国内外煤资源情况与优化配煤技术

国内外煤资源情况与优化配煤技术主要内容1、背景2、国内外煤资源情况3、优化配煤技术3·1、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问题3·2、焦炭质量的控制与预测3·3、推动配煤技术进步，合理利用宝贵的炼焦煤资源3·4、重视煤灰成份对焦炭质量的影响4、结语1、背景近年来，我国国民经济的持续高速发展极大地刺激了对钢铁的需求，因而强力拉动了炼焦生产的高速度发展。2006年焦炭产量达到29768万吨，同比增长17.14%，机焦26279万吨，同比增长18.36%，占88.28％，土焦、改良焦1450万吨，占4.9％，半焦、无回收焦炉焦1784万吨，占6％，焦炭出口1450万吨。焦炭产能的快速扩张导致炼焦煤供应紧张，炼焦煤价格大幅度升高，又由于高炉大型化、喷吹煤粉等技术的应用，对焦炭质量提出了更高的要求，致使优质炼焦煤供应更加紧张。同时，由于焦炭产能过剩，焦炭价格低迷。焦化行业面临着煤炭资源供应紧张和经济效益低下的双重压力，如何合理利用煤炭资源，提高企业经济效益，满足钢铁工业持续发展是摆在焦化企业面前的紧迫任务，也是长期任务。2、国内外煤资源情况2·1、国内煤资源情况我国煤炭资源丰富，但炼焦用煤种只占已查明煤炭资源储量的26％（2675亿吨），至2001年底，中国炼焦煤种探明可采储量为660亿吨。在炼焦煤种资源中，由于煤的性质和质量等原因，并非所有的煤均可用于炼焦。目前实际生产的炼焦煤中约有50％用于生产炼焦精煤，其它均作为动力煤使用，使炼焦用煤更趋紧张。中国炼焦煤种分类资源储量分布见表2－1。表2－1中国炼焦煤种分类资源储量分布煤种瘦煤、贫瘦煤焦煤肥煤、气肥煤气煤、1/3焦煤其它占煤炭查明资源储量%4.176.203.3612.000.51占炼焦煤查明储量%15.8923.6112.8145.731.96由表2－1可见，中国炼焦煤品种齐全，但分布不均匀，气煤、1/3焦煤在炼焦煤查明储量中约占46%，而配煤的主要组分焦煤只占24%左右，肥煤和气肥煤合计仅占约13%，不仅如此，由于我国焦煤、肥煤储量中有部分高灰、高硫、难洗选的煤，不适用于炼焦，故优质焦煤和肥煤占查明煤炭资源储量的比例不足6%和3%，焦煤和肥煤实属炼焦用煤的稀缺品种。炼焦煤各分类煤种产量分布（2003年）见表2－2。表2－22003年中国炼焦煤种分煤种产量分布从炼焦煤各分类煤种产量比例可见，气煤、1/3焦煤，瘦煤、贫瘦煤的产量略低于相应煤种的查明储量，肥煤、肥气煤产量远高于查明储量，而焦煤产量略低于查明储量。但是，由于灰分、硫分，粘结性等因素，真正作为炼焦用煤入洗的炼焦原煤仅占炼焦煤种产量的50%左右，资源回收率较低，部分炼焦煤仅作为动力煤使用。煤种瘦煤、贫瘦煤焦煤肥煤、气肥煤气煤、1/3焦煤其它各分类煤种产量%13.0219.4419.6240.637.292·2、国外煤资源情况目前，我国进口炼焦煤主要来自于澳大利亚、加拿大、印尼、蒙古等国。2·2·1、BHP(必和必拓)煤资源情况目前，我国进口澳大利亚炼焦煤的主要供应商是必和必拓BHP-Billiton-BMA(BHPBillitonMitsubishiAlliance)。2004年财政年度生产炼焦煤3536万吨。今后拟扩建炼焦煤生产达6000万吨/年。BMA公司于2001年4月成立，是澳大利亚最大的煤炭生产及出口公司，也是世界海运炼焦煤市场的最大供货者。经营着昆斯兰等地区波纹盆地七个煤矿及麦考附近的Haypoint运输码头。七个煤矿分别是：黑水矿（Blackwatermine）1400万吨/年（炼焦煤+动力煤）；峰景矿（Peakdownmine）900万吨/年；萨阿吉矿（Sarajimine）800万吨/年；诺唯驰矿（Norwichparkmine）550万吨/年（炼焦煤+低挥发份煤）格瑞高矿（Gregarymine）130万吨/年；克里诺姆矿（Crinummine）430万吨/年；Haypoint运输码头。