一种美国焦煤参与配煤炼焦方法与流程

本发明属于冶金炼焦方法领域，特别涉及一种美国焦煤参与配煤炼焦方法。

背景技术：

世界可采储量炼焦煤资源的80％集中在俄罗斯(41.3％)、中国(21％)和美国(17.7％)三个国家。我国查明的炼焦煤资源储量约为2800亿吨，其中经济可采的炼焦煤资源约占23％，但是，在我国的炼焦煤资源中，以低变质的气煤和1/3焦煤的比例居多，占全国炼焦煤资源的45.73％；焦煤比例位居第二，占比23.61％。近年来，我国优质炼焦煤的可开采量不断萎缩，在国家注重能源结构调整，加强环保要求，控制煤炭产量增速等多重作用下，优质炼焦煤资源短缺的矛盾也日渐突出，特别是优质焦煤作为炼焦配煤的重要煤种供应更加紧张。我国焦化企业主要分布在沿海一带和部分内陆城市，而沿海地区水运便捷，对进口煤刚需存在，近年来，进口焦煤在配煤中的比重不断提高。我国进口炼焦煤主要来自澳大利亚、蒙古、加拿大、俄罗斯、美国、印尼等国家，但由于各地的焦煤成煤条件不同，虽然挥发分及粘结性能指标符合国内焦煤的分类标准，但其成焦特性及地质特性等均有自身的特点，这给这些进口煤种的应用带来了困难。

文献《美国与俄罗斯瘦焦煤的煤质分析及应用》(煤化工，2014(4))介绍了美国buchanan矿和windber矿瘦焦煤，挥发分vdaf分别是18.39％和17.58％，镜质组平均随机反射率分别是1.63％和1.73％，焦炭反应性cri分别是29.9％和36.1％，焦炭反应后强度csr分别是54.0％和51.2％，实验表明结焦性达到国内一般焦煤水平，经生产实践表明，替代焦煤比例增加，焦炭冷热强度均出现不同程度下降，通过提高肥煤用量，焦炭质量有所改善。但是，文献没有给出焦炭质量下降的原因，没有给出具体的美国焦煤分类与使用方法，配煤方案中粘结煤使用比例高，造成配合煤成本较高。

一种美国焦煤的挥发分为18％～23％，镜质组平均随机反射率为1.40％～1.60％；粘结指数g为>65～82，胶质层最大厚度y为9～18mm，矿物质催化指数mci为5.0～11.0％。该煤种按中国煤分类属于焦煤，但是，其结焦性较差，小焦炉实验表明，焦炭热性质cri、csr分别是50～60％和20～30％，完全不同于国内一般焦煤，致使在生产实践中，按照国内焦煤分类，替代国内焦煤时，焦炭的质量明显变差，无法满足生产的要求。

可见，该美国焦煤不同于文献所述的美国焦煤，应用国内焦煤的分类、评价与使用方法，不能达到较好的配煤效果，不能获得经济性好的优质焦炭。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种美国焦煤参与配煤炼焦方法，以克服现有技术中美国焦煤的结焦性能低于优质焦煤，采用传统的煤质分类与配煤炼焦方法，用其炼成的焦炭的反应后强度(csr)低，达不到优质冶金焦炭质量要求的缺陷。

本发明提供了一种美国焦煤参与配煤炼焦方法，包括：

(1)测定美国焦煤的镜质组平均随机反射率与分布直方图、粘结指数g、矿物质催化指数mci，并按以下分类指标将美国焦煤分为不同比例的焦煤a和瘦煤a：

g≤75，mci≤6.5％，则的累计含量计为焦煤a，其余计为瘦煤a；

g≤75，mci≥6.5％，则的累计含量计为焦煤a，其余计为瘦煤a；

g＞75，mci＜6.5％，则的累计含量计为焦煤a，其余计为瘦煤a；

g＞75，mci＞6.5％，则的累计含量计为焦煤a，其余计为瘦煤a；

其中，其它指标依据国家标准测定方法；

(2)按照以下质量百分比组分进行配煤：气煤10％～18％，1/3焦煤7％～16％，肥煤18％～26％，焦煤b25％～40％，美国焦煤3％～15％，瘦煤b3％～15％，其中美国焦煤按照步骤(1)分为不同比例的焦煤a和瘦煤a；

(3)配煤后混合煤进行破碎，然后炼焦，出焦后冷却。

所述步骤(1)中美国焦煤的挥发分为18％～23％，镜质组平均随机反射率为1.40％～1.70％，粘结指数g为>65～82，胶质层最大厚度y为9～18mm，矿物质催化指数mci为5.0～11％。

所述步骤(2)中焦煤b为中等变质焦煤，所述中等变质焦煤为镜质组平均随机反射率在1.15％～1.30％之间的焦煤。

所述步骤(3)中配煤后混合煤粘结指数g值为75～85，矿物质催化指数mci值为3～4％。

所述步骤(3)中破碎使得粒径3mm以下的混合煤占其总质量的72％～78％。

所述步骤(3)中炼焦为：将破碎后的混合煤送入顶装焦炉炼焦，炼焦温度为1000±50℃，结焦时间为19±2小时。

所述步骤(3)中冷却是采用干法熄焦工艺。

所述步骤(3)中冷却后进行焦炭质量检测，测定焦炭灰分、焦炭硫分、焦炭反应性及反应后强度等指标。

本发明还提供一种上述方法制备得到的配合煤。

本发明还提供一种上述方法制备得到的配合煤的应用。

本发明涉及的配煤组分中的焦煤包括焦煤b和美国焦煤中的焦煤a，瘦煤包括瘦煤b和美国焦煤中的瘦煤a。

本发明通过选取合适的控制指标，对美国焦煤细分类，从而合理替代国内焦煤与瘦煤的配入比例，在满足一定配煤质量要求的条件下，降低了配合煤的成本，在顶装焦炉上能够生产出质量稳定的优质冶金焦炭。

