“低质煤炼焦配煤技术研究应用”项目简介

我国炼焦煤资源中,储产比仅为37年,而美国和俄罗斯等都达到360年以上,需要我们合理、有效地利用和保护现有炼焦煤资源。而随着钢铁产能的增加,炼焦煤资源日趋紧张,质量呈现劣化趋势,迫切需要研究低质炼焦煤的应对对策。

高炉喷吹用烟煤配煤炼焦试验研究

为了扩大炼焦煤资源,优化配煤结构,结合烟煤配煤炼焦理论,通过高炉喷吹用烟煤的工业铁桶试验研究,分析了配加烟煤后配合煤的性能变化和所炼焦炭的质量。结果表明:适当增加1/3焦煤、减少气煤配比,烟煤配加质量分数控制在2%~3%,可以有效优化配煤结构,使配合煤的灰分、硫分及挥发分保持在稳定状态,改善焦炭的机械强度、热强度,提高焦炭的块度,同时还可以降低配煤成本,当烟煤配加质量分数为2%时,配煤成本可降低15.60元/t。

陶瓷介质搅拌磨对炼焦中煤解离特性与分选潜势的影响

为研究炼焦中煤在搅拌磨机中的选择性解离特性,以涡北选煤厂的炼焦中煤为对象,进行了样品性质、磨矿条件优化、磨矿产品解离特性及颗粒形状特性等研究,对比了相同磨矿细度下搅拌磨机和棒磨机磨矿产品的浮选效果。研究结果表明:在搅拌磨机磨矿时间4min、陶瓷球直径6mm、介质填充率60%、磨矿浓度55%的最优磨矿条件下,-0.074mm含量79.39%的磨矿产品经过浮选,可得到产率61.49%的精煤(A_(d)=11.50%)产品;在相同的磨矿细度下,搅拌磨机所需的磨矿时间更短,产生的高灰细泥产率低,磨矿产品浮选精煤(A_(d)=11.50%)产率较棒磨机高9.82个百分点,说明搅拌磨机解离效果更好;SEM分析进一步证实,搅拌磨机磨矿产品表面微细粒脉石矿物较少,颗粒球形度(R0)低,伸长率(EW)高,有利于颗粒与气泡的黏附;研究结果可为炼焦中煤选择性解离提供工艺思路。

典型炼焦煤成焦界面结合特性及其焦炭高温强度的研究

焦炭的界面结合对提高焦炭质量有十分重要的作用。实验选用五种炼焦煤分别配入弱粘结性的XS贫瘦煤进行坩埚焦实验,随着煤料粒度增大和贫瘦煤含量增加,炼焦煤界面结合指数下降。肥煤自身黏结性好,界面结合指数影响较小,而1/3焦煤和焦煤则影响较大。同时分别完成了LF煤和XQ煤与XS贫瘦煤的共炭化实验,表明随着界面结合指数的提高,焦炭的高温热性能得到了较好改善。相应地,微晶结构更加规整,碳层堆积高度和碳网平面直径增大。

施加压力对炼焦煤膨胀压力及半焦结构影响研究

焦炉大型化发展背景下,炭化室内不同部位炼焦煤层受到的荷重及成焦过程中产生的膨胀压力发生变化。为模拟不同炉型焦炉炭化室内炼焦煤膨胀压力的变化情况,通过在煤床上方施加不同压力,探究了施加压力对炼焦煤成焦过程产生的膨胀压力的影响,利用Raman光谱分析了半焦的微晶结构变化规律。结果表明:煤床上方施加压力改变了胶质体内气压,对膨胀压力增大起到不同程度的促进作用,煤最大膨胀压力随施加压力的增大而增大,当施加压力超过最大膨胀压力的1/50时,最大膨胀压力呈现逐渐减小的趋势。半焦Raman谱图中ID/IG与AD/AG随施加压力的增大而减小,表明施加压力的存在促进了热解过程缩聚反应和芳环生长,半焦微晶结构朝着有序方向演化。

