远东石油焦配煤炼焦的研究学术报告

作者及发表信息
本研究由杜生强、于建建（宝钢集团新疆八钢炼铁分公司）合作完成，发表于《新疆钢铁》2010年第4期（总第116期）。研究聚焦炼焦工艺优化，旨在通过添加远东石油焦（Far East refinery coke）作为惰性物质，改善配煤结构，提升焦炭质量并降低成本。

学术背景
全球炼焦煤资源紧缺，新疆地区煤种以气煤为主，焦煤与瘦煤稀缺。八钢公司配煤结构不合理，焦炭质量长期偏低，主要表现为冷态强度不足、热态强度差（如高气孔率、薄气孔壁）。传统炼焦依赖强粘结性煤（如肥煤、焦煤），但此类煤价格高且供应紧张。远东石油焦因其低灰分（0.37%）、高惰性、价格低廉的特性，成为潜在替代材料。本研究通过40kg试验焦炉，系统探究石油焦的配入量、粉碎细度对焦炭质量的影响，目标为优化配煤结构，实现降本增效（reduce the cost increase benefit）。

研究流程与方法
1. 试验煤种与性质分析
- 研究对象：新疆艾矿煤（1818肥煤、1930肥煤、2130焦煤）、青海木里青新煤、山西平遥焦煤、宁夏大武口煤及远东石油焦。
- 煤质分析：艾矿煤活性物质过剩，惰性物质不足，导致焦炭气孔结构缺陷；石油焦无粘结性，属纯惰性物质，需细粉碎以增强与活性物质的结合。

1. 试验设计

   • 装置：40kg试验焦炉，恒温加热（1050℃），结焦时间11.5小时。
     
   • 变量控制：
     
     • 细度试验：石油焦粉碎细度分为≤3mm、≤1mm、≤0.5mm三组，筛选最佳粒度0:。
       
     • 配比试验：以3%梯度递增石油焦（替代山西煤），最高配入量15%，对比焦炭冷热态强度（M25、M10）。
       

2. 关键方法

   • 成焦机理验证：通过镜检观察焦炭断面，分析石油焦与活性物质的界面结合力。
     
   • 工业指标检测：测定焦炭灰分、挥发分、G值（粘结指数）、Y值（胶质层厚度）、膨胀度B，评估焦炭反应性与强度。
     

3. 数据分析

   • 采用对比法分析不同配比下焦炭质量变化，结合成本核算验证经济效益。
     

主要结果
1. 细度影响：石油焦粒度≤0.5mm时，焦炭冷态强度（M25）显著提升（较基础配比提高10%-15%），因细颗粒更易被活性物质浸润，减少界面裂纹。
2. 配比优化：石油焦配入量达12%时，焦炭块度均匀、气孔壁增厚，M25达92%（优于基础配比88%）；但超过15%时粘结力不足，M10耐磨性恶化。
3. 成本效益：以15%石油焦替代山西煤，配合煤成本降低8%-10%，且焦炭灰分下降0.5%-1%，间接降低高炉焦比2%-3%。

结果逻辑链：细度优化→界面结合力增强→焦炭结构致密化→冷热态强度提升→配比扩大→成本降低。

结论与价值
1. 科学意义：证实石油焦作为惰性骨架可平衡活性物质过剩问题，提出“细粉碎+梯度配入”的工艺标准。
2. 应用价值：为资源紧张地区提供低成本配煤方案，八钢公司据此实现年降本超千万元。
3. 行业影响：缓解优质炼焦煤依赖，推动石油焦在冶金领域的规模化应用。

研究亮点
1. 创新方法：首次系统研究石油焦细度与配比的协同效应，提出≤0.5mm的工业标准。
2. 特殊发现：揭示艾矿煤分子侧链长、成焦速度快导致气孔缺陷的机理，补充了煤岩学理论。
3. 跨学科应用：结合煤化学（coal chemistry）与冶金工艺，优化焦炭微观结构设计。

其他价值
研究引用煤岩学经典理论（如周师庸《应用煤岩学》），为后续惰性物质配煤研究提供数据支撑。

总结
该研究通过严谨的试验设计与机理分析，解决了八钢公司焦炭质量瓶颈问题，兼具学术创新性与工业实用性，为类似企业提供了可复用的技术路径。