煉焦工藝課件

1、煉焦工藝 第一章 緒 論第一節(jié) 煉焦化學(xué)工業(yè)概述一、煉焦化學(xué)工業(yè)煤隔絕空氣進(jìn)行加熱，分別得到固體產(chǎn)品、液體產(chǎn)品和氣體產(chǎn)品的過(guò)程，即為煤的干餾過(guò)程。根據(jù)煤被加熱的最終溫度，分為低溫干餾（500550），中溫干餾（600800）和高溫干餾（9001050）即煉焦過(guò)程。早期的煉鐵使用木炭作燃料和還原劑，隨著樹(shù)木的緊缺，1709年開(kāi)始用焦炭代替木炭進(jìn)行煉鐵，從此推動(dòng)了煉焦生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展。十九世紀(jì)六十年代煉焦的主要手段是成堆干餾，將優(yōu)質(zhì)煉焦煤堆成錐形，表面用磚和煤泥密封進(jìn)行煉焦。當(dāng)煤的揮發(fā)分較高時(shí)，焦炭質(zhì)量疏松，后來(lái)改為在堆煤時(shí)進(jìn)行夯實(shí)，采用長(zhǎng)方形成堆干餾。到了十八世紀(jì)中葉，開(kāi)始出現(xiàn)用耐火磚砌成的能多

2、次使用的焦?fàn)t，即蜂窩式焦?fàn)t，并于十九世紀(jì)六十年代大部分取代了成堆式干餾。十九世紀(jì)中葉開(kāi)始出現(xiàn)炭化室與燃燒室分開(kāi)，并設(shè)蓄熱室進(jìn)行余熱回收式焦?fàn)t。此時(shí)焦?fàn)t煤氣有了富余，為進(jìn)行化學(xué)產(chǎn)品回收創(chuàng)造了條件。十九世紀(jì)末焦?fàn)t開(kāi)始使用硅磚進(jìn)行砌筑，使結(jié)焦時(shí)間大為縮短。在十九世紀(jì)中期開(kāi)始有煤焦油和氨的回收工藝,三十年代由煤焦油蒸餾得到了防腐油，二十世紀(jì)初由煤氣中的氨生產(chǎn)硫酸銨的技術(shù)趨于成熟，煤焦油的加工也得到了發(fā)展，其產(chǎn)品有苯、甲苯、萘、酚類(lèi)、蒽等。二十世紀(jì)二十年代，焦?fàn)t炭化室高度達(dá)44.5m,，六十年代出現(xiàn)炭化室高6m焦?fàn)t， 到了八十年代有炭化室高度7.85m的焦?fàn)t，2003年在德國(guó)斯維爾根焦化廠投產(chǎn)的炭化室高

3、度8.43m的焦?fàn)t，是當(dāng)今世界上最大、最高的煉焦?fàn)t。同時(shí)煉焦生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化水平也大大提高。使煉焦化學(xué)工藝趨于成熟。三、焦化產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用焦炭是煉鐵生產(chǎn)中的主要原料，焦?fàn)t煤氣是鋼鐵廠的主要燃料，目前雖然高爐大量噴煤，可以取代一部分焦炭作為煉鐵的供熱、還原劑和增碳的作用，但是不能取代焦炭在高爐中的料柱支撐作用，而且隨著高爐噴煤量的增加，對(duì)焦炭強(qiáng)度的要求越來(lái)越高。焦炭除用于煉鐵外，還用于機(jī)械工業(yè)的鑄造，在化學(xué)工業(yè)中用于生產(chǎn)電石，合成氨生產(chǎn)中用于制備氫氣。在煤氣凈化過(guò)程中，得到的硫酸銨可以作為農(nóng)業(yè)化肥，也用于有色金屬礦的浮選劑。從煤氣中回收出來(lái)的粗苯，經(jīng)進(jìn)一步加工得到的苯、甲苯、二甲苯、

4、溶劑油等，可以作涂料工業(yè)的溶劑，也可以作為化工合成的原料。煤焦油的加工產(chǎn)品，用于染料、醫(yī)藥和有機(jī)合成的原料，瀝青經(jīng)進(jìn)一步加工，可以用于鋪路、電解工業(yè)的電極原料，碳纖維的原料，還原氣氛下的耐高溫材料等。焦?fàn)t煤氣可以作為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的優(yōu)質(zhì)燃料、化工企業(yè)的化工合成的原料，也可以用于城市煤氣。第二節(jié) 中國(guó)煉焦化學(xué)工業(yè)發(fā)展概況中國(guó)生產(chǎn)焦炭和應(yīng)用焦炭的歷史，可以追溯到宋代的1650年，但是工業(yè)規(guī)模的焦炭生產(chǎn)，始于1898年江西的萍鄉(xiāng)和河北的開(kāi)灤，分別采用圓窯和長(zhǎng)方形窯成堆干餾方法，1916年生產(chǎn)焦炭26.6萬(wàn)噸。十九世紀(jì)二十年代開(kāi)始建室式煉焦?fàn)t，同時(shí)還采用了搗固煉焦技術(shù)，并形成了一定的煉焦規(guī)模。二十世紀(jì)三

5、十年代除繼續(xù)興建一批焦?fàn)t外，焦?fàn)t開(kāi)始采用復(fù)熱式，并配備了煤焦油、硫酸銨、粗苯等回收裝置和煤焦油連續(xù)蒸餾裝置，四十年代有了用深冷法從焦?fàn)t煤氣中分離出氫氣的裝置投入生產(chǎn)。1949年全國(guó)焦炭生產(chǎn)量為52.5萬(wàn)噸。19541957年開(kāi)始興建炭化室高度4.3m的型雙聯(lián)火道、廢氣循環(huán)、復(fù)熱式焦?fàn)t，同期組建煤焦研究室和煉焦專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)部門(mén)，及負(fù)責(zé)砌爐監(jiān)督、烘爐開(kāi)工和焦?fàn)t加熱調(diào)節(jié)的熱工站。1957年焦炭生產(chǎn)能力為538萬(wàn)噸，實(shí)際生產(chǎn)焦炭555萬(wàn)噸。19581965年我國(guó)開(kāi)始建設(shè)了一大批自己設(shè)計(jì)的58型焦?fàn)t，炭化室高為4.3m，雙聯(lián)火道、廢氣循環(huán)、焦?fàn)t煤氣下噴、復(fù)熱式焦?fàn)t，同時(shí)期建起了配煤實(shí)驗(yàn)站，研究區(qū)域配煤?jiǎn)栴}，

