兰炭制冶金型焦的制造过程

刘文郁等对兰炭粉生产冶金型焦进行了研究，研究结果认为：以神府矿区兰炭粉为主原料，添加40%～50%在高温下产生强黏结性的活性物和黏结性好的黏结剂，采用冷压成型、高温干馏工艺，可研制出强度为二级或三级的冶金型焦。

4.1.8.1　原料和试验方法

（1）原料性质分析。

原料组成主要为兰炭粉、原料煤、黏结剂等。兰炭粉即神府矿区铁合金焦生产过程中的副产物兰炭粉，选择两种烟煤（以下称为烟煤1号、烟煤2号）和神府矿区煤作为试验用原料煤，选择神府矿区干馏炉自身生产的沥青（本地）和高温沥青作为黏结剂。对所选取的试验用原料进行了基本性质分析，结果见表4-91。

表4-91　试验用原料的基本性质分析

注：CRC表示煤的焦渣特征，X表示收缩度。

（2）试验方法。

影响型焦质量的因素主要有成型原料的配料组成即配料比和工艺条件。在工艺条件一定时，配料组成是决定型焦质量的主要因素。因此，在研究中通过改变配料组成的方法研制优质冶金型焦。研究以神府矿区兰炭粉为主要原料，配入不同种类、不同配比黏结性煤和沥青对型焦强度的影响。为此，设计了12个配料组成方案，各方案配料组成见表4-92。

表4-92　试验配料组成方案

将各原料分别按要求细度进行粉碎，粉碎后的原料按配料比混合均匀，入成型模具冷压成型，经固结后的生型焦用煤炭科学研究总院北京煤化工分院试验焦炉干馏，将压制好的型焦先装入铁箱，然后在炉温达700℃时将其放入炭化室内，当焦饼中心温度达850℃时出焦，并用沙子干法熄焦。

4.1.8.2　试验结果与讨论

神府矿区兰炭粉作为型焦的主要原料，其特点是：兰炭粉属半惰性物，在炼焦过程中不软化、几乎不产生胶质体，必须配入在高温下能软化熔融、将兰炭颗粒牢牢黏结在一起的黏结剂或增黏剂等活性物才能炼成质量好的焦炭。故在工艺条件一定的情况下，重点探讨型焦配料组成对型焦质量的影响，从而确定由神府矿区兰炭粉生产优质冶金型焦的最佳配料组成。为便于分析，将各方案型焦质量指标列于表4-93。

表4-93　型焦质量指标

注：表中表示型焦经过落下试验后，型焦的块度均大于40 mm；表中M25数值除方案6外，其余方案的M25也均为过去国际的M40。

（1）成型原料组成对型焦质量的影响。

由表4-93可以看出，以神府矿区兰炭粉为原料，添加在高温下具有黏结性的烟煤1号、烟煤2号和黏结剂等各种活性物后，所得型焦质量随各种活性物种类和添加量差别很大，说明不同种类活性物及其添加量对型焦质量有显著影响。(www.xing528.com)

1）烟煤1号和黏结剂添加量对型焦强度的影响。

方案2、3、4、7、8、9、11都是神府矿区兰炭粉添加烟煤1号和黏结剂制成的型焦的试验结果。由这些试验结果可以看出，烟煤l号和黏结剂配入量少时，由于配料的黏结性不足，导致型焦的强度很差。如方案2的抗碎强度M25仅为71.9%，耐磨强度高达20.9%，远达不到国家二级冶金焦质量指标要求。烟煤l号和黏结剂配入量较多时，由于配料的黏结性过剩，型焦的强度也达不到国家二级冶金焦质量指标要求。如方案3的耐磨强度虽然好于方案4，为16.3%，但由于焦炭膨胀裂纹严重，经转鼓和落下强度试验后，焦炭都碎成小块，因此，抗碎强度M25仅为77.8%，落下强度SI40 4仅为49.1%，抗压强度仅为0.56 kN／个。因此，烟煤l号和黏结剂添加量合适才能制出质量合格的冶金焦炭。方案7、9、11的烟煤1号和黏结剂添加量分别为40%、55%、50%时，型焦的强度指标都较高，基本达到国家二级或三级冶金焦质量指标要求。