基于瘦煤煤质特性的炼焦配煤方案优化试验研究

在炼焦配煤中合理利用瘦煤并提升其占比,可实现焦化企业降本增效和保护优质炼焦煤资源。为探究焦化厂配煤方案中瘦煤比例添加及方案优化调整对焦炭质量的影响,选取贫瘦煤(MC)和瘦煤(LC1和LC2)及采用工业分析、岩相分析等了解单种煤的基本煤质特性,利用红外光谱、热重分析确定煤样的结构特征和挥发分释放行为,并基于瘦煤的煤质特性,采用40 kg焦炉试验对不同瘦煤比例的配合煤进行焦炭质量评价,探究焦炭质量差异原因。结果表明:基于基础配煤方案,将LC1和LC2的占比增加至35%时,焦炭反应性(CRI)降低,反应后强度(CSR)升高,焦炭质量依然优于基础方案所制备的焦炭质量;在基础方案中,MC能对LC1和LC2进行替换,且替换后的CRI降低及CSR升高,焦炭光学组织中的细粒和中粒镶嵌结构增加,焦炭质量未发生劣化;MC占比增加至11%时,CRI升高以及CSR降低,焦炭质量发生明显劣化。基于瘦煤的煤质特性,配煤中的瘦煤比例可达到较高的配比,为后续工业配煤方案中利用高阶煤提供理论依据。

炼焦配煤中大量配入气煤的应用实践

在炼焦配煤中提高主焦煤和1/3焦煤的质量,有利于降低配煤成本。对提高气煤配比的配煤方案做了详细阐述,在节约优质炼焦煤和降低配煤成本方面具有一定的参考价值。

大型炼焦煤选煤厂深度筛分技术研究

当前的选煤厂深度筛分一般设定为单向流程,筛分范围受到限制,导致筛分效率下降,为此提出对大型炼焦煤选煤厂深度筛分技术的设计与验证研究。综合实际的筛分需求及标准,设置分级筛分粒度标准,进行筛上筛下标定划归,采用多单组合处理的形式,在合理的范围之内,最大程度扩大筛分范围,制定多单元组合深度分筛流程,采用二次张拉弹性侧筛实现深度筛分处理。测试结果表明:经过三个阶段的测定,最终使得A选煤厂深度筛选的效率得到了极大地提升,可以达到60%以上,其筛选精度也得到了很大的提升,可以达到80%以上,说明该项筛分技术以及结构的实际应用效果更佳,筛分速度较快,误差可控,具有实际的应用价值。

炼焦生产落实碳达峰碳中和部署的管理和技术路径

通过对炼焦生产能耗和CO_(2)来源的分析,明确控制炼焦生产CO_(2)排放的重点是降低炼焦耗热量,阐述了炼焦生产过程中节能降碳的管理和技术路径。

中高灰炼焦煤生产高品质83焦的应用实践

为了降低配煤成本,云煤能源安宁分公司使用低价格的中高灰炼焦煤。由于配量过大,导致焦炭CSR严重下降,在总结经验和小焦炉试验的基础上,采用合适的配煤比,消化了库存的中高灰炼焦煤,焦炭CSR达到≥66.0%的要求。

煤岩学方法在异常炼焦煤煤质评价中的应用

通过煤岩学方法中的反射率分布和煤岩显微组分可反映煤质特性,但随着炼焦煤资源日益劣化,需利用煤岩学方法判断炼焦异常煤,并对异常炼焦煤的质量进行评价。通过煤岩反射率自动测试系统对炼焦煤资源进行分析,结合煤岩反射率分布并根据商品煤的煤岩判定标准,在炼焦配煤实际应用中判断是否为同类炼焦煤混煤、混入低品质炼焦煤的混煤或混入非炼焦煤的混煤,并从煤氧化的判定、混入兰炭或工业废渣等方面探讨由煤岩显微组分判定异常煤。研究表明:煤岩反射率主要应用于判定混煤,应区别对待同类混煤、混入低质炼焦煤和混入非炼焦煤该3类混煤,尤其需避免混入非炼焦煤;煤岩显微组分是对煤岩反射率自动测定系统的补充,通过煤岩观察显微组分,可以判断炼焦煤的氧化、混入兰炭及混入工业废渣等是炼焦煤异常的主要原因;煤岩学方法是判定炼焦煤异常的主要技术手段,但煤岩指标仅对传统指标有补充作用而非完全替代作用。

