煤岩配煤的基本原理
煤的基本知识
煤的基本知识1.煤的种类和特征根据成煤植物种类的不同,煤主要可分为两大类,即腐殖煤和腐泥煤。
1）、腐殖煤由高等植物形成的煤称为腐植煤。
腐殖煤是因为植物的部分木质纤维组织在成煤过程中曾变成腐殖酸这一产物而得名。
它在自然界中分布最广，储量最大。
绝大部分是由高等植物中的木质素和纤维素等主要成分形成的。
亦有少量腐殖煤是由高等植物中经微生物分解后残锱的脂类化合物形成的，称为残殖煤。
单独成矿的残殖煤很少，多以薄层或透镜状夹在腐殖煤中。
我国江西平煤田和浙江长广煤田有典型的树皮和角质残殖煤，大同煤田有少量阢子残殖煤。
2）、腐泥煤由低等植物和少量浮游生物形成的煤称为腐泥煤。
腐泥煤包括藻煤和胶泥煤等。
藻煤主要藻类生成，山西浑源有不少藻煤，山东兖州、肥城也有发现，胶泥煤是无结构的腐泥煤，植物成分分解彻底，几乎完全由基质组成。
这种煤数量很少，山西浑源有少量存在。
胶泥煤的矿物质含量大于40%即称为油页岩，我国辽宁抚须、吉林桦甸、广东茂名和山东黄县等地有丰富的油页岩资源。
此外，还有腐殖煤和腐泥煤的混合体，有时单独分类成与腐殖煤和腐泥煤并列的第三类煤，称为腐殖腐泥煤。
主要有烛煤和精煤，前者与藻类很相似，宏观上几乎难以区分，易燃，用火柴即可点燃，燃烧时火焰明亮，好像蜡烛一样；精煤盛主于我国抚顺，结构细腻，质轻而有契性，因能雕琢工艺美术品而驰名。
2、煤的性质1）、煤的物理性质煤的物理性质主工包括空间结构性质、机械性质、热性质、光学性质、电性质与磁性质等。
从胶体化学的观点，可将煤看作是一种特殊和复杂的固态胶体体系。
煤的物理和物理化学性质也和煤的其它性质一样，主要取决于煤化度和煤岩组成，有时还取决于煤的还原程度。
煤的某些物理性质学与矿物质（数量、性质与分布）、水分和风化程度有关。
3、煤的分类指标与煤质评价1）、煤分类在科学和实用方面都有重大的意义。
由于煤的复杂性和结煤质的认识有待深化，目前国内外使用的煤分类方案都不是完整、科学的系统分类。
第二章 成焦过程和配煤原理 [兼容模式]
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第一节
煤在焦炉炭化室内的结焦过程
一、炭化室内炉料的动态变化
二、炼焦过程中化学产品的生成
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一、炭化室内炉料的动态变化 结焦过程具有以下三个特点： 1）侧向供热，成层结焦； 2）结焦过程中，各层炉料的供热性能随温 度的变化而变化； 3）炭化室内物料产生膨胀压力。
И.H.阿莫索夫等在1957年提出了煤岩配煤方法，用以指导 配煤，预测焦炭质量。美国人夏皮洛等又在此基础上作了改进。 60年代中期，日本的木村英雄等人在该基础上进一步加以发展， 并于1974年在新日铁公司应用。 此方法是按煤岩实体进行分类，首先对参加配煤的每种煤 都进行反射率测定，以此标志煤的变质程度，并作出反射率的 分布图。
3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系
不同炭化室部位的焦炭粒度
从炭化室墙面到炭化室中心面处，温度梯度逐渐减小， 因而靠墙面处的焦炭粒度相对小于中心处的焦炭粒度。
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第二节 配煤质量与备煤炼焦工艺条件
常规炼焦方法是将多种炼焦煤按适宜的比例配合， 然后再装炉炼焦，故又称为配煤炼焦。 一、配煤的意义与配煤质量要求 二、备煤炼焦工艺条件
(a x ) SI x
i i i
