当前我国生产的冶金焦炭质量除宝钢外与发达国家相比存在着较大的差距。为适应高炉大型化、

高炉富氧喷煤技术,必须提高焦炭质量,为此必须根据我国煤炭资源情况采取一些切实可行的措施

,因地制宜地发展炼焦新技术。

炼焦煤是生产冶金焦的主要原料。对我国而言,优质炼焦煤储量不足,且多为高灰高硫,而气煤储量

大,且大多为低灰低硫,针对这种不利情况,其出路是开发出采用粘结性较差的煤生产出优质焦炭

的炼焦新技术。

1　发展捣固炼焦技术

捣固炼焦被世界不少国家如波兰、捷克等大量采用,我国气煤产量较大,东北、华东有五个厂采用

174孔焦炉捣固炼焦,每年生产焦炭130万t,约占我国机焦产量的2%。

我国捣固炼焦之所以发展缓慢,主要是捣固技术落后,使捣固焦炉不能大型化,目前国内最大捣固焦

炉炉高3.8m,而国外最高已达6m。

我国东北、华东地区气煤量大,炼焦用煤中配入了大量气煤。为提高焦炭质量,这些地区应大力发

展捣固炼焦。捣固炼焦能使焦炭质量提高,是因为通过对煤料的捣固,使炼焦煤堆密度增加,有利于

提高煤料的粘结性。其原因如下:

(1)捣固炼焦工艺使捣固煤饼中煤颗粒间的间距缩小28%～33%,因此在结焦过程中煤料的胶质体很

容易在不同性质的煤粒表面均匀分布浸润,煤粒间的间隙越小,填充间隙所需的胶质体液相产物的

数量也相对越少,即可以使较少胶质体液态产物均匀分布在煤粒表面上,进而在炼焦过程中,在煤粒

之间形成较强的界面结合。

(2)在煤粒间的间隙减小的情况下,炼焦过程中产生的干馏气体不易析出,煤料的膨胀压力增加,从

而增加煤粒的接触面积,有利于煤热解产物的游离基和不饱和化合物进行缩合反应。同时热解产物

的气体中带自由基的原子团或热分解的中间产物便有更充分的时间相互作用,产生稳定的、分子量

适度的物质,增加胶质体内不挥发的液相产物,结果使胶质体不仅数量增加,而且还变得稳定,这些

都有利于改善煤料的粘结性。由于捣固炼焦能提高煤料的粘结性,因此在保证焦炭质量相同的条件

下,捣固炼焦可增加约20%的气煤用量或者在相同配煤的条件下,焦炭质量可以得到提高。实践表明

,在煤料挥发分>30%的情况下,捣固炼焦得到的焦炭M40可提高2 %～4%,M1 0也有明显的改善。

但是,由于我国捣固技术的落后限制了捣固焦炉大型化,从而影响了捣固焦炉的发展。山东枣庄曾

拟建4.3m捣固焦炉,马钢焦化厂曾拟建6m捣固焦炉,均因国内捣固技术落后,引进国外先进技术又缺

乏资金而未能实现。最近,鞍山焦耐院和大连重机厂均开展了新型捣固机的试验研究,取得了一定

成果,通过了部级鉴定。但与国外先进技术相比仍有差距。因此,要加快发展我国捣固炼焦技术,特

别是要实现捣固焦炉大型化,有必要引进国外先进的设备或引进捣固机械的软件。值得注意的是

,最近报导了印度为解决炼焦煤质量差的情况,与德国萨尔堡进行了国际规划合作,建造了一座54孔

炭化室有效高为4570mm的捣固焦炉,年产焦炭60万t,在发展捣固炼焦技术方面已走在了前面。

2　采用配型煤炼焦技术.