焦化厂炼焦工序如何实现节能降耗

焦化产业具有较高的能耗和污染,因为需要为下游行业提供二次能源,生产过程中涉及到较高性价比的化工产品,在新时期还要融合节能减排的工作理念,因此在实际生产过程中焦化厂需要创新相关技术措施,控制生产过程中的能耗,同时避免投入较多的人力资源,注重回收利用余热,这符合我国倡导节能环保发展理念,有利于推动焦化厂的可持续发展,保障焦化厂生产的综合效益,也可以保护周围的生态环境。

炼焦配煤动态评价体系的开发与应用

以炼焦煤的性质和化产循环再生系统为评价基础,以新煤源性价比及适配性研究为指导,开发炼焦煤适配性动态评价体系,建立炼焦煤适配性数据库,为低成本炼焦生产提供保障。

黑龙江省典型炼焦煤的煤质特征与成焦特性研究

虽中国煤炭资源丰富但优质炼焦煤资源有限,科学合理配煤不仅是保证焦炭质量和满足焦炉生产要求的基本措施,也是合理利用煤炭资源、节约优质炼焦煤的有效途径,因而选取黑龙江典型炼焦煤开展煤质特征与成焦特性研究,以期为炼焦配煤提供基础技术支撑。结合典型炼焦煤的煤质特征与成焦特性的指标评价并配合小焦炉实验,从镜质体反射率分布、焦炭显微组分对焦炭强度的影响以及流动度指标与其他特性指标的相关性等方面研究煤化程度、煤岩组成等性质对焦炭质量的影响。研究表明:所采集的炼焦煤均为混煤,其黏结性较好但流动性较差,且流动度与黏结指数、胶质层最大厚度和镜质体反射率等的相关性较差;对于混煤而言,不能单纯地分析吉氏流动度或煤岩指标对焦炭冷热强度的影响;通过对焦炭显微光学组织的分析,发现出炉焦炭的各向同性组织与细粒镶嵌状组织之和占比超过75%,导致焦炭强度偏低、质量较差;炼焦煤的黏结指数较高,表明煤样中塑性体黏结惰性物质的能力较好,但煤样的吉氏流动度较低,说明黑龙江省内炼焦煤塑性体的流动性不佳,在成焦过程中不利于塑性体与煤粒间或与惰性物质之间的相互融合,可能与煤样中混入较多的低变质煤有关,建议配入具有宽塑性区间、高流动度、较高惰质组含量的煤样对配合煤的结构进行优化以提高配合煤塑性体的黏结性。

配加惰性物质炼焦的技术研究

由于八钢自产焦煤矿山煤质特性以及疆内焦煤资源现状以及铁水综合成本持续较高的影响,降低焦炭成本成为焦炭生产过程中的关键问题。经过对过去经典配煤结构的总结和调整,公司成立了配煤专项攻关组,以应对焦煤性质及资源变化的挑战。通过配煤攻关推进,优化工艺条件、调整配煤结构等措施,小焦炉成功开展了配加低成本惰性物质炼焦试验。在保证焦炭质量的前提下,成功实现了配加惰性物质炼焦,并初步确定了适应目前配煤结构的最优配加比例。

“低质煤炼焦配煤技术研究应用”项目获得2023年度江苏省钢铁行业协会科学技术奖二等奖

鉴于项目成果对行业低碳发展及技术降本的重要意义,江苏省钢铁行业协会提名该项目申报2023年度江苏省科学技术奖。

贫瘦煤替代瘦煤的捣固炼焦试验研究

在优质炼焦煤资源紧张的背景下,利用贫瘦煤替代瘦煤已成为降低配煤成本的突破口。以典型的贫瘦煤、瘦煤等炼焦煤资源为研究对象,在掌握其基础煤质特性的基础上,利用单煤成焦试验、配合煤小焦炉试验和工业焦炉验证等展开炼焦方法研究。由相关研究分析发现,贫瘦煤是高变质、低挥发分、弱黏结性的烟煤,不适合单独炼焦。通过小焦炉实验发现,配入35%贫瘦煤、45%焦煤或1/3焦煤和10%气煤时的焦炭质量突出,焦炭反应后强度(CSR)最高为45.9%,达到焦化行业准一级冶金焦标准。工业验证发现,配入50%的贫瘦煤与焦煤和1/3焦煤炼焦时,焦炭CSR为65.9%;加入10%肥煤等量替换贫瘦煤后,焦炭CSR提升至70.7%。实验证明使用贫瘦煤替代瘦煤炼焦,在特定条件下,贫瘦煤配入量可达到50%,由此提高资源利用率并降低生产成本。

