加拿大与中国煤炭分类与处理的初步比较（2-2）
2013-07-31 17:18阅读：
炼焦煤质量要求
现代高炉需要由优质炼焦煤冶炼的高质量焦炭。
化学成分、灰分和水分
炼焦煤最重要的化学成分包括硫、磷和碱金属（钠、钾）。这些特性，连同水分和灰分，应该根据对炼铁过程的影响进行控制。煤中的硫会转移到焦炭中并会影响钢或铁的质量。尽管在炼铁过程中硫可以被去除，但是成本太高。灰分会从煤转移到焦炭中并影响炉渣生产的铁水质量。碱金属会减弱焦炭强度并腐蚀高炉耐火砖。大多数高炉要求焦炭为7%-9%灰分、0.65%-
.85%硫、0.03%-0.06%磷和0.2%-0.4%碱金属。
粘结特性
评估粘结特性的参数可以分为三类：1）描述炼焦过程中流动物质数量与质量的参数，包括胶质层最大厚度（maximum
plastic layer thickness）、最大流动度（maximum
fluidity）和最大膨胀度（maximum
dilatation）；2）描述焦炭剖面图和几何学的参数，比如自由膨胀系数（FSI）、葛金焦型（Grey-King
index）和坩埚膨胀系数（Crucible swelling index
number ,CSN）
；
3）关于煤炭结合惰性物质的粘结能力的参数，包括罗加指数（Roga
Index , G. I.）。
自由膨胀系数、最大流动度和最大膨胀度在北美地区更为流行，而中国通常使用粘结指数、胶质层最大厚度和最大膨胀度。自由膨胀系数、粘结指数、胶质层最大厚度、最大流动度将在下文探讨。
·自由膨胀系数FSI
FSI是初步评估煤炭粘结特性最简单的方法。燃烧后产生的焦渣可以通过肉眼观测来与标准形状比较。数字0-9被指定（ASTM
D-720）用于描述不同的轮廓。典型的FSI值如表3所示。不列颠哥伦比亚省东北和东南煤矿生产的炼焦精煤的FSI值通常在6-8之间。
表3
FSI典型值
煤炭类型
|
FSI值
|
不粘结
|
0
|
弱粘结
|
1~2
|
中粘结
|
2~4
|
强粘结
|
4~9
|
·粘结指数Caking Index
(GR.I.)
粘结指数是中国最广泛使用的用以衡量煤炭粘结能力的参数(GB5447-85)。粘结指数源自罗加指数（Roga
Index (R.
I.)），通过将标准无烟煤样的粒度从0.1mm改变为0.2mm，并将转鼓实验次数从3次减少至2次。此外，对于G值低于18的弱粘煤，测试样和标准样之间的混合比率做了修正。粘结指数的应用可以方便罗加指数高于80的高等级炼焦煤的分类。表4比较了典型G值和罗加指数。
表4
中国炼焦煤典型G值和罗加指数
煤种
|
贫煤
|
瘦煤
|
焦煤
|
1/3焦煤
|
肥煤
|
气肥煤
|
气煤
|
1/2中粘煤
|
弱粘煤
|
罗加指数
|
-
|
10-60
|
60-85
|
-
|
80-92
|
-
|
15-90
|
-
|
10-40
|
粘结指数
|
5-20
|
20-65
|
>50
|
>65
|
>85
|
>85
|
30-65
|
30-50
|
5-30
|
·最大流动度和最大胶质层厚度
最大流动度和最大胶质层厚度都是与炼焦过程中塑化相（plastic
phase）有关的参数。这些被用于预测测试煤样的粘结能力。最大流动度在北美和澳大利亚广泛使用，而最大胶质层厚度在中国更为广泛使用。
①、最大流动度。根据ASTM标准，最大流动度是根据被加热的精煤样（<
0.5
mm）以受控的加热速率测量的，精煤样中，在恒转矩下插有搅棒。煤样软化的同时，搅棒开始旋转。搅棒旋转的速度以每分钟的度盘分划（dial
division per minute
(ddpm)）为单位，与温度同时记录(ASTM
D2639)。
研究人员发现所测量的最大流动度的记录值与镜质组反射率存在线性关联。Grieve于1996年报告称原矿煤样线性关联为r2=0.6。报告中，大不列颠哥伦比亚(BC)炼焦煤的典型平均流动度值被摘取并列在表5中。大不列颠哥伦比亚(BC)东北部煤田为“和平河煤田”，包括3座主要煤层。大不列颠哥伦比亚(BC)东南部的Kootenay煤田包含3座煤田。
表 5 –
大不列颠哥伦比亚炼焦原煤典型流动度
煤田/煤层
|
初始软化温度
|
最大流动度温度
|
重新凝固温度
|
流动温度范围
|
最大流动度ddpm
|
BC东北部
|
421.5
|
46.1
|
493
|
71
|
440.4
|
BC东南部
|
437.5
|
467
|
493
|
55.5
|
192.8
|
②、最大胶质层厚度
最大胶质层厚度是根据原苏联尼·姆·萨保什尼科夫(L. M.
