煤巖學(xué)研究在煉焦煤煤質(zhì)評價中的應(yīng)用探究

任學(xué)延，張代林

(1.上海梅山鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210039；2.安徽工業(yè)大學(xué)煤潔凈轉(zhuǎn)化與高值化利用安徽省重點實驗室，安徽 馬鞍山 243032)

在當(dāng)前高爐大型化的情況下，其對焦炭質(zhì)量的要求越來越高，而優(yōu)質(zhì)煉焦煤的資源日益緊張，導(dǎo)致配煤壓力越發(fā)增大。為了使煉焦煤得到合理利用，須加強煤的物質(zhì)成分研究，提高配煤的科學(xué)性。煤巖學(xué)是研究煤質(zhì)的主要方法之一，煤的顯微組分、顯微類型和煤化程度是煤巖學(xué)的主要研究內(nèi)容。應(yīng)用煤巖學(xué)方法確定煤巖顯微組成和煤化程度，此為評定煉焦煤的性質(zhì)和用途的重要依據(jù)，也是研究煉焦煤的生成和變質(zhì)的重要基礎(chǔ)。

通過對有機顯微組分、無機顯微組分、煤巖類型結(jié)合煤層及圍巖沉積相的研究，確定含煤巖系的沉積環(huán)境和煤相(煤的原始成因類型取決于成煤植物群落和泥炭沉積環(huán)境，即沉積方式、覆水條件、水介質(zhì)特征等)；根據(jù)顯微組分及其組合特征以及煤層的其他特征進(jìn)行煤層對比；通過顯微定量和煤級的測定以預(yù)測煤的結(jié)焦性、選擇煉焦配煤，并為綜合利用提供依據(jù)；通過測定鏡質(zhì)體反射率，結(jié)合煤的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成,探討煤化作用及其物理化學(xué)變化實質(zhì)；應(yīng)用顯微光度計與熒光顯微鏡測試煤化程度。利用煤巖特征對煉焦煤的結(jié)焦性進(jìn)行研究[1-5]，結(jié)合煤巖學(xué)研究結(jié)果指導(dǎo)煉焦生產(chǎn)[6-11]，均可提高配煤的科學(xué)性。

1 實驗方法

煤的工業(yè)分析測定按照GB/T 212—2008《煤的工業(yè)分析方法》進(jìn)行，煉焦煤的黏結(jié)指數(shù)按照GB/T 5447—2014《煙煤黏結(jié)指數(shù)測定方法》進(jìn)行，煉焦煤的膠質(zhì)層指數(shù)按照GB/T 479—2016《煙煤膠質(zhì)層指數(shù)測定方法》進(jìn)行，按照 GB /T 16773—2008《煤巖分析樣品制備方法》將有關(guān)煤樣制成粉煤光片。鏡質(zhì)體反射率測定按照GB/T 6948—2008《煤的鏡質(zhì)體反射率顯微鏡測定方法》進(jìn)行；煤巖顯微組分測定按照GB/T 8899—2013《煤的顯微組分組和礦物測定方法》進(jìn)行[12]。

2 結(jié)果與討論

試驗采用澳煤與圣雄煤該2種煤樣，其常規(guī)指標(biāo)測定結(jié)果見表1。

表1實驗用煤煤質(zhì)指標(biāo)

煤樣名稱Vdaf/%GR.IY/mmRmax /%S煤種類型澳煤15.00001.6230.231圣雄煤29.274581.0000.151

2.1 煉焦煤摻混其它雜質(zhì)現(xiàn)象

澳煤為山東某煉焦企業(yè)購入的進(jìn)口煤，該企業(yè)將其充當(dāng)瘦煤或貧瘦煤來使用。當(dāng)該煤配入比例達(dá)5%時，導(dǎo)致焦炭強度明顯下降。測定其GR.I值、Y值均為0，其鏡質(zhì)體反射率分布與常規(guī)的瘦煤或貧瘦煤的分布基本相同，但測定其煤巖組分含量時，發(fā)現(xiàn)該瘦煤中存在大量的天然焦，混入比例可達(dá)20%以上，如圖1所示。

圖1 某進(jìn)口澳煤顯微組分圖

利用德國HD型全自動煤巖分析儀的半自動測定鏡質(zhì)體反射率功能對粉煤光片進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)當(dāng)十字絲對準(zhǔn)圖1中較亮的組分(天然焦)時，顯示的電壓值為100 mv，即已達(dá)HD型全自動煤巖分析儀電信號的上限值，導(dǎo)致反射率無法測量。分析其原因，有可能是煉焦煤在開采時易混入較大比例的天然焦，該天然焦導(dǎo)致了所煉焦炭強度的下降。

2.2 煉焦煤氧化現(xiàn)象

采用圣雄煤研究煉焦煤的氧化現(xiàn)象，其中圣雄煤的鏡質(zhì)體反射率測定結(jié)果如圖2所示。

圖2 圣雄煤的鏡質(zhì)體反射率測定結(jié)果

由圖2可知，圣雄煤的鏡質(zhì)體反射率分布與常規(guī)肥煤鏡質(zhì)體反射率分布類似，并混入了少量焦煤。按此分布特征，該煤常規(guī)指標(biāo)中黏結(jié)指數(shù)GR.I應(yīng)在80以上，Y值也應(yīng)在20 mm以上，但由表1中的實際測定結(jié)果可知，GR.I只有45，Y值僅為8 mm，與預(yù)判結(jié)果出入很大。進(jìn)一步測定該煤顯微組分組成，如圖3所示，發(fā)現(xiàn)該煤鏡質(zhì)體存在大量碎片和裂紋較多現(xiàn)象，導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因可能由于煤的風(fēng)化或氧化所致。由此說明，若煤中鏡質(zhì)體存在大量碎片和裂紋現(xiàn)象，可極大降低其黏結(jié)性，影響其在配煤中應(yīng)有的作用。

圖3 圣雄煤顯微組分圖

3 結(jié) 論

(1)當(dāng)開采混入較大比例的天然焦時，煉焦煤在配煤中使用比例超過5%，可嚴(yán)重影響焦炭強度穩(wěn)定。

(2)煤中鏡質(zhì)體存在大量碎片和裂紋現(xiàn)象時，對其黏結(jié)性影響較為顯著。

(3)利用煤巖特征評價煤質(zhì)，可有效解釋異?，F(xiàn)象的原因。