国内外煤资源情况与优化配煤技术

1、国内外煤资源情况与优化配煤技术 国内外煤资源情况与优化配煤技术 1、背景、背景 2、国内外煤资源情况、国内外煤资源情况 3、优化配煤技术、优化配煤技术 31、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问题、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问题 32、焦炭质量的控制与预测、焦炭质量的控制与预测 33、推动配煤技术进步，合理利用宝贵的炼焦煤资源、推动配煤技术进步，合理利用宝贵的炼焦煤资源 34、重视煤灰成份对焦炭质量的影响、重视煤灰成份对焦炭质量的影响 4、结语、结语 国内外煤资源情况与优化配煤技术 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，因而强力拉动了炼焦生产的高速度发展。

2、2006年焦炭产量达到年焦炭产量达到29768万吨，同比增长万吨，同比增长17.14%，机焦，机焦 26279万吨，同比增长万吨，同比增长18.36%，占，占88.28，土焦、改良 焦1450万吨，占4.9，半焦、 无回收焦炉焦1784万吨， 占6，焦炭出口1450万吨。焦炭产能的快速扩张导致炼焦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，煤供应紧张，炼焦煤价格大幅度升高，又由于高炉大型化高炉大型化、 喷吹煤粉喷吹煤粉等技术的应用，对焦炭质量提出了更高的要求，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。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

3、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。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 21、国内煤资源情况、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炼焦用煤种只占已查明煤炭资 源储量的源储量的26（2675亿吨），亿吨），至2001年底，中国炼焦煤种中国炼焦煤种 探明可采储量为探明可采储量为660亿吨。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。目前实目前实 际生产的炼焦煤中约有际生产的炼焦煤中约有50用于生产炼焦精煤

4、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。中国炼焦煤种分类 资源储量分布见表21。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 表表21 中国炼焦煤种分类资源储量分布中国炼焦煤种分类资源储量分布 煤种瘦煤、贫瘦煤焦煤肥煤、气肥煤气煤、1/3焦煤其它 占煤炭查明 资源储量% 4.176.203.3612.000.51 占炼焦煤 查明储量% 15.8923.6112.8145.731.96 由表21可见，中国炼焦煤品种齐全，但分布不均匀，气煤、气煤、 1/3焦煤在炼焦煤查明储量中约占焦煤在炼焦煤查明储量中约占46%，而配煤的主要组分焦煤，而配煤的主要组分焦煤 只占只占24%左右，肥煤和气肥

5、煤合计仅占约左右，肥煤和气肥煤合计仅占约13%，不仅如此，由 于我国焦煤、肥煤储量中有部分高灰、高硫、难洗选的煤，不 适用于炼焦，故优质焦煤和肥煤占查明煤炭资源储量的比例不 足6%和3%，焦煤和肥煤实属炼焦用煤的稀缺品种。炼焦煤各 分类煤种产量分布（2003年）见表22。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 从炼焦煤各分类煤种产量比例可见，气煤、气煤、1/3焦煤，焦煤， 瘦煤、贫瘦煤的产量略低于相应煤种的查明储量，肥煤、瘦煤、贫瘦煤的产量略低于相应煤种的查明储量，肥煤、 肥气煤产量远高于查明储量，而焦煤产量略低于查明储量。肥气煤产量远高于查明储量，而焦煤产量略低于查明储量。 但是，由于灰分、硫分，

6、粘结性等因素，真正作为炼焦用 煤入洗的炼焦原煤仅占炼焦煤种产量的50%左右，资源回 收率较低，部分炼焦煤仅作为动力煤使用。 煤种瘦煤、贫瘦煤焦煤肥煤、气肥煤气煤、1/3焦煤其它 各分类煤种 产量% 13.0219.4419.6240.637.29 国内外煤资源情况与优化配煤技术 目前，我国进口炼焦煤主要来自于澳大利亚、加拿大、印尼、 蒙古等国。 221、BHP(必和必拓必和必拓)煤资源情况煤资源情况 目前，我国进口澳大利亚炼焦煤的主要供应商是必和必拓 BHP-Billiton-BMA(BHP Billiton Mitsubishi Alliance)。2004年 财政年度生产炼焦煤3536万吨

