应用煤岩学在炼焦生产中的应用(石焦)

谢谢大家！

煤的变质程度与中国煤分类
焦煤、肥煤、 焦煤、肥煤 焦煤 焦煤、瘦煤、贫瘦煤 瘦煤、焦煤、贫瘦煤 瘦煤、贫瘦煤、焦煤、贫煤 贫瘦煤、瘦煤、贫煤 贫瘦煤、贫煤、瘦煤 贫煤 无烟煤、贫煤
1.2~<1.3 1.3~<1.4 1.4~<1.5 1.5~<1.6 1.6~<1.7 1.7~<1.8 1.8~<1.9 1.9~<2.0 2.0~<2.5 >=2.5


石焦引进的40kg试验焦炉模拟性不好，经分析，其原因就是加热 速度慢造成，经调整，已解决。 一焦化厂，焦炭质量差，通过提高标准温度，解决。
。

3)煤粒结合，不是简单的互融，而是煤粒间的界面反应。正因如此， 参与配煤的所有煤种必须有连续的塑性温度区间，理想的配合煤反 射率分布必须是连续的，最忌讳的是在1.0~1.2位 置出现明显的凹口 甚至断口 。在结焦过程中，只有保证良好的塑性温度区间，方能保 证良好有因而反应。

CRI和CSR焦炭在1100℃与CO2反应，正好处于反应动学 向分子扩散学过渡阶段，所以CRI受反应速度和分子扩散 速度共同影响。反应速度由焦炭的显微决定。捣固炼焦所 得焦炭视比重大，气孔率低，在一定程度上可以降低焦炭 的CRI，这需要通过试验而进行进一步研究。
推焦电流，除了操作和焦炉本身的原因外，最重要的，还 是煤的关系。焦炉的原因如：机侧装煤缺角，炉墙石墨， 炉框变形，加热制度的原因外，主要还是由煤决定的。排 除焦炉操作的原因外，可以着手从以下两方面来考虑：
0.2584 R 3
exp 2.475102 y4


式中
y1 G
100 V SV / 3 E y2 T 2 V SV / 3 11 E
y3 Ad 18 K2O CaO
T 0.85 y4 R2


CRI式中复相关系数为平方r2=0.862(即r=0.928）通过 对x1 、x2、x3的显著性检验检验，F1＝69.94，F2＝ 27.37，F3＝74.77。CSR式中复相关系数为平方 r2=0.898(即r=0.948）通过对y1 、y2、y3、 y4的显著性 检验检验，F1＝77.19，F2＝51.2，F3＝85.28， F4＝ 50.52 。 可见，对于CRI反应性指数即煤的最大镜质组平均反射 率与塑性温度区间的组合项x3项影响最大，煤岩组成 与温差组合x3项次之，而碱x2影响较小。以CSR影响较 大的是y3，即碱金属的含量。碱金属对于炭融反应有 催化作用，但这种催化作用影响大的是焦炭的各项异 性炭。其次是煤的G值，而煤的G值不是一个独立因子。
x
0.377 R 0.4 2
exp(48.71 x3 )
V SV / 3 11 E x1 T 2 100 V SV / 3 E
x2 Ad 11 K 2 0 CaO
x3
R T
1
0.76
0.4211 CSR 109.95 y10.813 y2 y


G、Y、V焦渣特征对和焦炭质量相关性不好，我以为尤其是有 不融性煤参与的情况下，就是在测定这结指标时，没有反应 出惰性物质的在实际生产中的粒度分布有关。 3）活性组分质量不均一


关于胶质体的质量。对于胶质体质量，很重要的一点就是塑 性温度区间。塑性温度区间，在测定奥亚、基氏流动度时等 到，在测定Y 值时，也可以有所反应。 Y值只能反应胶质体的数量（对气肥煤，有夸大现象），但不 能反胶质体的质量。反应胶质体质量最合适的指标，就是煤 的反射率分布。当变质程度R＝1.1时，质量最好，其塑性温 度区间宽，适应性好。在加热速度会对胶质的塑性温度区间 产生影响。加热速度，会使煤的塑性温度区间变宽。
二、石焦的情况


石焦集团，自1996年起，就与鞍山科技大学周师庸教 授合作开展了《应用煤岩学在炼焦生产中的应用》研 究课题，取得了显著的经济效益和社会效益。2000年 该课题通过了由煤炭科学研究总院北京分院、河北理 工大学、鞍山科技大学等地的知名专家主持的省级鉴 定，获省科技进步二等奖，省冶金科技进步一等奖。 当时的立项背景：1)进厂精煤的混洗混配;2)传统的依 靠G值、Y值已无法满足控制焦炭质量的需要。

不同的煤种在一起加热时，不同变质程度的煤的塑性温度区间是不一样 的，这就是煤的交互作用。G值、Y值的加合性不好，就可能与此有关。

4)关于焦炭质量

焦炭的M40和M10。M40主要是取决于焦炭裂纹，M10主要取决 与煤的胶质体的质量。裂纹的生成与惰性物质不足有关外，还与 惰性物质的粒度有关。M10除受当胶质体质量差影响外，还与焦 炭惰性物质不足有关。捣固炼焦对改善M10总是有好处的，但对 M40却有区别，所以捣固炼焦对煤粘结性的要求不能太高。