6、總結(jié)出了以地區(qū)煤為主的配煤原則。新增焦炭生產(chǎn)能力 966萬(wàn)噸。粗苯、煤焦油連續(xù)加工裝置相繼建成并投入生產(chǎn)。19661975年開(kāi)始向焦?fàn)t大型化發(fā)展，通過(guò)實(shí)驗(yàn)并設(shè)計(jì)和投產(chǎn)了炭化室高5.5m的大容積焦?fàn)t。搗固煉焦的炭化室高度為3.8m。同時(shí)對(duì)焦化污水處理和焦?fàn)t煤氣脫硫脫氰進(jìn)行了研究，并取得了成果，建成第一座污水生物化學(xué)處理裝置。1985年炭化室高為6m的焦?fàn)t在寶鋼建成投產(chǎn)后，炭化室高6m的焦?fàn)t已成為我國(guó)大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)建設(shè)配套煉焦設(shè)施的首選爐型；搗固焦?fàn)t炭化室高度已經(jīng)達(dá)到4.3m。2004年，從德國(guó)引進(jìn)的炭化室高7.63m的焦?fàn)t在山東濟(jì)寧和山西太鋼開(kāi)始建設(shè)，標(biāo)志我國(guó)焦?fàn)t大型化又有新發(fā)展。2005年，

7、我國(guó)開(kāi)始研發(fā)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的炭化室高7m搗固焦?fàn)t和炭化室高5.5m搗固焦?fàn)t。此外，干熄焦技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于生產(chǎn)并逐步得到發(fā)展。煤氣凈化技術(shù)也大為提高，焦化污水處理采用三級(jí)處理，推焦裝煤消煙除塵裝置配套建設(shè)，煉焦車(chē)輛自動(dòng)對(duì)位，生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和監(jiān)視技術(shù)也大量采用。焦化生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)、研究、制造技術(shù)已與國(guó)際水平相當(dāng)，開(kāi)始打入國(guó)際市場(chǎng)。焦化技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)完備，焦化專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)院校實(shí)力雄厚。到2004年焦炭生產(chǎn)量超過(guò)2億噸，中國(guó)已成為世界焦炭第一生產(chǎn)大國(guó)。它和一氧化碳接觸，發(fā)生還原反應(yīng)生成鐵，而焦炭和氧氣不完全燃燒生成的一氧化碳是高爐內(nèi)主要的還原劑。焦炭與氧燃燒反應(yīng)所放出的熱量是高爐冶煉過(guò)程熱量

8、的主要來(lái)源。加入石灰石的目的，在于同石灰石與礦石、焦炭中的高熔點(diǎn)酸性氧化物起反應(yīng)，形成熔點(diǎn)較低、比重較小的爐渣與鐵水分開(kāi)，從爐缸中放出。在此過(guò)程中，有害雜質(zhì)硫、磷等能除去一大部分。為了使在爐內(nèi)發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)完全，要求爐內(nèi)參與反應(yīng)的物質(zhì)相互均勻接觸，為此爐料應(yīng)分布均勻，透氣性好。從爐喉到爐缸整個(gè)途徑中，只有焦炭始終保持固體狀態(tài)，因此焦塊的大小、耐磨強(qiáng)度、抗碎強(qiáng)度及均勻程度將直接影響爐料透氣性的好壞。當(dāng)爐料透氣性變壞時(shí)，不僅高爐內(nèi)反應(yīng)過(guò)程惡化，還使氣體通過(guò)阻力大大增加，會(huì)造成爐料下降緩慢、掛料、崩料等高爐不順行現(xiàn)象。達(dá)11.5%。干焦炭比濕焦炭容易篩分。另外，焦炭水分低，使高爐內(nèi)的反應(yīng)區(qū)上移

9、，提高產(chǎn)量。所以，要控制焦炭水分適量，以免焦粉含量增高。另外焦炭水分要盡量穩(wěn)定，有利于高爐配料穩(wěn)定。(2)灰分 焦炭的灰分的主要成分是SiO2和Al2O3。焦炭灰分升高，不但使焦炭的強(qiáng)度降低，在高爐冶煉中需多用石灰石，鐵產(chǎn)量下降。(3)揮發(fā)分 焦炭的揮發(fā)分是焦炭成熟程度的標(biāo)志。焦炭的揮發(fā)分與煉焦煤料、煉焦最終溫度有關(guān)。煉焦煤揮發(fā)分高，在一定的煉焦工藝條件下，焦炭揮發(fā)分略高。隨著煉焦的最終溫度升高，焦炭揮發(fā)分降低。焦炭揮發(fā)分過(guò)高，說(shuō)明焦炭沒(méi)有完全成熟，出現(xiàn)“生焦”。焦炭揮發(fā)分過(guò)低時(shí)，說(shuō)明焦炭過(guò)火，焦炭裂紋增多，易碎。2.焦炭的機(jī)械性能（1）焦炭的機(jī)械強(qiáng)度。用焦炭的抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度兩項(xiàng)指標(biāo)說(shuō)明焦

10、炭的機(jī)械強(qiáng)度。焦炭在外力沖擊下抵抗碎裂的能力稱(chēng)為焦炭的抗碎強(qiáng)度，M25 (或M40)是焦炭的抗碎強(qiáng)度指標(biāo)。焦炭抵抗摩擦力破壞的能力，稱(chēng)為焦炭的耐磨強(qiáng)度，M10是焦炭的耐磨強(qiáng)度指標(biāo)。焦炭的機(jī)械強(qiáng)度指標(biāo)數(shù)值是用米庫(kù)姆轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)得來(lái)的。焦炭的機(jī)械強(qiáng)度是在冷態(tài)下試驗(yàn)的結(jié)果，不能準(zhǔn)確地反映焦炭在高爐內(nèi)二次加熱下的熱強(qiáng)度。（2）焦炭塊度均勻系數(shù)。它是評(píng)價(jià)焦炭塊度是否均勻的指標(biāo)。3.焦炭的熱性質(zhì)目前，在我國(guó)用于表征焦炭高溫下熱性質(zhì)的方法有高溫下焦炭同CO2反應(yīng)性（CRI）和反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）兩種。焦炭反應(yīng)性是焦炭在1100時(shí)與CO2的反應(yīng)能力，其好壞會(huì)顯著影響高爐燃料比。焦炭與CO2反應(yīng)后的強(qiáng)度是測(cè)定反應(yīng)性

11、后焦球的型轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。與高爐料柱透氣性關(guān)系十分密切。4.焦炭的顯微結(jié)構(gòu)焦炭的顯微結(jié)構(gòu)是指焦炭氣孔壁的顯微結(jié)構(gòu)其碳的結(jié)構(gòu)形式有鑲嵌型、粒狀流動(dòng)型和少量區(qū)域型所構(gòu)成，還有少量絲質(zhì)型、基礎(chǔ)型及礦物等組成。三、焦炭的質(zhì)量指標(biāo)1.焦炭的工業(yè)分析及機(jī)械強(qiáng)度焦炭由于用途不同，對(duì)其質(zhì)量要求也不同。供高爐冶煉用的冶金焦的質(zhì)量指標(biāo)包括焦炭的工業(yè)分析、機(jī)械強(qiáng)度、粒度篩分組成、塊度均勻系數(shù)等項(xiàng)。鑄造用的鑄造焦要求塊度大、灰分低、硫含量低、強(qiáng)度高、氣孔率低和反應(yīng)性低。而氣化用焦則應(yīng)具有盡可能大的反應(yīng)性、氣孔率大、耐磨性低些。焦炭的工業(yè)分析包括水分、灰分、硫分、揮發(fā)分含量等項(xiàng)。機(jī)械強(qiáng)度包括抗碎強(qiáng)度指標(biāo)M25 (或M40)、