2）烟煤2号和黏结剂添加量对型焦强度的影响。

方案1、5、6、10、12都是神府矿区兰炭粉添加烟煤2号和黏结剂制成的型焦的试验结果。由这些试验结果可以看出，由于烟煤2号的黏结性比烟煤1号要差一些，其在配料中的添加量要比烟煤1号大一些，一般要大于45%，还要配入一定的黏结剂，才能制成质量合格的冶金焦炭。如方案5、6的烟煤2号添加量均小于45%，型焦的抗碎强度和耐磨强度连三级冶金焦也达不到。而方案10、12的烟煤2号添加量均大于45%，再配入10%的黏结剂，型焦强度均达到三级或三级以上冶金焦炭的质量指标。

纵观表4-93的数据可以看出，方案9、10、11的各项强度指标较好，因此，作为本次试验的最佳方案对这3个方案的配料基本性质和所炼焦炭质量进行了全面的分析评价。

（2）最佳试验方案型焦质量全面分析评价。

将上述表4-93中方案9、10、11，3个最佳方案进行了配料基本性质分析和型焦质量检测，结果见表4-94和表4-95。

1）型焦的灰分。型焦灰分主要受配合煤和兰炭粉中灰分的影响。制备过程中，配煤灰分几乎100%转入焦炭中。由于在试验中使用的主原料神府矿区兰炭粉的灰分很高，干基灰分达19.47%，烟煤的灰分也高达13.72%，从而配料的灰分都超过了14%。由表4-95的型焦基本性质分析可以看出，3个方案的型焦灰分均在18%～20%，远超过国标规定的三级冶金焦的灰分（小于15.00%）的要求。

表4-94　最佳方案配料的基本性质分析

表4-95　最佳方案型焦的基本性质分析

2）型焦的硫分。硫分是型焦的主要质量指标之一，二级冶金焦和三级冶金焦要求硫分分别为小于0.8%和1.0%。同焦炭中灰分一样，原料硫分的高低直接决定着型焦硫分的高低。由于型焦原料烟煤1号和烟煤2号的硫分都很高，分别为1.90%和1.23%，因而各方案的配料硫分均超过0.8%，从而导致所炼型焦的硫分非常高，其中方案10的型焦硫分为0.73%，达二级冶金焦标准；方案11的型焦硫分为0.87%，达三级冶金焦标准；而方案9的型焦硫分超过1%，达不到三级冶金焦对硫分的要求。

3）型焦的挥发分。由表4-95可知，3个方案型焦的挥发分值均小于1.9%，说明型焦的成熟度很好，完全能满足冶金焦挥发分小于1.9%的指标要求。

4）型焦的磷含量。冶金焦国家标准没有规定磷含量指标，但却是近年来出口焦炭要求较为严格的指标之一，外商一般要求焦炭中的磷含量小于0.03%。由表4-95可以看出。3个方案型焦的磷含量都较高，均超过0.04%，不能满足出口焦炭对磷含量的要求，但可以在国内市场销售。

5）型焦的落下强度。落下强度不是冶金焦的质量指标，在此仅作为考察型焦抗碎强度的辅助指标。其测试方法是将型焦按规定方法自由落下4次后，大于40mm粒级占落下前的质量百分比，以表示。由表4-93看出，3个方案的均大于99%，这是3个方案炼出的型焦无裂纹所致。这对于型焦远途运输保持较大块度提供了保证。

6）型焦的抗压强度。抗压强度也是型焦的重要强度指标之一。由表4-93可以看出，由于3个方案配料组成合理，故型焦不膨胀、不裂纹，型焦非常致密，从而型焦的抗压强度非常高，最高的方案高达3.95 kN／个，最低的方案也达1.72 kN／个。

7）型焦的转鼓强度。由表4-93可以看出，由于3个方案的配料组成合理，因而它们的转鼓强度都很高，方案9和方案11的抗碎强度M25分别为88.2%和89%，耐磨强度M10分别为8.4%和7.7%，均达到二级冶金焦的M25要达到88.1%、M10要小于8.5%的质量指标要求。方案10抗碎强度M25为85.3%，耐磨强度M10为9.7%，达到三级冶金焦的质量指标要求。

将上述型焦质量各指标进行综合评价，可以得出本试验所得型焦质量总体来说比较满意，3个方案质量指标除了硫分、灰分外，方案9和11达到二级冶金焦质量标准，方案10达到三级冶金焦质量标准。