摘要：为进一步提升焦炭的质量，降低炼焦成本，可选用弱黏结性配煤。基于此，结合生产实际设计了实验方案，并对配煤种类、比例以及炼焦工艺对焦炭质量的影响进行对比实验，得出了最佳参数。

　　关键词：弱黏结性配煤；热性质；显微强度；结焦保持时间；炼焦温度

　　0引言

　　炼焦为煤矿再处理的主要工艺之一，如何保证炼焦产物焦炭的质量和产量是当前急需解决的问题。在实际炼焦中，要根据生产实际添加配煤，弱黏结性原煤因其价格低、且储量丰富，是最佳的配煤选择之一。本文以弱黏结性原煤配煤为例，对其结焦行为进行研究，分析不同炼焦工艺条件下影响弱黏结性配煤对焦炭灰分、硫分等质量的因素，最终实现保证焦炭质量的前提下做到降低配煤成本，为弱黏结性配煤的推广应用奠定基础。

　　1实验方案设计

　　本文采用实验的方式研究弱黏结性配煤、炼焦工艺对最终焦炭质量的影响，并对实验方案进行设计。本次实验选择常用的焦煤和肥煤，与其搭配的配煤为长焰煤和瘦煤[1-3]。其中，长焰煤作为配煤的添加比例（“添加比例”全文均为“添加质量占比”）分别为3％、4％和5％，瘦煤作为配煤的添加比例分别为3％、5％和7％。对不同配煤比例进行实验研究，重点开展坩埚焦实验，涉及到的核心实验装置如图1所示。

　　实验流程如下：

　　1）取所制备的粉煤光片100 g，置于坩埚中，并在其上方覆盖一层绵纸，在绵纸上方放置一个压块。将上述坩埚放置于图1中的合金反应管中，并向其中通入氮气进行加热。

　　2）根据此装置的炼焦工艺流程，对炼焦过程中的温度进行设置：在60 min时间内由室温升至300℃；在80 min时间内从300℃上升至750℃；在40 min时间内从750℃上升至950℃，并在此状态下维持30 min完成炼焦。

　　3）将合金反应管取出，在自然状态下冷却至常温，将焦炭取出。

　　对上述实验所得的焦炭产品的热性质和显微强度进行测定，以判断不同炼焦工艺条件下和不同配煤组合下所得焦炭的质量。

　　2不同配煤对焦炭质量的影响

　　根据设计的实验方案，分别在焦煤、肥煤中添加不同比例的长焰煤和瘦煤，对所得焦炭的热性质（包括反应性PRI和反应后强度PSR）以及显微强度（MSI）进行对比，最终得出最佳的配煤方案。

　　2.1不同配煤对焦炭热性质的影响

　　2.1.1长焰煤配煤对焦炭热性质的影响

　　根据所设计的方案，得到了长焰配煤比例分别为0％、3％、4％和5％四种情况下焦炭的反应性和反应后强度，如图2所示。

　　由图2可知，配入长焰煤后所得焦炭的反应后强度逐渐下降，而反应性逐渐上升。其中，对于反应性而言，当长焰煤比例为5％，所得焦炭的反应性增幅最大。而所得焦炭的反应后强度下降幅度最大，焦炭质量下降明显。同时，长焰煤比例从3％上升至4％时，反应性值上升幅度较小，反应后强度下降明显。

　　2.1.2瘦煤配煤对焦炭热性质的影响

　　根据所设计的方案，得到了瘦煤比例分别为0％、3％、5％和7％四种情况下焦炭的反应性和反应后强度，如图3所示。

　　由图3可知，在焦煤和肥煤中加入不同比例的瘦煤对应所得焦炭的质量波动较大。综合对比可得，当瘦煤配入的比例为3％时，对应所得焦炭的质量最佳，即反应性最小，反应后强度最高。对应瘦煤比例为5％和7％的情况，焦炭的质量均出现了下降。