式中 xi —— 活性组分Vi的含量，%； ai-—— 对应Vi组分含一定惰性成分时焦炭的强度指数； SI—— 配煤的焦炭强度指数。
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二、焦炭质量的预测方法
各种镜煤组型在不同惰性物含量时的强度指数
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二、焦炭质量的预测方法
为了反映惰性物对焦炭强度的贡献，引进组分平 衡指数CBI，用来评价配合煤料中惰性物实际含量与 最佳含量的关系。
国内外煤资源情况与优化配煤技术
1．背景近年来，我国国民经济的持续高速发展极大地刺激了对钢铁的需求，因而强力拉动了炼焦生产的高速度发展。
2006年焦炭产量达到29768万吨，同比增长1 7．14％，机焦26279万吨，同比增长l 8．36％，占88．28％，土焦、改良焦1 450万吨，占4．9％，半焦、无回收焦炉焦1 784万吨，占6％，焦炭出口1 45 0万吨。
焦炭产能的快速扩张导致炼焦煤供应紧张，炼焦煤价格大幅度升高，又由于高炉大型化、喷吹煤粉等技术的应用，对焦炭质量提出了更高的要求，致使优质炼焦煤供应更加紧张。
同时，由于焦炭产能过剩，焦炭价格低迷。
焦化行业面临着煤炭资源供应紧张和经济效益低下的双重压力，如何合理利用煤炭资源，提高企业经济效益，满足钢铁工业持续发展是摆在焦化企业面前的紧迫任务，也是长期任务。
2．国内外煤资源情况2．1 国内煤资源情况我国煤炭资源丰富，但炼焦用煤种只占已查明煤炭资源储量的2 6％(2 6 7 5 亿吨)，至200 1年底，中国炼焦煤种探明可采储量为660亿吨。
在炼焦煤种资源中，由于煤的性质和质量等原因，并非所有的煤均可用于炼焦。
Et前实际生产的炼焦煤中约有50％用于生产炼焦精煤，其它均作为动力煤使用，使炼焦用煤更趋紧张2．3拓展炼焦煤资源2，5．{ 充分利用国外优质炼焦煤资源我国炼焦煤中优质焦煤和肥煤十分缺乏，开采和使用比例严重失调。
为解决我国经济长期稳定发展与炼焦煤资源供应的协调，东部沿海省份应考虑多从国外进口优质焦、肥煤，各边境省份可从临近国家进口炼焦煤，减轻国内资源和运输压力，保护我国的炼焦煤资源。
目前我国主要从澳大利亚和加拿大等国进口炼焦煤。
政府应制定政策鼓励进口优质炼焦煤，同时限制炼焦煤出口。
2．5．2 添加添加剂和非炼焦煤炼焦煤沥青、焦油渣加入配煤中可提高配合煤的粘结性，减少强粘结性煤的配入量或增加弱粘结性煤的配入量。
该方法适于配煤粘结性偏低、强粘结性煤缺乏或煤沥青销路不畅的企业应用。
盛隆化工焦炭质量预测
着高炉工艺 的发展 ， 对焦炭质量的要求逐渐升高 。
对 于 自动化 操 作 的 大型 高 炉 ， 焦 炭质 量 稳 定 与否 ， 直 接关 系到 高炉 的经 济效 益 。焦 炭反 应性 （ Ｃ Ｒ Ｉ ） 和 反 应 后 强度 （ Ｃ Ｓ Ｒ） 是 表 征 焦 炭 热 态 强 度 的重 要 指 标 。用 传 统 的小 焦 炉进行 配 煤炼 焦试 验 ， 存 在试 验
；
ｊ Ｉ 一 ． ． ， ． ． － 一 ． 、 ． ＾． ＾． 、 、， 、 ． ・
试 验 研 究
盛隆化 工焦炭质量预测
王 丰岩 ， 张永强 ， 王春 霞 ， 郝 刚 ， 张冬冬
（ １ 盛 隆化工有 限公 司， 山东 滕州 ２ ７ ７ ５ １ ９ ； ２ 江苏沙钢集团有限公司 ， 江苏 张家港 ２ １ ５ ６ ２ ５ ） 摘 要 ： 介绍了采用煤岩学的方法预测焦炭质量 的基本原理 ， 用配煤指标预测焦炭质量并科学指导配煤是可行 的。结合盛 隆化工煤焦 车间的实际实验数据 ， 建立了焦炭质量预测 模型 ， 误差分析 表明 ， 焦炭各项质量指标 相对误差均在 ６ ％以 内， 完 全满足实际生产需要 。
