CN103952166A - 基于炼焦煤结焦性的煤质分类及配煤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于炼焦煤结焦性的煤质分类方法，该分类方法包括：1)确定影响炼焦煤结焦性的指标的步骤：将镜质组平均最大反射率基氏最大流动度、固-软温度区间和焦炭光学组织结构确定为炼焦煤结焦性的指标；2)测定影响炼焦煤结焦性的指标的步骤；3)根据步骤2)测定结果的不同，将各单种煤相应的分为气肥煤、气煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤和劣质混煤或特殊成因煤。本发明还公开了一种基于炼焦煤结焦性的配煤方法。本发明仅采用镜质组平均最大反射率

Description

基于炼焦煤结焦性的煤质分类及配煤方法

技术领域

本发明属于冶金炼焦技术领域，具体涉及一种基于炼焦煤结焦性的煤质分类及配煤方法。

背景技术

结焦性是炼焦领域对煤的特定技术要求。传统煤化学对结焦性的概念定义为：煤在工业焦炉或模拟工业焦炉的炼焦条件下，结成具有一定块度和强度焦炭的能力。该定义较为抽象，对炼焦配煤实践的指导性不强。国际煤炭分类标准表明，奥亚膨胀度、葛金指数和焦渣特征为国际公认的煤的结焦性指标；国内煤焦领域则认为粘结指数G值、胶质层厚度Y值和奥亚膨胀度b值为结焦性的主要指标，其中粘结指数G值、胶质层厚度Y值和奥亚膨胀度b值为定量指标，葛金指数和焦渣特征为定性指标。由于煤是一种组成、结构非常复杂且极不均一的有机生物岩，上述指标都只能代表炼焦煤某一方面的工艺特征，远不能反映出成煤植物和成煤环境带来的煤岩组分和镜质组质量的差异；奥亚膨胀度、葛金指数、焦渣特征、粘结指数G值和胶质层厚度Y值是煤加热状态下表现出的工艺特征，具有表观局限性，并未与煤的物质基础、结焦行为和结焦结果相关联，因此不能全面、科学地评价炼焦煤的结焦性。

也有炼焦企业采用单种煤小焦炉结焦试验所得焦炭的冷、热强度来判断煤源的结焦性，但在炼焦生产实践中发现，单种煤炼焦焦炭强度较高的煤参与配煤炼焦所得焦炭强度不一定就高，因此，该方法也存在局限性。其原因在于：单凭单种煤炼焦焦炭强度判断结焦性，无法认识煤源的物质基础和结焦行为，也不能表征该煤源与其他煤种之间的配伍行为。

项茹等公开了“一种挥发分介于27-29％之间炼焦煤的煤质评定方法”(专利号：ZL201010599983.7)，对某些挥发分介于焦煤和1/3焦煤之间的特殊煤种的分类有一定的参考作用，但该方法也容易出现误判现象：例如该发明实施例2中的印尼煤：干燥无灰基挥发分(V_daf)为27.96％，胶质层最大厚度(Y)为21mm，镜质组平均最大反射率1.15％；粘结指数G值为95；基氏流动度测定：开始软化温度410℃，最大流动度温度为460℃，基氏流动度最大值为2ddpm；单种煤成焦后其显微结构粗粒镶嵌达70％，判定为焦煤。首先，该煤为特殊成因煤，镜质组含量高达98％，G值高，但是由于镜质组性质特殊，高温流动性能差，基氏流动度最大值仅为2ddpm，成焦光学组织显微结构易判定为粗粒结构，但实际上，该粗粒结构光学等色区尺寸已经远大于粗粒结构的5～10um，已经向纤维化转变，其实际粗粒镶嵌结构是小于60％的，按照其设定的分类方法，该印尼煤应判为1/3焦煤。但如果按照1/3焦煤配用则又不能达到很好的配煤效果。另外，由于基氏流动度指标包含的软化温度、固-软温度区间和最大流动度等参数与结焦过程中煤大分子的热解、中间相小球体的形成和长大等化学反应过程相关联，且测试方法和设备规范，数据精确度高，根据现有的煤焦转化中间相小球体理论，较高的基氏流动度有利于中间相小球体的生成和长大，即有利于光学各向异性组织结构的形成，该发明将“基氏流动度最大值＜1500ddpm”和“单种煤成焦后粗粒镶嵌结构达60％以上”作为并列条件，同时变质程度指标“挥发分介于27～29％之间”，这从技术原理上来讲是矛盾的，因此适用范围及其有限。并且，目前煤炭市场混煤严重，如某不良企业的混煤(长期由肥煤和瘦煤混配大量对外销售)，挥发份27.23％，镜质组平均最大反射率1.24％，G值89，胶质层最大厚度(Y)为21mm，开始软化温度396℃，最大流动度温度443℃，基氏流动度最大值15599ddpm；单种煤成焦后粗粒镶嵌结构55％。按照该发明的分类方法，应划为1/3焦煤，但如若由肥煤和瘦煤混配得到的该煤作为1/3焦煤大量使用，其中含有的瘦煤势必造成配合煤中高变质煤比例过高影响焦炭耐磨性，或肥煤比例过高造成焦炭气孔率偏高。

