一种大块度捣固焦炭的生产工艺

技术领域

本发明涉及焦化行业炼焦技术领域，具体涉及一种捣固焦炭的生产工艺。

背景技术

2019年全国捣固焦产量为2.5亿吨，约占总机焦产能的一半；但目前捣固焦主要使用于小型高炉，2000m

焦炭对高炉炼铁的主要作用之一是作为炉料的骨架，冶炼过程中高炉下部料柱的透气性几乎完全由焦炭来维持，起到煤气的透气窗作用，只有适当的焦炭平均粒度才能保证高炉稳产、高产；高炉炉型越大、喷煤比越高对焦炭粒度和强度要求越高。因此，捣固焦应用大高炉的主要制约因素之一就是捣固焦粒度偏小，无法为大高炉炉内炉料起到较好的支撑骨架作用。

中国专利CN110628446A公开了一种提高焦炭粒度的炼焦方法，提出采用预处理与配煤优化结合的方式，将煤岩反射率R为1.1-1.3％的低变质程度焦煤和煤岩反射率R为1.3-1.6％高变质程度焦煤配合使用，对基氏流动度MF≤100ddpm的炼焦煤进行预先破碎，控制破碎后炼焦煤的粒径≤3mm；将高变质程度焦煤、低变质程度焦煤与其它炼焦煤按一定质量百分比配煤，配煤后混合煤的基氏流动度为200-1000ddpm，粒径≤3mm的混合煤占其总质量的75％～80％，采用7m顶装煤焦炉，结焦时间为20±2小时，最后采用干熄焦工艺制备大块焦炭。采用该发明方法后焦炭粒度≥25mm的焦炭占75％以上，焦炭反应后强度CSR为67％～70％，焦炭强度DI为87％～89％。

中国专利CN103923678B公开了一种提高焦炭粒度均匀系数的炼焦配煤方法，通过对单种煤镜质组平均最大反射率、固-软温度区间、基氏流动度和成焦光学组织结构考察，在配煤中对具体指标煤种进行定量化使用，使所炼焦炭粒径均匀，冷、热态强度高。

中国专利CN103194248A公开了一种增大焦炭粒度的炼焦配煤方法，提出通过控制使用的焦煤的工业分析指标、胶质层指数、挥发分和最终收缩度指标辅以控制瘦煤、1/3焦煤和肥煤的质量比例，达到改善所制得的焦炭粒度的效果。

中国专利CN104484495B公开了一种焦炭粒度的预测方法，通过计算及测定得到配合煤固-软温度间隔△T、配合煤基氏塑性流动指标，通过其提供的预测公式，实现对焦炭平均粒度的预测。

中国专利CN111253961A公开了一种提高焦炭平均粒度及改善焦炭粒度分布的炼焦配煤方法，将按照煤显微惰性组分含量、最大容惰量、容惰率、初始软化温度、固化温度等量化指标确定的各煤种按质量比例配制成配合煤，使该配合煤满足煤显微惰性组分含量17％≤X0≤30％，最大容惰量指标L满足35≤L≤50，总膨胀度在100-350，并经试验炼焦验证结果指标达到炼焦生产焦炭指标要求范围的配煤方案定为炼焦生产用配煤方案。

中国专利CN110591748A公开了一种用于控制改善焦炭粒度的配煤方法，组分主要包括高挥发煤:≥30～35％、1/3焦煤2#:≤20％、焦煤1#:≥20％、焦煤2#:≤30％、瘦煤:10～18％配煤。其中，高挥发煤包括气煤、肥煤及1/3焦煤1#，各煤种配制的配合煤挥发分Vdaf配合煤＜28％，配合煤细度为70～80％，黏结指数G配合煤为80～83。该配煤方法适宜7.63米顶装焦炉炼焦，在实现高挥发分炼焦煤用量达30％以上的基础上，可实现有效控制焦炭粒度，其中，焦炭粒度平均粒度为50～55mm。

