炼焦煤不同筛分粒级质量性质的研究_宋建新

关于煤质指标对炼焦生产的影响【摘要】煤炭作为炼焦的主要原料，各指标与焦炉炼焦生产息息相关，煤的变化，直接影响焦炭质量和后续工艺的稳定，尤其是捣固炼焦，还要充分考虑配合煤水分和煤粒度的控制。

因此，熟练掌握煤质各指标对炼焦生产的影响至关重要。

【关键词】煤质指标炼焦生产1.炼焦一般使用的煤质指标炼焦用煤一般为烟煤，在瘦煤资源不足的情况下可以用少量的无烟煤代替瘦煤作为瘦化剂进行炼焦。

目前采用单一煤种炼焦的情况很少见，绝大多数是采用配煤炼焦方式，从而达到生产优质焦炭的目的。

炼焦用煤主要分析煤质指标主要有工业分析、硫、黏结指数、胶质层指数、奥阿膨胀试验、粒度和煤的岩相显微组分分析。

2.煤的工业分析各指标对炼焦的影响煤的工业分析是指对煤的水分、灰分、挥发分和固定碳的分析。

煤的水分通常分为外在水分和内在水分，而影响炼焦生产的主要因素是外在水分。

外在水分主要是在开采和洗选的过程中造成的，水分的升高，增加了运输成本和煤耗，同时也增加了煤破碎的难度。

高水分的煤在配煤粉碎作业时容易粘在料仓壁上发生堵料，同时，水分在一定程度上增加了煤粒的湿滑性，导致不容易粉碎。

通过大量的试验和生产发现，对于捣固炼焦，水分要控制在合理的范围内，一般为10%-12%左右，水分过低时，捣固过程中煤粒之间的相互粘着性降低，容易导致塌煤，造成单孔产焦率降低，而塌煤会导致炭化室局部温度过高，煤气二次裂解产生更多的石墨，影响推焦，同时更多的石墨进入上升管会导致煤气净化系统的阻力升高。

水分过高时，会降低堆密度，由于煤粒之间的湿滑性增大，不仅会导致塌煤，降低生产效率，而且随着水分的升高，需要吸收更多的热量，导致需要更多的煤气加热，增加了煤气的消耗，同时，水分增加后，煤饼在炭化室内将会在更长时间内处于低温状态，如果不能及时调整温度，会导致焦炭的成熟度不够，在推焦时会产生冒黑烟的现象。

灰分作为一种有害物质几乎全部残留在焦炭中，对煤的结焦性有较大的影响，同一配比下灰分越高，焦炭质量越差。

配煤炼焦对焦炭质量影响分析[摘要]配煤是炼焦工艺的一个关键。

由于煤炭性质、储量、煤种分布、开采及运输等因素的影响，如何根据不同情况，选择出最佳配煤方案，配合出最理想的入炉原料，是一个值得重视的问题。

本文分析了主要炼焦煤在炼焦上的作用和对焦炭质量的影响，为提高炼焦用配煤的市场竞争找到了一条可供参考的有效径。

[关键词]焦炭；炼焦；配煤；质量中图分类号：tq520.6 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）22-0275-010 引言中国煤炭产量在世界产煤国家中名列第一，煤炭作为主要能源在我国国民经济中占有举足轻重的地位，重视煤炭的高效、清洁生产和实现以煤炭为基础的化工产品的转化是当前可持续发展的目标之一。

目前，我国主要以配煤炼焦生产为途径，来实现煤炭产业链条延伸，进而实现煤化工产品的转化。

1 配煤概念配煤是焦化厂炼焦煤准备的工序之一，炼焦前煤料的一个重要准备过程。

即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。

炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源。

配煤技术涉及煤的多项工艺性质、结焦特性和灰分、硫分、挥发分的配合性质和煤的成焦机理等。

长期以来，配煤试验一直是选定配煤方案、验证焦炭质量的不可缺少的配煤技术程序。

早期炼焦只用单种煤，随着焦化行业的发展，炼焦煤储量的明显不足，高炉用焦要求的提高，单种煤已不可能用来炼焦，走配煤之路已势在必行。

如七台河龙洋焦电公司的配煤比：40%新兴8级1/3焦煤，20%龙湖10级肥煤，20%铁东10级主焦煤，20 %新建10级1/3焦煤，可炼出钢厂用的一级冶金焦，同时加入了肥煤，增加了化产回收。

