的含量和性质,其量值大小对焦炭密度强度存在影响。因其测定较复杂,不将其作为主要参数控制。但一般配合煤应控制膨胀度b不小于50%。胶质层厚度Y较直观地表征了配合煤中胶质体的含量。要炼制好的焦炭首先需要有足够量的胶质体来充分浸润、粘结煤中固化物质。但胶质体过量,会影响结焦过程中挥发物的溢出,而影响焦炭质量。因此在配煤时应合理控制Y值。但因Y值只反映胶质体的含量而不反映其性质,相同Y值的不同配煤会形成不同强度的焦炭,因此应将Y值作为配煤中的重要参数而不作为预测强度的主要参数。实验证明Y值对于配合煤具有可加成性。这样只要在保证适当Y值(一般为15～20mm)的基础上合理调整配煤方案则可有效控制焦炭密度和强度。3.配合煤结焦性参数粘结指数G表征了煤的粘结能力,同时又反映了煤的结焦性能,要炼制高强度的焦炭必须有足够的G值,而过高的G值又会造成焦炭变脆,强度降低。因此,在配煤中应将G值作为重要参数加以控制。一般控制G在60～75较为适宜。根据煤的粘结指数，可以大致确定该煤的主要用途，一般地说，结焦性好的煤，粘结性也好。4.活性物、惰性物组分从煤岩学理论发展起来的煤岩配煤技术,更清楚、更直观地将配合煤分为活性组分TR和惰性组分TI,通过寻找最佳强度时的活、惰比,达到预测配煤的目的。这一技术对研制高密度铸造焦是一个很好启示。不仅应合理控制活、惰性组分的含量,还应控制其组分性质。惰性物对焦炭真比重、强度、块度等有很大影响,因此配煤时不仅应控制其含量,还应控制其性质,使惰性物具有较高的真比重、强度和附着粘结物的能力。可以通过填加延迟粉、焦粉等惰性物的方法进行调节。活性物对焦炭密度、气孔、强度等影响较大,可以通过填加沥青、重油等活物的方法调节其性质。二、影响焦炭质量的工艺因素1.装炉煤堆比重入炉煤堆比重是影响焦炭气孔率的显见因素。对顶装式焦炉应通过对装平煤过程的控制,尽量增大堆比重。一是装煤要快、要满;二是平煤要压实、平透。这样一可增加入炉煤上下部堆比重二可减少炉顶泡焦量,提高成焦率。例如66型焦炉入炉煤量从3.8t/炉增加到4.2t/炉,泡焦率可减少5%以上；对捣固焦而言，捣实后煤饼由0.7—0.9-1.15t／m3.2.入炉煤水份入炉煤水份对焦炭强度、气孔率都有影响,一是影响入炉煤堆比重。水份增大,堆比重减小;二是影响焦炉温度。水份高不仅影响炭化室焦炭成熟时间,更重要的是由于其蒸发大量吸热的过程造成相邻炭化室炉温波动,影响其焦炭的收缩和成焦。造成视密度降低和气孔率增大。入炉煤水份一般控制在7%-10%较为适宜。3.装炉煤的粒度要炼制高密度焦炭,应考虑配合煤原料的不同性质,对其粒度区别控制。对于填加的惰性物如延迟粉、焦粉等细度应严格控制,以利于其被活性物浸润、吸附和粘结。对于难粉碎的硬煤如瘦煤、气煤等细度应控制在3mm以下。而对于粘结性、流动性好的原料如肥煤、沥青等细度控制可相对宽松,以利于其流动性、粘结性的发挥。采用选择性破碎技术对于改善焦炭致密性有着重要作用。4.干馏温度管理干馏温度直接影响焦炭的成焦过程。炉温高低、波动直接影响焦炭块度、气孔率。特别在半焦收缩阶段,如果炉温向下波动对焦炭缩聚和最终热分解产生影响,会直接影响焦炭气孔率。因此对于干馏过程,一是要确定合适的标准温度,满足成焦需要;二是加热温度应均匀平稳,使煤质成焦过程均匀,稳定。5.延时出焦炼制高密度焦炭,当焦饼经干馏成熟后应让焦炭在炉内再停留一段时间,使结焦后期的热分解与热缩聚程度提高,即可降低焦炭挥发分,又可提高焦炭气孔壁的致密性。我国炼焦业常采用此方法。用延时出焦方法生产的焦炭可以提高假比重,降低气孔率,提高焦炭的热态物理性能。三、结论焦炉炼制高强度、高密度焦炭,一方面取决于配合煤原料的性质,另一方面取决于炼焦工艺管理。配合煤方面,在多重煤质参数中,V、G、Y、TI(TR)等五项参数是重要影响因素。其中影响气孔率的因素主要为V、Y、G、TR等,影响真比重的因素主要为TI。五项参数均对强度产生影响,且因素间存在相互影响和制约关系。配煤时可以V-G作为主要参数,同时兼顾其它重要参数,使之达到综合平衡,则可制定出适宜的配煤方案;炼焦工艺管理方面,入炉煤粒度、水份、堆比重、干馏温度、延时出焦等五大工艺指标对焦炭密度、块度和强度等都有重要影响,必须严格控制。实践证明,只要合理调节配合煤五大参数,严格控制炼焦过程的五大工艺指标,可以有效改善焦炭物理性能,炼制出高密度、高强度优质焦炭。