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淮北煤的炼焦特性初步研究 姜 英 煤炭科学研究总院 煤化工研究分院,北京 100013 摘 要介绍了淮北煤的煤质特性及其煤焦特性,该矿区是华东区最大的优质炼焦煤矿区,所产炼 焦煤的品种多,既有强结焦的肥煤和焦煤,又有低硫、低灰的1/ 3焦煤和瘦煤,是目前华东区大中 型焦化厂的主要配煤炼焦原料。 关键词淮北煤;炼焦;特性 中图分类号 TQ520 文献标识码 B文章编号100727677 20070320004203 Primary study on coking property of Huaibei coal J IAN G Ying Beijing Research Institute of Coal , China Coal Research Institute , Beijing 100013 , China Abstract The properties of Huaibei coal , especially its coking property , were introduced in this paper. Huaibei coalmine is the largest coalmine of coking coal in the East China , which produces versatile products of coking coals including fat coal and primary coking coal with strong caking property , 1 /3 coking coal and lean coal with low sulphur content and low ash content , and so on. All the products are supplied to the large or medium2scale coke2oven plants as the main coal blending materials for coking. Key words Huaibei coal; coking; property 1 概 况 111 位置交通 淮北煤田位于安徽省北部。地理坐标为东经 11556′ ～11912′,北纬3220′ ～3430′ 。包括 濉肖、宿县、临涣3个矿区及涡阳勘探区。现由淮 北矿业集团开发。 矿区东西长约140 km ,南北宽约110 km ,面 积约9 600 km2。其中含煤面积约6 912 km2。地跨 淮北、濉溪、锡山、肖县、宿州、固镇、蒙城、涡阳 等市县。 京沪和陇海两大铁路分别经过矿区的东侧和北 侧;符夹和濉阜两条铁路支线纵横穿越整个矿区。 公路以淮北、蚌埠、宿州、阜阳等市为枢纽,与邻 县、市四通八达。 112 煤系煤层 含煤地层为石炭、二叠系。含煤13～46层。 主要可采煤层赋存于二叠系石盒子组及山西组;含 可采及局部可采煤4～13层,其中3、4、5、6煤 层为主采煤层。一般由北而南、自西而东含煤系数 增加,厚度也增加。可采总厚11～1813 m。 矿区内闸河煤田受到火成岩侵蚀,煤田四周均 处于火成岩体包围之中。北部火成岩活动较轻微,中 部和南部较严重;浅部较轻微,深部较严重。中部的 3、4号等煤层,南部的5煤层均遭受火成岩不同程 度的侵蚀。尤其是张庄、岱河煤矿的3煤层,朱庄、 相城、杨庄煤矿的5煤层,受火成岩侵蚀严重。 煤田内宿县矿区煤种大部分为气煤、1 /3焦 煤;临涣矿区有焦煤、肥煤、1 /3焦煤、瘦煤、天 然焦等。 113 储量 淮北煤田已探明地质储量约80亿t ,其中工业 储量67亿t ,另有1 500 m以浅的预测资源量近 180亿t。到2004年底现有生产矿井的保有可采储 量11195亿t。其中以祁南矿的储量最大近3亿t , 许瞳矿的储量也达2114亿t。其余各矿均在1亿t 以下。 114 矿区生产建设情况 淮北矿业集团有限责任公司2004年生产 原煤2 15019万t。全公司共有14对生产矿井,核 定能力2 200万t /a。在各矿井中,核定能力最大 的为芦岭矿230万t /a ,依次为祁南矿和朱庄矿, 分别为210万t /a和200万t /a。