淺談煤巖分析與應(yīng)用

劉敏 （天津天鐵冶金集團煉焦化工有限公司，天津 300301)

淺談煤巖分析與應(yīng)用

劉敏 （天津天鐵冶金集團煉焦化工有限公司，天津 300301)

介紹了以煤巖分析為核心的煤質(zhì)綜合評價方法，以此來分析判定煤的變質(zhì)程度，準確定性，區(qū)分不同變質(zhì)程度的混洗煤，有效地控制了進廠煤質(zhì)量。提出了煤巖配煤理念，對混洗煤的利用更加科學(xué)合理，優(yōu)化了配煤結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定了焦炭質(zhì)量。

煤巖 分析 反射率 揮發(fā) 焦炭 直方圖

1 前言

隨著煉焦行業(yè)的發(fā)展，煉焦煤供不應(yīng)求的現(xiàn)象日益突出，尤其是在煉焦生產(chǎn)中不可缺少的具有良好結(jié)焦性能的焦煤更是短缺。因此，部分不良供煤方為牟取高額利潤，將高揮發(fā)的氣肥煤、1/3焦煤和低揮發(fā)的貧瘦煤等混合，使其混合后的煤工藝指標和焦煤相似，充當焦煤出售。這種混配“焦煤”在煉焦生產(chǎn)中的使用，導(dǎo)致了焦炭質(zhì)量下降，影響正常生產(chǎn)。解決這一問題的關(guān)鍵是建立科學(xué)的煤質(zhì)綜合評價體系，杜絕這種混配煤以次充好現(xiàn)象的發(fā)生。煤巖分析是通過測定鏡質(zhì)組最大反射率（R0max)來分析判斷煤的變質(zhì)程度，摒棄了傳統(tǒng)工藝指標（如：膠質(zhì)層指數(shù)、粘結(jié)指數(shù))可加和性的缺點，可以準確地區(qū)分不同變質(zhì)程度的混配煤。鑒于此，我公司購買了MSP UV VIS 2000分光光度計并配置ZEISS Axioskop 40 Pol型專業(yè)顯微鏡的煤巖分析系統(tǒng)，加強對進廠煤的研究分析和全面監(jiān)控。

2 基本技術(shù)原理

在偏光、油浸物鏡的條件下，通過顯微鏡觀測煤的顯微組分，人工選點測定煤的鏡質(zhì)組最大反射率，測定結(jié)果自動生成反射率數(shù)值分段統(tǒng)計及反射率分布直方圖兩部分，以此來分析判定煤的變質(zhì)程度，準確定性、區(qū)分不同變質(zhì)程度的混洗煤。

3 煤巖分析技術(shù)與應(yīng)用

3.1 對進廠煤的煤巖進行分析統(tǒng)計

通過對進廠煤的煤巖分析統(tǒng)計，建立了煤巖數(shù)據(jù)庫，整理成煤巖圖集，做出了R0max和Vdaf的相關(guān)性曲線（見圖1)和對應(yīng)關(guān)系表（見表1)。

3.2“分解還原法”分析混洗煤

從表2、表3中可見，JM煤樣的常規(guī)煤質(zhì)分析結(jié)果顯示該煤為質(zhì)量較好的焦煤，但該煤樣的煤巖分析直方圖（見圖2)顯示鏡質(zhì)組最大反射率范圍很寬，而且有明顯凹口，凹口前平均鏡質(zhì)組最大反射率為1.116，凹口后平均鏡質(zhì)組最大反射率為1.756，可初步判斷該煤是由變質(zhì)程度較低的肥煤或1/3焦煤和變質(zhì)程度較高的瘦煤混洗而成。為進一步了解該煤樣中兩種不同變質(zhì)程度的煤的煤質(zhì)情況，可以根據(jù)不同變質(zhì)程度的煤所具有的不同物理性質(zhì)，從煤堆中分別選出其塊煤，進行單獨制樣分析，結(jié)果見表4、圖3和圖4。

表1 和Vdaf對應(yīng)關(guān)系表/%

表1 和Vdaf對應(yīng)關(guān)系表/%

煤種 R0max Vdaf弱粘煤 弱粘煤 0.756 36.5 介休 焦煤 1.411 22.1肥城氣煤 氣煤 0.757 39.0 孝南 焦煤 1.437 21.6邢臺官莊 1/3焦煤 0.790 37.5 孝南 焦煤 1.477 21.5邢臺小康莊 1/3焦煤 0.840 36.7 介休 焦煤 1.478 21.4霍州 肥煤 0.927 35.0 介休 焦煤 1.495 20.9宣化 1/3焦煤 0.980 34.5 古交屯蘭 焦煤 1.549 20.5臨汾北 肥煤 0.999 34.5 千樹國貿(mào) 焦煤 1.571 19.5臨汾趙城 1/3焦煤 1.041 34.0 千樹國貿(mào) 焦煤 1.611 19.2開灤古冶 肥煤 1.120 32.3 千樹國貿(mào) 焦煤 1.641 17.5老石旦 焦煤 1.134 29.0 古東 瘦煤 1.644 17.3王家會 肥煤 1.180 28.0 千樹國貿(mào) 焦煤 1.681 17.3卡布其 焦煤 1.207 27.0 千樹國貿(mào) 焦煤 1.744 17.0古交馬蘭 肥煤 1.216 26.5 古東 瘦煤 1.750 16.6古東 焦煤 1.265 26.0 古東 瘦煤 1.781 16.4陽泉曲 焦煤 1.306 25.2 古東 瘦煤 1.784 16.4介休 焦煤 1.340 24.7 古東 瘦煤 1.797 16.1柳林東強 焦煤 1.355 23.2 西山 瘦煤 1.937 16.8鎮(zhèn)城底 焦煤 1.379 23.0 西山 瘦煤 1.944 16.3穆村 焦煤 1.405 22.9礦點 煤種 R0max Vdaf 礦點