推焦电流的问题

焦饼的收缩， 裂纹，平行于炉墙的横裂纹过多，焦炭偏碎，也可以影响推 焦电流

焦炭质量的预测。尽管许多单位在时行配煤专家系统 的研究，目前，最终还离不开人的干预。影响焦炭质 量的因素太多，有时不经意的一个环节，就可以对焦 炭质量造成较大的影响。同时，对于目前的焦化企业， 煤源结构复杂，煤质波动不稳定，同时企业的生产很 难做到长时期内稳定，所以，目前还不能说算成熟， 但也是一个发展趋势。
测定镜质组反射率时全自动系统人工系统的比较
全自动测定
劳动强度 效率 测定点数 人的要求 人为误差 混煤判定 测定精度 小 2~4小时 250个 相对较低 无 自动完成 达0000点） 几千个 相对较高 有 不能自动完成 达到国标要求

对于煤岩学不能寄以过高的期望。因为在焦化企业最 经常最基础测定的煤的镜质组平均最大反射率、反射 率分布，其次还有煤岩组成，不能表征煤的还原程度， 煤的氧化程度，但这些也是响影焦炭质量的重要因素。 这就需要辅以其实粘结性指标如G，Y，b值等等。而 这些指标，又是煤的变质程度、煤岩组成、还程度等 综合作用的结果。因为煤的复杂性，也不可能用一两 个指标，就可以把煤的粘结性，结焦性表达清楚。因 些必须从全方面考察炼焦用煤的性质，对所采用的煤 有一个科学全面的评价，方能对煤进行合理的应用。
88.0
83.0
+1.07
-0.89
79.5
83.2
72.4
＋1.90
－3.02

2003石焦与北京煤科院合作的“焦炭反应性及反应后 强度影响因素及预测模型的研究”项目，也是煤岩学 的理论基础上进行的，得到单种煤炼焦所得焦炭的CRI、 CSR的回归方程为:
CRI 0.0231 x
式中：
0.395 1
反射率分布的测定，煤的显微组分的测定，焦炭的光 学组强的测定等等，而手动系统与自动系统相比较而 言，无论测定煤的反射率、反射率分布还是测定对测 定都要求要有相应的扎实煤岩基础理论，需要长时间 的学习，对于非焦化专业的人而言，更是困难吃力。 在焦化生产企业，往往需要每天需要测定数个甚至数 十个样品，对于自动系统而言完全可以实现，对于手 动，那是不可想象的。

在此后，石焦独立开展的有关煤焦的课题，都是建立 在煤岩学理论的基础之上。有成功的经验，也有失败 的教训。例如：


配焦粉研究——通过大量的试验焦煤，无论对焦粉怎样处理， 最后的结果，不得不细粉碎。 粉碎改造的论证——为了减少入炉煤中小于0.2mm，拟对粉 碎工艺进行改造，即先对配合煤用弛张筛筛分，仅对筛上物 进行粉碎，然后与筛下物混合送入焦炉煤仓，结果，弛张筛 尺大（10mm)时，对焦炭质量会有不良影响。尺寸小时（如 4mm），虽对焦炭质量没有影响，但实际生产中难以实现。 其原因：与入炉煤中惰性物质的尺寸有关。


煤岩学，不仅仅是几个指标问题，更重要的煤岩学 内涵，煤岩学的研究方法，应将煤岩学提高到理念 高度，将煤岩学贯穿于炼焦生产的各个环节。我们 要用煤岩学的理念和研究方法，来揭示焦炭生产过 程的本质，来解决煤焦生产出现问题。实践证明， 焦炭质量出现问题，绝大多可以用煤岩学的观点解 释并解决。 用煤岩学方法对成焦机理的研究，可以大大推动炼 焦配煤技术的进步。所有先进的配煤方法，都离不 开应用煤岩学的理论指导。如大同等弱粘煤的广泛 应用。

其主要工作内容包括：

1)控制来煤质量—将煤岩指标纳入合同考核。主要是焦 煤;目前，除焦煤，所有煤种都有混洗混配现象。最为 麻烦的是，无烟煤等非炼焦煤的配入。尽管从总体配煤 而言，配入量少，但可以影响全局。

2)合理堆放煤种;——堆入同一堆的煤必须靠近这一堆煤的Rmax的中 心值;同一堆煤各煤的反射率分布围成的面积必须大部分重合

3)优化配煤方案——理想的配煤方案反射率分布图是连续 的，平滑斜降的，不应有明显的凹口，特别是1.0～1.2附近。
所取得的效果：瘦煤多配入10％; 实施前后对比：
平均
最大
最小
正离差
负离差
后 M10
6.3
7.8
5.2
＋0.56
－0.65
前
8.1
11.2
6.4
＋1.03
－0.81
后 M40 前
86.2
四、应注意的几个问题

煤岩设备的自动化问题。虽目前还无法完成对煤的显 微组分的测定，但已经实现对煤的镜质组最大平均反 射率及反射率分布的测定，其测定精度，已经完全满 足国要求，更能满足企业需要。在国内，煤岩自动分 分析系统，已经有十余年历程，十余年间，也在不断 科学完善，在国内数十家企业已经推广。其最大的优 点，效率高，劳动强度小，对于反射率及反射率分布 测定，对于测定者的专业知识要求门坎，可适当放宽， 这一点对于企业非常重要。在焦化企业中，最需要最 基础的煤岩测定项目就是煤的镜质组最大平均反射率 和反射率分布。这样，对于煤岩基础薄弱的，可以先 入门，再深造，通过积累和交流学习，再逐渐提高。 目前，自动化系统，可以实现的功能主要包括：煤的 镜质组反射率及半自动煤的镜质组反射率及