一种质量特异炼焦煤的实验与研究

一种质量特异炼焦煤的实验与研究

刘克辉 钟树周 叶远欢 梁开慧

(广东省韶关钢铁集团有限公司，韶关512123)

摘 要 ：采用煤岩分析和基氏流动度检测方法、结合灰成分及其矿物质催化指数分析、单种煤炼焦、配煤炼焦及其焦炭热强度实验等手段，发现一种质量特异的韶钢炼焦煤并进行研究，指出仅凭G、Y 值和工业分析指标不能准确判断炼焦煤煤质，需要灵活运用相关指标和实验分析手段综合判断，从而发掘性价比高的炼焦煤资源或避免生产过程中的质量风险。

关键词 ：炼焦煤 质量 实验 研究

Experiments and Studies on the Coking Coal of Specific Performance

Liu Kehui Zhong Shuzhou Ye Yuanhuan Liang Kaihui

(CSG, Shaoguan, 512123)

Abstract：The coking coal of specific performance was found at CSG through petrographic analysis, measuring the Giseller fluidity, analyzing ash composition and catalytic indices of its mineral substances, coking by a single kind of coal and by blended coal and heat intensity experiments. Studies were made on the coking coal. Thus the performance of coking coal could not be determined accurately only by G and Y values and industrial indices, it should be determined by flexibly utilizing the indices concerned and experiments so as to find coking coal of good performance at low cost and avoid accident risks during production.

Key words：coking coal, performance, experiments, studies

1 引言

在韶钢主要单种煤结焦性能研究项目实施过程中，发现某船进口炼焦煤（以下简称A 焦煤）煤质特异。其常规的煤质指标G 值、Y 值、工业分析指标等与其他同类焦煤相近，甚至优于其他同类焦煤，但采用煤岩分析和基氏流动度检测方法分析，发现其显微组分异常，活惰比高达19.26，最大流动度仅32 DDPM，通过单种煤炼焦实验、配煤炼焦实验等方法进一步检测分析，发现其热强度相比其他同类焦煤显著偏低，配煤实验显示随着替代同类焦煤的配入量增加，焦炭热强度下降，配入（替代）量越大时，下降越明显（尽管热强度不能准确反映焦炭在高炉内的热态性能，但目前仍是重要的质量判断指标）。

2 实验方法

采用意大利PL2000 型流动度检测仪，依据ASTM 标准D2639，对煤样进行全自动检测，分析其开始软化温度、最大流动度、最大流动度温度、固化温度、塑性区间等指标。

采用蔡司显微镜，HD 型煤岩及焦炭显微结构分析仪，依据GB6948—2008；在反光显微镜下用油浸物镜人工测定煤光片中镜质组最大反射率、随机反射率发布、煤岩显微组分。

采用武钢研究院WG-SJL-Ⅰ型和WG-SJL-Ⅱ型坩埚焦炉，依据武钢研究院规程进行单种煤炼焦和配煤炼焦实验。

采用北科大焦炭反应性及反应后强度试验装置，依据GB/T 4000—2008《焦炭反应性及反应后强度试验方法》检测方法，分析坩埚焦炉实验所得焦炭热强度。

3 实验与研究

3.1 A焦煤常规指标分析

由常规指标分析数据来看，A 焦煤在同类焦煤中挥发分略高，但也接近；灰硫含量相对较低；黏结指数G 值最高，达到93.44；Y 值中上，为14.27mm。综合以上指标分析结果来看，在同类焦煤中似乎可以判断为优质煤。

3.2 煤岩分析

3.2.1 A焦煤煤岩反射率检测

从煤岩反射率分布图来看,镜质组随机反射率大量集中在1.2%～1.5%区域，Rmax 平均值1.376，标准方差0.088，煤质单一，其变质程度在一般认为的较好的焦煤区域。

如果单从以上常规指标和煤岩方法中的镜质组反射率分布图，最大镜质组反射率平均值等手段来分析判断，A 焦煤应该属于优质的焦煤。

为了进一步判断单种煤的煤质特征和结焦性能，我们开展了显微煤岩组分分析，基氏流动度分析，灰成分及其矿物质催化指数分析、坩埚焦炉实验及其焦炭热强度实验等煤质分析研究工作，发现A 焦煤煤质存在特异性。

3.2.2 A焦煤显微煤岩组分

A 焦煤煤岩显微组分与一般的焦煤差别很大，镜质组占比达到94.8%，活惰比高达19.26，由于缺少高强度的惰性组分，单种煤炼焦时应该难以形成高强度的焦炭，尽管G 值较高，但其配煤炼焦时黏结其他炼焦煤的能力还需进一步确认。