炼焦行业脱硫废液产生和利用处置现状及对策建议

炼焦行业每年产生大量高毒、高腐蚀性、难以被降解的脱硫废液,脱硫废液属于《国家危险废物名录》中的危险废物,含有大量可回收利用的无机盐,也可通过高温燃烧裂解氧化制取硫酸,提盐和制酸是脱硫废液污染防治的达标可行技术和先进技术。阐述了脱硫废液产生节点和污染特征,分析了脱硫废液利用和处置的主要方式以及存在的问题,针对性的提出了脱硫废液掺煤炼焦、提盐和制酸综合利用的对策建议,可对脱硫废液进行精准管控从而防范环境风险,也对提高脱硫废液的综合利用率有一定的指导作用,还可促进钢铁和炼焦行业的健康发展。

炼焦煤热解收缩特性对焦炭成块性能影响

在国家“双碳”目标及富氢高炉开发利用背景下,对焦炭在高炉中的性能提出了更高要求。除常规的热态性能指标外,焦炭的块度受到更多关注。炼焦煤的热解收缩性能是决定焦炭成块性能至关重要的因素。对不同变质程度炼焦煤进行2 kg焦炉炼焦试验,分析炼焦煤细度对其焦炭成块性能的影响规律。采用改进的奥亚膨胀仪对8种不同变质程度炼焦煤在300~900℃内的热解收缩性能进行深入研究,探讨了煤热解收缩系数与其收缩动力学特性对焦炭成块性能的影响,并建立热解收缩系数及热解活化能与焦炭平均块度的数学关系,试图通过炼焦煤热解收缩特性对焦炭平均块度进行预测。结果表明,焦炭的平均块度随炼焦煤变质程度的升高呈增大趋势。YK气煤的平均块度较低,仅为38.9 mm。SAJ焦煤和BBG瘦煤的平均块度较高,分别为50.5、48.5 mm。8种炼焦煤中除BBG瘦煤外,当入炉煤细度为75%时,形成焦炭的平均块度最大。BBG瘦煤在细度为85%时,焦炭平均块度最优。在热解过程中,不同变质程度炼焦煤第1收缩峰的收缩系数及收缩所需活化能差别明显。其中低变质程度YK气煤和SYS1/3焦煤热解收缩系数高于8.33×10^(-4)℃^(-1),热解活化能均低于77 kJ/mol;高变质程度煤LH焦煤、SAJ焦煤和BBG瘦煤热解收缩系数低于4.55×10^(-4)℃^(-1),但热解所需活化能均高于106.1 kJ/mol,说明变质程度高的炼焦煤,热解时需要更高的能量才能完成收缩过程。在相同的炼焦工艺下,炼焦煤第1收缩峰的热解收缩系数越大,所得焦炭的平均块度越小,且热解收缩系数与焦炭平均块度有很好线性关系,相关系数为0.90。同时,热解收缩活化能也与焦炭平均块度有较好关联。因此,能够通过热解收缩系数和收缩活化能对不同变质程度炼焦煤生成焦炭平均块度进行有效预测。

炼焦行业焦炉烟囱废气SO_(2)测定的环境监测分析方法标准适用性研究

以测定固定污染源废气SO_(2)的环境监测分析方法标准(以下简称方法标准)为研究对象,讨论了相关方法标准对炼焦行业焦炉烟囱废气中SO_(2)测定的适用性。结果表明,定电位电解法、便携式紫外吸收法和碘量法3种方法适用于炼焦行业焦炉烟囱废气中SO_(2)的测定;非分散红外吸收法受到焦炉烟囱废气中甲烷等有机烃气体的干扰,测定结果明显高于其他3种方法,该方法标准不适用于炼焦行业焦炉烟囱废气中SO_(2)的测定。通过对炼焦行业焦炉烟囱废气SO_(2)测定的试点研究,提出了“标准样品测定一致性验证—实际样品测定等效性比对”的方法标准适用性评估技术流程和方法,为中国环境监测分析方法标准适用性评估的技术方法体系建立提供支撑。