不同變質程度煉焦煤黏結指數、膠質層指數、奧亞膨脹度指標對比分析

齊 歡

（晉能控股集團軒崗煤電有限責任公司梨園河煤礦，山西 忻州 036700）

0 引言

煉焦煤在經過長時間運輸、周轉、儲存以后，其性質將會出現一定變化。為驗證長時間堆放運輸后煉焦煤是否能夠繼續發揮作用，在實驗室中對煉焦煤長時間堆放條件進行綜合模擬，通過煉焦煤黏結指數、膠質層指數、奧亞膨脹度指標[1-2]等關鍵指標判斷煉焦煤煤質變化情況，確認長時間堆放對煉焦煤質量的影響，為后續煉焦煤配比結構以及煤質調整提供參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

不同原產地、成煤條件以及變質程度下的煉焦煤中膠質體含量存在較大差異，其在配合煤中所發揮的作用存在一定區別，進而對煤炭的質量影響也略有差異[3]。為有效模擬以上差異特征，研究中將選取兩種具有代表性的不同變質程度煉焦煤進行試驗分析，即分別選用山東龍固集和山西彭城兩個區域的煉焦煤作為試驗樣品，并在分析后確認兩種煉焦煤均為肥煤，可滿足試驗所需。

1.2 試驗方法

分別取兩種煉焦煤樣品各20 kg，將煤樣等分成兩份，其中一份用于即時檢測試驗（試樣A）；另一份則通過密封袋進行密封保存（試樣B），用于模擬煉焦煤在長時間運輸、周轉以及儲存后煤堆內部煉焦煤的性質狀態，具體密封保存周期為六個月。

具體試驗中，煉焦煤的工業指標、焦炭光學組織測試指標、膠質層指數指標、奧亞膨脹度指標測定分別使用《GB/T 212—2008》《YB/T 077—1995》《GB/T 479—2000》《GB/T 5450—1997》等標準。

2 試驗結果分析

2.1 煤質分析

試驗中所使用的兩種煉焦煤的即時測定結果中工業分析與平均鏡質體反射率指標及參數如表1所示。

表1 兩種煉焦煤樣品的工業分析與平均鏡質體反射率指標及參數

由表1 可知，在兩種煉焦煤樣品中，山東龍固集樣品的灰分較低，而灰分會在煉焦煤加熱過程中出現不軟化熔融情況，促使焦炭內部形成裂紋發育，影響焦炭整體機械強度。因此，從灰分指標來看，相較于山西彭城煉焦煤樣品，山東龍固集煉焦煤樣品更有利于焦炭機械強度提升。

兩種樣品的揮發分指標參數差異性較小，并且均屬于肥煤36#標準的28%～37%范圍內；硫分指標同樣較為接近，分別為0.59%和0.58%；最大鏡質體平均反射率分別為0.80%和0.98%，山西彭城樣品的鏡質體平均反射率更大，說明該樣品的熱變質作用較深。

2.2 焦炭光學組織分析

煉焦煤的焦炭光學組織分析結構如表2 所示。

表2 兩種煉焦煤樣品的焦炭光學組織結構及參數

由表2 可知，兩種煉焦煤樣品的即測試樣分別為細粒鑲嵌結構和中等處理鑲嵌結構，在經過長達六個月的存放后，兩種煉焦煤樣品的存放試樣結構均有所變化，其中變化幅度最大的樣品為山東龍固集樣品，其粗粒結構占比從14%下降至7%，其他指標變化幅度較?。簧轿髋沓菢悠返拇至＝Y構占比從46%增長至50%。不過綜合分析后仍然可以判斷，不同變質程度的煉焦煤的焦炭光學組織結構變化較不明顯，所以對焦炭熱性能影響較不顯著。

2.3 黏結指數和膠質層指數分析

黏結指數和膠質層指數分別說明煉焦煤在加熱過程中所表現出的黏結性質和膠質體數量，通過試驗分析確認兩種煉焦煤樣品的黏結指數和膠質層指數指標參數如表3 所示。

表3 兩種煉焦煤樣品的粘結指數和膠質層指數分析

由表3 可知，兩種煉焦煤樣品的黏結指數均處于90 以上，但相較于變質前，變質后的兩種煉焦煤樣品的黏結指數分別從97.1 和96.1 下降至91 和91.8，分別下降6.1 和4.3，其中山東龍固集煉焦煤樣品的下降幅度較大；兩種煉焦煤樣品的膠質層厚度略有下降，但整體下降幅度較小，說明長時間堆放變質對煉焦煤的膠質層厚度影響較小?？傮w來說，長時間堆放變質對煉焦煤的整體參數指標影響較小，不會影響到煉焦煤的分類及煤質判別結果。

2.4 奧亞膨脹度分析

奧亞膨脹度是測量煉焦煤膨脹性和結焦性的重要指標之一，該指標主要受到煉焦煤膠體質的不透氣性、析出速度以及巖相等因素的影響，可有效反映煉焦煤的變化特征[4-5]。通常情況下，歸屬于肥煤的煉焦煤要求有著較高的膨脹度，通過試驗獲取兩種煉焦煤樣品的奧亞膨脹度分析結果如表4 所示。

表4 兩種煉焦煤樣品的奧亞膨脹度指標及參數

由表4 可知，兩種煉焦煤樣品變質前的奧亞膨脹度較為接近，分別為142%和149.7%，而在儲存六個月以后，兩種煉焦煤樣品的奧亞膨脹度分別下降至78%和115%，下降較為明顯。其中山東龍固集煉焦煤樣品變質前后的奧亞膨脹度下降幅度最為明顯，下降約64%，而山西彭城煉焦煤樣品變質前后的奧亞膨脹度下降幅度為34.7%。出現此種情況的可能原因在于山東龍固集煉焦煤樣品的煤質穩定性較差，不利于長期堆放儲存。

煉焦煤作為提高配合煤膨脹性的優質煤種，其需要具備較高的膨脹性促使結焦過程中不同性質膠質體之間的相互混合，保障膠質體內部惰性顆粒的持續鋪展延伸，減小焦炭內部的煤粒間隙，提高焦炭整體質量，但在長時間堆放后，煉焦煤的奧亞膨脹度下降幅度較大，使得煉焦煤在結焦過程中所發揮的作用明顯下降。因此，應盡可能減少煉焦煤堆放時間，提高煉焦煤運輸、周轉效率，避免煉焦煤在長時間堆放過程中出現變質劣化情況。

3 煉焦煤性質變化原因分析

通過以上試驗分析可知，煉焦煤在經過六個月存放后出現黏結指數、奧亞膨脹度下降明顯情況。綜合分析后確認，產生此種情況的根源在于煉焦煤長時間靜置于空氣中時，其主要成分會與空氣接觸后產生氧化反應。同時，對比兩種煉焦煤樣品可知，山東龍固集煉焦煤樣品相較于山西彭城煉焦煤樣品的奧亞膨脹度和黏結指數變質前后下降更為明顯，其原因在于山西彭城煉焦煤樣品的煤化度水平更高，其內部多環芳烴的環數更多，整體結構更為穩定，所以在長時間堆放后與空氣中氧原子之間產生的氧化反應速度較慢，使得煉焦煤整體性質變化較小。

4 結語

長時間堆放將會直接導致煉焦煤出現變質情況，進而對煉焦煤整體性質及質量造成較大影響。因此，在煉焦煤長時間堆放以后，應對煉焦煤各項指標進行全面分析檢測，進而確認煉焦煤性質是否可滿足焦炭結焦中作用需求，以免對后續焦炭質量造成影響。