12、耐磨指標(biāo)M10，鑄造焦還有落下強(qiáng)度指標(biāo)SI450。我國(guó)采用米庫(kù)姆轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)方法測(cè)定焦炭的機(jī)械強(qiáng)度。世界各國(guó)的轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)在裝置的尺寸、鼓內(nèi)結(jié)構(gòu)、試樣粒度和重量、轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)、篩孔、表示方法等不盡相同。焦炭的篩分組成是計(jì)算焦炭塊度80mm、8060mm、6040mm、4025mm等各粒級(jí)的百分含量。利用焦炭的篩分組成可以計(jì)算出焦炭的塊度均勻系數(shù)k。k可由下式算出：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，人們研究出，可以用焦炭的反應(yīng)性(CRI)和反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)來(lái)作為評(píng)價(jià)焦炭高溫強(qiáng)度指標(biāo)。我國(guó)采用的測(cè)定方法與日本新日鐵相同，都是使實(shí)驗(yàn)條件更接近高爐情況。即在1100恒定溫度下用純CO2與直徑20mm焦球反

13、應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為120min，試樣重200g，以反應(yīng)后失重百分?jǐn)?shù)作為反應(yīng)性指數(shù)(CRI)。反應(yīng)后的焦炭在直徑130mm、長(zhǎng)700mm的I型轉(zhuǎn)鼓中以每分鐘20轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)600轉(zhuǎn)并經(jīng)篩分，以大于1mm篩上物與入鼓試樣總重的百分?jǐn)?shù)作為反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)。3.焦炭質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(1)冶金焦質(zhì)量按GB/T19962003冶金焦炭新標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)GB/T19962003冶金焦炭代替GB/T199619940標(biāo)準(zhǔn)，從2004年4月1日起實(shí)施。新標(biāo)準(zhǔn)中的抗碎強(qiáng)度由原標(biāo)準(zhǔn)M25又增加了M40，原因M40廣為煉鐵生產(chǎn)企業(yè)操作中應(yīng)用；修改了揮發(fā)分指標(biāo)；增加了反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)；增加了范圍性附錄“冶金焦炭機(jī)械強(qiáng)度M40和M10的

14、測(cè)定方法”。因此新標(biāo)準(zhǔn)更具有代表性，同時(shí)還可與國(guó)際接軌。第二節(jié) 煉焦用煤一、煤的生成過(guò)程煤是由植物殘骸經(jīng)生物化學(xué)作用和地質(zhì)變質(zhì)作用形成的一種有機(jī)生物巖。根據(jù)成煤物質(zhì)及成煤條件不同，可以把煤劃分為三大類(lèi)：腐泥煤、殘植煤及腐植煤。（1）腐泥煤 它是由死亡的低等植物和浮游生物在缺氧的條件下轉(zhuǎn)化而成。其特點(diǎn)是無(wú)光澤、硬度及韌性大，真密度一般小于1。其特點(diǎn)是灰分、硫分均高，碳含量低，并經(jīng)常含有品位較高的釩、鉬、鎳等伴生礦物。（2）殘植煤 這種煤在自然界儲(chǔ)量很少，但種類(lèi)較多。它是由高等植物殘?bào)w中最穩(wěn)定部分（如孢子、角質(zhì)層、樹(shù)脂、樹(shù)皮等）所形成。殘植煤一般含氫量高，揮發(fā)分多，低溫焦油產(chǎn)率高。它適于作為低溫干

15、餾及加氫液化的原料。（3）腐植煤 由高等植物殘?bào)w經(jīng)過(guò)成煤過(guò)程中的泥炭化作用、成巖作用及變質(zhì)作用生成腐植煤。它是自然界分布最廣、蘊(yùn)藏量最大、用途最多的煤。腐植煤根據(jù)煤化程度的不同分為泥炭、褐煤、煙煤和無(wú)煙煤四大類(lèi)。泥炭煤化程度最低，無(wú)煙煤煤化程度最高。煉焦用煤都是腐植煤。以下講的煤都是指腐植煤。成煤過(guò)程是成煤植物在泥炭沼澤中持續(xù)地生長(zhǎng)和死亡，其殘骸不斷堆積，在漫長(zhǎng)的過(guò)程中經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)作用和地質(zhì)變質(zhì)作用逐漸演變成泥炭、褐煤、煙煤、無(wú)煙煤的過(guò)程。成煤過(guò)程大致可分為泥炭化作用和煤化作用兩個(gè)階段。2. 成煤第二階段煤化作用階段由泥炭轉(zhuǎn)變?yōu)楹置骸熋?、無(wú)煙煤的過(guò)程為成煤的第二階段即煤化作用階段。煤化

16、作用的深淺程度用煤化度表示。煤化作用階段包括成巖作用和變質(zhì)作用兩個(gè)連續(xù)過(guò)程。（1）成巖作用泥炭經(jīng)成巖作用轉(zhuǎn)變?yōu)楹置?。由于地殼的升降運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)貧は鲁恋乃俣瘸^(guò)植物堆積的速度時(shí)，則植物殘?bào)w的堆積停止，而代之以粘土和泥砂的堆積，進(jìn)入成巖作用階段。這些粘土和泥砂在長(zhǎng)期的地質(zhì)因素作用下逐漸形成了堅(jiān)實(shí)的頂板，這樣，泥炭層就從地表轉(zhuǎn)入地下成為埋覆泥炭，如果泥炭的下沉速度和植物生長(zhǎng)的速度相匹配，就會(huì)形成很厚的泥炭層。在頂板的壓力以及一定溫度作用下，泥炭被壓實(shí)和脫水，并發(fā)生分解和縮聚反應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)變成褐煤。這是一個(gè)從無(wú)定形膠態(tài)物質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石狀物質(zhì)的過(guò)程，故稱(chēng)成巖階段。在這一過(guò)程中，泥炭中的植物殘留成分逐漸消失，

17、腐植酸含量先增加，后減少，從元素組成看，碳含量增加，氧和氫含量逐漸降低。這一過(guò)程發(fā)生在地下200400m的深度。壓力和時(shí)間是這個(gè)階段起主導(dǎo)作用的因素。（2）變質(zhì)作用煤的變質(zhì)作用使褐煤向煙煤、無(wú)煙煤演化。當(dāng)褐煤繼續(xù)沉降到較深處時(shí)，受到不斷增高的溫度和壓力的影響，引起煤的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)方面的重大變化，如腐植酸消失，出現(xiàn)粘結(jié)性、光澤增強(qiáng)等，褐煤逐漸演變成煙煤。影響變質(zhì)作用的主要因素是溫度，其次是時(shí)間和壓力。溫度使煤分子的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，壓力促進(jìn)了煤分子的空間物理結(jié)構(gòu)的變化。整個(gè)成煤過(guò)程如表所示：從褐煤轉(zhuǎn)變?yōu)闊熋汉蜔o(wú)煙煤，隨著煤化程度的增高，煤中碳含量增高，氫含量氧含量和揮發(fā)分

