我國(guó)焦煤資源量有限，目前市場(chǎng)上各種焦煤的質(zhì)量也參差不齊。本文通過利用與某大學(xué)合作的試驗(yàn)結(jié)果，探究了某焦化廠采購(gòu)的四種焦煤的結(jié)焦性能及其配煤煉焦。比較各種焦炭成焦率K、冷態(tài)強(qiáng)度及熱態(tài)強(qiáng)度的差異，并通過運(yùn)用煤巖學(xué)的方法探究幾種焦煤配煤煉焦性能及適配性。

我國(guó)煤炭資源豐富，但優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源有限，科學(xué)合理配煤不僅是保證焦炭質(zhì)量和滿足焦?fàn)t生產(chǎn)要求的基本措施，也是合理利用煤炭資源、節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦精煤、降低配煤成本的有效途徑。目前我國(guó)開采出來的煤炭比較年輕，變質(zhì)程度較低，適合煉焦的焦煤數(shù)量比較少，同時(shí)市場(chǎng)上經(jīng)常出現(xiàn)劣質(zhì)煤混入優(yōu)質(zhì)煤中造成“混煤”的現(xiàn)象，對(duì)焦炭質(zhì)量造成不良影響，也會(huì)損害了企業(yè)的利益。選用煤巖分析的方法，通過分析煤的鏡質(zhì)組反射率來鑒定煤種是目前公認(rèn)最有效的方法。在配煤煉焦中，由于氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤的特性差異比較大，通過鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布圖來調(diào)整各種煤的配比情況也是十分有效的手段，分布圖越趨近于正態(tài)分布，幾種煤的適配性就越好，配煤質(zhì)量就越好，焦炭性能也就越好。

產(chǎn)自不同地區(qū)的焦煤質(zhì)量也存在一定的差異，本文以某企業(yè)采購(gòu)的不同產(chǎn)地的焦煤進(jìn)行配煤煉焦，探究不同的焦煤在配煤煉焦中的性能及適配性。

1.試驗(yàn)方法

1.1實(shí)驗(yàn)室坩堝焦試驗(yàn)

采用高溫電阻爐進(jìn)行坩堝焦試驗(yàn)，原料煤樣150 g，試驗(yàn)終溫1050 ℃，在300℃及1050℃停留30分鐘。將試驗(yàn)所得全部焦炭參照 GB /T 2006—1994《冶金焦炭機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定方法》 測(cè)定焦炭抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度( 本文定義為 M 13 和 M 3 ) 。

1.2煤巖分析

參照 GB /T 6948—2008《煤的鏡質(zhì)體反射率顯微鏡測(cè)定方法》及GB /T 8899—1998《煤的顯微組分組和礦物測(cè)定方法》 ，采用 Zeiss Imager.A2m全自動(dòng)偏光顯微鏡測(cè)定煉焦煤鏡質(zhì)組平均最大反射率（R max ）及其顯微成分，利用 HD 型全自動(dòng)顯微鏡光度計(jì)軟件采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并擬合得出配煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布圖。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

2.1單種煤的特性分析

對(duì)本文中所采用的7種煤進(jìn)行工業(yè)分析，以及對(duì)單煤所煉制的焦炭進(jìn)行冷態(tài)強(qiáng)度、熱態(tài)強(qiáng)度分析，結(jié)果如表1所示。

表1.單煤煉焦的特性數(shù)據(jù)

焦煤在配煤煉焦中是主要的配煤原料，試驗(yàn)用到的四種焦煤從以下進(jìn)行分析

①?gòu)某山孤蕘砜矗珼XJ焦煤、LXJ焦煤、HSJ焦煤的成焦率十分接近，BWJ焦煤由于揮發(fā)分含量低，因此它的成焦率最高，達(dá)到了82.36%，相比于其他三種焦煤要高出3%以上。

②從焦炭冷態(tài)強(qiáng)度來看，DXJ焦煤的耐磨強(qiáng)度為2.79%，抗碎強(qiáng)度達(dá)到了96.74%，這兩項(xiàng)指標(biāo)都是四種焦煤中最好的，LXJ焦煤緊隨其后，相對(duì)來講，BWJ焦煤的冷態(tài)強(qiáng)度要差一些，尤其是抗碎強(qiáng)度只有93.47%。