　　2.2不同配煤对焦炭显微强度的影响

　　2.2.1长焰煤配煤对焦炭显微强度的影响

　　根据所设计的方案，得出了长焰煤配煤比例分别为0％、3％、4％和5％四种情况下焦炭的显微强度，如图4所示。

　　由图4可知，随着长焰煤配入比例的增加，对应所得焦炭的显微强度均表现为下降趋势。尤其是对于焦煤而言，显微强度从62.22％下降至45.23％。对于肥煤而言，显微强度先下降、后小幅增加。因此，加入长焰煤后对应所得焦炭的抗粉碎性能有所减弱。

　　2.2.2瘦煤配煤对焦炭显微强度的影响

　　根据所设计的方案，得出了瘦煤比例分别为0％、3％、5％和7％四种情况下焦炭的显微强度，如图5所示。

　　由图5可知，在焦煤和肥煤中加入瘦煤后，所得焦炭的显微强度出现了小幅下降，但综合影响不大。

　　综上所述，在焦煤和肥煤中加入一定量的长焰煤虽然可提升焦炭的反应性值，但对焦炭的显微强度下降较大，不建议选择用长焰煤作为配煤使用[4-5]。而加入瘦煤后，虽然对所得焦炭的显微强度影响不大，但当加入比例为3％时，对焦炭的反应性指标提升较大。因此，最终确定所加入的配煤为3％的瘦煤。

　　3不同炼焦工艺对焦炭质量的影响

　　炼焦工艺也是影响最终焦炭质量的关键因素，分别对比不同炼焦温度和不同结焦温度维持时间对焦炭质量的影响，同样考核焦炭的反应性和显微强度。

　　3.1不同炼焦温度对焦炭质量的影响

　　以焦煤为例，对炼焦温度分别为850、950、1 050℃三种情况下且温度维持时间为30 min时对应所得的焦炭质量进行对比，实验结果如图6所示。

　　由图6可知，随着炼焦温度的上升，所得焦炭的质量均得到了改善，即焦炭的反应性下降，反应后强度和显微强度均升高。通过对比各个阶段焦炭质量的改善幅度可以发现：炼焦温度从850℃上升至950℃对应所得焦炭质量改善程度明显高于950℃升至1 050℃的情况。因此，确定将炼焦温度设置为950℃。

　　3.2不同结焦温度维持时间对焦炭质量的影响

　　以炼焦温度为950℃为例，分别对结焦温度维持时间为30、60、120、180 min四种情况下所得焦炭质量进行对比，实验结果如图7所示。

　　由图7可知，随着结焦温度维持时间的增加，对应所得焦炭的质量呈现为先提升、后下降的趋势，说明结焦时间会影响焦炭的最终质量。因此，将炼焦的温度维持时间设定为120 min。

　　4结论

　　一直以来，炼焦作为对原煤进行再处理的工艺环节，可提升煤炭的利用效率。在实际炼焦过程中，配煤的选择以及炼焦工艺的确定均是影响焦炭最终质量的关键因素。本文结合生产实际对弱黏结性配煤的种类、比例以及炼焦工艺对焦炭质量的影响开展对比实验，得出了如下最佳参数：

　　1）在焦煤和肥煤中加入一定量的长焰煤虽然可提升焦炭的反应性值，但是，对焦炭的显微强度下降较大。因此，不建议选择用长焰煤作为配煤使用。而加入瘦煤后，虽然对所得焦炭的显微强度影响不大，但加入比例为3％时对焦炭的反应性指标提升较大。

　　2）最佳的炼焦温度为950℃,最佳的结焦温度保持时间为120 min。

　　[1]田辉，朱子宗，兰天，等.在配煤中添加煤粉改性剂对焦炭质量的影响[J].钢铁，2009，44（6）：24-27.

　　[2]申曙光，李建军，郑琥，等.改质沥青及酚渣对配煤焦炭质量的影响[J].煤炭科学技术，2010（3）：120-124.

　　[3]薛改凤，项茹，陈鹏，等.单种炼焦煤质量对配煤质量的影响[J].煤炭科学技术，2007（8）：75-79.

　　[4]项茹，薛改凤，詹立志，等.增加弱黏结性炼焦煤配用比例的控制技术[J].钢铁，2013，48（9）：21-25.

　　[5]季斌，位革老，张凤桐，等.气煤配煤炼焦对焦炭热性质及孔结构的影响[J].煤炭科学技术，2015（5）：139-143.