浅析煤岩检测在安钢生产中的应用

王洪顺 高立东 邢建通 张化强 李 娟

(安阳钢铁集团有限责任公司)

浅析煤岩检测在安钢生产中的应用

王洪顺 高立东 邢建通 张化强 李 娟

(安阳钢铁集团有限责任公司)

阐述了炼焦煤和焦炭显微组分特征及其对应关系，分析了煤岩方法在控制进厂煤质量，指导配煤生产等方面的应用情况，同时对安钢煤岩配煤在生产中的进一步应用提出了建议。

检测 煤岩反射率 混煤配煤

0 前言

安钢现有 8座焦炉，1#～6#焦炉为 JN43-80型焦炉，7#、8#焦炉为 JN60-6型焦炉，年产焦炭290万 t，消耗洗精煤370万 t，随着优质炼焦煤的日益紧张，个别洗煤厂存在混配、混洗炼焦煤的现象，使得进厂原料煤质波动较大，影响了焦炭质量的稳定，而煤岩分析特别是煤镜质组反射率的分析是从成煤的细胞学角度、煤炭的成因、煤化作用、煤炭分类和煤质等方面对煤进行更深入更本质的研究，弥补了以往煤常规分析的不足，对资源评价和指导配煤生产等方面发挥着重要作用，同时对安钢煤岩配煤的深入研究提出了几点建议。

1 煤岩分析方法

煤岩分析根据检测内容不同，主要包括煤的显微组分检测、镜质组平均最大反射率检测，焦炭的显微结构以及焦炭气孔率的检测。

1.1 炼焦煤显微组分分类

炼焦煤按显微组分分为镜质组 (V itrinite)、半镜质组 (Sem ivitrinite)、惰质组 (Inertinite)、壳质组 (Exinite)。镜质组是由成煤植物的木质纤维组织经腐植化和凝胶化作用而形成的显微组分组[1]。各组分特征见表1。

表1 煤的显微组分特征

在低煤化烟煤中镜质组透光色为橙色 -橙红色，油浸反射光下呈深灰色、无突起。随着煤化程度增加，反射率增大，反射色变浅由深灰变为浅灰色，透光色变深由橙红变为棕色，正交偏光下光学各向异性明显加强。镜质组有时具有弱荧光性，其中显微亚组分中的均质镜质体和基质镜质体为镜质组反射率测定的标准组分。煤镜质组反射率是不受煤的岩石成分含量变化影响的煤化程度的指标。测定煤的镜质组反射率是煤岩分析的重要组成部分。

1.2 镜质组反射率测定原理

镜质组反射率测定原理是根据镜质组在546 nm绿光中的反射光强对垂直入射光强的百分比。测定时是根据光电倍增管所接受的反射光强与其光电信号成正比的原理在显微镜下一定强度的入射光中对此镜质组和已知反射率的标准片的光电信号值而确定的。

1.3 焦炭光学组织

焦炭显微组分的测定，采用块焦光片置于偏光显微镜下用白光入射，在正交偏光下，插入石膏检板，用油浸物镜下总放大倍数为400～600倍时所观察焦炭气孔壁组织。焦炭按光学组织分为各向同性、各向异性、丝质及破片组织、基础各向异性、热解炭、类丝炭，各组分特征如下：

1)各向同性组织。结构致密、表面平坦、气孔边缘光滑、插入检板后干涉色为一级红色，转动载物台时颜色不变。

2)各向异性组织。形态各异、等色区尺寸大小不同，各方向具有不同光学性质的组织，插入检板后呈红、黄、绿等不同颜色。转动载物台时颜色交替呈现变化。

3)丝质及破片组织。一般颗粒界面清晰，多有棱角及突起，插入检板后为一级红色，转动载物台时颜色不变。但存在具有各向异性的丝质及破片组织。

4)基础各向异性组织。一般等色区尺寸与其颗粒尺寸相近。转动载物台时整个颗粒多同时有红变黄或变绿。

5)热解炭。多呈镶边状，也可见有粗粒镶嵌状，转动载物台时交替出现红、黄或绿色。

6)类丝炭。有些许消光性，有突起，不明显。

1.4 煤的显微组分与焦炭光学组织的对应关系

炼焦煤经过高温干馏形成焦炭，煤中的各显微组分衍生为焦炭的显微结构，见表2。

表2 煤岩显微组分和衍生对应焦炭显微结构

2 煤岩分析在生产中的应用情况

2.1 判定进厂煤分类及控制混煤

各煤种对应镜质组反射率分布范围见表3，安钢所用炼焦煤对应的常规分析指标与煤岩指标见表4。

表3 镜质组反射率分布范围

表4 各煤种对应工业分析及岩相指标

由表3、表4可以看出，常规指标划分煤种类别与煤岩指标划分煤种相一致。

用炼焦煤标准方差 (δ)判定进厂煤混洗情况。由于近年来市场经济的影响，加之煤源紧缺和地质成因的演变导致的煤质劣化，炼焦用煤的混煤现象比较普遍，给公司优质焦炭的生产带来极大的困难。在焦化生产中，炼焦煤的常规指标如工业分析、胶质层、粘结指数等都有一定的可加性。由两种不同品质的煤可以混合成炼焦煤的各项指标，例如：瘦煤及肥煤的粘结性和挥发分完全不同，但当它们以一定的比例混配时，可以混合成焦煤的粘结性和挥发分的正常指标，但其结焦性能发生了较大变化。通过标方差可以确定进厂煤的混洗程度[2]，一般要求δ≤0.23，应用煤的镜质组反射率分布图形可以清楚地知道混入的煤种和比例，据此分析可以对配煤比进行适当的调整。