中国专利CN111019682A公开了一种捣固焦炭用配合煤及其生产工艺，捣固焦炭用配合煤包括低硫焦煤一、低硫焦煤二、高硫焦煤、低硫肥煤、高硫肥煤、特高硫肥煤、低硫1/3焦煤、低硫瘦煤、特高硫瘦煤、低硫气煤一和低硫气煤二等多种不同特性煤种，将上述煤种按特定比例混合形成配合煤，其中焦肥煤比例为55％-65％；所生产出来的焦炭平均块度可以提高1.5mm，满足3200m

综上所述，国内对提高焦炭粒度做了大量研究工作，取得了很多技术方案，对促进高炉生产有明显的积极作用。但以上技术还存在以下问题：一是以上大多是基于顶装焦炉工艺，没有考虑捣固焦堆密度高、收缩应力大等特殊性；二是即便如专利CN111019682A是针对捣固焦的，但其配煤中焦肥煤比例仍较高，成本高，没有发挥捣固焦的成本优势，且没有考虑如果焦肥煤比例过高会造成煤料膨胀压力过大，容易产生推焦困难的生产事故；三是部分技术采用光学组织、容惰量、流动度等指标，操作比较复杂，难以较好应用；四是大多是基于配煤技术，未从炼焦生产及操作上进行改进。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种大块度的捣固焦的生产工艺，以在满足大型高炉对焦炭质量需求的基础上，充分发挥捣固焦的成本优势和质量优势

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种大块度捣固焦炭的生产工艺，所述大块捣固焦炭由以下质量百分比的组分制备而成：高挥发分高收缩煤H

所述大块度捣固焦炭的生产工艺具体包括以下步骤：

A.对高挥发分高收缩煤H

B.配合煤进行捣固，捣固堆密度控制在0.95～1.05t/m

C.在5.5m及以上的捣固焦炉上生产，结焦时间为26h，焦炉标准温度在1330～1350℃，采用干湿熄；

D.熄焦后的焦炭用15mm的振动筛进行筛分分级，筛上物即为大块度捣固焦炭。

本发明中，所述高挥发分高收缩煤H

本发明中，所述中挥发分中收缩煤M

本发明中，所述低挥发分不收缩煤L

本发明中，生产大块捣固焦炭所需的配合煤满足以下要求：V

优选的，生产大块捣固焦炭所需的配合煤满足以下要求：V

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明通过控制高挥发分高收缩煤H

本发明制备的捣固焦特别适用于2000m

附图说明

图1为本发明所述挥发分V

图2为本发明所述收缩度X值与焦炭≥60mm比例和平均粒度的关系图；

图3为本发明所述抗碎强度M

图4为本发明所述黏结指数G值与焦炭≥60mm比例和平均粒度的关系图；

图5为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

在捣固焦炭的实际生产过程中，采用捣固工艺虽然可明显增加煤料堆积密度和改善其粘结性，但同时由于当煤料的堆积密度过大，煤粒间空隙小而少，炼焦过程中煤气从煤料内部外析时的阻力比顶装焦炉大，内部应力增加，使焦饼产生裂纹大而多，故焦炭在转运的过程中受到摔打更容易从裂纹部位发生断裂，焦炭粒度均匀系数和平均粒度明显降低。

本发明通过大量实验证明了煤挥发分和收缩度与焦炭粒度的关系密切，如图1和图2，发现合适的挥发分和低收缩度的煤，其焦炭MS和≥60mm的比例高。此外，通过分析单种煤炼焦的抗碎强度M

因此，本发明基于上述分析，提供了一种大块度捣固焦炭的生产工艺，该大块度捣固焦炭采用以下质量百分比的组分制备而成：高挥发分高收缩煤H

上述的高挥发分高收缩煤H

其中，高挥发分高收缩煤H

中挥发分中收缩煤M

低挥发分不收缩煤L

本发明上述的炼焦煤均为单一煤种或简单混煤，标准方差S≤0.15。上炼焦煤40kg小焦炉单独炼焦按照YB/T4526-2016方法，采用40kg侧装电加热小焦炉，结焦时间为16h；散装煤，堆密度为0.75±0.02t/m