由于按现有技术划分的焦煤、1/3焦煤、肥煤、气肥煤、瘦煤和气煤煤种的结焦性能特别是在配合煤中的结焦性能无法准确表征，而结焦性能又是炼焦煤最主要的性能，因此，充分认识和掌握影响炼焦煤的主要指标并依此进行分类指导配煤，对于冶金炼焦领域具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种基于炼焦煤结焦性的煤质分类方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种基于炼焦煤结焦性的配煤方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案包括如下步骤：

1)确定影响炼焦煤结焦性的指标：将镜质组平均最大反射率基氏最大流动度、固-软温度区间和焦炭光学组织结构确定为炼焦煤结焦性的指标；

2)测定单种炼焦煤的平均最大反射率基氏最大流动度、固-软温度区间和焦炭光学组织结构；

3)根据步骤2)测定结果，进行如下分类：

31)当炼焦煤0.6％≤＜0.85％，且4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃同时满足时，分类为气肥煤；当0.6％≤＜0.85％，且4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃两个条件不同时满足时，分类为气煤；

32)当0.85％≤＜1.15％，且4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃同时满足时，分类为肥煤；当0.85％≤＜1.15％，且4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃不同时满足时，分类为1/3焦煤；

33)当1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量≥40％时，分类为焦煤；当1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量＜40％，分类为劣质混煤或特殊成因煤；

34)当1.50％≤＜1.90％，且lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％同时满足时，分类为焦煤；当1.50％≤＜1.90％，且lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％不同时满足时，分类为瘦煤。

为解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案包括如下步骤：

1)确定影响炼焦煤结焦性的指标：将镜质组平均最大反射率基氏最大流动度、固-软温度区间和焦炭光学组织结构确定为炼焦煤结焦性的指标；

2)测定单种炼焦煤的平均最大反射率基氏最大流动度、固-软温度区间和焦炭光学组织结构；

3)根据步骤2)测定结果，按如下方案进行配煤：

0.6％≤＜0.85％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃的炼焦煤，配入比例为0～15％；0.6％≤＜0.85％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃两个条件的炼焦煤，配入比例为0～30％；0.85％≤＜1.15％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃的炼焦煤，配入比例为0～25％；0.85％≤＜1.15％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃两个条件的炼焦煤，配入比例为0～40％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，以及1.50％≤＜1.90％，且同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，两者配入比例之和为25～70％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量＜40％的炼焦煤，配入比例为0～10％；1.50％≤＜1.90％，且不同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％两个条件的炼焦煤，配入比例为0～30％。

进一步地，所述步骤3)中，按如下方案进行配煤：

0.6％≤＜0.85％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃的炼焦煤，配入比例为5～10％；0.6％≤＜0.85％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃两个条件的炼焦煤，配入比例为5～20％；0.85％≤＜1.15％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃的炼焦煤，配入比例为5～15％；0.85％≤＜1.15％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃两个条件的炼焦煤，配入比例为10～30％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，以及1.50％≤＜1.90％，且同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，两者配入比例之和为35～50％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量＜40％的炼焦煤，配入比例为0～10％；1.50％≤＜1.90％，且不同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％两个条件的炼焦煤，配入比例为5～20％。

进一步地，所述步骤3)中，按如下方案进行配煤：

0.6％≤＜0.85％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃的炼焦煤，配入比例为5～10％；0.6％≤＜0.85％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃两个条件的炼焦煤，配入比例为5～15％；0.85％≤＜1.15％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃的炼焦煤，配入比例为10～15％；0.85％≤＜1.15％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃两个条件的炼焦煤，配入比例为15～25％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，以及1.50％≤＜1.90％，且同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，两者配入比例之和为35～45％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量＜40％的炼焦煤，配入比例为5～10％；1.50％≤＜1.90％，且不同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％两个条件的炼焦煤，配入比例为5～15％。

本发明具有如下优点：

1)分类指标采用镜质组平均最大反射率基氏最大流动度、固-软温度区间和焦炭光学组织结构，克服现有分类指标：挥发份V_daf、粘结指数G值、胶质层厚度Y值和奥亚膨胀度b值的表观局限性，避免指标繁多且相互干扰。

2)对于气肥煤和肥煤的划分除采用最大基氏流动度以外，引入固-软温度区间作为限定条件，避免低变质炼焦煤由于大量挥发份逸出对基氏流动度测定数据的干扰。

3)对于1.15％≤＜1.50％的炼焦煤，仅以粗粒镶嵌组分含量作为限定条件，便可直接区分出劣质混煤或特殊成因煤，简单解决了混煤和特殊成因煤的分类问题。

4)对于1.50％≤＜1.90％的高变质煤，如果满足粗粒镶嵌组分含量≥40％且lgMF＞0，分类为焦煤，否则分类为瘦煤，避免了部分高变质焦煤误判为瘦煤，浪费资源。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

