微观分析技术在优选炼焦煤中的应用

王 岩

(河钢邯钢股份有限公司，河北 邯郸 056015)



微观分析技术在优选炼焦煤中的应用

王 岩

(河钢邯钢股份有限公司，河北 邯郸 056015)

邯钢焦化厂通过煤岩显微组分分析和焦炭光学组织含量分析的研究和应用，和小焦炉试验有机结合，建立了焦炭热强度和焦炭光学组织、焦炭光学组织和煤岩显微组分之间的模型，能够根据煤的显微组分判断所产焦炭的质量，科学地指导配煤炼焦生产，从而达到准确预测焦炭质量，优选炼焦煤种，最大限度地降低配煤炼焦成本的目标。

显微组分；光学组织；模型；预测焦炭质量

邯钢焦化厂现有6座焦炉，年产焦炭180万t，主要煤种有1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤等。为了加强对煤种和焦炭质量的研究，邯钢焦化厂采用煤焦岩相分析仪和焦炭显微组分分析技术，积累了大量焦炭显微组分分析经验，并找出焦炭质量和显微组分的关系，从而能快速准确地判断焦炭质量，优化煤种。

1 单种煤的显微组分研究

邯钢焦化厂炼焦用煤种类多、来源广，煤质较为复杂。为确定单种煤的显微组分性质，对所有进厂煤进行了组分研究，确定了煤种的镜质组、半镜质组、惰质组和壳质组、矿物质组的组分含量，其主要成分见第71页表1。

表1列出了2015年邯钢焦化厂主要用于配煤炼焦的单一煤种的煤岩显微组分分析数据。从表1可以看出，主焦煤的活惰比都在1.50左右，镜质组质量分数都在50%以上，且从显微镜下观察显微组分容易识别，镜质组多为大块均质镜质体，惰质组含量较低，能保证很好的焦炭冷态和热态强度。主肥煤活惰比都在1.50以上，镜质组质量分数都在60%左右，且镜质组多为均质镜质体，还存在少量的改善焦炭质量的壳质体，所以，主肥煤确保了焦炭质量的稳定和提高。

从表1还可以看出，次焦煤和次肥煤的镜质组含量相差较大，在显微镜下观察，组分较难识别，有的煤种质量变化较大，不利于配煤炼焦的使用。瘦煤的镜质组含量虽然很高，但随着变质程度的升高，镜质体的逐渐惰化，高变质程度煤的镜质体的炼焦性质和惰质组的炼焦性质非常接近，不利于焦炭质量的提高，但瘦煤在炼焦过程起到骨架的作用，有利于焦炭强度的提高，同时，配入适量的瘦煤，焦炭成本有较大降低。

2 焦炭光学组织与焦炭热强度之间关系研究

焦炭光学组织是用偏反光显微镜在油浸物镜下总放大倍数为400倍～600倍时，所观察到的焦炭气孔壁组织。主要是由各向同性组织、细粒镶嵌组织、中粒镶嵌组织、粗粒镶嵌组织等组成，它们的识别是在显微镜下靠人工转动载物台来判断，并要求测量500个以上的组分。为进一步了解焦炭的质量特性，我们将所有进厂煤进行了小焦炉试验，并把单种煤焦炭进行了组织含量分析和焦炭热强度分析，结果见第71页表2。

表1 2015年邯钢焦化厂主要用于配煤炼焦的单一煤种的显微组分分析

表2 不同单一煤种的小焦炉试验焦炭的光学组织含量分析

为了便于分析，我们把各种单一煤种所得焦炭的光学组织指数与其热性能进行做图，如图1、图2。图1和图2分别是焦炭的光学组织指数与其反应性对应关系图和焦炭的光学组织指数与其反应后强度对应关系图。从图1和图2可知，随着焦炭光学组织指数的增加，焦炭的反应性下降，反应后强度增加，焦炭质量随之变好，尤其是焦炭的热强度和光学组织指数回归良好。

图1 焦炭反应性和焦炭光学组织指数OTI的散点图

图2 焦炭热反应后强度和焦炭光学组织指数OTI的散点图

从表2及图1、图2可以得出以下结论：1) 煤种变质程度不一样，焦炭光学组织指数有变化，焦炭的热性能相差较大；2) 对于变质程度相近的煤种，所得焦炭的热性能与焦炭光学组织指数有很好的对应关系，焦炭的光学组织指数越高，焦炭的热性能就越好；3) 单一煤种炼焦，1/3焦煤所得焦炭光学组织主要以各向同性、细粒和中粒镶嵌为主，肥煤所得焦炭光学组织多以同性镶嵌、细粒镶嵌和中粒镶嵌组织为主，焦煤所得焦炭多以中粒和粗粒镶嵌组织为主，而瘦煤所得焦炭大多是不成块的，焦炭的组织主要以细粒镶嵌、各向同性和丝炭及破片组织为主。4) 通过对焦炭的光学组织指数OTI的对比，焦煤的OTI最高，其次是1/3焦煤，然后是肥煤，最差的是瘦煤炼焦。

3 焦炭光学组织和配煤显微组分的关系分析

为进一步探索焦炭和煤之间的关系，我们把焦炭的光学组织指数和与煤的显微组分进行分析，找到其中的关系，利用回归分析的方法，找到焦炭的光学组织指数和焦炭的镜质组惰性组、半镜质组的关系，见表3，方差为50.8%，比较显著。

回归分析：OTI与镜质组、惰质组含量、半镜质组含量、壳质组含量及矿物质含量之间的回归分析。

回归方程：OTI=-174 152+1 743(镜质组含量)+1 741(惰质组含量)+1 741(半镜质组含量)+1 745(含量壳质组)+1 745(含量矿物质)。

表3 焦炭光学组织和配煤显微组分的回归分析

4 结语

通过焦炭光学组分含量分析技术，充分掌握了各种单一煤种的性质及其在配煤炼焦中的作用，寻找到从煤到焦炭的快速准确的预测方法。2014年以后，邯钢焦化厂焦炭质量保持了良好的稳定性，不但能满足大高炉炼铁对焦炭质量的需求，还有效地降低了配合煤成本。目前，邯钢焦化厂根据单种煤的显微组分分析，开发了一系列新煤种，不但有效地降低了焦炭成本，而且为我国钢铁企业缓解优质炼焦煤资源长期紧张、生产成本较高的局势找到了一条可行之路。

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 岩，女，1973年出生，1993年毕业于辽宁科技学院，本科，工程师，从事煤焦研究工作。

专题讨论

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

TQ520.61

A

1004-7050(2016)05-0070-03