CN102851049A

CN102851049A - 高炉用的高反应活性焦炭配煤方法

Info

Publication number: CN102851049A
Application number: CN2011101749216A
Authority: CN
Inventors: 胡德生; 孙维周; 彭新
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明涉及高炉用焦炭领域，尤其涉及一种高反应活性焦炭配煤方法。一种高炉用的高反应活性焦炭配煤方法，包括将参与配煤的炼焦煤混配，按重量百分比计，参与配煤的炼焦煤包括气煤10~40%、1/3焦煤10~30%、肥煤20~50%、焦煤20~50%、瘦煤与铁矿粉的混合物5~15%，所述瘦煤与铁矿粉的混合物中按重量百分比计为瘦煤50%~70%和铁矿粉30%~50%。本发明高炉用的高反应活性焦炭配煤方法中以高品位铁矿粉替代部分瘦煤，明显提高了焦炭与CO₂的反应活性，从而降低高炉燃料比与CO₂的排放量，提高了高炉内反应效率，使高炉生产更加节能环保。

Description

高炉用的高反应活性焦炭配煤方法

技术领域

本发明涉及高炉用焦炭领域，尤其涉及一种高反应活性焦炭配煤方法。

背景技术

配煤炼焦是将几种不同类别的炼焦煤按一定比例配合后作为炼焦的原料加入焦炉，通过一定时间一定温度的隔绝空气干馏过程形成焦炭，作为高炉炼铁的原料。常用的炼焦煤种类有气煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤，大多数炼焦煤单独炼焦都不能炼出符合高炉对焦炭质量要求的焦炭，而粘结性与结焦性都较好的焦煤与肥煤单独炼焦可以得到强度合格的焦炭，但是一是浪费了优质的炼焦煤资源，二是焦煤单独炼焦会产生较强的膨胀压力而影响焦炉的使用寿命或造成推焦困难，肥煤单独炼焦的焦炭易形成蜂窝焦而影响焦炭质量。气煤与1/3焦煤的结焦性比焦煤、肥煤差，但其膨胀压力小，收缩大，挥发份高，可以起到减小膨胀压力，增加收缩，使推焦顺利及增加化学产品和煤气的作用，瘦煤粘结性差，单独炼焦时焦炭的耐磨性差，但是其收缩裂纹少，配煤中配入瘦煤可以提高焦炭的块度。所以生产上将以上几种类别的炼焦煤配合使用，肥煤、焦煤为主，气煤、1/3焦煤、瘦煤为辅，发挥各类煤在炼焦过程中的特点，以经济合理的配煤方案炼出质量符合要求的焦炭。表1为中国炼焦煤分类简表。

（注：瘦煤热解不会产生胶质体，所以无胶质层最大厚度Y/mm指标）

焦炭在高炉内主要起供热、还原剂、骨架和供碳的作用，在高炉内一定温度下与CO₂发生反应产生CO还原铁矿石，焦炭的反应活性对于高炉生产至关重要，提高焦炭的反应活性可以降低燃料比和CO₂的排放量，达到节能减排的效果。

目前现有技术中公开了一种提高焦炭反应活性的方法，日本花冈浩二的发明专利“高炉用高反应性高强度焦炭及其制造方法”，专利号“CN1341143A”，将几种低流动性中等炭化度的少数几种牌号煤配合炼焦而廉价制得的一种焦炭，在该方法中主要是将低流动度的中等粘结性煤占60%的配合煤进行干馏而获得所需要焦炭。该制造高反应性高强度焦炭的方法要求配煤中存在大量特殊几种牌号或产地的煤，或外配入具有催化性质的矿物于配煤中生产，前者对配煤有很强的局限性，而后者目前还没有具体的可以用于生产的制造方法出现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高炉用的高反应活性焦炭配煤方法，该配煤方法中以高品位铁矿粉替代部分瘦煤，明显提高了焦炭与CO₂的反应活性。

本发明是这样实现的：一种高炉用的高反应活性焦炭配煤方法，包括将参与配煤的炼焦煤混配，按重量百分比计，参与配煤的炼焦煤包括气煤10~40%、1/3焦煤10~30%、肥煤20~50%、焦煤20~50%、瘦煤与铁矿粉的混合物5~15%，所述瘦煤与铁矿粉的混合物中按重量百分比计瘦煤50%~70%、铁矿粉30%~50%。