某工厂进有21种炼焦煤，分别编号为A矿、B矿、C矿、D矿、E矿、F矿、G矿、H矿、I矿、J矿、K矿、L矿、M矿、N矿、O矿、P矿、Q矿、R矿、S矿、T矿、U矿，分别测定各单种炼焦煤的平均最大反射率基氏最大流动度、固-软温度区间和焦炭光学组织结构，得到的结果如表1。

根据测定结果，进行分类，分类结果见表1。

表1各单种煤影响炼焦煤结焦性的指标及分类

本发明基于以上各单种煤影响炼焦煤结焦性的指标和分类结果，按照表2方案进行配煤

表2实施例1-6的配煤方案

按传统先配后粉工艺，无预粉碎和选择性粉碎、无煤调湿、无型煤，和传统4.3米以上顶装焦炉干熄焦条件下，上述实施例1-6所得焦炭热强度CSR在63～65％，M40在86～87％，M10在6～6.5％。

Claims (4)

1.一种基于炼焦煤结焦性的煤质分类方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)确定影响炼焦煤结焦性的指标：将镜质组平均最大反射率基氏最大流动度、固-软温度区间和焦炭光学组织结构确定为炼焦煤结焦性的指标；

2)测定单种炼焦煤的平均最大反射率基氏最大流动度、固-软温度区间和焦炭光学组织结构；

3)根据步骤2)测定结果，进行如下分类：

31)当炼焦煤0.6％≤＜0.85％，且4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃同时满足时，分类为气肥煤；当0.6％≤＜0.85％，且4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃两个条件不同时满足时，分类为气煤；

32)当0.85％≤＜1.15％，且4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃同时满足时，分类为肥煤；当0.85％≤＜1.15％，且4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃不同时满足时，分类为1/3焦煤；

33)当1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量≥40％时，分类为焦煤；当1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量＜40％，分类为劣质混煤或特殊成因煤；

34)当1.50％≤＜1.90％，且lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％同时满足时，分类为焦煤；当1.50％≤＜1.90％，且lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％不同时满足时，分类为瘦煤。

2.一种基于炼焦煤结焦性的配煤方法，其特征在于：包括如下步骤：1)确定影响炼焦煤结焦性的指标：将镜质组平均最大反射率基氏最大流动度、固-软温度区间和焦炭光学组织结构确定为炼焦煤结焦性的指标；

2)测定单种炼焦煤的平均最大反射率基氏最大流动度、固-软温度区间和焦炭光学组织结构；

3)根据步骤2)测定结果，按如下方案进行配煤：

0.6％≤＜0.85％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃的炼焦煤，配入比例为0～15％；0.6％≤＜0.85％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃两个条件的炼焦煤，配入比例为0～30％；0.85％≤＜1.15％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃的炼焦煤，配入比例为0～25％；0.85％≤＜1.15％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃两个条件的炼焦煤，配入比例为0～40％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，以及1.50％≤＜1.90％，且同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，两者配入比例之和为25～70％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量＜40％的炼焦煤，配入比例为0～10％；1.50％≤＜1.90％，且不同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％两个条件的炼焦煤，配入比例为0～30％。

3.根据权利要求2所述的基于炼焦煤结焦性的配煤方法，其特征在于：所述步骤3)中，按如下方案进行配煤：

0.6％≤＜0.85％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃的炼焦煤，配入比例为5～10％；0.6％≤＜0.85％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃两个条件的炼焦煤，配入比例为5～20％；0.85％≤＜1.15％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃的炼焦煤，配入比例为5～15％；0.85％≤＜1.15％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃两个条件的炼焦煤，配入比例为10～30％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，以及1.50％≤＜1.90％，且同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，两者配入比例之和为35～50％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量＜40％的炼焦煤，配入比例为0～10％；1.50％≤＜1.90％，且不同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％两个条件的炼焦煤，配入比例为5～20％。

4.根据权利要求2或3所述的基于炼焦煤结焦性的配煤方法，其特征在于：所述步骤3)中，按如下方案进行配煤：

0.6％≤＜0.85％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃的炼焦煤，配入比例为5～10％；0.6％≤＜0.85％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥95℃两个条件的炼焦煤，配入比例为5～15％；0.85％≤＜1.15％，且同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃的炼焦煤，配入比例为10～15％；0.85％≤＜1.15％，且不同时满足4≤lgMF≤5和固-软温度区间≥100℃两个条件的炼焦煤，配入比例为15～25％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，以及1.50％≤＜1.90％，且同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％的炼焦煤，两者配入比例之和为35～45％；1.15％≤＜1.50％，且满足粗粒镶嵌组分含量＜40％的炼焦煤，配入比例为5～10％；1.50％≤＜1.90％，且不同时满足lgMF＞0和粗粒镶嵌组分含量≥40％两个条件的炼焦煤，配入比例为5～15％。