簡介
隨著高爐大型化和富氧噴煤工藝的套用，高爐冶煉對焦炭強度提出了越來越高的要求。目前，我國優質煉焦煤資源嚴重短缺、質量不斷下降，如何提高焦炭強度已成為煉焦行業研究關注的焦點。
在煉焦過程中，煤顆粒之間會發生表面粘結和界面反應，入爐煤堆比重的大小決定單位體積內熱態顆粒之間接觸點的多少，影響著膠質體在煤粒表面的分布浸潤，為了探究配合煤堆比重對焦炭強度的影響程度，尋找堆比重與焦炭強度的相關關係，課題組以宣鋼所用煉焦煤做為試驗用煤，利用40 kg小焦爐，進行了多組不同堆比重的配合煤對焦炭強度影響程度的煉焦對比試驗，研究確定了配合煤堆比重與焦炭強度的相關關係，並在宣鋼生產配煤中成功套用，取得了很好的效果 。
堆比重對焦炭強度影響的試驗研究
技術原理
在煉焦過程中，煤顆粒之間要發生表面粘結和界面反應，煤粒間的間距小，單位體積熱態顆粒之間的接觸點多，產生的膠質體很容易在不同性質的煤粒表面均勻分布浸潤，易填滿煤粒間的空隙，進而在煉焦過程中煤粒之間形成較強的表面粘結和界面反應。另外煤粒間的間隙減小，煉焦過程中產生的氣體不易析出，煤料的膨脹壓力增加，從而增加煤料的接觸面積，有利於煤料熱解產物的游離基與不飽和化合物進行縮合反應。同時熱解產物的氣體中帶自由基的原子團與熱分解的中間產物有更充分的時間相互作用，產生穩定的、分子量適中的物質，增加膠質體內不揮發的液相物質，使膠質體不僅數量增加，而且變得穩定，有利於改善煤料的粘結性。增加入爐煤堆比重，可以使煤粒間的間距縮小，進而促進煤粒之間的表面粘結和界面反應，改善煤料的粘結性。
試驗用煤及配煤結構
選用宣鋼實際所用的各礦點煉焦煤做為試驗用煤，共涉及8 個煤種、30 個礦，按照實際生產各品種、礦點的配合比例，配合成試驗用配合煤。
堆比重對焦炭強度影響的試驗情況
利用40 kg 試驗焦爐，裝入數量、質量相同，堆比重不同的配合煤，進行了六組不同堆比重配合煤的煉焦對比試驗，研究堆比重對焦炭強度的影響效果和相關性，可以看出: 堆比重越大，各項強度指標越好，尤其是堆比重達到900 kg /m3 以上時，焦炭各項強度指標改善幅度較大 。
提高入爐煤堆比重在煉焦中的套用
從試驗研究成果得出增加入爐煤堆比重有利於焦炭各項強度指標的提高。那么在實際生產中如何提高入爐煤堆比重，達到提高焦炭強度的目的，課題組經過分析研究，認為改變配合煤粉碎細度可改變入爐煤堆比重。將粉碎機錘頭個數由48 個逐步降至12 個，分析了不同粉碎細度及粒度組成對入爐煤堆比重的影響，優選出了最佳的配合煤粉碎細度及粒度組成。
工業生產試驗
對生產使用的粉碎機的錘頭個數調整，進行配煤細度、堆比重、單孔裝煤量、焦炭強度的對比試驗。
隨著粉碎機錘頭個數的減少，配合煤細度的降低，堆比重增加，焦炭抗碎強度M40逐漸升高，當到達70% ～ 72% 時達到最高值，隨後又開始下降。同樣隨著配合煤細度的降低，堆比重增加，抗碎強度M10逐漸降低，當到達70% ～ 72%時達到最低值，隨後又開始升高。粉碎機錘頭個數為24 和18 個時焦炭機械強度基本相當，但粉碎機錘頭個數為18、細度為70%時，堆比重最大，焦爐單孔裝煤量達到最大值。因此粉碎機錘頭個數控制在18 個，細度為70% 左右時，焦炭質量和焦爐單孔裝煤量最佳。
工業生產中的套用與效果
根據工業生產試驗情況，宣鋼將提高配合煤堆比重的試驗成果成功用於實際配煤生產中，粉碎機錘頭按試驗最佳狀態進行了調整，配合煤粉碎細度基本控制在( 70 ± 2) % 組織生產。
項目實施後，M40升高1.1%，M10改善0.1%; 單孔裝煤量1#、2#焦爐平均增加1.13t; 3#、4#焦爐平均增加1.15 t; 5#、6#焦爐平均增加1.17 t 。
總結
試驗研究表明，提高入爐煤堆比重，縮小了煤粒間的間距，加強了煉焦過程中煤粒之間的表面粘結和界面反應，改善了煤料的粘結和結焦效果，堆比重與焦炭強度呈較好的正相關性。在實際生產中，通過調整粉碎機錘頭個數，改變粉碎細度，提高入爐煤堆比重手段，有效地提高了焦炭強度和焦炭產量，年實現經濟效益達1 100 萬元，推廣套用前景廣闊 。