所述铁矿粉为Fe含量60~72%的高品位铁矿粉，粒度100目以上。

完成后的焦炭的冷强度指标为，JIS转鼓DI¹⁵⁰ ₁₅（%）≥78、米库姆转鼓M₄₀（%）≥78、米库姆转鼓M₁₀（%）≤10。

按重量百分比计，参与配煤的炼焦煤包括河南肥煤25%、加拿大焦煤25%、山东1/3焦煤15%、江苏气煤25%、山西瘦煤5%~7%、铁矿粉3%~5%，炼焦完成后的焦炭的冷强度指标为，JIS转鼓DI¹⁵⁰ ₁₅（%）85~87.5、米库姆转鼓M₄₀（%）80~85、米库姆转鼓M₁₀（%）5~8。

本发明高炉用的高反应活性焦炭配煤方法中以高品位铁矿粉替代部分瘦煤，明显提高了焦炭与CO₂的反应活性，从而降低高炉燃料比与CO₂的排放量，提高了高炉内反应效率，使高炉生产更加节能环保。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

一种高炉用的高反应活性焦炭配煤方法，包括将参与配煤的炼焦煤混配，按重量百分比计，参与配煤的炼焦煤包括气煤10~40%、1/3焦煤10~30%、肥煤20~50%、焦煤20~50%、瘦煤与铁矿粉的混合物5~15%，所述瘦煤与铁矿粉的混合物中按重量百分比计瘦煤50%~70%、铁矿粉Fe₂O₃30%~50%，所述铁矿粉为Fe含量60~72%的高品位铁矿粉，粒度100目以上（≤0.154mm）。

为了保证提高活性后焦炭的质量，本发明中要求使用本配煤方法炼焦完成后的焦炭的冷强度指标为，JIS转鼓DI¹⁵⁰ ₁₅（%）≥78、米库姆转鼓M₂₅（%）≥85、米库姆转鼓M₁₀（%）≤10。JIS转鼓DI¹⁵⁰ ₁₅、米库姆转鼓M₂₅、米库姆转鼓M₁₀三种指标为焦炭的机械强度指标：以定量焦炭在一定规格和试验条件的转鼓内旋转一定转数，鼓内焦炭之间及焦炭与鼓壁之间相互撞击、摩檫，造成焦炭开裂和磨损，用转后某一粒级的焦炭量占入鼓焦炭的百分率评定焦炭强度。JIS转鼓DI¹⁵⁰ ₁₅为粒级50mm以上焦炭10kg在JIS转鼓内转150转后15mm粒级以上的百分率；M₄₀为粒级50mm以上焦炭50kg在米库姆转鼓内转100转后40mm粒级以上的百分率；M₁₀为粒级50mm以上焦炭50kg在米库姆转鼓内转100转后10mm粒级以下的百分率。

对于焦炭反应活性的测定方法本专利采用热重分析法，设备采用NETZSCH STA系列（耐持STA系列）热分析仪器，热重分析分析支架及Al₂O₃坩埚。制样随机取炉身焦一块，切1cm厚度的块，然后用台转转取直径0.9cm的圆柱体，该焦炭圆柱体尺寸为高1cm、直径0.9cm，质量为650±40mg。反应气氛为CO₂、N₂，比例为CO₂:N₂=1:1，CO₂流量为20ml/min,N₂流量为20ml/min,反应气体由室温下开始通入直到反应结束为止。升温程序为：室温~1100℃升温速率为5~10K/min，1100℃恒温40min，结束并停止通入反应气体。试验开始前炉体抽真空，实验条件按以上升温程序及反应气氛操作，实验结束后导出焦炭的失重曲线进行对比。在本实施例中采用焦炭在1100℃恒温下的失重曲线，该曲线为一直线，计算焦炭每分钟的失重百分率，用WL%/min表示，计算方法为统计焦炭在1100℃恒温下的总失重率，然后除以恒温时间，见方程式1。

WL%/min=

(1)

WL%为1100℃恒温下的总失重率。

T为1100℃恒温时间，min。

焦炭的原料为混合煤，难免会有焦炭组织结构的取样不均匀现象，根据统计发现同一焦炭的 WL%/min的平行性（样品不均造成的误差）在0.02%/min以内，既认为相对于基础配煤方案（原配煤方案）制得的焦炭，本发明方法生产的焦炭其WL%/min比基础配煤方案焦炭提高0.02%/min以上，就可以认为本发明方法生产的焦炭的反应活性提高了。

本实施例中高炉生产采用的配煤方案中炼焦煤类别及指标如表2所示，表3为基础配煤方案的配比及本发明中实施例1~3配煤方案的配比，实施例1~3中所用的铁矿粉的粒度为100目（0.154mm）。