观察煤 在加 热过 程 中 的动 态 变化 ， 把加 热过 程 中能
熔 融 并 产 生活 性 键 的成 分 划 为有 黏 结 性 的活 性 组 分； 加 热不 能 熔 融 、 不 产 生 活性 键 的 划为 无 黏结 性 的惰性 组 分 。镜质 组 和壳质 组是 活性 组分 ， 丝 质组 是惰性 组 分 ， 半 镜 质组 是两 性组 分 。显微 组分 定量 结果 ， 可 提供 煤 中惰 性 成 分 含量 或 活 性 成分 含 量 ， 用 于指 导配煤炼 焦 。
２ 建立 焦炭质量 预测模 型
精选应用煤岩学在炼焦生产中的应用培训讲义
反射率测定应注意的几个问题
粘结剂和煤样比例问题制样时破碎方式及粒度掌握控制光片的质量仪器的稳定时间固定的点行间距，符合数学统计学原理一但开始测定，显微镜光路等不能再动保证一定的区域如果人工和半自动测定，必须保证点数。
镜质组反射率及反射率测定自动化
目前，世界顶级的蔡司显微镜配合显微光度计系统已经实现对镜质组反射率反射率分布的自动化测定，在全国范围内已经广泛推广，数十家焦化企业的使用证明，其测定精度已经完全满足国标《GB6948－86 煤的镜质组反射率测定方法》要求，具有省时、省力，效率高等优点，也降低了煤岩测定的门槛要求，可以在较短的时间内开展工作，在工作实践中再学习，提高，特别适合企业的基础不太好的企业应用。此外，本系统还功能丰富，提供了确实混煤比，半自动测定，测定焦炭气孔率等功能，对煤岩的普及，提高焦化企业对煤认识水平和配煤水平，起到了推动作用。煤岩测定自动化是发展趋势
烟煤有机组分分类表
组
代号
组分
代号
亚组分
代号
镜质组
V
结构镜质体无结构镜质体碎屑镜质体
TCVD
结构镜质体1结构镜质体2均质镜质体基质镜质……
T1T2C1C2
半镜质组
SV
结构半镜质体无结构半镜质体碎屑半镜质体
STSCSVD
惰质组
I
半丝质体丝质体微粒体粗粒体……
SFFMiMa
粗粒体1粗粒体2……
壳质组
E
孢粉体角质体树脂体……
15.94
1.01
0.19
惰质组
82.63
3.77
12.62
0.80
0.18
中国炼焦煤的显微组分特征
中国炼焦煤中显微组分布特征与成煤时代密切相关，即镜质组以侏罗纪最高，惰质组以石炭，二叠纪煤最高，壳质组以晚二叠纪乐平煤系最高经统计，我国主要炼焦煤产地的岩相组成镜质组含量小于70％的占62%大于80的只有12%。如果含量以惰质组（惰质组＋2/3半镜质组＋矿物）进行统计，大于30%煤样占一半以上，而小于20%的为18.3％岩相不均一，惰性组分含量高是我国主要炼焦煤矿区的基本特征之一。主要炼焦煤中镜质组含量（上图）与总惰质组含量（下图）的分布
浅谈如何提高配煤炼焦技术
浅谈如何提高配煤炼焦技术近年来，我国国民经济的持续、高速发展，极大地刺激了对钢铁的需求，也拉动了炼焦生产的高速发展。
焦炭产能的快速扩张，导致了炼焦煤供应紧张，此外，由于当前高炉的大型化对焦炭质量及其稳定性的要求也越来越高，而炼焦煤资源中强粘结性煤却越来越少，这一矛盾在我国尤为突出。
如何合理利用煤资源，满足焦化生产需求是我们长期面临的任务。
一、配煤炼焦技术目前世界各国的焦化行业为稳定提高焦炭质量，合理利用炼焦煤资源降低生产成本，主要采取以下几种配煤炼焦技术：1、捣固炼焦技术，根据中国炼焦行业协会焦炭资源专业委员会的调研，捣固焦炉可以大量配用价格低的气煤、三分之一焦煤、瘦煤，明显降低了炼焦配煤成本，合理利用了煤炭资源，为企业带来了明显的经济效益并产生了良好的社会效益。