具体的大块度捣固焦炭的生产工艺如图5所示，包括以下步骤。

A.对高挥发分高收缩煤H

以上三大类煤配煤所得配合煤满足以下指标，则达到以下要求：挥发分V

B.配合煤进行捣固，捣固堆密度控制在0.95～1.05t/m

C.在5.5m及以上的捣固焦炉上生产，结焦时间为26h，焦炉标准温度在1330～1350℃，采用干湿熄；

D.熄焦后的焦炭用15mm的振动筛进行筛分分级，筛上物即为大块度捣固焦炭。

大块度捣固焦炭的平均粒度MS按以下计算公式(1)计算：

MS＝(90×S

大块度捣固焦炭的均匀系数K按以下计算公式计算：

K＝100000/[(90-MS)

公式(1)和(2)中S

焦炭各粒级比例按照GB/T 2005-1994《冶金焦炭的焦末含量及筛分组成的测定方法》测定焦炭各筛分粒度组成比例。

本发明的具体实施例基于某工厂所用的炼焦煤，通过采用40kg小焦炉炼焦实验进行对比验证，该工厂所用的炼焦煤及质量指标表1所示。

表1

实施例1-7

根据表1所列单种炼焦煤的V

实施例1至实施例7中各组分的配比如表2所示，按照表2进行配煤，控制H

表2

检测实施例1至实施例7中配合煤的各项性能指标，如表3所示。

表3

从表3可以看出，实施例1至实施例7配合所得的配合煤，指标均符合本发明对配合煤指标的要求；接着便可对配合煤进行备煤、炼焦生产。

首先，对高挥发分高收缩煤H

其次，对配合煤进行捣固，捣固堆密度合理控制在0.95～1.05t/m

然后，采用40kg侧装电加热小焦炉进行炼焦实验，结焦时间为16h；焦饼中心温度为950～970℃；湿法熄焦后焦炭落下4次后进行分级筛分和1/4米库姆转鼓实验。

由实施例1至实施例7制得的大块度捣固焦炭的粒度组以及平均粒度如表4所示，焦炭冷态和热态强度如表5所示。

表4

表5

对比例1至对比例4

对比例1至对比例2中各组分的配比如表6所示，对比例3至对比例4中各组分的配比如表7所示，按照表6和表7进行配煤。

表6

表7

对比例1至对比例4中配合煤的各项性能指标，如表8所示。

表8

将对比例1至对比例4配合的配合煤进行备煤、炼焦生产。

首先，对各炼焦煤进行预粉碎，混合均匀后再粉碎，粉碎后小于3mm的比例87％～90％。

其次，对配合煤进行捣固，捣固堆密度合理控制在0.95～1.05t/m

然后，采用40kg侧装电加热小焦炉进行炼焦实验，结焦时间为16h；焦饼中心温度为950～970℃；湿法熄焦后焦炭落下4次后，进行筛分，获得捣固焦炭，并进行1/4米库姆转鼓实验。

由对比例1至对比例4制得的捣固焦炭的粒度组以及平均粒度如表9所示，焦炭冷态和热态强度如表10所示。

表9

表10

从表4、表5和表9、表10对比可以看出，本发明制备的大块度捣固焦炭与对比例制备的捣固焦炭相比，各项性能均优于对比例至对比例4。其中，对比例1和对比例2均为平常捣固焦生产配比，由于各炼焦煤的质量百分比不合理，主要是M

本发明应用于生产时，将实施例1和实施例5在5.5m捣固大焦炉上进行生产，配合煤细度为87％～90％，捣固堆密度在0.95～1.05t/m