18、減少，煤的反射率增高，密度增大。由上表可以看出，在自然界中，從植物轉(zhuǎn)變成泥炭、煤的過(guò)程，是一個(gè)從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展過(guò)程，也是逐漸由量變到質(zhì)變的過(guò)程。各種煤僅僅是成煤過(guò)程中的某一階段的產(chǎn)物，它們彼此之間并沒(méi)有明顯的界限，當(dāng)其具備一定的地質(zhì)條件，它們都可以進(jìn)一步演變。（2）氫：氫是煤中第二個(gè)重要組成元素，在煤的有機(jī)結(jié)構(gòu)中，氫結(jié)合在碳的鏈狀或環(huán)狀結(jié)構(gòu)中。煤的氫含量隨煤化度的升高而減少。（3）氮：煤中的氮通常都是以有機(jī)氮的形式存在，主要由成煤植物中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化而來(lái)。煤的氮含量約為0.81.8%，氮含量隨煤化度的升高而略有下降。在干餾時(shí)，煤中的大部分氮轉(zhuǎn)化為氨與吡啶類(lèi)等。（4）氧：氧是煤的主要元素之一。在

19、整個(gè)煤的變質(zhì)過(guò)程中，氧含量隨煤化度的增加而迅速降低。從泥炭到無(wú)煙煤，煤的氧含量從3040%下降為25%。（5）硫：硫分是評(píng)價(jià)煤質(zhì)的重要指標(biāo)之一。在煉焦、氣化、燃燒等各種用煤工藝中，硫都是一種有害的雜質(zhì)。焦炭中的硫在高爐冶煉過(guò)程中會(huì)轉(zhuǎn)入生鐵中，而致使鐵熱脆，對(duì)鋼鐵產(chǎn)品極具危害。硫在煤中以有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫兩種形式存在。無(wú)機(jī)硫主要存在于礦物質(zhì)中，在洗選煤的過(guò)程中可除去一部分；有機(jī)硫存在于煤的有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)中，很難清除，用物理洗選的方法不能脫除。（6）磷：煤中的磷主要是無(wú)機(jī)磷，也有微量的有機(jī)磷。煉焦時(shí)，煤中磷全部進(jìn)入焦炭，煉鐵時(shí)，焦炭中的磷幾乎全部進(jìn)入生鐵，使鋼材冷脆。因此，磷是煤中的有害成分。我國(guó)的煤源一

20、般含磷都很低，不會(huì)超過(guò)煉焦用煤的工業(yè)要求（0.03%）。因此，通常不測(cè)定煤中的磷含量。（7）礦物質(zhì)：有原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)之分。原生礦物質(zhì)是植物生長(zhǎng)期間，從土壤中吸收的堿性物質(zhì)和成煤過(guò)程中泥炭化階段混入的粘土、沙粒、硫化鐵等，用洗選法無(wú)法去除，次生礦物質(zhì)可通過(guò)洗選除掉一部分。次生礦物質(zhì)是指煤在開(kāi)采過(guò)程中混入的頂板、底板和煤夾層中的煤矸石，這部分礦物質(zhì)密度較大，可用重力洗選法將其除掉。礦物質(zhì)在煤完全燃燒后以固體形式殘留下來(lái)，稱(chēng)為灰分。在煉焦過(guò)程中，煤的灰分幾乎全部殘留在焦炭中。煤的灰分不僅降低焦炭的強(qiáng)度，而且給高爐冶煉帶來(lái)不利。因此，灰分是衡量煤質(zhì)的重要指標(biāo)。（8）水分：煤的水分分為內(nèi)在水分和

21、外在水分。內(nèi)在水分的含量取決于煤巖的變質(zhì)程度，一般說(shuō)來(lái)，煤的變質(zhì)程度越高，內(nèi)在水分越少；外在水分的多少則取決于開(kāi)采、破碎、洗選、儲(chǔ)運(yùn)等條件，內(nèi)在水分和外在水分的和稱(chēng)為總水分。水分波動(dòng)過(guò)大，將直接影響焦?fàn)t操作的穩(wěn)定。2煤的工業(yè)分析（1）水分濕煤樣置于空氣中水分不斷蒸發(fā)，當(dāng)與空氣的相對(duì)濕度達(dá)到平衡時(shí)，所失去的水分稱(chēng)為“外在水分”。在此條件下仍留于煤樣中的另一部分水分，稱(chēng)為“內(nèi)在水分”，這兩者之和成為“全水分”。因此在一定溫度下將煤干燥，失去的質(zhì)量即為全水分。（2）灰分稱(chēng)取一定量的干試樣，在一定溫度（81510）下灼燒至恒重，以殘留物質(zhì)量占試樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)作為干基灰分。（3）揮發(fā)分揮發(fā)分主要是煤中有

22、機(jī)質(zhì)熱分解的產(chǎn)物。其測(cè)定方法是：稱(chēng)取1克的風(fēng)干煤樣，放入帶蓋的瓷坩堝內(nèi)，在高溫（90010）隔絕空氣下，加熱7分鐘，煤受熱分解，以氣體狀態(tài)析出的部分即為煤的揮發(fā)分與內(nèi)在水分之和。揮發(fā)分是評(píng)價(jià)煤質(zhì)及煤分類(lèi)的重要指標(biāo)，揮發(fā)分隨煤變質(zhì)程度的升高而降低的規(guī)律十分明顯，且其測(cè)定方法簡(jiǎn)單，易標(biāo)準(zhǔn)化，所以幾乎所有國(guó)家都將無(wú)水無(wú)灰基揮發(fā)分作為煤 工業(yè)分類(lèi)的煤化度指標(biāo)。（4）固定碳煤樣固定碳含量由下列公式計(jì)算而來(lái)煤樣固定碳含量FC（%）=100（Vf Wf Af）式中：Wf試樣分析基水分%Af試樣分析基灰分%Vf試樣分析基揮發(fā)分%三、煤的粘結(jié)性與結(jié)焦性1煙煤的熱解過(guò)程將煙煤隔絕空氣進(jìn)行加熱，隨溫度的升高，煙煤發(fā)

23、生錯(cuò)綜復(fù)雜的變化。大體經(jīng)歷以下幾個(gè)階段：（1）干燥和預(yù)熱（常溫-200）水分蒸發(fā)吸附在煤的氣孔和表面上的二氧化碳和甲烷等氣體逐漸析出。（2）開(kāi)始分解（200-350）不同變質(zhì)程度的煤開(kāi)始分解的溫度不同。此階段的分解產(chǎn)物，主要是化合水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等氣體及少量焦油蒸汽。（3）生成膠質(zhì)體（350-450）煙煤進(jìn)一步分解，生成氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)產(chǎn)物。由于氣體產(chǎn)物不能立即析出，形成氣、液、固三相共存的塑性體。開(kāi)始出現(xiàn)塑性體的溫度，稱(chēng)作煤的軟化溫度，它隨煤的變質(zhì)程度加深而升高，塑性體有一定粘度，其中氣體產(chǎn)物不能自由析出，因此出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象。不同煤生成的塑性體數(shù)量、質(zhì)量不同，膨脹情況也不同。（4）