按以上基础方案与实施例1~3中的4种配煤方案配好后，湿度调整为5%，分别采用传统顶装煤方式炼焦，结焦时间为18h，炼焦终温为1000℃，干熄焦。制得的焦炭的冷强度指标见表4。

以上4种配煤方案制得的焦炭分别取炉身焦一块，通过制样得到高1cm、直径0.9cm的圆柱体，基础方案焦炭小圆柱体质量628mg，实施例1方案焦炭小圆柱体质量653mg，实施例2方案焦炭小圆柱体质量663mg，实施例3方案焦炭小圆柱体质量671mg，采用NETZSCH STA 409PC/PG热分析仪器，TG分析支架及Al₂O₃坩埚。反应气氛为CO₂、N₂，比例为CO₂:N₂=1:1，CO₂流量为20ml/min,N₂流量为20ml/min,反应气体由室温下开始通入直到反应结束为止。升温程序为：室温~800℃升温速率为10K/min，800℃~1100℃升温速率为5K/min，1100℃恒温40min，结束并停止通入反应气体，试验开始前炉体抽真空。WL%/min的计算结果如表5所示，实施例1、2、3的WL%/min比基础配煤方案焦炭均提高0.02%/min以上，实施例1、2、3焦炭的反应活性明显提高。

本实施例中高炉生产采用的配煤方案中炼焦煤类别及指标如表2所示，表6为基础配煤方案的配比及本发明中实施例4~6配煤方案的配比，实施例4~6中，铁矿粉Fe₂O₃的粒度为150目（0.106mm）。

按以上基础方案与实施例4~6中的4种配煤方案配好后，湿度调整为5%，分别采用传统顶装煤方式炼焦，结焦时间为18h，炼焦终温为1000℃，干熄焦。制得的焦炭的冷强度指标见表7。

以上4种配煤方案制得的焦炭分别取炉身焦一块，通过制样得到高1cm、直径0.9cm的圆柱体，基础方案焦炭小圆柱体质量625mg，实施例4方案焦炭小圆柱体质量650mg，实施例5方案焦炭小圆柱体质量660mg，实施例6方案焦炭小圆柱体质量670mg，采用NETZSCH STA 409PC/PG热分析仪器，TG分析支架及Al₂O₃坩埚。反应气氛为CO₂、N₂，比例为CO₂:N₂=1:1，CO₂流量为20ml/min,N₂流量为20ml/min,反应气体由室温下开始通入直到反应结束为止。升温程序为：室温-800℃升温速率为10K/min，800℃-1100℃升温速率为5K/min，1100℃恒温40min，结束并停止通入反应气体，试验开始前炉体抽真空。WL%/min的计算结果如表8所示，实施例4、5、6的WL%/min比基础配煤方案焦炭均提高0.02%/min以上，实施例4、5、6焦炭的反应活性明显提高。

本实施例中高炉生产采用的配煤方案中炼焦煤类别及指标如表2所示，表9为基础配煤方案的配比及本发明中实施例7~9配煤方案的配比，实施例7~9中，铁矿粉Fe₂O₃的粒度为150目（0.106mm）。

按以上基础方案与实施例7~9中的4种配煤方案配好后，湿度调整为5%，分别采用传统顶装煤方式炼焦，结焦时间为18h，炼焦终温为1000℃，干熄焦。制得的焦炭的冷强度指标见表10。

以上4种配煤方案制得的焦炭分别取炉身焦一块，通过制样得到高1cm、直径0.9cm的圆柱体，基础方案焦炭小圆柱体质量660mg，实施例4方案焦炭小圆柱体质量650mg，实施例5方案焦炭小圆柱体质量660mg，实施例6方案焦炭小圆柱体质量670mg，采用NETZSCH STA 409PC/PG热分析仪器，TG分析支架及Al₂O₃坩埚。反应气氛为CO₂、N₂，比例为CO₂:N₂=1:1，CO₂流量为20ml/min,N₂流量为20ml/min,反应气体由室温下开始通入直到反应结束为止。升温程序为：室温-800℃升温速率为10K/min，800℃-1100℃升温速率为5K/min，1100℃恒温40min，结束并停止通入反应气体，试验开始前炉体抽真空。WL%/min的计算结果如表11所示，实施例7、8、9的WL%/min比基础配煤方案焦炭均提高0.02%/min以上，实施例7、8、9焦炭的反应活性明显提高。

