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雙焦的基礎(chǔ)知識

2021-10-09 13:416410網(wǎng)絡(luò)

一、雙焦的含義與用途

  焦煤又稱“主焦煤”,屬于強(qiáng)粘結(jié)性、結(jié)焦性的煉焦煤煤種,是焦炭生產(chǎn)中不可或缺的基礎(chǔ)原料配煤。在焦炭生產(chǎn)中,對焦煤的配入比例一般存在下限要求,一般比例大約占30%-50%,每生產(chǎn)一噸焦炭大約需要消耗焦煤1.33噸。

  提到焦煤,不得不提及煤炭的分類。煤炭是植物遺體埋藏在地下經(jīng)過漫長復(fù)雜的生物化學(xué)、地球化學(xué)和物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)化而成的一種固體可燃礦產(chǎn)。它不僅是工農(nóng)業(yè)和人民生活不可缺少的主要燃料,而且還是冶金、化工等部門的重要原料。煤炭根據(jù)煤化程度(變質(zhì)程度)由淺到深分為褐煤、煙煤、無煙煤。其中,褐煤和無煙煤又分別劃分為2個和 3個小類,煙煤又可細(xì)分為貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤等12個品種。

  煤炭根據(jù)其主要用途可分為:主要用作燃料的動力煤和主要用以煉鋼的煉焦煤。動力煤主要包括褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤、氣煤、貧煤以及少量的無煙煤。煉焦煤主要包括氣煤、氣肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤等。動力煤和煉焦煤除了在煤種上有所區(qū)別外,在功用上,煉焦煤主要用于煉制焦炭,最終用于冶煉鋼鐵,因此要求煉焦煤灰分低,一級堿金屬含量少;而動力煤主要用于提供熱量,主要關(guān)注單位發(fā)熱量和對環(huán)境有影響的硫分。另外,從產(chǎn)業(yè)鏈上看,動力煤下游主要包括電力、冶金、建材、化工和供熱,動力煤旺季為夏季用電高峰的七、八月份以及冬儲季節(jié)的11月-次年1月;而煉焦煤下游主要是焦化行業(yè),一般金九銀十為旺季。

  焦炭是由煉焦煤在焦?fàn)t中經(jīng)過高溫干餾轉(zhuǎn)化而來,焦炭既可以作為還原劑、能源和供炭劑用于高爐煉鐵、沖天爐鑄造、鐵合金冶煉和有色金屬冶煉,也可以應(yīng)用于電石生產(chǎn)、氣化和合成化學(xué)等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計,世界焦炭產(chǎn)量的90%以上用于高爐煉鐵,冶金焦炭已經(jīng)成為現(xiàn)代高爐煉鐵技術(shù)的必備原料之一,被喻為鋼鐵工業(yè)的“基本食糧”。

二、雙焦的質(zhì)量指標(biāo)

1、焦煤

  煤炭質(zhì)量指標(biāo)主要包括:水分(M)、灰分(A)、硫分(St)、揮發(fā)分(V)、固定碳(FC)、發(fā)熱量(Q)等指標(biāo)。焦煤還需要關(guān)注粘結(jié)指數(shù)(G值)、膠質(zhì)層最大厚度(Y值)等指標(biāo)。

  (1)水分(M)

  煤的水分包括內(nèi)在水分和外在水分。內(nèi)在水分是由植物變成煤時所含的水分;外在水分是在開采、運(yùn)輸?shù)冗^程中附在煤表面和裂隙中的水分。全水分是煤的外在水分和內(nèi)在水分的總和。一般來講,煤的變質(zhì)程度越大,內(nèi)在水分越低。褐煤、長焰煤內(nèi)在水分普遍較高,貧煤、無煙煤內(nèi)在水分較低。

  水分的存在對煤的利用極其不利,它不僅浪費(fèi)了大量的運(yùn)輸資源,而且當(dāng)煤作為燃料時,煤中水分會成為蒸汽,在蒸發(fā)時消耗熱量;另外,精煤的水分對煉焦也產(chǎn)生一定的影響。冶煉精煤中水分每增加1 % ,結(jié)焦時間延長5 -10分鐘。

  (2)灰分(A)

  灰分是煤在徹底燃燒后所剩下的固體殘渣,灰分是有害物質(zhì),動力煤中灰分增加,發(fā)熱量降低、排渣量增加,煤容易結(jié)渣;冶煉精煤中灰分增加,高爐利用系數(shù)會降低,焦炭強(qiáng)度將下降。

  (3)硫分(St)

  硫是煤中的有害元素,硫分1%以下才可用于燃料。部分地區(qū)要求在0.6和0.8以下,現(xiàn)在常說的環(huán)保煤、綠色能源均指硫分較低的煤。煉焦時煤中的硫分約70-80%會轉(zhuǎn)入焦炭,煉鐵時又轉(zhuǎn)入生鐵,鋼材中含硫量高,受熱后易發(fā)生脆裂現(xiàn)象。

  (4)揮發(fā)分(V)

  揮發(fā)分是煤炭受熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體。一般來講,隨著煤炭變質(zhì)程度的增加,煤炭揮發(fā)分降低。揮發(fā)分對焦炭質(zhì)量影響很大。配煤揮發(fā)分過高或者過低,粘結(jié)性和結(jié)焦性都會下降,都會使得焦炭質(zhì)量強(qiáng)度指標(biāo)下降。

  (5)固定碳(FC)

  固定碳是指煤中碳含量的多少,一般是除去水分、灰分、揮發(fā)分、硫分后的殘留物,它反映的是煤的煤化程度。從100減去煤的水分、灰分和揮發(fā)分后的差值即煤的固定碳含量。

  (6)發(fā)熱量(Q)

  發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤完全燃燒時所產(chǎn)生的熱量,單位為千卡每千克(Kcal/kg),是反應(yīng)動力煤性能的重要指標(biāo)。

  (7)煉焦煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性

  粘結(jié)性和結(jié)焦性是煉焦用煤最重要的工藝指標(biāo),煉焦用煤只有具備好的粘結(jié)性和結(jié)焦性,才可以煉出好焦炭。粘結(jié)性是指煤在高溫干餾情況下生成膠質(zhì)體而形成半焦的能力;結(jié)焦性是指煤在工業(yè)條件下生成焦炭的能力。粘結(jié)性和結(jié)焦性的主要測定指標(biāo)是膠質(zhì)層最大厚度(Y值)和粘結(jié)指數(shù)(G值)。煉焦用煤粘結(jié)性越好,Y值越高,焦炭質(zhì)量越好。

2、焦炭

  焦炭的質(zhì)量指標(biāo)除了關(guān)注水分、灰分、硫分、揮發(fā)分等指標(biāo)外,還要關(guān)注機(jī)械強(qiáng)度、熱性質(zhì)、焦炭的粒度等。

  機(jī)械強(qiáng)度主要看耐磨強(qiáng)度(M10)和抗碎強(qiáng)度(M40)。前者指焦炭抵抗摩擦力而不產(chǎn)生剝離形成碎屑或粉末的能力;后者指焦炭受外來沖擊而不沿結(jié)構(gòu)的裂紋或缺陷處破碎的能力。

  熱性質(zhì)主要包括反應(yīng)性(CRI)、反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)。前者指焦炭與二氧化碳、氧和水蒸氣等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的能力;后者指反應(yīng)后的焦炭在機(jī)械力和熱應(yīng)力作用下抵抗碎裂和磨損的能力。

  在高爐冶煉中焦炭的粒度是很重要的。通常對大焦?fàn)t(1300-2000平方米)焦炭粒度大于40毫米;中、小高爐焦炭粒度大于25毫米。



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