2 炼焦煤选择及炼焦单种煤对焦炭质量影响2.1 炼焦配煤选择煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三种，由于炼焦时很少采用单种煤为原料，所以烟煤按采取比例的不同，都能被用于配煤炼焦。

用多种煤配合炼焦时只需一半以上是强结焦或强粘结性的煤，其余的用结焦性较低的弱粘结煤。

炼焦煤中镜质组活性质量的研究倪志强;孙章;谢全安;魏清波;梁英华【摘要】为更准确地描述不同变质程度炼焦煤黏结性特征的差异,将6种炼焦煤中的镜质组进行了富集.研究了不同变质程度炼焦煤的黏结指数(G值)随镜质组含量增加的变化规律.结果表明,G值随镜质组含量的增加呈线性增大,拟合出的线性方程的斜率倒数1/k和Y轴截距y0可作为新的考察镜质组活性质量的指标,运用高斯曲线拟合后能精确的描述炼焦煤镜质组活性质量随镜质组Rmax增加的变化规律.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2015(038)004【总页数】4页(P58-61)【关键词】镜质组;富集;黏结指数;活性质量【作者】倪志强;孙章;谢全安;魏清波;梁英华【作者单位】华北理工大学化学工程学院,063009河北唐山;华北理工大学化学工程学院,063009河北唐山;华北理工大学化学工程学院,063009河北唐山;华北理工大学化学工程学院,063009河北唐山;华北理工大学化学工程学院,063009河北唐山【正文语种】中文【中图分类】TQ533.3;TQ520从煤岩学的角度看，煤是由多种显微组分组成的混合体，包括镜质组、壳质组、惰质组以及矿物质等.[1]镜质组在成焦过程中热解生成非挥发性液相产物，黏结其他隋性组分使之形成块状焦炭，是决定焦炭质量的最重要活性组分.[2-5]由于成煤植物和沉积环境不同，不同变质程度或者相同变质程度而不同产地的炼焦煤中的镜质组含量和分布均不相同.[6-8]目前，常用炼焦煤的黏结性指标主要包括黏结指数(G 值)、吉氏流动度(MF)、胶质层指数(Y值)、奥亚膨胀度(b值)等，这些指标均随煤的变质程度(镜质组平均最大反射率的增加大致呈现抛物线变化规律.[9]然而，大量实验和生产实践证实：确有一些偏离统计规律的“性质异常”的炼焦煤，譬如可与焦煤互代的阜康气煤和不起焦煤作用的艾维尔沟焦煤.[2]这是因为传统的煤炭化验指标均把煤作为单一整体进行评价，而忽略了煤中显微组分含量和分布差异.为了合理准确的评价炼焦煤的活性质量，周师庸等[2]研究奥亚膨胀度随着惰性物质配入量增加而变化的规律，提出容惰能力的概念作为表征煤黏结性的指标.李德平等[10]考察14种单种煤添加不同比例惰性物测定的表观黏结指数G值随镜质组含量的变化规律，采用拟合出的线性方程的斜率倒数1/k作为考察镜质组活性质量的指标.这些研究结果可排除煤中镜质组含量差异的干扰，能够较合理地揭示不同变质程度煤镜质组活性质量的变化规律.但这些研究均采用单种煤为原料，忽略了煤中显微组分交互作用对实验结果的影响.所以，为了更加准确评价炼焦煤的黏结特性，需要将镜质组从原煤中分离出来，研究镜质组的活性及其评价指标.本研究选取不同变质程度的炼焦煤，运用密度液离心分离法将镜质组进行富集，研究黏结指数与试样中镜质组的含量之间的关系，以拟合曲线的斜率和截距来表征镜质组的活性.研究结果对于炼焦煤的合理分类和指导配煤炼焦具有参考意义.实验中选用了六种不同变质程度的炼焦煤，分别为东欢坨气煤(DHT)，唐山1/3焦煤(TS)，中硫肥煤(ZL)和八钢肥煤(BG)，宏盛焦煤(HS)和吕家坨焦煤(LJT)，煤样的性质特性参数见表1.参照行业标准MT/T 807-1999《烟煤的镜质组密度离心分离方法》，从各炼焦煤中分离出高纯度的镜质组.首先将煤样破碎至粒度小于1.5 mm，用1.40 g/cm3的ZnCl2密度液去除矿物杂质，并在小于50 ℃温度下烘干.将除去矿物质的煤样破碎至实验所需粒度.然后根据煤样的镜质组反射率值，选取不同大小的ZnCl2密度液对煤样进行进一步富集，直至富集出高纯度镜质组的煤样.所用的分离设备为上海安亭TDT-5-A型低速台式大容量离心机，转速为5 000 r/min，离心分离时间为20 min.分离出的样品在干燥箱中干燥2 h，为防止氧化，干燥好的样品用密封袋密封后，存放在真空干燥器中备用.