24、塑性體固化與半焦形成（450-550）隨溫度升高，塑性體中的液態(tài)產(chǎn)物逐漸分解呈氣態(tài)析出，一部分與塑性體中固態(tài)產(chǎn)物相互凝聚、固化，生成固體的半焦。不生成塑性體或塑性體很少的，半焦多呈粉狀；塑性體較多的，半焦呈塊狀。固化溫度與軟化溫度之 差，稱(chēng)為塑性體溫度間隔。它愈寬，處于塑性體狀態(tài)的時(shí)間愈長(zhǎng)，說(shuō)明塑性體熱穩(wěn)定性愈好，塑性體中氣、液、固三相之間的作用愈充分，塊狀半焦內(nèi)的結(jié)合情況愈好。（5）半焦收縮（550-650）半焦進(jìn)一步析出氣體而收縮，同時(shí)生成裂紋。析出的氣體以甲烷和氫氣為主。（6）生成焦炭（650-900）半焦繼續(xù)析出氣體，因而半焦繼續(xù)收縮，出現(xiàn)的裂紋逐漸擴(kuò)大、加深、延長(zhǎng)。析出的氣體主要是氫

25、氣，且數(shù)量愈來(lái)愈少，最終生成比半焦結(jié)構(gòu)致密的焦炭。不同煤生成的焦炭不同，半焦呈粉狀的，焦炭也呈粉狀；半焦呈塊狀的，焦炭呈塊狀。煤化度低的煤煉出的焦炭，裂紋多，焦炭塊小抗碎強(qiáng)度差；煤化度高的煤煉出的焦炭，裂紋少，焦塊大但不耐磨；只有中等煤化度的煤生成的焦炭，抗碎耐磨，塊度適中。2煤的粘結(jié)性煤的粘結(jié)性就是煙煤在干餾時(shí)粘結(jié)其本身或外加惰性物的能力。它是煤干餾時(shí)所形成的膠質(zhì)體顯示的一種塑性。在煙煤中顯示軟化熔融性質(zhì)的煤叫粘結(jié)煤，不顯示軟化熔融性質(zhì)的煤叫非粘結(jié)煤。粘結(jié)性是評(píng)價(jià)煉焦用煤的一項(xiàng)主要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)低溫干餾、氣化或動(dòng)力用煤的一個(gè)重要依據(jù)。煤的粘結(jié)性是煤結(jié)焦的必要條件，與煤的結(jié)焦性密切相關(guān)。煉焦煤

26、中以肥煤的粘結(jié)性最好。3煤的結(jié)焦性煤的結(jié)焦性是煙煤在焦?fàn)t或模擬焦?fàn)t的煉焦條件下，形成具有一定塊度和強(qiáng)度的焦炭的能力。結(jié)焦性是評(píng)價(jià)煉焦煤的主要指標(biāo)。煉焦煤必須兼有粘結(jié)性和結(jié)焦性，兩者密切相關(guān)。煤的粘結(jié)性著重反映煤在干餾過(guò)程中軟化熔融形成塑性體并固化粘結(jié)的能力。測(cè)定粘結(jié)性時(shí)，加熱速度較快，一般只測(cè)到形成半焦為止。煤的結(jié)焦性全面反映煤在干餾過(guò)程中軟化熔融直到固化形成焦炭的能力。測(cè)定結(jié)焦性時(shí)加熱速度一般較慢。煉焦煤中以焦煤的結(jié)焦性最好。四、煤的巖相組成煤是一種可燃有機(jī)巖，因此可以用研究巖石的方法研究煤。有關(guān)這一領(lǐng)域的學(xué)科稱(chēng)為煤巖學(xué)。煤巖學(xué)不僅在地質(zhì)勘探方面起重要作用，而且在選煤、煤炭分類(lèi)和煉焦等工藝過(guò)

27、程中也得到實(shí)際應(yīng)用。例如，對(duì)于煉焦用煤按巖相組成不同進(jìn)行選擇粉碎，可改善煤料的粘結(jié)性及結(jié)焦性。煤的巖相分析分為宏觀法和顯微法兩種。宏觀法是根據(jù)煤的顏色、光澤、斷口、硬度、構(gòu)造結(jié)構(gòu)等外表特征來(lái)判斷煤的性質(zhì)和組成。將煤制成薄片或光片，用顯微鏡在透射光或反射光下來(lái)觀察煤的組成稱(chēng)為顯微法。1宏觀煤巖成分用肉眼或放大鏡觀察煤，可將煤分為鏡煤、亮煤、暗煤、絲炭四種煤巖成分。其中鏡煤和絲炭是簡(jiǎn)單的宏觀煤巖成分，亮煤和暗煤是復(fù)雜的煤巖成分。它們的顏色、光澤、斷口都各具特征，性質(zhì)也不相同。（1）鏡煤鏡煤呈黑色、光澤強(qiáng)、結(jié)構(gòu)均勻、性脆具有貝殼狀斷口，其形態(tài)多呈透鏡體或?qū)訝?。顯微鏡下觀察，鏡煤的輪廓清楚，它是由成煤

28、植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)過(guò)凝膠化作用而形成的。鏡煤的揮發(fā)分、氫含量較高，粘結(jié)性及結(jié)焦性好，反應(yīng)活性大，灰分低，含鏡煤多的煤是優(yōu)質(zhì)的煉焦及氣化原料。（2）絲炭絲炭呈絨黑色，有絲絹光澤和明顯的纖維結(jié)構(gòu)，它是由成煤植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)絲炭化作用而形成。絲炭外觀象木炭、性脆易碎能染手指。在顯微鏡下觀察時(shí)有清晰的格狀細(xì)胞結(jié)構(gòu)。絲炭含炭量高的煤，氫含量低，沒(méi)有粘結(jié)性，由于絲炭孔隙率高，易于吸氧而發(fā)生氧化和自燃。（3）亮煤亮煤呈黑色，光澤僅次于鏡煤，具有貝殼狀斷口，硬度低且性脆，易破碎。在顯微鏡下觀察亮煤是一種復(fù)雜的非均一的宏觀煤巖成分。亮煤的揮發(fā)分及氫含量高，粘結(jié)性較好。（4）暗煤暗煤呈灰黑色，光澤暗淡，斷口

