煉焦煤質(zhì)量量化評價方法的研究與應(yīng)用

紀同森，劉成雷，許 明，馬純迎

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照276805）

1 前 言

冶金行業(yè)用于焦爐生產(chǎn)的煉焦煤，是植物遺體在覆蓋地層下，壓實、轉(zhuǎn)化而成的固體有機可燃沉積巖。由于其生成的復雜性，煉焦煤是一種不均一的有機物質(zhì)和無機物質(zhì)的混合體，煉焦煤本身質(zhì)量的復雜性造成同一類別的煤所煉焦炭的質(zhì)量也有差別，對冶金高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)產(chǎn)生一定影響。為提高配煤的科學性，充分了解各礦點煉焦煤的性質(zhì)，國內(nèi)焦化企業(yè)加大對煉焦煤質(zhì)量的綜合研究和評估，分析指標包括灰分、硫分、揮發(fā)分、黏結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層最大厚度、奧亞膨脹度、煤巖特征分析參數(shù)以及小焦爐單種煤煉焦試驗數(shù)據(jù)等。在綜合分析以上指標的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對各礦點煉焦煤質(zhì)量的全面評價，但這些評價均從不同方面對煉焦煤質(zhì)量做出的定性評價，無法實現(xiàn)對煉焦煤質(zhì)量的量化評估，不能用于煉焦煤采購和后續(xù)生產(chǎn)指導。因此，結(jié)合各自企業(yè)實際情況，將質(zhì)量指標與價格相結(jié)合，實現(xiàn)由定性評價到定量評價的轉(zhuǎn)變，對資源開發(fā)及生產(chǎn)具有較大作用。

2 煉焦煤質(zhì)量量化評價的思路

煉焦煤的質(zhì)量量化評價研究目的是將原來定性評價各礦點煉焦煤質(zhì)量的各項指標直接轉(zhuǎn)化為量化指標，由定性分析轉(zhuǎn)化為定量分析，迅速確定各礦點煉焦煤的質(zhì)量評估值，用于煉焦煤的采購和后續(xù)生產(chǎn)指導。

研究思路：一是根據(jù)本企業(yè)實際生產(chǎn)情況及歷史經(jīng)驗，對灰分、硫分、揮發(fā)分、黏結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層最大厚度以及小焦爐單種煤煉焦試驗數(shù)據(jù)等質(zhì)量指標進行價值量化；二是根據(jù)本企業(yè)關(guān)注程度及各指標對焦炭質(zhì)量的影響程度，確定每項質(zhì)量指標的權(quán)重系數(shù)；三是以各量化值為基準確定煉焦煤質(zhì)量評價量化公式，在同類煤中建立其對應(yīng)煤種的煉焦煤質(zhì)量評估值測算模型；四是依據(jù)煉焦煤質(zhì)量評估值的高低來評價煉焦煤的適用性，評估值越高其適用性越好，評估值越低其適用性越差，實現(xiàn)了優(yōu)勝劣汰。

3 煉焦煤質(zhì)量量化評價實施步驟

1）以各項技術(shù)質(zhì)量指標為評價基準，確定每個單位質(zhì)量指標的量化價值，確定煉焦煤價值量化公式。以煉焦煤價值量化公式為基礎(chǔ)，建立煉焦煤質(zhì)量量化指數(shù)測算模型。

2）對煉焦煤礦點的所有質(zhì)量指標進行篩選，根據(jù)本廠實際及歷史經(jīng)驗，選擇重要的、具有可行性的質(zhì)量指標，確定每個單位質(zhì)量指標的量化價值。

3）根據(jù)本廠關(guān)注程度及各化驗指標對焦炭質(zhì)量的影響程度，對每項質(zhì)量指標分配權(quán)重指數(shù)。

4）以各項技術(shù)質(zhì)量指標為評價基準，確定煉焦煤價值量化公式。

5）將煉焦煤分類，在同類煤中，以煉焦煤價值量化公式為基礎(chǔ)，建立煉焦煤質(zhì)量量化指數(shù)測算模型。

6）輸入煉焦煤各項質(zhì)量指標和價格，就會直接體現(xiàn)煉焦煤性價比量化指數(shù)。根據(jù)煉焦煤性價比量化指數(shù)的高低來評價煉焦煤的經(jīng)濟適用性，指數(shù)越高其經(jīng)濟適用性越好，指數(shù)越低其經(jīng)濟適用性越差。

7）輸入新開發(fā)煉焦煤礦點各項質(zhì)量指標，通過調(diào)整模擬采購價格，使其性價比量化指數(shù)達到同類煤的前列，此時價格就為最佳采購價格。

4 煉焦煤質(zhì)量量化指數(shù)測算模型的建立

1）煤氣及固定碳的價值量化。本廠焦爐煤氣價格0.72 元/m3；如焦炭灰分基準為12.5%，則1 t 焦炭固定碳價格=市場干焦價格/（1%～12.5%）。

2）煉焦煤灰分（Ad）的價值量化。按煉焦煤價格RMB元/t計算，來煤灰分增加1%，也就是多采購了1%的灰分，應(yīng)減價：RMB×1%元/t?；曳痔岣邔е聼捊购臒崃吭黾?，增加煉焦用煤氣成本。噸干煤的煉焦耗熱量為2.472×109J/t，高爐煤氣發(fā)熱量3.636 6×106J/m3，高爐煤氣價格0.07元/m3，灰分增加1%帶來的成本為0.48元/t?；曳衷龈?，增加煉鐵焦比，降低鐵產(chǎn)量。煉焦煤的灰分全部進入焦炭，根據(jù)資料介紹，焦炭灰分每升高1%，焦比提高1.7%，焦炭灰分Ad增加1% 對煉鐵成本影響=1.7%×噸焦價格。噸焦耗干煤為1.3 t/t，煉焦煤Ad增加1%對煉鐵成本影響=1.7%×噸焦價格/1.3。