7、。今后拟扩建炼焦煤生产达 6000万吨/年。 BMA公司于2001年4月成立，是澳大利亚最大的煤炭生产 及出口公司，也是世界海运炼焦煤市场的最大供货者。经营着 昆斯兰等地区波纹盆地七个煤矿及麦考附近的Hay point运输 码头。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 国内外煤资源情况与优化配煤技术 项目单 位 诺唯驰 Norwich Park 萨阿吉 Saraji 峰景 Peak Downs 伊拉 瓦拉 Illa- warra 河畔 River- side 贡耶拉 Goon- yella 黑水 Black- water 格瑞高 Gregor y Mar%10109.5101010108.5 Vad

8、%17.81920.522.52223.82733.5 Aad%9.99.79.79.59.88.986.5 Sad%0.650.620.60.420.550.520.50.6 CSN/FSI98.58.57.57.5869 磷（煤中） %0.040.030.0350.070.007 0.020.060.032 碱（灰中） %1.51.61.31.41.3 1.221.1 a%2121222021212127 b%55758060659010125 国内外煤资源情况与优化配煤技术 项目单 位 诺唯驰 Norwich Park 萨阿 吉 Saraji 峰景 Peak Downs 伊拉 瓦拉 Il

9、la- warra 河畔 River- side 贡耶 拉 Goon- yella 黑水 Black- water 格瑞高 Gregory ddpm100200350175050011004007500 Rmax1.631.551.41.271.21.171.030.92 Xmm712183126303735 Ymm1515192121221319 M408284848581807672 M1087777798 CSR6774747372683560 炉壁压力 (psi) 4.50.50.50.50.50.50.50.5 国内外煤资源情况与优化配煤技术 澳大利亚也有碱金属或铁含量较高，所得焦炭

10、热性质很差 的煤，企业在采购时应格外注意。如澳大利亚某矿业公司煤质 指标详见表24。 表表2-4 澳大利亚某矿业公司煤质指标澳大利亚某矿业公司煤质指标 煤样 名称 工业分析/%碱碱/% 全水 Mt 内水分 Mad 灰分 Ad 挥发分 Vdaf 全硫 St,d 灰中碱灰中碱 A-16.32.389.0232.730.495.75 A-27.82.018.2326.550.565.52 A-37.01.648.6228.420.408.98 国内外煤资源情况与优化配煤技术 表表2-4 澳大利亚某矿业公司煤质指标（续一）澳大利亚某矿业公司煤质指标（续一） 煤样名称 坩埚膨胀序数 CSN 最大反射率

11、Rmax 奥亚膨胀度 T1T2T3a%b% A-171.133894374701577 A-261/21.244084604811811 A-341/21.063914524762227 煤样名称 粘结指数 G 基氏流动度胶质层指数mm TpTmaxTk max度 /min XY A-1894084464821131028.514.0 A-2764284634917244.012.0 A-37442046248431347.013.5 国内外煤资源情况与优化配煤技术 表表2-5 澳大利亚某矿业公司煤所得焦炭质量指标（续二）澳大利亚某矿业公司煤所得焦炭质量指标（续二） 焦样 名称 机械强度/%

12、焦炭反应性及反应后强度 /% M40M10CRICSR A-171.210.243.732.8 A-277.18.553.629.6 A-377.78.851.031.6 国内外煤资源情况与优化配煤技术 231、充分利用国外优质炼焦煤资源、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，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，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