为提高焦炭质量而往炼焦煤料中配入型煤炼焦在国际上已有几十年的历史。西德早在50年代就在

40孔6m高炭化室的硅砖焦炉上采用了部分煤料压块后配到炼焦煤料内入炉炼焦的技术。前苏联亦

从50年代开始就此进行了试验研究,南非也在部分工厂中采用了配型煤炼焦技术。日本已有新日铁

、钢管、住友金属及关西化学四个公司16个炉组、36座焦炉共计1610孔采用配部分型煤炼焦技术

,其年产焦炭约1600万t。日本采用配型煤炼焦时,型煤配入量为20%～30%。我国在宝钢一期工程中

从日本引进了此技术,其型煤配入量一般为30%,二期投产后均改为15%,三期通过联合设计的形式仍

采用配型煤炼焦技术,年产焦炭能力达600万t,约占全国机焦产量的9%。除宝钢外,马钢、包钢焦化

厂也曾计划在改扩建中采用配型煤炼焦技术,但最终未能如愿。

配型煤炼焦,之所以能提高焦炭质量,或在不降低焦炭质量的前提下少配用优质炼焦煤,是因为它能

改善煤料的粘结性和炼焦时的结焦性能。其基本原理如下:

(1)配入型煤块后 ,提高了入炉煤料的密度。使炭化过程中半焦化阶段的收缩降低,而使焦炭裂纹

减少。

(2)型煤块中配入了一定量的粘结剂,从而改善了煤料的粘结性能,对提高焦炭质量有利。

(3)型煤的视密度为1.1t/m3～1.2t/m3,而粉煤仅为0.70t/m3～0.76t/m3。型煤块中煤料互相接触

,远比粉煤紧密,在炭化过程中从软化到固化的塑性区间,煤料中的粘结组分和惰性组分的胶结作用

可以得到改善,从而提高了煤的结焦性能。

(4)高密度型煤与粉煤配合炼焦时,在融熔阶段,型块本身产生的膨胀压力,会对周围软化煤粒施加

压紧作用,促进了煤粒间的胶结,使焦炭结构更加致密。

一般来说,焦炭质量在一定范围内随着配入型煤比例的增加而提高。生产试验表明,型煤配比每增

加10%,焦炭强度指标DI15015约提高0.7%～1.1%,反应后约提高2.2%,随着型煤配比增至30%时,焦炭

强度指标DI15015可提高2%～3%,M10约可改善2%～4%。我国包钢焦化厂在工业试验基础上进行配型

煤炼焦的工业试验表明,型煤配入量30%,在与当时生产相同配煤比的条件下,配型煤与不配型煤相

比,M40由76%增加至82%,M10由7.4%下降至6.1%,较大幅度提高了焦炭质量,充分说明了配型煤技术

对改善焦炭质量是有效的。经过多年来对引进技术的消化工作,我国已具备工厂设计能力,但关键

设备仍需引进。

3　推广干法熄焦技术

20世纪50年代东德劳哈姆建立了第一套处理量为9t/h的现代化干熄焦装置以来,在前苏联切列波维

茨建立了处理量为30t/h～50t/h的干熄焦装置。到60年代苏联在八个厂推广了干法熄焦。70年代

日本从前苏联引进了该项技术,在户佃、千叶、扇岛等厂建成投产。波兰、罗马尼亚、土耳其、巴

基斯坦等国也陆续从前苏联引进干熄焦技术,装置的能力提高到56t/h～70t/h。至80年代前苏联已

建立起百余套装置,日本也有20多套。每套处理能力不断扩大,最大处理能力已达到150t h。我国

宝钢一期工程从日本引进四套处理能力为75t/h的干熄焦装置,在二、三期工程又由鞍山焦耐院设

计了八套装置,已建成投产。近年来,上海浦东煤气厂从前苏联引进了两套56t/h的干熄焦装置,此

外鞍钢和济钢也从前苏联引进了一套干熄焦装置。

干熄焦与湿熄焦相比,之所以能提高焦炭质量,是因为采用湿熄焦时,水将红焦急剧冷却,在焦炭内

部结构中造成很大的热应力,形成网状裂纹,气孔率增高,从而使焦炭强度降低,且容易裂成小块。