表2 JM煤樣常規(guī)煤質(zhì)分析結(jié)果

表3 JM煤樣煤巖分析結(jié)果

表4 FM煤和SM煤各項分析結(jié)果

綜合上面各項分析可以看出，低變質(zhì)部分是粘結(jié)性非常好的肥煤、負收縮（見圖3)，高變質(zhì)部分是質(zhì)量比較差的瘦煤或貧瘦煤（見圖4)。通過這種方法，可以把不同變質(zhì)程度的混洗煤分解還原成幾種單一的洗精煤，在設(shè)計配比時結(jié)合煤巖分析檢測的混煤的比例，按肥煤和瘦煤分別對待，配入煉焦，有效地避免了將其視為焦煤配入煉焦而引起的生產(chǎn)焦炭質(zhì)量波動，實現(xiàn)了對混煤的合理使用。

3.3 煤巖分析在配煤中的應(yīng)用

根據(jù)配煤煉焦技術(shù)原理，焦炭質(zhì)量的好壞取決于配合煤的質(zhì)量。傳統(tǒng)觀點認為，配合煤的質(zhì)量主要受控于煤中的揮發(fā)分和粘結(jié)指數(shù)，因為揮發(fā)分表征煤階，而粘結(jié)指數(shù)表征煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性。在煉焦配煤過程中，根據(jù)配煤原則和揮發(fā)分、粘結(jié)指數(shù)的可加和性，按照各單種煤的揮發(fā)分和粘結(jié)指數(shù)調(diào)節(jié)配煤比例，使配合煤的V、G值達到合理范圍。但是這種方法必須確保在配煤過程中用到的所有單種煤都確實是“單種煤”，而不是配洗出的“單種煤”。由于目前煉焦煤市場上配洗而成的“單種煤”的大量存在，在評價配合煤質(zhì)量過程中，單純的依靠具有可加和性的揮發(fā)分和粘結(jié)指數(shù)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需求，而煤的鏡質(zhì)組最大反射率R0max取決于煤的變質(zhì)程度且不具備加和性，故引進配合煤鏡質(zhì)組最大反射率R0max，配合工藝指標和化學(xué)指標綜合分析配合煤的質(zhì)量，可以確保配合煤中氣、肥、焦、瘦各變質(zhì)程度單種煤均衡配入，確保并穩(wěn)定生產(chǎn)焦炭質(zhì)量。例如，對我公司2010年8月16日的配合煤進行煤巖分析，得到的直方圖如圖5所示，對其進行分析后發(fā)現(xiàn)鏡質(zhì)組最大反射率R0max值在1.5～1.7之間出現(xiàn)明顯凹口，說明在該配合煤中缺少R0max值在1.5～1.7之間高變質(zhì)程度焦煤，此時，針對性地選擇其鏡質(zhì)組最大反射率R0max值在1.5～1.7的煤配入，則可以有效地提高焦炭的質(zhì)量。

3.4 建立依靠煤巖技術(shù)的煤質(zhì)多項指標綜合分析評價體系

由于煤的各項指標相輔相成，具有一定的相關(guān)性，故通過將煤巖分析與煤的常規(guī)分析如Vdaf、G、Y、X值、膠質(zhì)層體積曲線特征等結(jié)合的綜合分析，能夠從宏觀到微觀，從熱態(tài)到冷態(tài)，從物性到化性，從不同角度和層面更準確全面地透視各礦點、廠家的煤質(zhì)特性，進而更準確、客觀地對進廠煤進行綜合評價，徹底杜絕了進廠煤以次充好現(xiàn)象的發(fā)生，做到科學(xué)合理地用好所有煤，優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)，確保焦炭質(zhì)量穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

煉焦煤資源的嚴重短缺和高爐大型化的矛盾日益突出，高爐對焦炭質(zhì)量的要求越來越高，而混配煤現(xiàn)象及市場將長期存在，煤巖技術(shù)的應(yīng)用使我們對煤的分析、評價更加準確，保證了焦炭質(zhì)量長期穩(wěn)定，滿足了大型高爐用焦的質(zhì)量要求。

Brief Talk on Coal Rock Analysis and Application

Liu Min

The paper describes the coal comprehensive evaluation method with coal rock analysis as the core,for analyzing coal metamorphic grade and making accurate judgment,distinguishing mix washed coal in different metamorphic grade and effectively controlling supplied coal quality.A coal rock blending concept is put forward for the scientific and reasonable utilization of mix washed coal,coal blending structure optimization and coke quality stability.

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（收稿 2011-03-17 責編 崔建華)

劉敏，女，畢業(yè)于沈陽理工大學(xué)工業(yè)分析專業(yè)，工程師，主要從事煤炭、焦炭以及焦化化產(chǎn)品分析工作。