炼焦煤评价及配煤替代对焦炭(煤)质量的影响研究

焦炭(煤)在隔绝空气条件下，经高温干馏（焦化）得到的固体多孔碳素材料，是高炉炼铁、铁合金冶炼的核心原料。其分子结构（芳香团簇、支链结构、缺陷结构）、流动度、配煤方案，都会影响成焦过程，最终决定焦炭质量；同类煤替代可在控制成本前提下调控焦炭品质。

质量研究

容惰能力是指炼焦煤容纳惰性物质的能力。为进一步探究山西地区炼焦煤的容纳惰性物质能力及容惰能力作为评价指标在炼焦配煤中的贡献,试验选取山西地区5种炼焦煤,采用奥阿膨胀度法进行炼焦煤的容惰能力试验,40kg焦炉试验探究容惰能力与焦炭(煤)质量之间的关系。试验结果表明,当GR.I值高于85时,容惰能力对炼焦煤的黏结性区分较好,容惰能力可作为炼焦配煤的补充指标,弥补黏结指数(GR.I)、胶质层指数、奥阿膨胀度对强黏结性炼焦煤的评价缺陷,为更好的利用炼焦煤优势,科学合理的指导配煤提供理论支撑。容惰能力强的煤种能够改善焦炭(煤)的热态性能[1]。

炼焦煤是生产焦炭(煤)的直接原料,而配煤成本占炼焦总成本的85%以上。随着优质稀缺炼焦煤资源不断减少,合理利用不同种类煤炭资源,同时基于煤质特点将更多的煤种引入炼焦配煤,对实现降本增效及保证连续稳定生产具有重要意义。煤分子结构决定了煤在成焦过程中表现出的性质,最终影响焦炭(煤)质量,以焦化厂实际生产使用的炼焦配煤为基础,引入四组同类煤,通过Raman光谱分析、¹³CNMR分析、基式流动度测定、固定床热解实验等深入分析了煤种特性,利用40kg焦炉进行了同类煤替代的配煤炼焦实验,探讨了分别添加气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等不同煤种的炼焦煤对配煤成焦过程和焦炭(煤)质量的影响,进而为焦化厂基于煤质特性进行同类煤替代炼焦提供理论参考。结果表明:对于两种焦煤(JM1,JM2),JM1较小的芳香团簇支链(S.C.)可能是导致其流动度低和塑性温区窄的主要原因,JM1所得焦炭的质量劣于JM2所得焦炭的质量,JM2替代JM1后,焦炭质量变好;两种肥煤(FM1,FM2)的黏结性能好,化学结构都有着相当一部分的缺陷结构(AGR+VL+VR/AD大),有利于塑性体流动性的发展,FM2更好的黏结性使配煤所得焦炭(煤)冷态强度更高;两种气煤(QM1,QM2)的黏结性较差,QM2较小的S.C.限制其流动性的发展,流动度较低;所有煤种中贫煤(PM)的黏结性最差,PM的引入使焦炭(煤)质量发生劣化[2]。

参考文献

[1] 党帅,段汝元,孟令慧,等. 炼焦煤容惰能力研究及其对焦炭质量的影响[J]. 广州化工,2026,54(11):161-164. DOI:10.20220/j.cnki.1001-9677.2026.11.045. 

[2] 王雷雷,赵丹,刘丹丹,等. 炼焦煤的结构性质及同类煤种替代对焦炭质量的影响[J]. 煤炭转化,2025,48(1):45-54. DOI:10.19726/j.cnki.ebcc.202501005.