煤焦显微岩相分析在冶金企业中的应用
许艳妮 卫社彦 杨凤 刘军霞
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许艳妮 卫社彦 杨凤 刘军霞,. 煤焦显微岩相分析在冶金企业中的应用[J]. 冶金技术,20211. DOI:10.12721/ccn.2021.157001.
摘要: 煤焦显微岩相分析是以显微镜为主要工具来研究煤或焦炭微观结构上的变化规律,在冶金企业也越来越得到广泛的应用,目前主要是利用煤的镜质组反射率分布鉴定煤的单混性,按煤岩方法控制煤场分堆、指导煤焦结算等等,本文就煤焦显微岩相分析在冶金企业中的应用展开系统探讨。
关键词: 煤焦显微岩相分析;冶金企业;应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157001
基金资助:

引言:冶金企业常常出现烧结用燃料工业分析指标灰分、挥发分等质量指标均达到工艺要求,但是燃料消耗大于理论值,需一种方法鉴别烟煤、无烟煤、兰碳小料、焦末等燃料的单混性,组成比例,以做好进厂燃料质量把关,区分掺混,指导生产科学用料,提升燃料燃烧效率,提高生产经营及工艺指标,达到提质增效的目标。岩相分析技术能克服常规煤焦检测指标的局限性,有效识别单混煤,鉴别掺假煤及兰炭、焦油渣、沥青掺配等情况,从变质典型程度和岩相组成多方面全面评价煤质,把控监测和控制掺杂使假煤进厂。通过焦炭光学组织检测数据,解释焦炭CRI、CSR指标变动原因,为高炉提高喷煤比及高炉顺行提供实验数据。

1、应用之一:监督控制进厂煤,利用镜质组反射率分布鉴定混煤,这是目前最常用到的一个功能。

1.1应用基本原理:一个单一的煤一定是个单峰正态分布,标准偏差<0.1。而不同变质程度煤混配在一起时,在镜质组反射率分布图上必然会出现多个峰,方差也随之增大。 变质程度相近的煤混配在一起也可能只有一个峰,但一般会偏差略增大,但因煤质相近,可视作单一煤使用。 

1.2监督控制进厂煤的方法。

1.2.1合同约束,尽量减少混煤入厂。

方法: S值法。

原则:  

A. 尽可能保证进厂煤为单一煤或性质接近单一煤的煤种;

B. 尽可能杜绝复杂混煤入厂。

1.2.2跟踪统计一个供煤点来煤稳定性:掌握各供煤点煤质变化幅度及频度。

1.2.3根据煤岩组分定量情况,分析来煤质变动原因。 

1.3S值法

1.3.1将煤岩参数作为采购合同的一项指标。当来煤混配了与其变质程度不同的煤,其标准偏差必然加大,煤质相差的越大,S值越大。根据S值大小可以将来煤化分为单一煤层煤(S<0.1)、简单混煤(S>0.1-0.2)和复杂混煤(S>0.2)及几种带凹口的混煤类型。根据检测结果利用经济杠杆进行调整。

1.4监督进厂煤操作方法:

自动扫描结合人工切取最大最小范围,以最大程度减少误差,发挥自动测定速度快的优点。如有争议时,务必以人工测定数据为准。哪怕点数少些。

1.4.1进厂煤特点:煤种多;供煤点杂;批次多。

1.4.2对煤岩设备的客观要求:

鉴别手段快速、准确;只能靠精准的全自动化设备;人工测定效率极低,易疲劳,无法满足进厂煤大批量检测需要;

应能提供混煤的掺混煤种及大致比例;对来煤煤质和如何配用有个大致评估。

2、应用之二:用煤岩方法指导煤场分堆

2.1分堆原因及常规方法:

分堆原因: 来煤越来越杂而多,同时原有煤场有限。

常规方法:将相同牌号的煤混堆在一起,即将挥发分、粘结指数、胶质层厚度等指标相同(或相近)的来煤堆放在一个煤堆 。

存在问题:有时造成人为的二次混煤,导致焦炭质量无法稳定 。

2.2注意事项:

2.2.1在煤场较小的焦化企业,可设置的煤堆数过少,每个煤堆必须堆放较多来煤,可能判别堆放不合理的情况较多。即使煤场较大的企业,也会由于来煤越来越复杂而难以设置过多的煤堆精确堆放。此时应对设置的煤堆分布范围适当放宽,以适应这种情况。若煤场较大,可设置的煤堆数较多,或来煤种数不多,场地够用,煤堆分布范围可适当窄些,增加堆放的精确度。

2.2.2对于堆放“相同牌号与相邻牌号煤的混煤”,“在反射率分布图上无凹口的混煤”,堆放的煤堆也可只设置一个中心值,简化操作过程。此时应将反射率分布图重叠度作为主要判别指标。

2.2.3对于应剥离出其中单煤考虑在炼焦配煤中作用的混煤,如相间牌号煤的混煤、相隔牌号煤的混煤、具2个或以上凹口的混煤,最好能设置单独煤堆,避免与其他来煤混合堆放。应尽量避免将炼焦配煤中可视为单煤的混煤与其他混煤堆放在一个煤堆。

3、应用之三:利用煤岩系统研究块焦孔隙分布

3.1焦炭冷强度常见影响因素分析:

3.1.1 M40:与焦炭显微裂纹关系较大,值过低除采样地点外,一般是惰性物不足或惰性物粒度过大所致。

3.1.2 M10:与胶质体的质量直接相关,值过高一般是胶质体粘结性过剩或惰性物不足。

3.1.3 捣固炼焦对改善M10有好处,对M40有区别。粘结性太强反而不好。

3.2焦炭热强度一些常见影响因素分析:

3.2.1 1100℃时,碳与CO2反应是受反应动力学和扩散控制共同作用的。

3.2.2 一般焦炭气孔中,大孔多比孔径较小均匀分布的焦炭CRI高,CSR低。孔与配合煤料性质和炼焦工艺有关,采用捣固时,因堆密度大,孔径相对减小,有利于降低CRI,提高CSR。

3.2.3 再者,与焦炭孔壁的光学组织组成有很大直接关系。各向同性组分不加碱条件下,易反应。

3.2.4 与焦炭中灰成分也有一定关系,碱金属含量高则CRI高,CSR低。这与碱金属的催化作用和受热时膨胀系数与焦不同产生裂纹,扩大反应面积有关。

4、应用之四:用煤岩学的方法研究高炉喷吹燃烧后的残炭。

4.1理论基础:

长焰煤和无烟煤等不同变质程度的煤在高炉喷吹后的燃烧性状不同。

燃烧后所剩残炭类型与多少也不同。

4.2用途:

4.2.1评价喷吹后高炉对煤粉的消化能力。

4.2.2结合研究风口焦来研究炉内焦炭受保护程度等。

结束语

煤岩学作为一个学科,它是一种研究方法,不单单是几个指标的问题,重要的是要将煤岩学的理念贯穿于整个生产过程。目前将煤岩学与煤化学方法结合可以有效进行互补,解决很多生产中的问题,为企业带来巨大的经济效益。 

参考文献

[1] GBT 8899-2013 煤的显微组分组和矿物测定方法;

[2] GBT 6948-2008煤的镜质体反射率显微镜测定方法;

[3] GBT 15591-2013 商品煤混煤类型的判别方法;

[4] YBT 077-1995 焦炭光学组织的测定方法;

[5] 赵俊国. 用煤岩学的方法研究焦炭.辽宁科技大学教材;

[6] 赵俊国. 配煤与焦炭质量. 辽宁科技大学教材。