济钢稳定焦炭硫分的有效途径

1、前言

    焦炭中的硫是一种有害元素，在炼铁生产中会引起铁热脆，降低生铁品位。焦炭中的硫占高炉炉料硫负荷的70%以上，因此控制焦炭硫分对降低生铁硫含量十分重要。济南钢铁集团总公司（简称济钢）焦炭的硫分情况，2004年2月最高为1.02%，最低为0.58%，波动幅度达0.44%，对高炉的操作和顺行有一定影响。济钢高炉脱硫方式主要是炉渣脱硫。硫分高时，必须提高炉缸和炉渣的温度和碱度来保证脱硫效果，这就增加了能耗和熔剂量，而且降低了焦炭的骨架作用。目前优质煤资源紧张、高硫煤存贮量大，而焦炭硫分波动大，不利于高炉生产操作，因此必需采取措施稳定焦炭硫分。

2、控制焦炭硫含量的有效措施

    在炼焦过程中，有近70%硫进入焦炭，约30%硫随煤气逸出。焦炭中的硫由有机硫、硫化物硫和元素硫生成的气态含硫化合物组成。硫在析出途中，一部分与高温焦炭相互作用形成碳硫化合物存于焦炭中；煤中的硫铁矿和硫酸盐硫转化成硫化物，如FeS、CaS存于焦炭中；在熄焦过程中又有硫化物被氧化生成少量的硫酸盐。总之，焦炭中的硫与配合煤硫分、硫的形态和炼焦制度有关。控制焦炭硫分主要有以下措施：（1）控制来煤质量，降低进厂煤硫含量；（2）合理配煤，稳定配合煤硫分；（3）利用新技术在炼焦过程中脱除部分硫。

    当前，焦炭和煤炭在国内外市场上供应紧张，济钢优质肥煤和主焦煤较为匮乏。由于进厂煤矿点多，煤质杂且不稳，灰硫含量常常超标，各项质量指标不易达到生产要求。此外，在采用新技术控制焦炭硫含量方面济钢没有新的突破，所以目前有效且经济的途径就是通过合理选择煤种和配比，控制好配合煤的含硫量。

2.1综合分析来煤资源

    炼焦煤中的硫分为有机硫和无机硫。其中无机硫又分为硫化物硫和硫酸盐硫，有时也含有微量的游离态硫。这些硫的总和称为全硫（St）。济钢所使用的炼焦煤因煤种不同，其含硫量有较大差别。表1列举了济钢常用煤种含硫量情况。

2004年1-6月济钢常用煤种含硫量

    由于表可知，山家林煤、阳泉曲煤、富家滩煤、两度煤等煤种含硫量高，最高达2.16%，属于高硫煤；官庄煤、长治煤、澳洲煤等煤种的含硫量低，在0.6%以下，属于低硫煤。单种煤含硫量最大相差1.84%，而且高硫煤所占比例较大，给控制配合煤硫分带来很大困难。要保证后续工序和科学配煤，需要对来煤进行严格的分析、试验评估，对煤种细化分类后存放。首先进行煤岩分析为来煤分析，分为气煤、1/3焦煤、气肥煤、一、二类肥煤、一、二、三类焦煤、瘦煤共9大类煤。结合煤种分类情况，我们将煤场划分为18个区域，提高了现有煤场的储煤能力，保证了每一类煤的堆取有序。其次利用20kg试验焦炉进行单种煤炼焦秋配煤炼焦试验，对每一煤种的结焦性加以判断，为在生产上合理利用该煤种提供了有效数据。通过做这些细致的工作，确定了来煤煤质，为后续的科学合理地制定配比方案，稳定降低配合煤和焦炭硫分打下了良好基础。

2.2合理确定焦炭硫分控制目标值

    配合煤硫分与单种煤硫分为加和关系，可根据单种煤硫分和配比计算出配合煤硫分，进而预测焦炭硫分。在实际生产中，可根据来煤情况，生产的实际需要，确定焦炭硫分控制目标值，进而根据生产经验或倒推焦炭硫分预测方程确定配合煤硫分变动范围，以获得所需要的焦炭硫分。

    （1）根据生产经验合理确定焦炭硫分控制目标值

    一般情况下，通过调整单种煤的配比和适当调配高硫煤和低硫煤的配量来确定合适的配比方案，将配合煤硫分控制在需要的范围内，以获得所需要的焦炭硫分。

    （2）倒推焦炭硫分预测方程合理确定焦炭硫分控制目标值

    2001年济钢利用计算机智大型数学试验软件处理现有生产数据，开发了焦炭质量的预测与应用软件包，建立了准确的可靠的回归方程，应用效果较好。其中焦炭硫分的预测方程为：S（焦）= -0.089+0.99S（煤），该方程的一元线形回归相关系数r为0.95，标准差S为0.019，相关性较好。在实际生产中，可以倒推焦炭硫分预测方程确定配合煤硫分变动范围。

2.3完善生产管理制度

    为了稳定降低焦炭硫分，还必须完善生产管理制度。如建立煤场定置管理和操作大票制度，采取更加合理的堆取煤方式，只有在确认煤种货位和对应槽号无误后方可操作，不断提高堆取煤操作的准确性和计划性，实现定点、定质堆煤，定点、定量和定质取煤，对进厂煤的使用做到先来先用，取煤一取到底，杜绝因煤场操作造成的混煤现象；配煤槽更换煤种矿点时，配煤盘岗位记录必须及时更改，防止出现断流和配煤量不准确的现象；稳定炼焦生产，保持正常的温度、压力制度和结焦时间等等。

3、科学配煤的应用效果

    配煤炼焦时，不但要考虑单种煤的硫含量，还要考虑煤的灰分、粘结性、结焦性、高硫煤和低硫煤的存量、成本等多方面的因素。只有在综合考虑以上各因素和保证焦炭质量的基础上，才能制定出经济合理、硫分稳定的配煤方案。自2003年以来，济钢根据自己的实际情况，克服了现有优质煤资源紧张、煤质波动大、高硫煤存贮量大的困难，摸索出了一些经验配比，首先在提高焦炭强度方面做出了一定成绩，2003年1-10月的焦炭平均质量与2002年1-12月的焦炭平均质量相比，M40提高了1.3个百分点，M10改善了0.47个百分点，效果明显。在保证焦炭强度的基础上，2004年4月份以来，着重在稳定焦炭硫分，减少波动方面做了大量工作，2004年6月份焦炭硫分稳定率在83.3%以上。

4、结束语

    目前的煤炭市场优质炼焦煤日益缺乏，煤炭质量对焦炭质量的冲击越来越大。济钢通过科学合理配煤来稳定焦炭硫分的做法改变了以前仅仅依靠控制来煤质量进行焦炭硫分控制的资源观。生产实践表明，在保证焦炭强度、灰分等质量指标的前提下，综合考虑并合理利用来煤资源，采用科学方法，严格生产过程控制，是能够实现稳定降低焦炭硫分目标的。