Sapozhnikov)于1932年提出的测试步骤进行测量的(GB/T429)。除了最大厚度，最终膨胀压降（final
drop of the expansion-
pressure）曲线X值和体积曲线（volume
curve）也源于此测试。在这个测试中，煤样以固定速率加热来模仿结焦过程。由于温度逐渐上升，容器中将产生不同的等温表面。最大胶质层厚度通过向样品中插入探针手工测量。测试结尾，当胶质物质变为“半焦”时样品将收缩，煤样减少的垂直距离即为X值。当液相（liquid
phase）出现时，煤样的体积被记录为体积曲线。
一些主要炼焦煤的典型最大胶质层厚度如图2所示，根据中国主要焦炭生产商所发表的数据。
图2
中国主要炼焦煤的挥发分与最大胶质层厚度
③、流动度与胶质层厚度的关系
胶质层厚度描述胶质体数量，而流动度关注液体的流动能力。二者之间存在部分关联，由于煤样中镜质组含量是液体产生的主要因素。
陈测试了超过400种中国烟煤的黏接特性并对结果做出统计分析（陈，1985）。表6改编自参考论文。从中可发现最大胶质层厚度与最大流动度之间存在一个0.66的关联系数。粘结指数（GR.I.和R.
I.）与最大流动度展现了更强的关联：GR.I.的关联系数为0.86，R.
I.的关联系数为0.87。似乎最大流动度与粘结指数存在更大关联，而非最大胶质层厚度。
煤的粘结性指数间的关联系数
|
|
粘结指数
|
罗加指数
|
坩埚膨胀系数
|
葛金焦型
|
最大胶质层厚度
|
最大膨胀度
|
Logαmax
|
GR.I.
|
R.I.
|
CSN
|
G.K.
|
Y
|
b
|
GR.I.
|
1.00
|
0.98
|
0.78
|
0.94
|
0.83
|
0.73
|
0.86
|
R.I.
|
0.98
|
1
|
0.77
|
0.91
|
0.80
|
0.69
|
0.87
|
CSN
|
0.78
|
0.77
|
1.00
|
0.80
|
0.63
|
0.58
|
0.37
|
G.K.
|
0.94
|
0.91
|
0.80
|
1.00
|
0.86
|
0.83
|
0.88
|
Y
|
0.83
|
0.80
|
0.63
|
0.86
|
1.00
|
0.92
|
0.66
|
b
|
0.73
|
0.69
|
0.58
|
0.83
|
0.92
|
1.00
|
0.76
|
Logαmax
|
0.86
|
0.87
|
0.37
|
0.88
|
0.66
|
0.76
|
1.00
|
④、最大膨胀度（b,
%）
此参数在北美（ASTM
D-5515）和中国（GB/T5450）均广泛使用。煤样被精磨至0.25mm（60目），然后压缩成60mm厚的圆柱体。之后煤样被放置于标有刻度的管状体中，顶部为标有刻度的活塞。管状体在火炉中以3℃/分钟的速率从330℃加热至600℃。活塞的运动作为最初煤柱长度的总的百分比记录下来，并记录相应温度。
⑤、炼焦煤强度
焦炭强度被用于评估炼焦煤质量也用于衡量焦炭在高炉中表现。与CO2反应后的焦炭强度，和滚筒实验是评估的通常方法。考虑到本文目的，焦炭强度将不予讨论。
中国的炼焦配煤
炼焦配煤通过向主焦煤中混入质量较差的煤炭进行。根据所需焦炭的使用要求，不同强度和特性的焦炭可生产出来。作为混煤基础的主焦煤在中国所使用的煤种包括焦煤、肥煤、1/3焦煤。这些煤种通常的重量混入比例为20%-30%。中国的基础焦煤比例不高，约为35%，并且含硫量较高，以传统的洗煤技术难以去除。这些因素决定了中国钢铁行业对于高质量炼焦煤的需求量巨大。中国的典型炼焦混煤要求如表7所示。
表7
中国典型炼焦煤质量要求
|
描述
|
灰分
%
|
全硫
%
|
挥发分
%
|
Y
值
mm
|
炼焦煤性质
|
<10
|
<1
|
25
至
30
|
15
至
20
|
常规分析、岩相分析、全硫确定、粘结性质相关分析是确定混入比例中主要的四个方面，焦炭生产商将根据粘结性质与各自成本、所采用炼焦技术及不同市场所需焦炭性质来确定混煤比例。
炼焦煤处理工艺比较
省略，请参考原文：链接
本文翻译自：A PRELIMINARY COMPARISON OF COAL CLASSIFICATION AND
PROCESSING
BETWEEN CANADA AND
CHINA（*Ting Lu, P. Eng. and Gerard
Laman），原文可由Google直接搜索到，翻译稿请点击此处下载。