焦炭热性质的影响因素非常复杂，大量的研究表明，焦炭的热性质主要受焦炭的光学组织、气孔率以及矿物质催化指数决定，而这些性质与原料煤的各种性质如原料煤的先天性、配合煤的配伍性及炼焦工艺条件直接相关，但这些因素都不是孤立的，都互相影响、共同作用。

本发明涉及的美国焦煤依据国内煤质分类指标属于焦煤，但是其结焦性比国内同类焦煤差，究其原因，美国焦煤与国内焦煤成煤的原始植物、堆积环境、成煤时期等成煤条件有较大的差异，因此，国外煤种不能简单的用国内标准进行分类使用。该美国焦煤的变质程度较高，矿物质催化指数高，在炼焦过程中，不能完全发挥国内同类焦煤的作用。经过大量研究，从反射率分布图上看，美国焦煤的反射率较低的部分可以归为焦煤，而反射率较高的部分可以归为瘦煤。因此，本发明通过依据镜质组平均随机反射率与分布图、粘结指数，矿物质催化指数，合理地将美国焦煤分为不同比例的国内同类焦煤与瘦煤，从而可以实现简单的煤种替代参与配煤。

有益效果

(1)本发明对美国焦煤建立了新评价指标，打破了美国焦煤作为焦煤使用的传统思路，将美国焦煤按比例代替部分焦煤、瘦煤，使配煤变得更加便利，更好操控，同时，扩大了炼焦煤的范围，使进口煤资源得到优化利用，有效缓解了国内炼焦煤的供需矛盾。

(2)本发明中美国焦煤参与的配煤技术通过对不同炼焦煤配伍性研究，尤其与国外煤种的配伍性研究，提出了优化的炼焦煤配合比例，通过对配合煤g、mci等值的控制，在普通顶装焦炉生产的焦炭能达到优质冶金焦炭质量要求，保证了焦炭满足高炉炼铁的需要。

(3)本发明在保证焦炭质量的基础上，更多的配入具有价格优势的挥发分较高的气煤以及挥发分较低的美国焦煤，由于气煤与美国焦煤的灰硫含量较低，这样，可以配入价格较低的高硫肥煤与焦煤，从而使配合煤成本得到进一步的降低。

附图说明

图1为本发明美国焦煤镜质组随机反射率分布图。

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，在阅读了本发明讲授的内容之后，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。

实施例1

(1)依据现行国家标准测定方法，测定美国焦煤的镜质组平均随机反射率与分布图、粘结指数、矿物质催化指数mci等常规炼焦煤化验指标。

经检测，美国焦煤的挥发分为18％～19％，镜质组平均随机反射率为1.40％～1.50％，粘结指数g为>78～80，胶质层最大厚度y为9～11mm，矿物质催化指数mci为9.0～11％。

其中，

依据g＞75，mci＞6.5％，则的累计含量计为焦煤a，其余计为瘦煤a；

依据美国焦煤镜质组随机反射率分布图(图1)，将的累计含量计为焦煤a，其余为瘦煤a，计算出焦煤a：瘦煤a＝2:3，按照此比例将美国焦煤作为焦煤a、瘦煤a参与配煤。

(2)按以下质量百分比方案进行配煤：气煤15％～18％，1/3焦煤13％～16％，肥煤20％～26％，焦煤b25％～35％，美国焦煤3％～12％，瘦煤b8％～15％；焦煤b为中等变质焦煤，中等变质焦煤为镜质组平均随机反射率在1.20％～1.25％之间的焦煤，所用的其它各种单种炼焦煤的煤质均符合相应的国家标准中的分类指标。具体的配煤配比见表1，方案1未配用美国焦煤；方案2为美国焦煤直接替换国内焦煤3％；方案3为美国焦煤替换国内焦煤8％，但是调整了粘结性高硫肥煤的配比；方案4、5为依据本发明调整的焦煤与瘦煤配比。

表1炼焦配煤(质量百分比)及焦炭质量数据表

(3)配煤后混合煤经过反击锤式破碎机破碎，粒径3mm以下的混合煤占其总质量的75％～78％。

(4)将破碎后的混合煤送入6m顶装焦炉炼焦，炼焦温度为1050℃，结焦时间为19小时。

(5)出焦后采用氮气干法熄焦工艺冷却。

从表1的五个方案来看，方案2简单替换了焦煤后导致了csr有所降低，方案3在提高美国焦煤的配比后，通过提高肥煤用量达到了稳定焦炭质量的目的，方案1-3说明：美国焦煤在炼焦过程中，不能完全发挥焦煤的作用，不能简单的采用传统的方式替代焦煤，而是要重视美国焦煤在炼焦过程中发挥的瘦煤作用。因此，方案4、5采用本发明的美国焦煤替代方案，将美国焦煤依据控制指标g、mci、rran计算出焦煤与瘦煤的比例，进而替代相应的焦煤与瘦煤，从其焦炭质量来看，达到提高焦炭质量的目的。