2.2 确定实际配煤比

根据配合煤的镜质组反射率分布图可以直观判断出各煤种的实际配入比例[3]，从而实现精确控制各煤种配入量，保证焦炭质量的稳定，安钢所用配合煤镜质组平均最大反射率分布如图1所示，各区间所占比例见表5。生产中配比为焦煤：52％，肥煤：26％，1/3焦煤：14％，瘦煤：8％，由于个别进厂单种煤存在一定程度的混煤现象，所以所得到的混合煤反射率分布图中所含各煤种的比例与实际配入比例不完全相符。

图1 煤镜质组随机反射率分布图

表5 配合煤镜质组反射率各区间比例

2.3 指导煤场分堆

应用煤岩指导煤场分堆可提高单类堆放的煤种质量的稳定性，使各个分堆煤种尽可能相近于单一性能、或煤化度接近。由于同一牌号的来煤、各供户间的结焦性质差别不一，若将同一牌号各供户来煤不加区别地堆成一堆，就可能造成同一堆煤的结焦性质波动较大。因此，在逐步控制来煤混洗后，还需要以“反射率 R值相近、反射率分布图所占比例的绝大部分重叠”为目标，按照这一原则，在现有堆放工艺基础上增加“煤岩指导堆放”，进一步提高了各煤种结焦性的均一性和稳定性。

2.4 煤岩指导配煤

目前安钢与辽宁科技大学合作，共同研究安钢煤岩配煤技术的生产应用，结合安钢焦煤资源与质量变化，进行各单种煤及配合煤的工业分析、煤岩检测、焦炭光学显微结构检测、40 kg小焦炉的试验工作。在现有生产条件下应用煤岩指导配煤工作，影响焦炭质量的因素在炼焦配煤工艺固定的情况下取决于炼焦煤的镜质组性质和惰性组份的数量，镜质组性质对焦炭光学组织的影响必需通过镜质组反射率分布状况来体现。不同炼焦煤具有自己的镜质组反射率分布区间，不同的反射率分布区间一般情况下对应不同的焦炭显微组成，从而对应不同的焦炭性能。用镜质组反射率分布区间能更直接地反映煤的变质程度，混煤状况和在配煤成焦中起的作用，应用煤岩学指导配煤可以进一步改善和稳定焦炭质量。

3 探讨与建议

1)在确定炼焦生产的实际配煤比中，由于进厂煤存在混洗现象，可能会出现混合煤反射率分布图中所含各煤种的比例与实际配入比例不完全相符的情况，可根据煤岩数据和反射率分布图将原料煤分为单一煤种、简单混煤、复杂混煤三种，同时确定出复杂混煤中各煤种所占百分比。对煤场配入的各单种煤必须按煤岩特征重新进行比例配算，最后确定出有别于理论煤配比的煤厂实际配煤比，并以此进行生产配煤操作，从而炼出与实际相符的优质冶金焦炭。

2)在单种煤或配合煤镜质组最大反射率测定过程中，有些单位采用全自动测定的方法，由于镜质组与半镜质组形态与颜色十分接近，特别是测定配合煤时，由于各单种煤的变质程度不同，电脑很难准确分别，可采用半自动测定的方法，但是该方法速度较慢、周期较长，不能完全满足正常生产检测需求，所以建议对重要煤种或供应量较大的煤种采用半自动测定方法，也可以用于对来煤进行抽查。

3)炼焦煤的显微组分与焦炭的显微结构之间存在对应关系，可通过测定焦炭显微结构对应分析出配合煤中各显微组分，进而来检验各单种煤配入比例的合理性，从而科学有效的指导生产配煤，安钢目前正在进行该项内容的研究工作。

4 结论

1)生产实践证明，煤岩分析作为一种先进的煤质分析法，在实际生产中有着重要的作用。利用煤岩镜质组反射率不仅可以鉴别单种煤的质量，优化和监控煤源，同时还可用来指导配煤和预测焦炭指标为生产提供决策。

2)通过煤岩技术在生产中的应用，焦炭质量得到了稳定改善，抗碎强度达到 81％～83％，热强度65％～67％，为高炉顺行提供了优质原料，增强了企业经济和社会效益。

[1]周师庸.应用煤岩学.北京：冶金工业出版社，1985：45-46.

[2]薛改凤，许传智，陈鹏.煤岩配煤技术在武钢生产中的应用研究.武汉科技大学学报，2006(6)：29-31.

[3]关树艳.浅谈煤岩镜质组反射率测定的作用.理化与检测，2006(2)：37-39.

ANALY SIS O F COALmACERAL DETECT ION DUR ING PRODUCT ION IN ANYANG

W ang Hongshun Gao L idong X ing Jiantong Zhang Huaqiang L i Juan (Anyang Iron＆Steel Group Co.，L td)

This paper describes characteristics and correspondent relation of coking coal and cokemicroconstituent，analyses the app lication of coalm aceralm ethod to contro l coal quality and instruct coal blending operation，and puts forw ard som e suggestions.

detection coalm acerals reflectivitymixing and b lending coal

＊联系人：邢建通，教授级高级工程师，河南.安阳(455004)，安阳钢铁集团有限责任公司技术中心；

2010—2—10