29、平整光滑，結(jié)構(gòu)致密或呈粒狀，堅(jiān)硬且具有韌性，不易破碎。在顯微鏡下觀察，暗煤也是一種復(fù)雜的非均一的宏觀煤巖成分。暗煤粘結(jié)性差，灰分高，故含暗煤多的煤不適宜煉焦。2煤的顯微組成一般在顯微鏡下才能識(shí)別的煤的成分，叫顯微成分。由植物轉(zhuǎn)變成的是有機(jī)顯微成分，而礦物質(zhì)是無(wú)機(jī)顯微成分。（1）鏡質(zhì)組 它是腐植煤中最主要的顯微組分，由植物莖、葉的木質(zhì)纖維組織經(jīng)煤化作用形成的各種膠體。國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的煤都以鏡質(zhì)組為主，且其性質(zhì)與變質(zhì)程度呈有規(guī)律變化，故可用鏡質(zhì)組作為煤的代表組分。（2）絲質(zhì)組 其原始材料與鏡質(zhì)組相同，只是它經(jīng)過(guò)絲炭化作用而成。（3）半鏡質(zhì)組 在鏡質(zhì)組與絲質(zhì)組之間存在的一種過(guò)渡組分。其性質(zhì)大約1/3近

30、似于鏡質(zhì)組，2/3近似于絲質(zhì)組。（4）穩(wěn)定組 植物殘骸中的角質(zhì)、孢子、樹(shù)脂等，因有角質(zhì)或樹(shù)脂保護(hù)，能抵抗細(xì)菌生化作用而在泥炭中保持原有狀態(tài)，所以稱(chēng)作穩(wěn)定組。（5）礦物質(zhì) 是煤中的惰性組分，由各種礦石如粘土礦、黃鐵礦等組成。宏觀煤巖成分的鏡煤中主要是鏡質(zhì)組，絲炭主要是絲質(zhì)組，亮煤和暗煤是各種組分的混合體，但亮煤的主體是鏡質(zhì)組，暗煤的主體是絲質(zhì)組。3煤巖顯微組分的工藝性質(zhì)（1）各顯微組分的工藝性質(zhì)和元素分析 對(duì)同一種煤的不同顯微組分而言，一般揮發(fā)分產(chǎn)率以穩(wěn)定組最高，鏡質(zhì)組其次，絲質(zhì)組最低。碳含量則以絲質(zhì)組最高，穩(wěn)定組其次，鏡質(zhì)組稍低于穩(wěn)定組。（2）干餾后的變化 在焦炭或半焦中以骨架形式存在的絲質(zhì)組

31、，沒(méi)有粘結(jié)性，稱(chēng)為惰性組分。在熱分解時(shí)基本沒(méi)有液態(tài)產(chǎn)物，也不熔融，故和灰分一樣，都稱(chēng)為不可熔組分。以顆粒狀粘結(jié)物形式存在的鏡質(zhì)組粘結(jié)性最好，半鏡質(zhì)組及穩(wěn)定組形成的膠質(zhì)體易于揮發(fā)，粘結(jié)性次于鏡質(zhì)組。它們稱(chēng)為活性組分，也稱(chēng)為可熔組分。（3）干餾產(chǎn)物的收率 焦炭產(chǎn)率以絲質(zhì)組最高，鏡質(zhì)組其次，穩(wěn)定組最低，穩(wěn)定組的焦油收率最高，絲質(zhì)組焦油產(chǎn)率最低。（4）氧化 一般穩(wěn)定組比鏡質(zhì)組和絲質(zhì)組較難氧化。五、煤的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)煤的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)煤炭資源合理利用的基本法則，是統(tǒng)計(jì)資源儲(chǔ)量、計(jì)劃、供應(yīng)和評(píng)價(jià)煤炭資源利用合理性的基本依據(jù)。分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的制定也反映了我國(guó)在煤炭加工利用方面的科學(xué)技術(shù)發(fā)展。1958年國(guó)家技術(shù)委員會(huì)推薦

32、的煤分類(lèi)方案，以華北地區(qū)、東北地區(qū)的煤樣為依據(jù)，煤的可燃基揮發(fā)分產(chǎn)率和膠質(zhì)層的最大厚度為分類(lèi)指標(biāo)。六、炭化室內(nèi)的結(jié)焦過(guò)程這里主要闡述炭化室內(nèi)結(jié)焦過(guò)程特點(diǎn)，以利于進(jìn)一步討論配煤質(zhì)量指標(biāo)和配煤原則。炭化室內(nèi)煤料的結(jié)焦過(guò)程基本特點(diǎn)有二：一是單向加熱、成層結(jié)焦；二是結(jié)焦過(guò)程中傳熱特性隨爐料的狀態(tài)和溫度而變化。1. 成層結(jié)焦過(guò)程與煉焦最終溫度炭化室在裝煤之前的墻面溫度一般約為1100，裝煤后常溫的煤立即大量吸收墻體的熱量，使?fàn)t墻表面的溫度急劇下降，而緊靠爐墻的煤料快速升溫，炭化室中心面的煤料仍處于常溫。隨著結(jié)焦時(shí)間的推移，靠近爐墻的煤料在裝煤后的67個(gè)小時(shí)已經(jīng)成焦。炭化室中心面的煤料的溫度僅為10020

33、0，也就是說(shuō)此時(shí)從炭化室墻面到中心面之間的物料，處于結(jié)焦過(guò)程各個(gè)階段的情況都有（如圖2-1右），緊靠爐墻處為焦炭層，接著依次分緊靠爐墻處為焦炭層，接著依次分別為半焦層、塑性層、干煤層、濕煤層。在一個(gè)炭化室內(nèi)結(jié)焦過(guò)程是從兩側(cè)炭化室墻面開(kāi)始，一層層地逐漸向炭化室中心面推移，稱(chēng)為“成層結(jié)焦”。到了結(jié)焦末期，焦炭層逐漸移止中心面，整個(gè)炭化室全部成焦，因此結(jié)焦末期炭化室中心面的溫度（焦餅中心溫度）可以作為焦餅成熟程度的標(biāo)志，成為煉焦最終溫度。圖2-1左表明，結(jié)焦過(guò)程中煤料狀態(tài)隨時(shí)間而變化。不同狀態(tài)的各種中間產(chǎn)物的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、相變熱、反應(yīng)熱等都不相同。由此可知：（1）同是半焦層、塑性層，它們距炭化室

34、墻面的距離不同，同層兩側(cè)的溫度差不同，升溫速度也不同，靠炭化室墻處的升溫速度快，中心面的升溫速度慢。快者約5/分，慢者約2/分。致使炭化室內(nèi)不同位置的焦炭質(zhì)量不同，接近爐墻的焦炭真密度、導(dǎo)電率、顯微強(qiáng)度高，塊焦反應(yīng)性低且反應(yīng)后強(qiáng)度高。（2）由于成層結(jié)焦，炭化室兩側(cè)有大體平行于墻面的兩個(gè)塑性層，炭化室底和頂部也各有一個(gè)塑性層，四面相連形成一個(gè)塑性層膜袋。2. 各層升溫速度與焦炭質(zhì)量 用肉眼觀察焦餅可以看到炭化室墻面附近的焦炭熔融良好、結(jié)構(gòu)致密，距離炭化室墻面較遠(yuǎn)的焦炭熔融性稍差。這是由于各層煤料在塑性溫度區(qū)間的升溫速度不同，對(duì)于同一種煤料，提高升溫速度則最高流動(dòng)度增加、塑性溫度區(qū)間變寬，使塑性體