参照GB/T 16773-2008制备煤岩分析样品，参照GB/T 6948-2008和GB/T 8899-2013分别测定煤的镜质组反射率显微组分含量.所用设备为MCA SmartScope 2000 series全自动智能型煤岩分析系统，油浸物镜下测量，放大倍数为500倍.参照GB/T 5447-1997《烟煤黏结指数测定方法》测定各煤样的黏结指数.由于煤中各显微组分的密度不同，可以通过不同密度级的密度液从煤样中离心富集镜质组，测得的各密度级上浮煤样的镜质组含量见图1.由图1可以看出，随着密度级的逐渐减小，各煤样的镜质组含量逐渐增加.DHT气煤中镜质组含量由原煤的67.3%富集到92.6%；ZL肥煤中镜质组含量由原煤的63.7%富集到91.6%.TS 1/3焦煤原煤中镜质组含量也较低，由71.7%最终富集到95.6%.其他三种原煤HS，LJT，BG镜质组含量较高，分别由原煤的81.7%，82.0%和95.4%富集到97.5%，97.1%和97.4%.这是因为煤中各显微组分的密度大小依次为：矿物质gt;惰质组gt;镜质组gt;壳质组，随着密度液的逐渐减小，无机矿物质、惰质组以及镜质组与其他组分掺杂的混合组分逐渐被除去，煤样镜质组含量逐渐增大.[11]镜质组的可富集程度主要是受粉碎粒度的影响[12]，只有将煤样破碎到使单组分在物理状态上为单体时，才能通过各显微组分密度上的差异将镜质组与其他组分分离开来，但一些惰性组分呈浸染状、细条带状或细小粒状散布于有机组分基质中，或充填在有机组分的细胞腔中，即使破碎到一定的粒度，亦难以分选出来.不同煤样中的镜质组含量各不相同，且镜质组与其他组分的掺杂情况也因煤种而异，因此，各煤样富集到的最高镜质组含量也不尽相同.测定煤岩显微组分时发现DHT气煤和ZL肥煤中镜质组与其他惰性组分掺杂情况较多，且原煤中镜质组含量较低，这是造成最终镜质组富集含量较低的主要原因.若进一步提高镜质组的含量只能通过减小煤样粒度的方法实现，但将会影响到G值的测定.为了研究煤中活性组分含量对黏结性的影响，测量不同密度级上浮物的G值，6种不同变质程度炼焦煤的G值随活性组分含量增加的变化规律见图2.测定煤样活性组分含量的方法为：用1 g煤样和5 g的宁夏汝其沟标准无烟煤测定G值，若煤样的镜质组含量为V，则待测煤样的活性组分含量为V/6.由图2可知，各煤样的G值随活性组分含量的增加均呈逐渐增大的趋势，其中DHT气煤、HS焦煤和LJT焦煤的G值增幅较明显，分别由原煤的63，84，78增至90，94，93；TS 1/3焦煤，ZL肥煤和BG肥煤的G值增幅缓慢，分别由原煤的88，93，93增至96，100，103.这是因为镜质组在热解过程中生成的非挥发性液相是形成胶质体的基础[13]，起主要的黏结作用，镜质组含量增加，在成焦过程中热解生成非挥发性液相的量就会增加，使液相产物与不分解的惰性固体粒子有更好的附着力，从而使焦炭的机械强度增加，G值增加.将各煤样活性组分含量与G值进行线性拟合，所得线性方程及其斜率、截距和相关度见表2，所得线性方程相关性均达到了0.98以上.斜率k值表示煤中镜质组含量的变化对黏结指数的影响，k值越大说明煤中镜质组含量的变化对焦炭质量影响很大，而k值越小说明煤中镜质组含量的变化对焦炭质量影响较小.1/k的数学意义是镜质组含量对黏结指数的一阶导数.可理解为G值每上升1%时惰性物质允许增加的量，1/k越大，镜质组的活性质量越好.对于工业炼焦配煤生产中，配合煤中的镜质组含量总是有一定的波动，k值越小即1/k越大的炼焦煤，越有利于稳定焦炭质量.所以1/k可以作为一个新的指标表征镜质组的活性特性.截距y0值可以称为镜质组的“原生黏结指数”，也表征镜质组的活性，y0值越大，镜质组的活性越强，所得焦炭的质量越好. 由表2可以看出，中等变质程度的ZL肥煤的1/k和y0最大，表明肥煤镜质组的活性质量最好，所得焦炭的质量最好；变质程度较低的DHT气煤和高变质程度的LJT焦煤的1/k和y0较小，表明气煤及高变质程度的炼焦煤镜质组的活性质量较弱，所得焦炭的质量较差，这与生产实践经验是相符的.为了进一步分析镜质组的活性与变质程度之间的关系，将各单种煤原煤的G值、1/k和截距y0随着镜质组的增加而变化的规律作图，结果见图3.图3a为G值随的增加而变化的规律，由图3a可以看出， G值随变质程度的增加总体呈抛物线的变化趋势，但存在偏差点，运用高斯曲线进行拟合相关性仅为0.381.