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随着钢铁行业的发展,高炉的大型化对焦炭的质和量要求越来越高,而优质炼焦用煤资源也逐渐出现紧缺情况。所以研究保证焦炭质量的前提下,在炼焦过程中配入一定量的非炼焦煤,对降低炼焦成本、扩大炼焦用煤资源意义重大。我国非炼焦资源中高变质煤类的无烟煤和贫瘦煤资源量丰富,但因其没有粘结性,在以往工业生产的配煤炼焦中几乎没有使用。如果能通过处理使之能利用于配煤炼焦,可有效降低生产成本,提高企业经济效益。 本文针对高变质程度煤粉进行改性处理,结合塑性成焦机理与供氢原理,借助XRD检测方法和元素分析检测方法研究了自主开发的一种煤粉改性剂(ZBS)对无烟煤和贫瘦煤的改性机理。并在2kg小焦炉和200kg焦炉试验基础上,研究配入无烟煤和贫瘦煤时,ZBS的改性效果和对焦炭质量的改善作用。通过实验条件优化,实现了非炼焦煤配入量达到10%以上,焦炭质量合格的目标。主要试验结论如下: ① ZBS改性剂对无烟煤和贫瘦煤的作用:一方面增加可与氢结合的活性点;另一方面在焦化过程中煤由大分子物质向胶质体转变的时候具有供氢作用。 ②2kg小焦炉试验结果表明:在生产配合煤基础上配加5%无烟煤和6%贫瘦煤,加入0.08%ZBS-M03时效果最佳。与直接加无烟煤和贫瘦煤相比,焦炭冷态强度M25提高3.58个百分点、M10下降2.39百分点,焦炭热态强度CRI降低了9.25个百分点,CSR提高了15.39百分点,其指标接近生产配合煤炼制的焦炭水平。 ③200kg焦炉试验表明:在配合煤中直接添加5%无烟煤和6%贫瘦煤基础上改性炼焦,ZBS-M03改性剂的最佳用量为0.10%。与未加剂相比,M40提升0.8个百分点,M10下降1.2个百分点,CRI下降2.0个百分点,CSR上升5.7个百分点。通过对所炼焦炭喷洒ZBS-C01改性剂的后续处理,焦炭热态性能大幅度提高,优于生产配合煤指标。 ④通过对配合煤配煤结构和 ZBS配方的优化,利用5%无烟煤和6%贫瘦煤代替混1/3焦煤,在ZBS-M03为0.10%条件下,与未加剂相比,M40提高了0.8个百分点,CSR上升了3.30百分点,各项指标优于昆钢生产配合煤焦炭指标。 在上述研究成果的基础上,提出适合于昆钢生产的炼焦配煤结构:一平浪煤10%,盘江煤20%,混主焦煤40%,混1/3焦煤19%,无烟煤5%,贫瘦煤6%, ZBS-M030.10%。