其余各矿的核定 能力均在200万t /a以下。 淮北矿业集团公司共有9座洗煤厂,总核定能 力为1 490万t /a ,其中炼焦煤洗煤厂5座,核定 能力为980万t /a ,动力煤洗煤厂4座,核定能力 510万t /a。2004年入选炼焦原煤801万余吨,产出 4 第3期煤 质 技 术2007年5月 冶炼精煤46617万t。平均灰分9140 ～10180 , 全水分1014 ～1213 ,硫分小于0150 。淮北 矿业集团各矿及炼焦煤洗煤厂的基本情况分别见 表1和表2。 表1 淮北矿业集团公司下属煤矿一览表 煤矿名称核定能力/万t /a煤质/煤种 临涣矿180焦煤 袁庄矿70气煤 朱庄矿180瘦煤 岱河矿140瘦煤 杨庄矿180瘦煤 芦岭矿2301 /3焦煤 朔里矿190贫瘦煤 石台矿150焦煤 朱仙庄矿1801 /3焦煤 海孜矿90贫瘦煤、焦煤 童亭矿80肥煤 桃园矿150气煤 祁南矿210气煤 许疃矿150气煤 表2 淮北矿业集团公司炼焦煤洗煤厂基本情况 选煤厂名称核定洗选能力/万t /a选煤品种 淮北厂200瘦精煤 石台厂120瘦精煤 临涣厂300焦精煤11～12级 芦岭厂1801 /3焦精煤8级 朱仙庄厂1201 /3焦精煤10级 2 淮北煤煤质特征 由于受火成岩影响,原煤灰分普遍较高,干基 灰分 A d多在25 ～30 左右,且可选性较差, 精煤回收率还不到60 。但煤中硫分比淮南矿区 的更低,干基全硫 S t ,d为015 以下,其中不 少在013 左右。挥发分也因受火成岩影响而变化 很大,干燥无灰基挥发分 V daf从10 以下到 37 以上均有。 商品煤的平均灰分为23110 ,Vdaf为25103 , 哈氏可磨性指数HGI平均为8811。磷含量 P d 为01060 ,砷含量 As d为512μg /g。 各厂冶炼精煤的主要质量指标见表3。其冶炼 精煤的牌号以1 /3焦煤和焦煤为主,其次为瘦煤。 童亭矿和临涣矿也有部分为肥煤。精煤的平均Vdaf 均在32 以下,胶质层最大厚度Y值的平均值不 超过21 mm ,黏结指数也不大于90。 3 淮北煤的炼焦特性 311 单煤炼焦试验 从朱庄和张庄矿井主焦煤的200 kg焦炉试验 结果看出,其抗碎强度M40均高达77 以上见 表4 ,耐磨强度M10均低至711 ～712 ,岱河 矿煤的M40还不到60 ,而M10却高至2212 , 系属典型瘦煤的炼焦特性。 312 配煤炼焦试验 根据上海宝钢焦化厂二期的200 kg小焦炉配 煤试验结果可以看出表5 ,当淮北石台焦煤 Y 值为13 mm配比占10 、临涣肥煤 Y 值为 2515 mm配入30 的第一方案,所得焦炭的灰 分为13132 ,硫分0154 ,抗碎强度M40为 64186 ,耐磨强度M10为11102 ,而在第四方 案中的石台焦煤的配比不变,临涣肥煤的配比则由 30 降为17 时,这时所得焦炭灰分可比第一方 案降低0140 、硫分降0108 ,但M40也降为 62193 ,M10值则可降为10176 。 表3 淮北矿业集团冶炼用炼焦精煤产品质量规格 矿厂别牌号 粒度/ mm 灰分 Ad/ 全水分 Mt/ 全硫 St ,d/ 挥发分 Vd/ 胶质层最大 厚度Y /mm 黏结指数 GR1I 芦岭矿选煤厂1 /3焦煤0～509101～10100 1210 013529～3111～1460～70 朱仙庄矿选煤厂1 /3焦煤0～509101～10100 1310 014029～3110～1355～65 临涣选煤厂焦煤0～5011101～12100 1115 015020～2217～2180～90 石台选煤厂焦煤0～5010151～12100 1215 014020～2113～1682～87 淮北选煤厂瘦煤0～5010101～11100 1010 014015～176～820～35 表4 淮北典型生产矿井200 kg小焦炉炼焦试验 矿名Ad/Vdaf/St ,d/Y /mmGR1Ib /M40/M10/F10/ 朱庄111972217401441473477711712312 张庄1118725149014018781117719711219 岱河12133181360145824- 14591422122511 