这主要是因为G值大小受镜质组活性质量和数量以及其他组分的影响，单一的G值无法准确描述镜质组活性质量.图3b和图3c为拟合曲线中1/k，y0随的增加而变化的规律，由图3b和图3c可以看出，镜质组的活性指标1/k和y0均随着变质程度的增加先增大后减小，在中等变质程度的时候出现最大值.将这两个参数与进行高斯拟合，所得方程列于图3中，而且相关性非常好，相关性均达到0.97以上.而且1/k最大时镜质组为1.02，y0最大时镜质组为1.05，这与文献[14]中在1.0～1.1范围内镜质组的黏结性和结焦性最好的结论是一致的.通过以上分析可知，镜质组的活性指标1/k和原生黏结指数y0可以作为新的指标准确科学的评价炼焦煤中镜质组的活性质量，以此指标指导配煤炼焦生产，可以解决传统配煤方法中镜质组含量差异对焦炭质量的影响.而且镜质组的活性指标1/k和原生黏结指数y0随变质程度的增加具有良好的数学函数关系，将这些指标引入煤炭质量评价和炼焦配煤方法中，有利于煤炭分类和炼焦配煤操作的自动化和电子化生产.1) 随着富集液密度级的逐渐减小，各煤样的镜质组含量逐渐增加；原煤中镜质组含量较高，越容易获得高纯的镜质组煤样.2) 各炼焦煤的G值随镜质组含量的增加呈线性增大，线性回归所得斜率k的倒数1/k以及截距y0可以作为新的指标表征镜质组的活性特性.3) 镜质组的活性指标1/k和y0均随镜质组呈先增后降的趋势，运用高斯曲线拟合相关性均达0.97以上，1/k最大时镜质组为1.02，y0最大时镜质组为1.05.以1/k和y0为指标可以科学准确地评价镜质组的活性质量，将其引入煤炭质量评价和炼焦配煤方法中，有利于煤炭分类和炼焦配煤操作的自动化和电子化水平.【相关文献】[1] 朱银恵.煤化学[M].北京：化学工业出版社，2008：24-30.[2] 周师庸，赵俊国.炼焦煤性质与高炉焦炭质量[M].北京：冶金工业出版社，2008：36-38.[3] 戴中蜀，刘军，郭涛.煤显微组分活性加权法预测焦炭质量和配煤黏结性[J].燃料与化工，1989，20(2)：59-66.[4] Pusz S,Kwiecińska B,Koszorek A,et al.Relationships Between the Optical Reflectance of Coal Blends and the Microscopic Characteristics of Their Cokes[J].International Journal of Coal Geology,2009,77(3-4):356-362.[5] Díez M A,Alvarez R,Barriocanal C.Coal for Metallurgical Coke Production:Predictions of Coke Quality and Future Requirements for Cokemaking[J].International Journal of Coal Geology,2002,50(1):389-412.[6] 孟庆波，刘洋郭，武卫，等.基于镜质组反射率分布的水钢优化配煤研究[J].煤炭转化，2011，34(1)：22-28.[7] 陈洪博，李文华，姜英，等.神东煤显微组分与基本结构特征研究[J].煤炭转化，2006，29(1)：6-10.[8] 徐振刚，忻仕河.显微组分气化特性研究进展[J].煤炭转化，2003，26(3)：11-26.[9] 赵俊国，张波，王金响.不同变质程度煤中活性物黏结能力的表征指标及效果验证[J].煤质技术，2010(5)：1-5.[10] 李德平，姚伯元，张代林，等.不同变质程度镜质组活性质量研究[J].煤炭学报，2013，38(10)：1862-1867.[11] 何选明.煤化学[M].北京：冶金工业出版社，2010：148-149.[12] 韩德馨.中国煤岩学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1996：400-402.[13] 张亚云.应用煤岩学基础[M].北京：冶金工业出版社，1990：151-153.[14] 罗俊文，叶道敏，黄海智，等.西南地区某些煤中镜质体的加热特征[J].煤田地质与勘探，1994，22(6)：22-25.。