35、內(nèi)熱解產(chǎn)物之間相互作用改善，從而改善焦炭質(zhì)量。炭化室墻面附近焦塊兩端的溫度差大，因此焦塊的裂紋多而深，該處的焦炭粒度小，而焦餅中心處焦塊兩端的溫度差小，裂紋少而淺，焦塊大。另外在焦餅中心處兩側(cè)的塑性區(qū)匯合時(shí)，塑性區(qū)厚度最大，塑性區(qū)產(chǎn)生熱解氣體排出的阻力最大，塑性體對(duì)兩側(cè)爐墻的側(cè)壓力也為最大，也即此時(shí)的膨脹壓力最大。3. 熱解氣體析出途徑煤在結(jié)焦過(guò)程中產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物大部分是在塑性溫度區(qū)間產(chǎn)生的，熱解生成的氣態(tài)產(chǎn)物中的一部分從塑性層的內(nèi)側(cè)干煤層通過(guò)頂部流經(jīng)爐頂空間，這部分氣態(tài)產(chǎn)物稱(chēng)為“里行氣”（圖2-2），約占?xì)鈶B(tài)產(chǎn)物的1020%。氣態(tài)產(chǎn)物的大部分及半焦層內(nèi)產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物穿過(guò)高溫焦炭層縫隙，沿焦餅

36、與墻面之間的縫隙流經(jīng)爐頂空間，這部分氣態(tài)產(chǎn)物稱(chēng)為“外行氣”，約占?xì)鈶B(tài)產(chǎn)物的7590%。氣態(tài)產(chǎn)物中的碳?xì)浠衔镌诮固靠p中發(fā)生裂解，生成的石墨沉積在焦炭表面，使焦炭呈銀灰色，使化學(xué)產(chǎn)品中的酚類(lèi)及甲苯含量降低。如果墻面溫度和爐頂空間溫度過(guò)高，炭化室墻面和爐頂空間將生成大量石墨。七、煤的結(jié)焦特性我國(guó)新的煤分類(lèi)方案中的14種煤，除了無(wú)煙煤、不粘煤、長(zhǎng)焰煤、褐煤等4種以外，其它10種煤均可以配煤煉焦。一般都是以氣煤(QM)、肥煤(FM)、焦煤(JM)、瘦煤(SM)、13焦煤(13JM)、氣肥煤(QF)等為主。其它幾種只能少量配入。各種煤的性質(zhì)不同，在配煤中的作用也不同。（1）氣煤(QM)變質(zhì)程度低，揮發(fā)分

37、含量較高，粘結(jié)性低，煉焦時(shí)焦餅收縮較大并形成大量的垂直爐墻的縱裂紋。配煤中氣煤比例高時(shí)，焦炭快小、強(qiáng)度低。適當(dāng)?shù)嘏淙霘饷嚎墒雇平谷菀?，煤氣和化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率提高。（2）肥煤(FM)是中等變質(zhì)程度的煤，粘結(jié)性很高，單獨(dú)成焦時(shí)，由于塑性體的熱阻大，焦炭有較多的平行于炭化室墻面的橫裂紋，在焦根部有“蜂窩焦”，焦炭的抗碎強(qiáng)度和焦煤煉出的焦炭相似，但耐磨性稍差。高揮發(fā)分的肥煤煉出的焦炭的耐磨強(qiáng)度就更差一些。配煤中有肥煤時(shí)，可以適當(dāng)配入粘結(jié)性差的煤。但肥煤比例不宜過(guò)高，使配煤出現(xiàn)“過(guò)肥”現(xiàn)象時(shí)，焦炭塊小，強(qiáng)度不好。（3）焦煤(JM)是能單獨(dú)成焦的最好的煉焦煤，焦炭塊度大、裂紋少、耐磨性好，在配煤中起到提高焦炭

38、強(qiáng)度的作用。（4）瘦煤(SM)粘結(jié)性不高，配煤中適當(dāng)配入瘦煤，可以降低半焦收縮，焦炭塊度較大，但配入量過(guò)多時(shí)，使配煤的粘結(jié)性過(guò)低，焦炭的耐磨性下降，焦炭質(zhì)量不好。（5）1/3焦煤(1/3JM)是過(guò)渡性煤種，它是介于焦煤、肥煤、氣煤之間煤。單獨(dú)也可以成焦，焦炭強(qiáng)度接近于肥煤，耐磨強(qiáng)度比肥煤低，比氣肥煤、氣煤要高。13焦煤由于有較高的粘結(jié)性，是配煤煉焦的骨架煤之一。（6）氣肥煤(QF)是揮發(fā)分和粘結(jié)性都較高的較特殊的煤種。單獨(dú)成焦時(shí)，焦炭強(qiáng)度低于肥煤，但又高于氣煤，同時(shí)煤氣發(fā)生量大，化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率也高。在配煤中可以增加化學(xué)產(chǎn)品。（7）貧煤（PM）加熱時(shí)不產(chǎn)生或只產(chǎn)生極微量的塑性體，沒(méi)有粘結(jié)性，不能單

39、獨(dú)煉焦，但可以少量配入作為瘦化劑。配入貧煤時(shí)最好經(jīng)過(guò)精細(xì)的粉碎。（8）無(wú)煙煤（WY）是變質(zhì)程度最深的煤。所含的揮發(fā)分最低，加熱時(shí)不產(chǎn)生塑性體，加熱至高溫也不結(jié)成焦炭。因此不將其劃入煉焦用煤的范圍內(nèi)。有時(shí)在瘦煤缺乏地區(qū)，當(dāng)配煤中煤料較肥時(shí)，可少量配入無(wú)煙煤作瘦化劑，配入時(shí)需經(jīng)過(guò)細(xì)粉碎。八、煉焦用煤的準(zhǔn)備1. 配煤的意義與原則高爐用焦，要求灰分低、含硫少、強(qiáng)度大。但是從上述單種煤結(jié)焦特性可知，大多數(shù)單種煤在煉焦?fàn)t內(nèi)不易煉出機(jī)械強(qiáng)度較高的優(yōu)質(zhì)冶金焦。有些煉焦用煤因含灰、硫等有害雜質(zhì)過(guò)高，不能滿(mǎn)足高爐冶煉的要求。此外，高爐、鑄造及其它工業(yè)對(duì)焦炭質(zhì)量也有不同要求，都不是憑單種煤煉焦所能解決的。因此，必須