③從焦炭的熱態(tài)強(qiáng)度看，反應(yīng)性指數(shù)CRI越低，CSR越高，則焦炭的熱態(tài)強(qiáng)度越好。由表1可知，DXJ焦煤的熱態(tài)強(qiáng)度也是焦煤中最好的，它的CRI僅為26.91%，CSR高達(dá)83.83%。CRI與CSR具有呈一定的負(fù)相關(guān)性 [4][5] ，焦炭的孔隙越多，導(dǎo)致與CO 2 的反應(yīng)點(diǎn)也越多，CRI也就越高，反應(yīng)結(jié)束后也會(huì)造成焦炭的CSR下降。

④揮發(fā)分是形成焦炭氣孔的內(nèi)因 [6] ，LXJ的揮發(fā)分含量在焦煤中最高，因此 HKJ焦煤的熱態(tài)強(qiáng)度是四種焦煤中最差的。

⑤四種焦煤中，LXJ焦煤的硫含量是最低的，僅為0.56%，而其他三種焦煤的硫含量均在2%以上，屬于高硫焦煤，會(huì)造成焦炭硫含量過高，因此在考慮配煤方案時(shí)不宜多配。

2.2配煤煉焦

在配煤方案中，按照氣煤∶肥煤∶瘦煤∶焦煤=30∶25∶15∶30進(jìn)行配比，共150g。為了探究不同焦煤在配煤中的特性差異，因此氣煤、肥煤、瘦煤都采用表1中的煤種，僅僅改變焦煤的種類。配合煤煉焦后的焦炭特性如表2所示。

表2.配煤煉焦的特性數(shù)據(jù)

從數(shù)據(jù)看，LXJ焦煤在配煤后的數(shù)據(jù)變化不大，剩下三種焦煤耐磨強(qiáng)度均有下降，其中DXJ焦煤的下降程度最為明顯，完全沒有單煤煉焦時(shí)的優(yōu)勢(shì)。LXJ焦煤的抗碎強(qiáng)度變化依舊不大，DXJ焦煤的抗碎強(qiáng)度下降的幅度同樣是最大的。配煤后的冷態(tài)強(qiáng)度屬LXJ焦煤最佳，耐磨強(qiáng)度為3.91%，抗碎強(qiáng)度95.60%；BWJ焦煤在單煤時(shí)的冷態(tài)強(qiáng)度時(shí)最差的，經(jīng)過配煤后依然是四種焦煤中最差的。

從配煤煉焦后焦炭熱態(tài)強(qiáng)度看，由于配合的氣煤與肥煤熱態(tài)強(qiáng)度不如焦煤的優(yōu)良，因此四種煤的熱態(tài)強(qiáng)度均有下降。單煤焦炭性能最好的DXJ焦煤的經(jīng)過配煤后的性能下降幅度最大，說明DXJ焦煤與LXF肥煤、DTQ氣煤、HNS瘦煤配合后的效果不理想，而LXJ焦煤配煤后的質(zhì)量卻相對(duì)穩(wěn)定。

2.3煤巖組分與R max 對(duì)焦炭質(zhì)量的影響

煤中的活性組分與惰性組分的含量與比例直接影響了焦炭的質(zhì)量，因此了解煤的煤巖組分是十分有必要的。R max 能夠判斷煤樣的變質(zhì)程度，而鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布圖能夠反映變質(zhì)程度的變化細(xì)節(jié)，同時(shí)能夠鑒定煤樣是否存在混煤的現(xiàn)象。

表3.不同焦煤的煤巖組分對(duì)比

從表3中可見，BWJ焦煤和DXJ焦煤的活惰比都很高，說明其中鏡質(zhì)組的含量相對(duì)比較高，而LXJ焦煤的活惰比是最低的，只有1.3。由表3可見，DXJ焦煤的R max 達(dá)到了1.688， 其煤化程度是四種焦煤中最高的 ，BWJ焦煤其次為1.450，LXJ焦煤和HSJ焦煤的R max 比較低，雖為焦煤，但判定為肥煤。