第一章a一、焦炭冷态强度转鼓强度：抗碎强度M40=(>40mm)/总量×100％耐磨强度M10 =(<10mm)/总量×100％二、化学组成工业分析四个指标：水分、灰分、挥发分、固定碳元素分析：C H O N S P三、1.高炉料柱结构：从上自下，三带一区，块状带、软熔带、滴落带、风口回旋区2.焦炭在高炉炼铁过程中作用：还原剂、热能源、高温疏松骨架、供碳剂3.碳溶反应（不可避免）：CO2与焦炭发生反应CO2+C→2CO -165.6MJ 此反应大量吸收热且消耗能量，并使焦炭气孔壁消弱，故此反应称为碳素溶解损失反应四、高炉及非焦炉用焦对焦炭质量质量要求：①常温强度好，M40越大越好M10越小越好②高温强度好③反应性低反应后强度高④粒度均匀⑤低灰、低硫、水分稳定1.高炉用焦质量要求：反应强度低，反应后强度高，M10低M40高，块度适中且均匀一般要求快度大于25mm，低灰、低硫2.气化用焦质量要求：反应能力较高，有一定的强度，块度均匀，低灰，灰熔点大于1250ºC3.铸造焦质量要求:块度大且均匀，强度大，低灰、低硫、低挥发分，气孔率低、反应性低五、筛分组成1.算数平均块度：d S=∑a i d i2.调和平均块度：d t=-Σ(a i/d i)-13.块度均匀性:K=a40~80/(a280+a25~40)a i为各组分百分含量，d i为平均直径六．1.显微组分反应率大小：各向同性>惰性>微粒镶嵌>粗粒镶嵌>流动型>片状2.影响焦炭光学组织的因素：①煤化度（煤化度升高则挥发分升高）随着煤化度升高各向同性组织减少，各向异性增加。

②煤岩石组成③杂原子④备煤与炼焦条件⑤添加物第二章一、1炭化室内结焦过程特点：单向传热，成层结焦，结焦过程中的传热性能随炉料状态和温度而变化。

2煤到焦炭的几个阶段：①塑性温度区间（350—480℃）升温速度炉墙快，中心慢。