表2-3BHP–BMA煤质指标项目单位诺唯驰NorwichPark萨阿吉Saraji峰景PeakDowns伊拉瓦拉Illa-warra河畔River-side贡耶拉Goon-yella黑水Black-water格瑞高GregoryMar%10109.5101010108.5Vad%17.81920.522.52223.82733.5Aad%9.99.79.79.59.88.986.5Sad%0.650.620.60.420.550.520.50.6CSN/FSI98.58.57.57.5869磷（煤中）%0.040.030.0350.070.0070.020.060.032碱（灰中）%1.51.61.31.41.31.221.1a%2121222021212127b%55758060659010125续表2-3BHP–BMA煤质指标项目单位诺唯驰NorwichPark萨阿吉Saraji峰景PeakDowns伊拉瓦拉Illa-warra河畔River-side贡耶拉Goon-yella黑水Black-water格瑞高Gregoryddpm100200350175050011004007500Rmax1.631.551.41.271.21.171.030.92Xmm712183126303735Ymm1515192121221319M408284848581807672M1087777798CSR6774747372683560炉壁压力(psi)4.50.5＜0.5＜0.5＜0.5＜0.5＜0.5＜0.52·2·2、澳大利亚某矿业煤公司煤资源情况澳大利亚也有碱金属或铁含量较高，所得焦炭热性质很差的煤，企业在采购时应格外注意。如澳大利亚某矿业公司煤质指标详见表2－4。表2-4澳大利亚某矿业公司煤质指标煤样名称工业分析/%碱/%全水Mt内水分Mad灰分Ad挥发分Vdaf全硫St,d灰中碱A-16.32.389.0232.730.495.75A-27.82.018.2326.550.565.52A-37.01.648.6228.420.408.98表2-4澳大利亚某矿业公司煤质指标（续一）煤样名称坩埚膨胀序数CSN最大反射率Rmax奥亚膨胀度T1℃T2℃T3℃a%b%A-171.133894374701577A-261/21.244084604811811A-341/21.063914524762227煤样名称粘结指数G基氏流动度胶质层指数mmTp℃Tmax℃Tk℃αmax度/minXYA-1894084464821131028.514.0A-2764284634917244.012.0A-37442046248431347.013.5表2-5澳大利亚某矿业公司煤所得焦炭质量指标（续二）焦样名称机械强度/%焦炭反应性及反应后强度/%M40M10CRICSRA-171.210.243.732.8A-277.18.553.629.6A-377.78.851.031.62·3·1、充分利用国外优质炼焦煤资源我国炼焦煤中优质焦煤和肥煤十分缺乏，开采和使用比例严重失调。为解决我国经济长期稳定发展与炼焦煤资源供应的协调，东部沿海省份应考虑多从国外进口优质焦、肥煤，各边境省份可从临近国家进口炼焦煤，减轻国内资源和运输压力，保护我国的炼焦煤资源。目前我国主要从澳大利亚和加拿大等国进口炼焦煤。政府应制定政策鼓励进口优质炼焦煤，同时限制炼焦煤出口。2·3、拓展炼焦煤资源2·3·2、添加添加剂和非炼焦煤炼焦煤沥青、焦油渣加入配煤中可提高配合煤的粘结性，减少强粘结性煤的配入量或增加弱粘结性煤的配入量。该方法适于配煤粘结性偏低、强粘结性煤缺乏或煤沥青销路不畅的企业应用。随着我国焦炭产量的激增及煤焦油加工能力的提高，焦油渣和煤沥青产量大幅度提高，为炼焦配煤配加提供了物质基础。配加煤沥青或焦油渣炼焦会带来装煤困难和上升管结石墨等问题，可采用与煤料压块装炉—即型块配煤方式解决。对于配煤粘结性较高的企业，可以考虑配加优质的不粘煤、无烟煤、延迟焦、焦粉等，既可以针对性地改善焦炭质量，又可以节省炼焦煤资源。