通過四種煤樣的煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布圖可以看到，四種煤樣均存在不同程度的混煤現(xiàn)象。DXJ焦煤雖然R max 值較高，但是其的反射率分布較寬，重疊度不高，沒有明顯的峰值，存在明顯的多處凹口。LXJ焦煤的混煤程度也比較明顯，峰值出現(xiàn)在0.8%、1.2%，存在多處明顯的凹口，由此可以判斷可能是兩種或以上的煤混合而成，因此可能會(huì)造成焦炭強(qiáng)度的不穩(wěn)定性。HSJ焦煤在1.0%有個(gè)峰值，在1.0%后的峰面積比較大，相對(duì)來講混煤的情況比較少。BWJ焦煤的峰型比較對(duì)稱，峰值在1.3%左右，煤化程度比較高，凹口較少，基本沒有混煤的現(xiàn)象。

以上是四種配合煤的煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布圖。理想的配煤方案的分布圖曲線分布均勻連續(xù)，沒有大的凹口，圖形呈正態(tài)分布。

從上述四個(gè)方案中可以看出，圖e的曲線小凹口比較多，峰值主要出現(xiàn)在1.1%到1.2%。圖f的曲線是最不均勻連續(xù)的，這是由于DXJ焦煤的R max 比較高，而肥煤、氣煤屬于中低變質(zhì)程度的煙煤，它們的R max 是不高的，氣煤R max 一般在0.6-0.8%之間波動(dòng)，肥煤R max 一般在0.9-1.1之間波動(dòng)，因此出現(xiàn)了斷層的現(xiàn)象，由此可以看出DXJ焦煤?jiǎn)蚊簾捊箷r(shí)，其冷態(tài)強(qiáng)度和熱態(tài)強(qiáng)度都是四種焦煤中最好的，但是進(jìn)行配煤煉焦時(shí)，其焦炭性能卻不是最好的。圖g在0.8%到0.9%處的峰值過高，根據(jù)LXJ焦煤的單煤鏡質(zhì)組分布圖發(fā)現(xiàn)，這是由于LXJ煤在該處存在一個(gè)峰值的緣故，加上氣煤和肥煤的影響，導(dǎo)致該處的峰值過高，但是整體的連續(xù)性還可以，因此，雖然LXJ焦煤存在混煤情況，但是配合煤結(jié)焦性能卻良好。圖h的曲線連續(xù)性要比圖g要差一些，在1.0%和1.3%處有明顯的凹口，但是整體上要比圖a和圖b的曲線好。因此，從配煤的反射率分布圖看，LXJ焦煤在配合煤中的適配性比較好，圖形基本呈正態(tài)分布。

3.結(jié)論

不同的焦煤其結(jié)焦性能會(huì)影響其配合煤的結(jié)焦性能，但不同的焦煤對(duì)其配合煤所產(chǎn)生的的影響大小不同，在配煤煉焦時(shí)需要結(jié)合煤的鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布圖來推斷配合煤的結(jié)焦性能。需要調(diào)整配煤的比例來使鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布圖的曲線達(dá)到連續(xù)，且保證配合煤反射率在合理范圍之內(nèi)。在R o e指標(biāo)小于1.0時(shí)，配煤質(zhì)量下降，偏離越多，下降較快。在R o e指標(biāo)大于1.2時(shí)，偏離越遠(yuǎn)，配煤質(zhì)量也下降，但下降較慢 。當(dāng)R o max在1.1至1.2之間，配煤質(zhì)量可提升 [7]，焦炭質(zhì)量可增強(qiáng)。

從四種焦煤的配煤煉焦比較分析，HKJ焦煤配合煤的冷態(tài)強(qiáng)度最好，綜合熱態(tài)強(qiáng)度對(duì)比，LXJ焦煤硫分較低、在配合煤中的適配性比較好，可適當(dāng)多用于配煤煉焦中。

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