40、把不同牌號(hào)的煤進(jìn)行配合使用，才能取長(zhǎng)補(bǔ)短，煉出各種質(zhì)量規(guī)格的焦炭，以適應(yīng)各部門(mén)的需要。根據(jù)我國(guó)煤炭資源的具體情況，采用配煤煉焦既可以合理利用我國(guó)各地區(qū)煉焦煤的資源，又是擴(kuò)大煉焦用煤的基本措施之一。為了保證焦炭質(zhì)量，又利于生產(chǎn)操作，在確定配煤方案時(shí)，應(yīng)考慮以下幾項(xiàng)原則：(1)配合煤的性質(zhì)與本廠的煤料預(yù)處理工藝以及煉焦條件相適應(yīng)，保證焦炭質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)，滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。(2)符合區(qū)域配煤的原則，有利于擴(kuò)大煉焦煤資源，充分利用弱粘結(jié)煤。(3)有利于增產(chǎn)焦?fàn)t煤氣及化學(xué)產(chǎn)品，控制煤料受熱所產(chǎn)生的膨脹壓力，避免難推焦。(4)縮短來(lái)煤的平均距離，便于車(chē)輛調(diào)配，避免“違流”現(xiàn)象。(5)來(lái)煤數(shù)量均衡

41、，質(zhì)量均勻。 (6)降低生產(chǎn)成本，有經(jīng)濟(jì)效益。要確定煉焦配煤的配煤比，除了符合以上各點(diǎn)基本原則之外，首先要做配煤試驗(yàn)。在試驗(yàn)前，要將各單種煤的工業(yè)分析和膠質(zhì)層厚度、G值等有關(guān)指標(biāo)測(cè)定完，再按一定配合比例對(duì)配煤中的水分、灰分、硫分、揮發(fā)分、y值、G值等進(jìn)行加和計(jì)算，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有的指標(biāo)有問(wèn)題時(shí)，重新調(diào)整配合煤的配煤比。使配煤比滿(mǎn)足配煤工藝指標(biāo)的要求。按比例配合好的煉焦煤進(jìn)行小焦?fàn)t(或鐵箱)試驗(yàn)。煉出的焦炭符合技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)要求，即把這個(gè)配煤比定為焦?fàn)t生產(chǎn)的配煤比。在煉焦生產(chǎn)中，需要變更配煤比時(shí)，一般是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)增減某幾種煤，或者按煤場(chǎng)貯存某種煤數(shù)量的情況調(diào)整配煤比。 2. 煤的質(zhì)量指標(biāo)高爐冶煉要求

42、焦炭低灰、低硫、高強(qiáng)度、熱性能穩(wěn)定，為了保證焦炭的質(zhì)量，配合煤的質(zhì)量應(yīng)該符合以下質(zhì)量指標(biāo)。(1) 水分 (2) 灰分 (3) 硫分(4) 揮發(fā)分(5) 粘結(jié)性(6) 細(xì)度3. 備煤工藝選擇配煤工藝流程的目的是為了擴(kuò)大煉焦煤源和改善焦炭質(zhì)量.各種工藝流程的區(qū)別，主要在于煤料的粉碎加工方式，備煤工藝流程可分為以下幾種：（1）先配煤后粉碎的工藝流程：先配合(按比例)，再粉碎。（適用于煤料粘結(jié)較好、煤質(zhì)較均勻的情況）（2）先粉碎后配煤的工藝流程先根據(jù)其性質(zhì)進(jìn)行不同細(xì)度的粉碎，然后配合，最后進(jìn)行混勻。(3)選擇粉碎流程按參與配煤煉焦的各煤種和巖相組成的硬度的不同，以及要求粉碎的粒度不同，將粉碎與篩分相結(jié)

43、合。4. 原料煤的接受焦化廠的原料主要是煤，原料煤一般采用鐵路，公路，水運(yùn)三種運(yùn)輸方式進(jìn)廠，用不同的卸煤設(shè)備卸下，由帶式輸送機(jī)送入貯煤場(chǎng)或配煤室。若洗煤廠與焦化廠距離較近，洗煤廠的洗精煤可用帶式輸送機(jī)直接送焦化廠。1）焦化廠對(duì)來(lái)煤一定要有嚴(yán)格的驗(yàn)收制度2）焦化廠對(duì)來(lái)煤應(yīng)取樣分析 3）各種煤的卸煤和貯煤場(chǎng)地必須清潔， 如果更換場(chǎng)地，對(duì)該煤場(chǎng)必須徹底清掃，以避免不同牌號(hào)的煤互混。5. 原料煤的貯存（1）貯煤場(chǎng)為了保證焦?fàn)t連續(xù)、均衡地生產(chǎn)和焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定，備煤車(chē)間需設(shè)置具有一定容量的貯煤場(chǎng)（在某些大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，焦化廠不單獨(dú)設(shè)貯煤場(chǎng)，原料煤貯在綜合料場(chǎng)）。洗精煤經(jīng)卸車(chē)后就運(yùn)往貯煤場(chǎng)地，貯煤場(chǎng)地有室

44、內(nèi)煤場(chǎng)和室外煤場(chǎng)兩種類(lèi)型。煤場(chǎng)管理有以下要求：（1）煤場(chǎng)應(yīng)有足夠的容量，以保證一定的儲(chǔ)備量，使焦?fàn)t連續(xù)均衡地生產(chǎn)，并穩(wěn)定焦炭質(zhì)量。（2）保證不同煤種單獨(dú)存放。對(duì)同一種煤，為消除和減少由于不同礦井或煤層來(lái)煤所造成的該煤種的煤質(zhì)差別，在貯煤場(chǎng)存放過(guò)程中應(yīng)實(shí)行質(zhì)量混勻化。（3）防揚(yáng)塵與排水。當(dāng)焦化廠所在地區(qū)風(fēng)力較大時(shí)，為防止粉塵過(guò)大污染大氣及煤的損失，卸煤時(shí)應(yīng)有噴水設(shè)施，煤堆應(yīng)噴水或噴覆蓋劑。（2）煤的氧化煤在貯存過(guò)程中必然與空氣接觸，空氣中存在氧，這是煤發(fā)生氧化的外部原因。而煤本身在與氧接觸時(shí)將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這是煤氧化的根本原因。氧化到一定程度，則可能發(fā)生自燃，自燃是隨煤氧化程度的加深在一定條件下的必然結(jié)果。低變質(zhì)程度的煤，氣孔率高，吸附的氧多，因此氧化得快。變質(zhì)程度越低，存放時(shí)間越長(zhǎng)，大氣和煤堆溫度越高，氧化越快。新從礦進(jìn)采出的煤氧化最快。以褐煤為例，其變質(zhì)程度低，新從礦井采出的褐煤，存放半個(gè)月，塊煤就產(chǎn)生很多裂紋，加一點(diǎn)力，就能變成碎塊。煤氧化后，影響煤的性質(zhì)主要表現(xiàn)在以下幾方面：1）使煤的結(jié)焦性變壞2）使煤的燃點(diǎn)降低.氧化越深，燃點(diǎn)降低越多，因此，可以用燃點(diǎn)降低情況來(lái)判斷煤的氧化程度。3）使煤的揮發(fā)分，碳，氫及發(fā)熱量降低，而氧增加自燃是煤氧化到一定程度造成的，因此減輕煤的氧化，即可防止煤的自燃。（3）原料煤的貯存期限6. 煤的解凍