13、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。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 232、添加添加剂和非炼焦煤炼焦、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。随着我国焦炭产量的激增及煤焦油加工能力的提 高，焦油渣和煤沥青产量大幅度提高，为炼焦配煤配加提供 了物质基础。配加煤沥青或焦油渣炼焦会带来装煤困难和上 升管结石墨等问题，可采用与煤料压块装炉即型块配煤方 式解决。 对于配煤粘结性较高的企业，可以考

14、虑配加优质的不粘 煤、无烟煤、延迟焦、焦粉等，既可以针对性地改善焦炭质 量，又可以节省炼焦煤资源。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 31、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问题、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问题 由于高炉容积日趋增大和风口喷煤量日渐提高，焦炭在高炉 中停留时间随之增长，焦炭在高炉中劣化加剧。因此，提高焦炭 质量是企业的紧迫任务。 目前，评价焦炭质量的主要指标有：灰、硫、灰、硫、M40、M10、反、反 应性（应性（CRI）和反应后强度（）和反应后强度（CSR）。）。 我国几家大型钢铁企业的大型高炉焦炭质量达到以下指标： Aad12.5、St,d0.7、M4082、M10

15、7、CRI30、CSR57。 有些企业的焦炭质量远高于以上指标有些企业的焦炭质量远高于以上指标。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 31、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问题、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问题 焦炭质量不稳定,高炉的对应措施是提高焦比. 如能 将焦炭质量稳定在波动范围的下限，不仅降低了焦炭原 料成本，而且有效保护了稀缺的中变质程度煤的有限资 源. 因此,提高焦炭质量,首先应是稳定焦炭质量首先应是稳定焦炭质量。 在当前煤炭市场资源紧张、秩序混乱和焦化厂储煤 场地相对显得局促的情况下，实际上，稳定焦炭质量是 相当困难的。目前，大多数大、中型焦化厂供煤点比计 划经济时代大幅

16、度增多，供煤单位除了煤矿，洗煤厂， 还出现供煤的中间商，再加上某些供煤单位为了追求利 润， 利用煤分类和其分类指标本身存在的问题，使提 供的牌号煤出现人为混煤现象。使原本技术基础不够牢 固的经验配煤屡屡出现经验失灵现象。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 32、焦炭质量的控制与预测、焦炭质量的控制与预测 321、炼焦煤的评价与分类及分组、炼焦煤的评价与分类及分组 为合理地使用炼焦煤，炼焦生产企业对其进行分类及分组 组和评价，据此，指导炼焦生产出质量满足用户要求的焦炭。 通常，炼焦生产企业依据国家烟煤分类标准对炼焦用煤的分类 和分组方法进行采购、使用。但由于国标烟煤分类技术指标的 局限性和煤结构的

17、复杂性，使得属于同一牌号的炼焦煤单独炼同一牌号的炼焦煤单独炼 焦时，得到的焦炭质量相差悬殊，在炼焦配煤中的作用有很大焦时，得到的焦炭质量相差悬殊，在炼焦配煤中的作用有很大 差异。差异。因此如何对炼焦用煤进行评价、分类、分组对炼焦用煤进行评价、分类、分组，从而合理 采购和使用，对炼焦生产对炼焦生产企业就是一项十分重要十分重要的研究课题。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 中国现行煤分类以挥发分为主要分类指标，煤的挥发中国现行煤分类以挥发分为主要分类指标，煤的挥发 分是表征煤的变质程度的指标。分是表征煤的变质程度的指标。同一种煤中的镜质组、 丝质组和稳定组具有不同产率的挥发分。煤中稳定组含 量高的煤

18、，用挥发分表征煤的变质程度会比实际偏低； 反之，丝质组含量低，煤的变质程度会比实际偏高。另另 一项分类指标是煤的粘结性指标，粘结指数一项分类指标是煤的粘结性指标，粘结指数G、胶质层、胶质层 最大厚度最大厚度Y和奥阿膨胀度和奥阿膨胀度b。其中，胶质层厚度仅仅是 煤胶质体数量的指标，不是质量指标。因此，胶质层厚 度相近的煤，焦炭质量可以相差很大。对于炼焦工作者 来说，目前的煤分类，对于不同煤田相同牌号的煤在炼不同煤田相同牌号的煤在炼 焦过程中不经炼焦试验不能确认其是否有互换性。焦过程中不经炼焦试验不能确认其是否有互换性。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 常用的评价炼焦用煤的技术指标主要有：挥发分挥