3.2.3韶钢同类焦煤煤岩分析数据

A 焦煤与其他同类焦煤的煤岩分析数据比较，煤岩显微组分异常。镜质组特别高,惰性组分特别低,活惰比异常,高达19.26。如果把配煤炼焦与混凝土浇筑类比，要形成强度高的混凝土，必须得有好的水泥，还要有好的砂卵石，而且比例恰当。同样，要炼出好的焦炭，不但必须有较好流动性的胶质体，还得有合适比例的惰性物质作为骨架，因此活惰比特别高这一特征可能导致自身结焦性能偏低。

3.3 基氏流动度分析

烟煤的基氏流动度能表征煤在干馏时形成的胶质体的黏度，是少有的既有量又有质的概念的煤质指标，是研究煤的流变性和热分解动力学的有效手段[3]。

3.3.1 A焦煤基氏流动度检测

3.3.2韶钢同类焦煤基氏流动度检测数据

A 焦煤基氏流动度检测数据与该煤G 值93，Y 值14.3mm不太相称，分析可能的原因是该煤能形成较多的胶质体，因此Y 值能达到14.3mm，同时因为G 值实验对试样制备的混匀要求，G 值能够达到93；但其胶质体在热态条件下，不能像一般焦煤一样，形成良好的流动，因此流动度较低，塑性区间并不宽，与其他弱黏煤类的兼容性并不强。

3.3.3韶钢同类焦煤灰成分检测数据

从灰成分检测结果对比来看，A 焦煤Fe2O3，K2O 等含量较高，导致其矿物质催化指数明显偏高，对其单种煤或用于配煤炼成焦炭的热态强度会构成影响。

3.4 坩埚焦炉炼焦实验

用多功能坩埚焦炉对A 焦煤分别进行单煤和配合煤的成焦试验,焦炭样品按GB/T 4000—2008 标准做反应性及反应后强度试验，进一步验证其结焦性能。

从单种煤炼焦所得焦炭的热强度来看，A 焦煤反应性特别高，反应后热强度特别低，印证了煤岩显微组分分析、基氏流动度实验、灰成分及其矿物质催化指数检测分析的结论。

由于煤质的特异性，有时仅凭G 值、Y 值还不能对炼焦煤的黏结性和结焦性能进行准确判断，对于新的资源矿点，如果加上焦炭显微结构分析将更加全面[2]。

3.5 配煤炼焦实验（替代实验）

为了验证单种煤检测分析的结论，我们进一步做了A 焦煤的配煤炼焦实验，见表8。

A 焦煤的配煤炼焦实验显示，随着A 焦煤的配入，焦炭热强度CSR 降低，反应性CRI 升高，而且随着配入（替代）量增大，焦炭热强度降低幅度加大，验证了单种煤分析研究的结论。

4 工业生产验证

由于项目研究未能与生产完全同步，生产过程中出现了较大配比采用A 焦煤导致焦炭质量大幅下滑的情况，我们及时调整了配比，稳定了焦炭质量，也印证了我们的研究结论是可信的。

5 结论

（1）A 焦煤的G 值、Y 值、工业分析指标等与其他同类焦煤相近甚至更好，但其显微组分异常，活惰比高达19.2，最大流动度仅32 DDPM,其单种煤炼成焦炭的热强度相比其他同类焦煤显著偏低，配煤实验和工业生产均显示A 焦煤配入（替代）量越大，焦炭热强度下降越明显。由于A 焦煤常规指标较好，因此价格也高于同类焦煤，实验和实践均证明，该煤性价比低。

（2）由于炼焦煤成煤物质和成煤条件千差万别，有时仅凭G 值、Y 值还不能对炼焦煤的黏结性和结焦性能进行准确判断，应该结合煤岩分析、基氏流动度实验、灰成分及其矿物质催化指数检测等检测分析手段，结合实验焦炉实验及焦炭质量分析进行综合判断，从而发掘性价比高的炼焦煤资源或避免生产过程中的质量风险。

参 考 文 献

[1] 张群, 等.宝钢焦炭质量预测模型I．影响焦炭热性质的因素[J]. 燃料化学学报, 2002,30(2):113~118.

[2] 薛改凤, 等. 炼焦煤质量指标评价体系的研究[J]. 武汉科技大学学报, 32(1):36~40.

[3] 王丽华. 恒定力矩基氏塑性测定方法的几点看法[J]. 洁净煤技术, 2002, 8(4): 46~47.