本实施例中高炉生产采用的配煤方案中炼焦煤类别及指标如表2所示，表12为基础配煤方案的配比及本发明中实施例10~12配煤方案的配比，实施例10~12中，铁矿粉Fe₂O₃的粒度为200目（0.075mm）。

按以上基础方案与实施例10~12中的4种配煤方案配好后，湿度调整为5%，分别采用传统顶装煤方式炼焦，结焦时间为18h，炼焦终温为1000℃，干熄焦。制得的焦炭的冷强度指标见表13。

以上4种配煤方案制得的焦炭分别取炉身焦一块，通过制样得到高1cm、直径0.9cm的圆柱体，基础方案焦炭小圆柱体质量635mg，实施例11方案焦炭小圆柱体质量650mg，实施例12方案焦炭小圆柱体质量660mg，实施例13方案焦炭小圆柱体质量670mg，采用NETZSCH STA 409PC/PG热分析仪器，TG分析支架及Al₂O₃坩埚。反应气氛为CO₂、N₂，比例为CO₂:N₂=1:1，CO₂流量为20ml/min,N₂流量为20ml/min,反应气体由室温下开始通入直到反应结束为止。升温程序为：室温-800℃升温速率为10K/min，800℃-1100℃升温速率为5K/min，1100℃恒温40min，结束并停止通入反应气体，试验开始前炉体抽真空。WL%/min的计算结果如表14所示，实施例10、11、12的WL%/min比基础配煤方案焦炭均提高0.02%/min以上，实施例10、11、12焦炭的反应活性明显提高。

本实施例中高炉生产采用的配煤方案中炼焦煤类别及指标如表2所示，表15为基础配煤方案的配比及本发明中实施例13~15配煤方案的配比，实施例13~15中，铁矿粉Fe₂O₃的粒度为115目（0.125mm）。

按以上基础方案与实施例13~15中的4种配煤方案配好后，湿度调整为5%，分别采用传统顶装煤方式炼焦，结焦时间为18h，炼焦终温为1000℃，干熄焦。制得的焦炭的冷强度指标见表16。

以上4种配煤方案制得的焦炭分别取炉身焦一块，通过制样得到高1cm、直径0.9cm的圆柱体，基础方案焦炭小圆柱体质量625mg，实施例13方案焦炭小圆柱体质量650mg，实施例14方案焦炭小圆柱体质量660mg，实施例15方案焦炭小圆柱体质量670mg，采用NETZSCH STA 409PC/PG热分析仪器，TG分析支架及Al₂O₃坩埚。反应气氛为CO₂、N₂，比例为CO₂:N₂=1:1，CO₂流量为20ml/min,N₂流量为20ml/min,反应气体由室温下开始通入直到反应结束为止。升温程序为：室温-800℃升温速率为10K/min，800℃-1100℃升温速率为5K/min，1100℃恒温40min，结束并停止通入反应气体，试验开始前炉体抽真空。WL%/min的计算结果如表17所示，实施例13、14、15的WL%/min比基础配煤方案焦炭均提高0.02%/min以上，实施例13、14、15焦炭的反应活性明显提高。

Claims

1.一种高炉用的高反应活性焦炭配煤方法，包括将参与配煤的炼焦煤混配，其特征是：按重量百分比计，参与配煤的炼焦煤包括气煤10~40%、1/3焦煤10~30%、肥煤20~50%、焦煤20~50%、瘦煤与铁矿粉的混合物5~15%，所述瘦煤与铁矿粉的混合物中按重量百分比计为瘦煤50%~70%和铁矿粉30%~50%。

2.如权利要求1所述的高炉用的高反应活性焦炭配煤方法，其特征是：所述铁矿粉为Fe含量60~72%的高品位铁矿粉，粒度100目以上。

3.如权利要求1或2所述的高炉用的高反应活性焦炭配煤方法，其特征是：完成后的焦炭的冷强度指标为，JIS转鼓DI¹⁵⁰ ₁₅（%）≥78、米库姆转鼓M₄₀（%）≥78、米库姆转鼓M₁₀（%）≤10。

4.如权利要求3所述的高炉用的高反应活性焦炭配煤方法，其特征是：按重量百分比计，参与配煤的炼焦煤包括河南肥煤25%、加拿大焦煤25%、山东1/3焦煤15%、江苏气煤25%、山西瘦煤5%~7%、铁矿粉3%~5%，炼焦完成后的焦炭的冷强度指标为，JIS转鼓DI¹⁵⁰ ₁₅（%）85~87.5、米库姆转鼓M₄₀（%）80~85、米库姆转鼓M₁₀（%）5~8。