19、发分Vdaf、灰分、灰分Ad、 全硫全硫Std、镜质组平均最大反射率、镜质组平均最大反射率Rmax、粘结指数、粘结指数G、胶质层最大、胶质层最大 厚度厚度Y等。等。煤的变质程度：挥发分和镜质组平均最大反射率均是反 映煤的变质程度的技术指标。挥发分测定方法简单、迅速、准确， 但影响煤的挥发分的因素有：煤岩组成。煤的粘结性：选用粘结 指数G，其意义是烟煤干馏时粘结其自身或外来的惰性物质的能力。 胶质体数量：胶质层最大厚度Y表示胶质体的数量，不能反映胶质 体的质量。为全面反应煤的粘结特性，还经常使用奥阿膨胀度和 基氏流动度指标。结焦性：结焦性通常以单种煤或配合煤用40公 斤或200公斤试验焦炉炼焦试

20、验得到的焦炭强度来表示。按照评价 方法应简单、迅速、科学合理的原则，首先用煤的灰分、挥发分、首先用煤的灰分、挥发分、 胶质层厚度、粘结指数初步评价煤的变质程度、胶质体数量、粘胶质层厚度、粘结指数初步评价煤的变质程度、胶质体数量、粘 结性；用煤的镜质组反射率进一步分析煤的变质程度，用煤的反结性；用煤的镜质组反射率进一步分析煤的变质程度，用煤的反 射率分布图分析煤的混质程度。最后进行试验焦炉炼焦试验评价射率分布图分析煤的混质程度。最后进行试验焦炉炼焦试验评价 煤的结焦性。综合考虑煤的各项指标后，划分类别和组别。煤的结焦性。综合考虑煤的各项指标后，划分类别和组别。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3

21、22、根据炼焦煤煤质指标控制与预测焦炭质量、根据炼焦煤煤质指标控制与预测焦炭质量 如前所述，目前，评价焦炭质量的主要指标有：灰、 硫、M40、M10、反应性（CRI）和反应后强度（CSR）。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3221、焦炭灰分的控制与预测、焦炭灰分的控制与预测 煤中的灰分在炼焦时全部转入焦炭中。因此，算出 或测出配合煤的灰分，根据成焦率就可以较准确的预测 出焦炭的灰分，从而控制焦炭的灰分。也有企业根据生 产数据得出的统计公式或预测模型预测和控制焦炭灰分。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3222、焦炭硫分的控制与预测、焦炭硫分的控制与预测 煤中的硫分在炼焦时一部分转入焦炭中，其

22、余部 分转入荒煤气中。因此，算出或测出配合煤的硫分，根 据成焦率和煤中硫在焦炭和荒煤气中的分配系数也可以 较准确的预测出焦炭的硫分，从而控制焦炭的硫分。也 有企业根据生产数据得出的统计公式或预测模型预测和 控制焦炭硫分。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3223、焦炭冷强度、焦炭冷强度M40、M10的控制与预测的控制与预测 焦炭冷强度M40、M10主要与配合煤的挥发分、粘 结性和结焦性及惰性组分含量等指标相关。在气煤、 1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤在配煤中煤种齐全且配比 范围合理的条件下，焦炭的冷强度也能实现较好的控制 与预测。焦化企业大多是根据生产数据和经验得出的统 计公式或预测模型预测和控

