2010第四届焦化年会论文集 (5)

2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 72 运用煤岩 分析 指导焦化生产 田锁根 米美丽 逯小兵 （ 山西亚鑫煤焦化有限公司 ） 煤是固体可燃有机岩，也是有价值的能源矿产 。煤岩学是以岩石学观点和方法来研究煤的物质成分、性质和工艺用途，并确定其成因及合理应用的科学。 运用光学仪器如偏光显微镜、荧光显微镜、显微镜光度计等 对煤进行观察和测定，运用电子显微镜和图象分析仪 对煤的显微组分的性质、形态及其在煤化过程中 变化等 特点 进行研究。 随着生产的发展，煤岩学不断向纵深发展，煤岩学家发现，煤都是由物理性质和化学成分不同的 三 组 物质构成，且煤的主要性质又 取决于煤岩组成， 从而促进了煤岩学的广泛运用。 如 在煤的洗选、炼焦、液化、气化、燃烧 等方面，需要煤岩学方法作为检验煤质的重要手段 ， 用煤岩学分析方法评价煤的炼焦性能，确定炼焦煤配比和预测焦 炭 强度。 成 是 一种组成、结构非常复杂和极不均匀的混合物，其中包括有机物、无机物和几十种复杂的煤岩显微组分。 煤的显微组分是指煤在显微镜下能够区分和辨识的基本组成成分。按其成分和性质又可分为有机显微组分和无机显微组分。有机显微组分是指在显微镜下能观察到的煤中由植物有机质转变而成的组分 ，大体可分为镜质组、惰质组、壳质组 ；无机 显微组分是指在显微镜下能观察到的煤中矿物质， 常见的矿物质主要有粘土矿物、硫化物、氧化物及 炭 酸盐等。 焦用煤的工艺性质，不仅取决于变质程度，还 同其岩相组分密切相关。 处于一定变质阶段的镜质组具有良好的膨胀性和粘结性，并随着煤化度的变化而变化，先由低到高，再 由高到低，大致在肥煤处出现最大值；壳质组的软化温度最低，有良好的流动性，也是炼焦的活性组分；惰质组在隔绝空气条件下加热时既不软化，也不粘结。 由于镜质组在炼焦煤中一般含量占绝对优势，炼焦加热过程中它能热解生成非挥发性液相产物，这种液相产物是黏结其它惰性组分使之形成块状焦炭的的重要物质。 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 73 定炼焦煤性质的首要成因因素是煤的变质程度。炼焦煤的性质就其成因 因素而言，目前公认首先决定于标志变质程度的镜质组平均最大反射率。 综合地反映煤的 化学结构，它随煤的变质程度加深不仅易于分辨，并显示有规律的变化。 任 何炼焦煤中镜质组的反射率不是均一的，均 呈正态分布。低变质程度煤的镜质组反射率，峰位高，分布区间窄，而且分布落在较低反射率区间； 随 变质程度提高，镜质组反射率分布区间增宽，并向反射率较高处移动。粘 结性最强的镜质组反射率大致在 右。 距离 远，粘 结性越差，以致消失 粘 结性。 见下表（勿 绝对化）： 表 1 可能煤类（按出现频率） 煤、长焰煤 焰煤、不粘煤、气煤 煤、长焰煤、不粘煤、气肥煤 煤、气肥煤、弱粘煤、不粘煤、 1/2 中粘煤 、气煤、弱粘煤、不粘煤、肥煤、气肥煤 、肥煤、气煤、 1/2 中粘煤、气肥煤 煤、 1/3 焦煤 煤、 1/3 焦煤、焦煤 煤、肥煤、 1/3 焦煤 煤、肥煤 煤 煤、瘦煤、贫瘦煤 煤、焦煤、贫瘦煤 煤、贫瘦煤、焦煤、贫煤 瘦煤、瘦煤、贫煤 瘦煤、贫煤、瘦煤 煤 烟煤、贫煤 司简介 山西亚鑫煤焦化有限公司是与 中化国际新加坡股份有限公司合作的中外合资企业， 现有捣固焦炉一组 3 座， 147 孔。 1#焦炉于 2003 年 5 月投产，同年 8 月达产。 焦炭产品除供应国内大型钢铁企业外 ,远销美国、日本、英 国、欧盟等国家和地区。公司于 2005 年通过了质量、环境和职业健康 、 安全三个管理体系认证。 在 6 年多的生产实践中，我们不断改进炼 焦配煤技术及措施，改进生产工艺 ，合理 使用非炼焦用煤 、配煤添加剂等 配煤炼焦， 以降低生产成本，提高焦炭质量，致力于节约优质炼焦煤。 定焦 炭 质量 规炼焦主要是将肥煤、 焦煤、瘦煤、贫煤、气煤、不粘煤以及配煤添加剂等按一定比例混合后进行高温干馏生产焦 炭 。我国煤炭分类目前仍采用 1985 年 1 月 19 日通过的煤炭分类国家标准。其使用的主要分类指标：一是表示煤化程度的可燃基挥发分（ ；另一类是表示煤的工艺性质的粘接性指标，如粘接指数（ G）、胶质层最大厚度（ Y）及奥亚膨胀度（ b）作为指标。 由于受经 济利益的驱使，许多供煤厂商 利用我国煤炭分类标准的局限性，将两个或几个煤种掺混 达到常规煤分类指标后 外卖，即混煤。目前，大部分炼焦用煤都或多或少的存在混煤现象。给炼焦工作、焦 炭质量 的控制 等带来一定的难度，同时增加了焦 炭 成本。尤其是价格较高的主焦煤、肥煤等尤显突出。 公司 2009 年 12 月 中旬 生产的焦 炭 冷态强度出现异常， 3 个百分点。经对单种煤查仓分析、配煤生产、炼焦工艺制度等生产过程检查，未发现异常 。原料煤的常规的质量指标检验如 G、Y 等 指标 亦无明显异常。 随后， 对 主要 原料 进行了岩 相检测。