微觀分析技術在優選煉焦煤中的應用

王 巖

(河鋼邯鋼股份有限公司，河北 邯鄲 056015)

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微觀分析技術在優選煉焦煤中的應用

王 巖

(河鋼邯鋼股份有限公司，河北 邯鄲 056015)

邯鋼焦化廠通過煤巖顯微組分分析和焦炭光學組織含量分析的研究和應用，和小焦爐試驗有機結合，建立了焦炭熱強度和焦炭光學組織、焦炭光學組織和煤巖顯微組分之間的模型，能夠根據煤的顯微組分判斷所產焦炭的質量，科學地指導配煤煉焦生產，從而達到準確預測焦炭質量，優選煉焦煤種，最大限度地降低配煤煉焦成本的目標。

顯微組分；光學組織；模型；預測焦炭質量

邯鋼焦化廠現有6座焦爐，年產焦炭180萬t，主要煤種有1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤等。為了加強對煤種和焦炭質量的研究，邯鋼焦化廠采用煤焦巖相分析儀和焦炭顯微組分分析技術，積累了大量焦炭顯微組分分析經驗，并找出焦炭質量和顯微組分的關系，從而能快速準確地判斷焦炭質量，優化煤種。

1 單種煤的顯微組分研究

邯鋼焦化廠煉焦用煤種類多、來源廣，煤質較為復雜。為確定單種煤的顯微組分性質，對所有進廠煤進行了組分研究，確定了煤種的鏡質組、半鏡質組、惰質組和殼質組、礦物質組的組分含量，其主要成分見第71頁表1。

表1列出了2015年邯鋼焦化廠主要用于配煤煉焦的單一煤種的煤巖顯微組分分析數據。從表1可以看出，主焦煤的活惰比都在1.50左右，鏡質組質量分數都在50%以上，且從顯微鏡下觀察顯微組分容易識別，鏡質組多為大塊均質鏡質體，惰質組含量較低，能保證很好的焦炭冷態和熱態強度。主肥煤活惰比都在1.50以上，鏡質組質量分數都在60%左右，且鏡質組多為均質鏡質體，還存在少量的改善焦炭質量的殼質體，所以，主肥煤確保了焦炭質量的穩定和提高。

從表1還可以看出，次焦煤和次肥煤的鏡質組含量相差較大，在顯微鏡下觀察，組分較難識別，有的煤種質量變化較大，不利于配煤煉焦的使用。瘦煤的鏡質組含量雖然很高，但隨著變質程度的升高，鏡質體的逐漸惰化，高變質程度煤的鏡質體的煉焦性質和惰質組的煉焦性質非常接近，不利于焦炭質量的提高，但瘦煤在煉焦過程起到骨架的作用，有利于焦炭強度的提高，同時，配入適量的瘦煤，焦炭成本有較大降低。

2 焦炭光學組織與焦炭熱強度之間關系研究

焦炭光學組織是用偏反光顯微鏡在油浸物鏡下總放大倍數為400倍～600倍時，所觀察到的焦炭氣孔壁組織。主要是由各向同性組織、細粒鑲嵌組織、中粒鑲嵌組織、粗粒鑲嵌組織等組成，它們的識別是在顯微鏡下靠人工轉動載物臺來判斷，并要求測量500個以上的組分。為進一步了解焦炭的質量特性，我們將所有進廠煤進行了小焦爐試驗，并把單種煤焦炭進行了組織含量分析和焦炭熱強度分析，結果見第71頁表2。

表1 2015年邯鋼焦化廠主要用于配煤煉焦的單一煤種的顯微組分分析

表2 不同單一煤種的小焦爐試驗焦炭的光學組織含量分析

為了便于分析，我們把各種單一煤種所得焦炭的光學組織指數與其熱性能進行做圖，如圖1、圖2。圖1和圖2分別是焦炭的光學組織指數與其反應性對應關系圖和焦炭的光學組織指數與其反應后強度對應關系圖。從圖1和圖2可知，隨著焦炭光學組織指數的增加，焦炭的反應性下降，反應后強度增加，焦炭質量隨之變好，尤其是焦炭的熱強度和光學組織指數回歸良好。

圖1 焦炭反應性和焦炭光學組織指數OTI的散點圖

圖2 焦炭熱反應后強度和焦炭光學組織指數OTI的散點圖

從表2及圖1、圖2可以得出以下結論：1) 煤種變質程度不一樣，焦炭光學組織指數有變化，焦炭的熱性能相差較大；2) 對于變質程度相近的煤種，所得焦炭的熱性能與焦炭光學組織指數有很好的對應關系，焦炭的光學組織指數越高，焦炭的熱性能就越好；3) 單一煤種煉焦，1/3焦煤所得焦炭光學組織主要以各向同性、細粒和中粒鑲嵌為主，肥煤所得焦炭光學組織多以同性鑲嵌、細粒鑲嵌和中粒鑲嵌組織為主，焦煤所得焦炭多以中粒和粗粒鑲嵌組織為主，而瘦煤所得焦炭大多是不成塊的，焦炭的組織主要以細粒鑲嵌、各向同性和絲炭及破片組織為主。4) 通過對焦炭的光學組織指數OTI的對比，焦煤的OTI最高，其次是1/3焦煤，然后是肥煤，最差的是瘦煤煉焦。

3 焦炭光學組織和配煤顯微組分的關系分析

為進一步探索焦炭和煤之間的關系，我們把焦炭的光學組織指數和與煤的顯微組分進行分析，找到其中的關系，利用回歸分析的方法，找到焦炭的光學組織指數和焦炭的鏡質組惰性組、半鏡質組的關系，見表3，方差為50.8%，比較顯著。

回歸分析：OTI與鏡質組、惰質組含量、半鏡質組含量、殼質組含量及礦物質含量之間的回歸分析。

回歸方程：OTI=-174 152+1 743(鏡質組含量)+1 741(惰質組含量)+1 741(半鏡質組含量)+1 745(含量殼質組)+1 745(含量礦物質)。

表3 焦炭光學組織和配煤顯微組分的回歸分析

4 結語

通過焦炭光學組分含量分析技術，充分掌握了各種單一煤種的性質及其在配煤煉焦中的作用，尋找到從煤到焦炭的快速準確的預測方法。2014年以后，邯鋼焦化廠焦炭質量保持了良好的穩定性，不但能滿足大高爐煉鐵對焦炭質量的需求，還有效地降低了配合煤成本。目前，邯鋼焦化廠根據單種煤的顯微組分分析，開發了一系列新煤種，不但有效地降低了焦炭成本，而且為我國鋼鐵企業緩解優質煉焦煤資源長期緊張、生產成本較高的局勢找到了一條可行之路。

Application of micro analysis technology in the optimization of coking coal

WANG Yan

(Handan Iron & Steel Group Co., Ltd., Handan Hebei 056015, China)

Through the research and application of petrographic macerals and coke optical texture content analysis in coking plant of Handan Iron and Steel Company, combining a small coke oven test, this paper sets up the model of the thermal strength of coke and optical texture of coke and microstructure of petrographic macerals, which can judge the quality of coke according to the microscopic components of produced coal to scientifically guide coking production, so as to achieve the accurate prediction of coke quality, optimization of coking coal, reduction of coking coal cost at utmost.

micro component; optical organization; model; prediction of coke quality

2016-06-21

王 巖，女，1973年出生，1993年畢業于遼寧科技學院，本科，工程師，從事煤焦研究工作。

專題討論

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2016.05.20

TQ520.61

A

1004-7050(2016)05-0070-03