3）煉焦煤硫分（St）的價值量化。按煉焦煤價格RMB 元/t 計算，來煤硫分增加0.1%，也就是多采購了0.1%的硫分，應(yīng)減價：RMB×0.1%元/t。焦炭硫分（St）增高，增加了煉鐵焦比，降低了鐵產(chǎn)量。煉焦煤的硫分60%左右進入焦炭，根據(jù)資料介紹，焦炭硫分（St）每升高0.1%，焦比提高1.2%。焦炭硫分（St）增加0.1%的質(zhì)量損失=1.2%×噸焦價格，噸焦耗干煤為1.3 t/t，煉焦煤St增加0.1%對煉鐵成本影響=1.2%×噸焦價格/1.3。煉焦煤中的硫分有40%進入煤氣，煤氣中的硫分偏高，將增加脫硫塔的負荷，影響脫硫效果，增加了運行成本，并且對設(shè)備的腐蝕增加，大幅降低了設(shè)備使用年限。

4）煉焦煤揮發(fā)分的價值量化。煉焦煤1%干基揮發(fā)分帶來的價值損失=1%固定碳價值-1%揮發(fā)分產(chǎn)生的煤氣價值。

5）煉焦煤黏結(jié)指標的價值量化。同類煤中，一般G值高結(jié)焦性好，根據(jù)歷史經(jīng)驗及采購合同，定價基準：以同類煤月均值為基準，G值每超出基準±1，測算性價比價格隨著調(diào)整±5 元/t。氣肥煤和肥煤中，一般Y值高黏結(jié)性好。根據(jù)歷史經(jīng)驗及采購合同，定價基準：以同類煤月均值為基準，Y值每超出基準±1，測算性價比價格隨著調(diào)整±5元/t。

6）煉焦煤結(jié)焦性指標的價值量化。根據(jù)北京科技大學許滿興教授的介紹，M40提高1%，焦比降低0.005 6 t；M10下降0.2%，焦比降低0.007 t；CRI 升高1.0%，焦比升高0.003 t；CSR下降1.0%，焦比升高0.006 t：焦炭M40升高1%的效益=0.0056×噸焦價格；焦炭M10每降低0.2%的效益=0.007×噸焦價格；焦炭CRI 升高1%的效益損失=0.003×噸焦價格；焦炭CSR降低1%的效益損失=0.006×噸焦價格。

7）各指標的量化分配權(quán)重指數(shù)。根據(jù)關(guān)注程度及各指標對焦炭質(zhì)量的影響，結(jié)合本廠實際情況，分配權(quán)重指數(shù)如下：硫分為1、灰分為1、揮發(fā)分為 0.5、黏結(jié)指數(shù)G值為 0.5、Y值為 0.5、M40為 0.5、M10為0.5、CRI為0.5、CSR為0.5（單種煤所煉焦炭的抗碎強度M40、耐磨強度M10、反應(yīng)性CRI、反應(yīng)后強度CSR均由小焦爐試驗數(shù)據(jù)得出，由于與大焦爐存在一定誤差，故分配權(quán)重指數(shù)相對小一些）。

8）煉焦煤質(zhì)量量化指數(shù)的公式。根據(jù)以上分析，確定煉焦煤性價比相對量化指數(shù)的公式為：

煉焦煤性價比量化指數(shù)=同類煤月均價格-（煉焦煤硫分-同類煤硫分均值）/0.1×0.1%硫分帶來的價值損失×1-（煉焦煤灰分-同類煤灰分均值）×1%灰分帶來的價值損失×1-（煉焦煤干基揮發(fā)分-同類煤干基揮發(fā)分均值）×1%揮發(fā)分帶來的價值損失×0.5＋（煉焦煤G值-同類煤G值均值）×5×0.5＋（煉焦煤Y值-同類煤Y值均值）×5×0.5＋（煉焦煤M40-同類煤M40均值）×M40升高1%的效益×0.5-（煉焦煤M10-同類煤M40均值）/0.5%×焦炭M10每降低0.2%的效益×0.5-（煉焦煤CRI-同類煤CRI 均值）×焦炭CRI 升高1%的效益損失×0.5＋（煉焦煤CSR-同類煤CSR 均值）×焦炭CSR 降低1%的效益損失×0.5-煉焦煤進廠價格。

9）煉焦煤性價比量化指數(shù)測算模型的建立。根據(jù)煉焦煤性價比量化指數(shù)公式，建立測算模型，將來煤的各項指標代入后就可立即出現(xiàn)性價比量化指數(shù)，指數(shù)越高說明性價比越高，進廠焦煤的性價比量化指數(shù)測算簡示如表1所示。

表1 進廠焦煤的性價比量化評價指數(shù)

5 結(jié) 語

該研究一是將以往的煉焦煤定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價，二是將煉焦煤的多項質(zhì)量指標量化為質(zhì)量評估值，兼顧其他分析指標，綜合判定煉焦煤的適用性，有利于指導采購和后續(xù)生產(chǎn)。