同时湿熄焦过程中水与红焦产生水煤气反应,使焦炭表面的球状组织破坏,焦炭内部气孔、裂纹增

多。从显微结构看,组织较脆薄。而干熄过程则反之,红焦冷却缓慢,焦炭内部热应力小,网状裂纹

少,气孔率低,故机械强度高。干熄焦过程中没有水煤气反应,焦炭表面为球状覆盖,焦炭结构致密

化,所以,干熄焦使焦炭机械强度和耐磨性都提高了。国际上一般认为干熄焦可使M40提高3%～8%,

使M10降低0.3%～0.8%,干熄焦使焦炭块度趋于均匀。

干熄焦对焦炭质量的影响与焦炭在干熄焦装置的预存室停留时间有密切的关系,焦炭强度指标M40

随焦炭在预存室停留时间的延长而增大。在预存室停留1h,M40约提高4%。

4　推广煤调湿技术

煤调湿(CMC)技术是将煤的水分控制在6%左右,再装入炉内炼焦,由于煤的水分小,煤粒间内磨擦小

,使煤料同加入型煤一样,其堆密度增加约7%～11%,采用调湿煤炼焦,焦炭强度指标DI15015提高

1%左右,相当于配入10%型块的效果。

煤调湿之所以能提高冶金焦炭质量,主要是因为其堆密度增加后,使炭化过程中半焦化阶段的收缩

降低,而使焦炭裂纹减少;另一方面采用调湿煤炼焦,其结焦速度快,使不同界面的焦炭温度比较接

近,因而内应力减小,焦炭裂纹减少。后一点如同采用窄炭化室焦炉炼焦一样,因而对配煤中增加气

煤配比是很有利的。

由于煤调湿的投资和生产费用低于型煤,又是一个节能项目,因此在日本已被广泛采用,到1992年日

本已有八个厂采用了煤调湿技术,并逐步代替型煤技术,如君津厂1976年建成型煤装置,到1991年就

被新建的煤调湿装置所取代。由日本新日铁和鞍山焦耐院联合设计的我国重钢焦化厂煤调湿装置

于1996年建成投产,初见成效。

由于煤调湿堆密度增加,尤其在正对装煤孔的炭化室下部增加较大,因而在炼焦过程中煤的膨胀压

力明显增加,对该部位的炉墙可能有不利影响,因此,采用煤调湿技术时,要加强炉体管理和维护,对

新建焦炉来说,建议炭化室下部的炉墙适当加厚,以增加其抵抗膨胀压力的能力。

5　采用其它炼焦技术

除了上述四项技术之外,还有其它技术,对提高焦炭质量均有显著效果。采用大容积焦炉后,由于其

煤料堆密度增加,焦炭质量相应提高。实践表明6m焦炉生产的焦炭,其M40指标比4.3m焦炉略有提高

。采取适当的闷炉及选择粉碎对提高焦炭质量也有一定效果。

综上所述,采用上述炼焦新技术可提高焦炭质量,宝钢焦炉采用大容积焦炉、混配型煤块、干熄焦

及闷炉等综合技术措施后,在其炼焦用煤与其他钢厂相比并不优越的情况下,焦炭质量却大大优于

其他厂。这就充分说明了采用炼焦新技术是非常必要的 ,它符合我国实际情况。总之 ,提高焦炭

质量应该大力发展炼焦新技术。

目前我国采用炼焦新技术的条件是具备的。宝钢采用大容积焦炉、混配型煤块及干熄焦等新技术

已有多年的生产经验,煤调湿炼焦技术在重钢也投产了几年,鞍山焦耐院已具备开展设计的条件。

高效捣固技术国外有成熟技术,石洞口、枣庄、马钢及鞍山焦耐院等多次与发达国家进行了技术交

流,对国外先进技术已有广泛的了解,引进该项技术的条件已经成熟。

采用炼焦新技术的问题已引起有关领导部门的重视,国家冶金局制定的1999、2000年冶金焦化企业

结构调整的四个重点工作中,有两项是关于采用炼焦新技术,即加快推广应用煤调湿等节能环保新

技术和重点投资首钢、济钢、鞍钢、武钢等企业的干熄焦工程建设。

我们深信,只要上下一心,共同努力,炼焦新技术一定能在我国焦化行业中迅速发展起来,冶金焦炭

的质量将越来越好。

原作者：王恭铎