2、配型煤炼焦技术：将炼焦装炉煤的一部分从备煤系统切出配加粘结剂后压制成型煤，再与其余散装煤料混合装炉炼焦，此技术由于煤料堆积密度的提高和粘结剂对煤料的改制作用，开显著改善焦炭质量。
3、煤调湿工艺：煤调湿工艺是上世纪80年代开发的技术，旨在降低装炉煤的水分，减少由于洗煤厂脱水工艺及气候影响造成的装炉煤水分波动。
经煤调湿后，配煤水分控制在6%左右。
用此工艺技术有助于提高焦炭质量（包括冷态强度和热态强度）、增加焦炉生产能力、降低炼焦耗能、稳定焦炉操作、减少炼焦污水、延长焦炉寿命。
其缺点是运煤过程易扬尘、炭化室易结石墨、焦油渣量增大。
二、配煤煉焦技术的应用（一）粘结剂添加的技术控制根据相关实验和实际生产经验表明，粘结添加剂的添加，确实可以很好的弥补炼焦煤的粘结性，因此可以通过添加粘结剂和低廉的弱粘煤来代替部分高粘结性煤，同样可以达到很好的效果，炼出优质的焦煤。
实验证明配煤炼焦过程中粘结剂的添加可以提高炼焦过程中的配煤流动度，改善焦炭的结晶组织，提高配煤的粘结性。
实际应用时，可以采用改质沥青作为炼焦添加剂，并适当增加配煤中瘦煤和弱粘煤的比例，这样炼出的焦炭，不但质量不低于高粘结性煤所炼的焦炭，相比之下其冷强度与热性质也有一定的改善。
煤岩学与配煤炼焦
1 引言1.1 煤岩学简介煤岩学是把煤作为有机岩石为其研究对象,研究其性质、变化及应用的一门学科。
它认为,煤本身是一种由多种性质不同的组分以不同的结构混合组成的、性质复杂多变的有机岩石,而非单一的纯净物;提出了活性组分和惰性组分的概念,并按镜质组、半镜质组、丝质组、壳质组以及矿物,对显微组分进行分类和定量统计分析。
煤本身的一些物理、化学性质及经历的成煤过程,如密度、元素组成和成煤作用、地质年代等,同煤岩显微组分组成及镜质组反射率这两项指标具有非常密切的关系。
应用煤岩学是:抓住煤本身并非单一纯净物这一特征,运用各种常规研究手段来研究煤中各组分及组分间交互作用对煤性质的影响;研究不同变质程度煤及其交互作用对混合煤性质的影响。
1.2 炼焦配煤技术从单种煤炼焦到多种煤配合炼焦是焦化工业的一大进步,现代焦炉几乎都采用多种煤配合炼焦。
配煤技术作为一个科研领域正在不断发展,但近几十年来,配煤技术较多停留在定性的、经验的阶段。
随冶金技术对焦炭质量要求的逐步提高,经验配煤由于不能从根本上解释配煤炼焦生产中出现的反常现象,不能实现从定性到定量的转化,已不能满足焦化生产要求。
对此,作为近代焦化基础理论之一煤岩学,虽然发展仍不够完善和成熟,但由于其对煤的重新认识及其理论的可行性,较现行原料煤分类却更科学和先进。
随着煤岩理论的深入和完善,以及配煤技术的发展,科学配煤离不开煤岩学已得到一致公认。
目前,世界各国开发的配煤技术,凡是论证较充分、效果较好的,无一不以煤岩学为基础。
上世纪80年代,国内的煤岩配煤技术开始得到较快发展。
用煤岩学观点和方法预测焦炭质量,并指导配煤是50多年煤岩学发展的大事,也是焦化工业重大科研成果。
目前,煤岩学已广泛应用于煤的研究及生产实践中。
在焦化工业,煤岩学作为一种有用理论正在被广泛接受并逐渐应用于生产实践。
2 煤岩配煤的基本原理根据煤岩学理论及其对煤的深入认识,煤岩配煤的发展已形成几条公认的基本原理。
炼焦配煤技术与方法(优化配煤,确保焦炭质量)
炼焦配煤技术与方法（优化配煤，确保焦炭质量）一、配煤原理1、胶质层重叠原理：要求配合煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度间隔能较好地搭接，这样可使配合煤在炼焦过程中，能在较大的温度范围内处于塑性状态，从而改善粘结过程，并保证焦炭的结构均匀。