5 第3期煤 质 技 术2007年5月 表5 淮北煤配煤炼焦试验结果 配煤 方案 配煤比/工业分析/胶质层/mm 石台西曲临涣大屯兖州西山镇城底MadAdVdafSt ,dXY 110203010201011021010528191015633101515 2101915256251114916529185015832101410 3101925152560174919028163015034151210 4101917152560157914529113015029101410 515251520501371010629101015038101210 配煤 方案 黏结指数 GR. I 奥阿膨胀度焦炭工分/焦炭强度/ T1/℃T2/℃T3/℃a /b /MadAdVdafSt ,dM40M10 1711537143346321171215011613132111001546418611102 2701537443046921161412011413114112401565918613110 374153784314632510- 1412010513126111001476612013110 480103654244652510- 117010212192019901466219210176 574183694284582813- 1813011913135112101486417412174 该试验系在40 kg焦炉上完成。淮北煤捣固炼 焦配煤方案及其配合煤的基本性质分析见表6。此 外,还作了淮北煤与淮南1 /3焦煤的若干配煤捣固 炼焦试验。 表6 淮北煤捣固炼焦配煤方案及配合煤性质分析 方案编号 配煤比/工业分析/ 望选煤青龙山煤石台煤枣庄煤MadAdVdafSt ,d 黏结指数 160251050163819626185015684 270300158816426187014883 36520150170819025193014786 由试验结果表明,淮南望选厂的1 /3焦煤占 60 ,青龙山瘦煤占25 、石台矿焦煤占10 的 第一配煤炼焦方案中,所得焦炭灰分为11168 表7 ,硫分0149 ,抗碎强度M40高达8611 , M10低至7 ,反应性CRI低至1916 ,反应后 强度CSR高达6914 。上述指标表明,该方案炼 制出的捣固炼焦的质量均已达到优质一级焦的标准。 在第二配煤方案中,青龙山瘦煤的配入量达30 ,其 焦炭灰分更低至11145 、硫分0144 ,焦炭抗碎 强度比第一方案更好,其M40达8616 ,M10低至 518 ,反应后强度CSR更高至7014 ,仅反应 性为2017 ,所炼出的焦炭也均达到优质一级焦的 要求。青龙山瘦煤配入20 、石台焦煤配入15 的 第三方案,炼出的焦炭灰分为11169 、硫分更低 至0143 ,其抗碎强度 M 40更高达8814 , M10也比第一方案低,为618 , CRI为2012 。 表7 捣固炼焦试验焦炭质量分析 方 案 编 号 全焦 率/ 结焦 时间/ h 焦饼中 心温度/ ℃ 入炉煤 全水分/ 入炉煤 真密度/ tm - 3 工业分析/ MadAdVdaf 全硫 St ,d/ 磷 Pad/ 机械强度/ M40M25M10 反应性 CRI / 反应后强 度CSR / 1751518129551113110601121116801980149010328611921471019166914 2751818109541111110501121114511190144010158616931851820177014 3761118159661017110301121116911170143010168814931261820126918 4 结 语 淮北矿区是华东区最大的炼焦煤矿区,所产炼 焦煤的品种多,既有强结焦的肥煤和焦煤,又有低 硫、低灰的1 /3焦煤和瘦煤,是目前华东区大中型 钢铁企业和焦化厂的主要配煤炼焦原料。 作者简介姜 英19592,女,山东昌邑人,高级工程师, 煤炭科学研究总院煤化工分院煤质与环保所所长,全国煤炭标准化 技术委员会秘书长。一直从事煤炭资源评价、煤质技术与煤炭标准 化技术研究工作。 收稿日期 20062112 08 6 第3期煤 质 技 术2007年5月