其中 ， 主焦煤 经岩相分析，结果如下： 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 74 11 月份 主焦煤镜质组反射率测定报告 73%27%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%比例 煤 焦瘦煤12 月份主焦煤镜质组反射率测定报告 %10%20%30%40%50%60%比例 焰煤 气煤 焦煤 焦瘦煤 瘦煤 贫煤岩相分析结果表明 ：虽然 11 月份、 12 月份 主焦煤的 常规质量指标相近，但该煤的工艺性质已经发生了很大的变化。 据此， 我们有针对性的调整了配煤比：增加主焦煤配入量 8%；降低贫煤、长焰煤、 10 20 30 % 标准方差： 均最大反射率： 0 10 0 30 % 准方差： 均最大反射率： 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 75 配入比例 8 个百分点， 焦 炭 质量明显改善，满足了客户要求。 炉生产需要各种炉料质量稳定，焦 炭 在高炉炉料中占相当重要的比例和作用。在目前备煤和炼焦工艺固定的条件下，决定焦 炭 质量的唯一重要因素是炼焦煤的性质。 许多 焦化厂原料来源矿点多、品种多、煤质复杂多变 。尤其是混煤，每批次并非严格按照固定比例混配。使得 焦化厂对控制和稳定焦 炭 质量的难度大大增加。 经常对 入 厂原料进行岩相检测、对比， 可以 较 全面的检查出原料煤的质量变化情况。同时，根据煤质的变化及时调整配煤比 ， 从而 确保 焦 炭 质量 以及 生产的正常运行。 制原料 煤 质量， 降低 焦 炭 原料成本 的 变质程度和煤岩 组成 是 影响煤质的主要 因素 ，反射率分布图的特殊功能之一就是可以辨认不同变质程度煤的混煤。 焦化厂 对供煤基地经常进行煤岩化学分析综合研究，以便对供煤基地作出综合合理的评价，指导炼焦配煤，达到合理利用煤资源，得到高质量、低成本的焦 炭 。 煤在配煤 炼焦中难以起到预期的单种煤 应有的 作用，势必会使焦 炭 质量产生波动，增加焦 炭 的原料成本。 例如 主焦煤中掺混了 低质 廉价煤后，为确保焦炭质量，根据该主焦煤的实际成分，在其它煤种不变的情况下，该煤的实际配入量需增加 5 20%左右。同时需相应减少贫煤、气煤、长焰煤等价格相对低的煤种的配入比例。 优质炼焦煤（如肥煤、主焦煤）的价格通常高于一般炼焦煤（如气煤、贫煤等）价格 300 450 元 /吨（煤价因市场因素及地理位置等的不同，会有所差异）。 以一个年产 100 万吨的焦化厂为例 ： 若 主焦煤 类似我公司 09 年 12 月份 的进厂主焦煤 ， 即 实际 为 3 4 个煤种掺混的混煤， 其中 焦煤占 长焰煤、气煤占 瘦煤、贫煤 据此简单计算 ， 焦炭的原料成本同比 将 增加 30 47 元 /吨。按 100 万吨 /年的生产规模计，焦炭原料成本同比增加 3000 4700 万元 /年 。 若 采购 进厂 的 主焦煤为单种煤， 即使 价格高于主焦混煤 100 200 元 /吨， 在同等 焦 炭 质量 及其它煤种不变的 的前提下， 合理配煤， 焦炭的原料成本同比仍 会降低 。 前，许多焦化厂利用岩相分析检测手段，加强了对来煤质量的控制 和对来煤的 辨识。 有的焦化厂规定：供应的原料中 ， 主要煤种 所占比例 低于 70%拒收。 我公司在原料煤的采购合同中特别强调了：供应的 原料必须为 单种 煤， 结算时根据所供原料的岩相分析检测的实际组成结算。 理堆放、使用混煤 利用岩相分析结合常规质量指标， 将性质相近的煤 堆放 在一个煤堆，对稳定焦 炭 质量、合理使用来煤有着重要意义。方法是： a、每堆煤均有一个反射率中心值， 其 反射率必须靠近此煤堆反射率的中心值。 b、一堆煤中，各种煤的反射率分布所围成的面积必须大部分重叠，重叠的程度基本上就是炼焦性质相似的程度。 导炼焦配煤， 预测焦炭质量 10 20 30 % 30 20 10 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 76 用煤岩学的观点 和 方法预测焦 炭 质 量 和指导炼焦配煤 是煤岩学的重大成果。 通过煤岩学的方法分析 、判断煤质， 指导炼焦配煤的选择，避免了半工业、工业性实验所造成的人力、物力的浪费。 目前各国所发展的配煤技术，凡是论证比较充分、效果比较好的，几乎都与煤岩学发生联系。 世界各国的煤岩配煤方法中，都是利用煤岩组成和活性成分的反射率为基础数据。 一个较好的炼焦配煤方案实际上是各种活性组分和一定质量惰性组分之间比较恰当的组合。 焦化厂可根据各自的生产实际 和来煤状况 ，收集、整理基础数据， 建立数据库 。 通过适当的 方法 计算、试验、作图找出炼焦配煤最合适的范围和原料结构，从而 预测焦炭 质量，指导配煤。 煤岩学是煤科学的一个分支，作为煤质及煤炭加工研究的领域已日益显示出它的重要性。 以指导煤焦为中心的煤岩应用研究受到更广泛的重视，研究成果正在推广。 煤岩学研究成果在焦化行业的普及和合理运用受到关注，目前， 许多焦化厂