焦炭光學組織在配煤煉焦中的應用進展

于婧 陳影 龐文娟 張利娜 蘇偉

摘要：煉焦是基于熱分解和結焦工藝進行化工生產的過程，其能產生焦炭、焦爐煤氣等多種物質。焦炭光組織對于配煤煉焦具有深刻影響。本文在闡述光組織劃分的基礎上，就焦炭光組織形成階段的影響因素展開分析，并指出焦炭光學組織在配煤煉焦中的具體應用情況。期望能實現焦炭光學組織特性的有效把控，促進配煤煉焦工作的有序開展。

關鍵詞：光學組織;配煤煉焦;生產應用

工業煉焦對于煉焦煤的需求量較大，我國雖然煤炭資源的儲量較為豐富，但是可利用的煉焦煤占比較小，這在一定程度上對配煤煉焦工作的開展造成了較大影響。作為焦炭的微觀結構，焦炭光學組織在一定程度上能反映焦炭的整體質量，新時期，應深層次進行焦炭光學組織特性分析，為配煤煉焦工作的開展奠定良好基礎。

一、焦炭光學組織劃分

對煤炭實施高溫干餾操作，則會使得煤炭中的活性組分軟化熔融，隨后這些活性組分會包裹煤中的惰性組分，形成中間相小球體;當中間相小球體固化后，會形成焦炭的光學組織。按照YB/T077—1995標準，在考慮焦炭光學組織形態結構的基礎上，對其等色區域尺寸進行分析，即可實現焦炭光學組織的細分管理。現階段，焦炭光學組織不僅包含鑲嵌狀、纖維狀，而且涉及片狀結等形態[1]（見表1）。要注意的是，不論是在各向同性中，還是在各向異性組織中，均包含了碳中活性成分，另外絲炭和破片狀潭中惰性氣體也是其重要的組成部分。

二、焦炭光組織形成階段的影響因素

1、煉焦煤性質

工業煉焦過程中，煉焦煤的性質對于焦炭光組織形成具有深刻影響。在不同反射率范圍內，對鏡質組與光學組織相對應展開分析，可發現隨著鏡質體反射率的變化，焦炭中各向同性和細粒鑲嵌組織也會發生變化。當鏡質體反射率處于0.75%～0.95%時，隨著反射率的擴大，粗粒鑲嵌組織也處于持續增大狀態。而當反射率處于0.95%～1.35%時，若鏡質組增加，則除粗粒鑲嵌外，纖維狀和片狀組織的百分含量要持續增加。值得注意的是，即使變質程度接近，但是煉焦工藝的性質存在差異時，設計煉焦中光學組織百分含量也會所制而發生變化。基于此，在焦炭光組織分析中，工作人員不僅要考慮煉焦煤的粘結指數，而且需要對煉焦煤膠質層的厚度進行有效分析，此外針對焦炭，還需要考慮其各向異性組織百分含量等因素，以此來實現煉焦光組織的有效把控[2]。

2、熱解終溫

熱解是煉焦生產的重要工藝環節，通常熱分解多是在1000℃條件下完成的。但是在實際煉焦中，熱解的終溫控制會出現一定的差異;這一差異會對焦炭光組織的形成造成影響。有研究顯示，在焦炭光學組織中，異性組織不僅包含了煤中鏡質組，而且涉及殼質組;而就光組織中的絲質及破片組織而言，其形成和煤中惰性組分具有較大關系。值得注意的是，這些組分的產生與熱解終溫密切相關。即在煉焦過程中，當終溫不斷上升時，則OTI的值也會不斷增大，這還形成一定的小球體，該小球體會影響焦炭顯微結構的形成。

3、添加劑配置

現代煉焦工藝下，人們還會配置一定的添加劑，有研究顯示，該添加劑的使用會對焦炭光學組織的形成造成影響。中溫瀝青是較為常見的一種添加劑，在煉焦過程中，添入中溫瀝青后，焦炭光學組織會發揮變化;這一變化在各向異性組織、各向同性組織中有不同表現，其中前者含量增加，而后者含量減少。另外工廠在煉焦生產中還會添加瘦化劑，此時對于焦炭而言，其各向異性組 織會有所增加，但是在使用瘦化劑后，不論是絲炭、破片，還是細粒鑲嵌狀物質，其組織含量均會減少。

三、基于配煤煉焦的焦炭光學組織應用

1、光組織與焦炭質量關系分析

結合工業煉焦實際可知，焦炭的反應性具有一定差異性，這種差異會造成其光學組織百分含量。研究表明，光學組織百分含量與焦炭質量參數間存在一定的線性 關系，深化兩者線性關系分析，則在科學控制光學組織含量的基礎上，能實現焦炭質量的有效判斷。有研究顯示，在煉焦過程中，隨著各向異性組織的增加，焦炭的反應性會呈現出持續降低的趨勢，由此可見，在整個鏈接中，炭光學性質對于焦炭的質量就有直接影響。在實際生產中，系統分析焦炭光學組織百分含量，能實現焦炭性質的判斷，這對于配煤煉焦工作開展具有積極作用[3]。

2、焦炭光學組織在配焦煉煤中的應用

2.1煤質鑒定

煤質是衡量煤炭質量、性能的重要因素，其對于工業煉焦具有深刻影響。現階段，煤質鑒定是煉焦中最基礎的工作內容，應結合實際需要，進行煤質的系統鑒定。在煉焦用煤中，有的煤炭變質程度接近，并且其常規檢測指標差異不但，但細微組織結構的差異會對煉焦的質量造成影響。新時期，針對此類煤炭的質量鑒定，可在考慮其常規指標的基礎上，注重光學組織的深入分析，這樣才能實現煤質的有效鑒定。值得注意的是，在煤質鑒定中要提升光學組織應用水平，還應注重光學組織含量、顯微組分關系的有效分析，構建兩者的線性回歸模型，以此來實現媒體質量的有效分析，實現煤炭選擇、煉焦成本的有效控制。

2.2指導配煤煉焦

焦炭光學組織對于配煤煉焦工作開展具有極強的指導價值。就高爐煉鐵而言，其在實際生產中會產生大量的蒸汽，還在蒸汽呈現出堿性。研究表明，堿性氣體在煉焦過程中會催化焦炭的氣化反應，這會造成焦炭劣化。對此可通過焦炭光學組織指導煤炭選擇，減少煉焦過程中的堿性蒸汽，確保配煤煉焦工作的有序開展。值得注意的是，在焦炭抗堿能力分析中，應注重各向異性與同性組織比例的控制，減少優質煉焦煤的消耗。

結語

焦炭光組織含量對于配煤煉焦工作開展具有深刻影響。新時期，工業生產人員只有充分認識到焦炭光組織的類型和其形成過程影響因素，深入分析焦炭光組織與配煤煉焦關系，然后深化焦炭光組織在煤質鑒定、配煤煉焦中的應用，這樣才能提升焦炭光組織特性的應用價值，確保配煤煉焦工作的科學性合理性，促進化工產業的有序發展。

參考文獻：

[1]岳偉明，楊伯威.煉焦煤鏡質組反射率分布、焦炭光學組織與焦炭熱性質的相關性研究[J].山西化工，2020，40（1）：50-53.

[2]馬超，李東濤，趙鵬，等.焦肥煤配比對頂裝和搗固焦性能的影響[J].中國冶金，2020，30（4）：6-11.

[3]張平存.瘦煤配比對焦炭熱性能及微觀結構的影響[J].河北冶金，2020（6）：23-26.