3·1、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问题由于高炉容积日趋增大和风口喷煤量日渐提高，焦炭在高炉中停留时间随之增长，焦炭在高炉中劣化加剧。因此，提高焦炭质量是企业的紧迫任务。目前，评价焦炭质量的主要指标有：灰、硫、M40、M10、反应性（CRI）和反应后强度（CSR）。我国几家大型钢铁企业的大型高炉焦炭质量达到以下指标：Aad≤12.5、St,d≤0.7、M40≥82、M10≤7、CRI≤30、CSR≥57。有些企业的焦炭质量远高于以上指标。3、优化配煤技术3·1、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问题焦炭质量不稳定,高炉的对应措施是提高焦比.如能将焦炭质量稳定在波动范围的下限，不仅降低了焦炭原料成本，而且有效保护了稀缺的中变质程度煤的有限资源.因此,提高焦炭质量,首先应是稳定焦炭质量。在当前煤炭市场资源紧张、秩序混乱和焦化厂储煤场地相对显得局促的情况下，实际上，稳定焦炭质量是相当困难的。目前，大多数大、中型焦化厂供煤点比计划经济时代大幅度增多，供煤单位除了煤矿，洗煤厂，还出现供煤的中间商，再加上某些供煤单位为了追求利润，利用煤分类和其分类指标本身存在的问题，使提供的牌号煤出现人为混煤现象。使原本技术基础不够牢固的经验配煤屡屡出现经验失灵现象。3·2、焦炭质量的控制与预测3·2·1、炼焦煤的评价与分类及分组为合理地使用炼焦煤，炼焦生产企业对其进行分类及分组组和评价，据此，指导炼焦生产出质量满足用户要求的焦炭。通常，炼焦生产企业依据国家烟煤分类标准对炼焦用煤的分类和分组方法进行采购、使用。但由于国标烟煤分类技术指标的局限性和煤结构的复杂性，使得属于同一牌号的炼焦煤单独炼焦时，得到的焦炭质量相差悬殊，在炼焦配煤中的作用有很大差异。因此如何对炼焦用煤进行评价、分类、分组，从而合理采购和使用，对炼焦生产企业就是一项十分重要的研究课题。中国现行煤分类以挥发分为主要分类指标，煤的挥发分是表征煤的变质程度的指标。同一种煤中的镜质组、丝质组和稳定组具有不同产率的挥发分。煤中稳定组含量高的煤，用挥发分表征煤的变质程度会比实际偏低；反之，丝质组含量低，煤的变质程度会比实际偏高。另一项分类指标是煤的粘结性指标，粘结指数G、胶质层最大厚度Y和奥阿膨胀度b。其中，胶质层厚度仅仅是煤胶质体数量的指标，不是质量指标。因此，胶质层厚度相近的煤，焦炭质量可以相差很大。对于炼焦工作者来说，目前的煤分类，对于不同煤田相同牌号的煤在炼焦过程中不经炼焦试验不能确认其是否有互换性。常用的评价炼焦用煤的技术指标主要有：挥发分Vdaf、灰分Ad、全硫Std、镜质组平均最大反射率Rmax、粘结指数G、胶质层最大厚度Y等。煤的变质程度：挥发分和镜质组平均最大反射率均是反映煤的变质程度的技术指标。挥发分测定方法简单、迅速、准确，但影响煤的挥发分的因素有：煤岩组成。煤的粘结性：选用粘结指数G，其意义是烟煤干馏时粘结其自身或外来的惰性物质的能力。胶质体数量：胶质层最大厚度Y表示胶质体的数量，不能反映胶质体的质量。为全面反应煤的粘结特性，还经常使用奥阿膨胀度和基氏流动度指标。结焦性：结焦性通常以单种煤或配合煤用40公斤或200公斤试验焦炉炼焦试验得到的焦炭强度来表示。按照评价方法应简单、迅速、科学合理的原则，首先用煤的灰分、挥发分、胶质层厚度、粘结指数初步评价煤的变质程度、胶质体数量、粘结性；用煤的镜质组反射率进一步分析煤的变质程度，用煤的反射率分布图分析煤的混质程度。最后进行试验焦炉炼焦试验评价煤的结焦性。综合考虑煤的各项指标后，划分类别和组别。3·2·2、根据炼焦煤煤质指标控制与预测焦炭质量如前所述，目前，评价焦炭质量的主要指标有：灰、硫、M40、M10、反应性（CRI）和反应后强度（CSR）。3·2·2·1、焦炭灰分的控制与预测煤中的灰分在炼焦时全部转入焦炭中。因此，算出或测出配合煤的灰分，根据成焦率就可以较准确的预测出焦炭的灰分，从而控制焦炭的灰分。也有企业根据生产数据得出的统计公式或预测