其中典型的方法是“J法”配煤技术。
“J法”配煤技术是一种快速、准确、简单、经济、随机确定各种最佳（实用）配煤方案的新技术，以“煤的粘结能力测定法”为基础，以煤与焦相互统一变化规律为依据，准确预测焦炭强度，按Jb-Vdaf“米”字形配煤图及其原则进行操作，评估煤质，确定“主导煤”，辨明“添加剂煤”和“填充剂煤”，用简易“优选法”确定配煤比，定出配煤方案。
2、互换性配煤原理：焦炭质量取决于炼焦煤中的活性组分、惰性组分含量及炼焦操作条件。
单种煤的变质程度决定其活性组分的质量，镜质组平均组最大反射率是反映单种煤的变质程度的最佳指标。
目前应用煤岩学指导配煤，很多焦化厂都有自己的配煤方案，但一般都是镜质组平均随机反射率、反射率直方图及镜惰比三个参数作为煤岩学配煤参数。
根据互换性配煤原理，当配煤有较强粘结性时，加入一定量焦粉或无烟煤有利于焦炭质量提高，回配3%～5%的焦粉代替瘦煤炼焦，技术上是可行的，但在同样煤质情况下不添加粘结剂，要保证焦炭质量，焦粉的细度至关重要。
3、共炭化原理：煤中加入非煤粘结剂进行炭化，称为共炭化。
共炭化研究为采用低变质程度弱粘结煤炼焦时选用合适的粘结剂提供了理论依据，也为加入有机渣油?塑料类?橡胶类?沥青等与煤共炭化提供了可能性，并且为解决当前世界的环境污染问题做出了很大的贡献。
在400℃下将废塑料与煤焦油沥青共热解，收集热解油和气体产物，反应所得的残余物与弱粘结煤共焦化能提高其结焦性。
二、配煤的意义和原则随着高炉的大型化对冶金焦质量要求的提高及我国煤炭资源分布的不均衡，用单种炼焦煤来生产焦炭已不可能，必须采用多种煤配合炼焦。
配煤就是将两种或两种以上的煤，均匀的、按适当的比例配合，使各种煤之间取长补短，生产出优质的冶金焦，并能合理的利用煤炭资源，增加炼焦化学产品。
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煤岩配煤的基本原理
鹤壁市天源仪器仪表有限公司是中国最早的煤质分析仪器的发源地和主要生成地之一，已有四十余年历史。
公司拥有完整的精密电子仪器，生产设备和实验手段并且公司己通过ISO9001：2000国际质量管理体系认证。
我公司“天源牌”产品主要有：全自动量热仪、马弗炉、工业分析仪、测硫仪、快速自动测氢仪等数十种产品。
配煤技术途径很多，60年代初周师庸等就已论述过关于配煤技术途径及其发展趋向。
至今日，随着煤质基础工作的深入和配煤技术的发展，一致公认科学配配煤离不开煤岩学。
目前各国开发的配煤技术，凡是论证比较充分、效果比较良好的，很少不与煤岩学有关系。
我国传统的配煤技术是以现行的煤分类为基础的。
而煤岩配煤与我国现行的煤分类无关。
煤岩配煤的若干基本原理：
1、煤不是均一的物质。
把煤的有机物质按其在加热过程并产生活性键的物质视为有粘结性的活性成分；加热不能融熔的、不产生活性键的视为没有粘结性的惰性成分。
这种划分完全是根据试验结果得出的，即根据煤在加热过程中的变化用显微镜得出的结果。
镜质组和稳定组是活性组分，丝质组是惰性组分，半镜质组介于二者之间。
2、各种活性组分的质量不是均一的。
这可用反射率分布图来表示。
不同变质程度的煤差别很大，即使同一种煤，所含活性组分的质量也有差别，如同一种煤的镜质组和稳定组。
煤的镜质组反射率分布是决定炼焦煤性质的首要指标。
3、惰性成分和活性成分同是配煤中不可少的成分。
惰性组分缺少和过剩都对配煤炼焦不利，都会导致焦炭质量下降。
确定一种煤的性质，主要视反射率、反射率分布和惰性成分含量而定。
4、成焦过程中，煤粒之间是通过界面反应、键合而连结起来的。
当然也有物理结合的过程，但不是互熔而形成均一的焦块。