23、制焦炭冷强度。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3224、焦炭热强度、焦炭热强度CRI、CSR的控制与预测的控制与预测 焦炭热强度焦炭热强度CRI、CSR主要与配合煤的反射率分布、粘结性和结焦性、主要与配合煤的反射率分布、粘结性和结焦性、 惰性组分含量、灰成分（灰催化指数）等指标相关。惰性组分含量、灰成分（灰催化指数）等指标相关。在气煤、1/3焦煤、 肥煤、焦煤、瘦煤在配煤中煤种齐全且配比范围合理的条件下，焦炭的热 强度也能实现一定程度的控制与预测。焦化企业大多是根据生产数据和经 验预测和控制焦炭热强度，也有企业根据生产数据和经验得出的统计公式 或预测模型预测和控制焦炭热强度。但焦炭热强度的控

24、制和预测远比其他焦炭热强度的控制和预测远比其他 指标难。指标难。实际情况是：大部分企业其他指标控制较好，而热强度指标波动 大且较难控制，规律难寻。目前，许多研究单位、大专院校和生产企业均 在开展焦炭热强度的研究工作。 根据生产经验:焦化厂生产配煤的工艺指标一般可以控制在：Vad 2528，Y 1518mm，粘结指数，粘结指数G 7282，奥亚膨胀度，奥亚膨胀度b 3050%， 基氏流动度基氏流动度 1002000，反射率，反射率Rrdm 1.001.08，惰性组分，惰性组分2832%。 配煤比合理，控制好这些指标，正常情况下，就能生产出较好的焦炭。尤 其是冷态强度能达到一，二级冶金焦炭质量标准

25、。热态强度多数情况可以 达到较好水平，但可能波动较大。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 323、单种煤及其焦炭热性质的关系、单种煤及其焦炭热性质的关系 单种煤的结焦特性是配合煤结焦特性的基础，了 解并掌握单种煤的结焦特性，尤其是对影响单种煤炼焦 所获焦炭热性质的煤质指标进行系统分析与研究，是指 导配煤炼焦的重要依据。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3231、单种煤变质程度与焦炭热性质的关系、单种煤变质程度与焦炭热性质的关系 图图3-1 单种煤挥发分对其焦炭热性质的影响单种煤挥发分对其焦炭热性质的影响 图图3-2单种煤反射率对其焦炭热性质的影响单种煤反射率对其焦炭热性质的影响 14 16 18

26、 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =-148.77765+15.92694 X-0.2975 X 2;R=0.51011 CSR Vdaf 10 20 30 40 50 60 70 Y =124.97623-8.09311 X+0.16298 X 2;R=0.55812 CRI 0.51.01.52.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =-82.86103+217.54897 X-82.44935 X 2; R=0.34174 CSR 反 射率 10 20 30 40 50 60

27、70 Y =117.30396-122.94015 X+40.79204 X 2; R=0.42883 CRI 国内外煤资源情况与优化配煤技术 表征煤变质程度的指标挥发分Vdaf和镜质组最大反 射率平均值与焦炭CRI、CSR之间的关系如图3-1和图3-2 所示。煤的变质程度指标与焦炭CRI、CSR关系密切。 随着变质程度的增加，焦炭反应性CRI逐渐降低，反应 后强度CSR升高，在在Vdaf为为21%30%左右，或反射率左右，或反射率 在在1.01.7之间之间CRI达到最小值，达到最小值，CSR达到最大值。达到最大值。 焦炭的反应性受诸多因素的影响，研究表明：煤煤 的变质程度直接影响焦炭的光学组

28、织结构，而不同光学的变质程度直接影响焦炭的光学组织结构，而不同光学 组织结构的组织结构的CO2反应性是不同的。反应性是不同的。各种焦炭光学组织结 构对CO2反应性的大小顺序依次为：各向同性类丝炭 和破片镶嵌结构纤维状片状。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3232、单种煤粘结性、结焦性指标与焦炭热性质的关系、单种煤粘结性、结焦性指标与焦炭热性质的关系 图图3-3 单种煤单种煤Y对其焦炭热性质的影响对其焦炭热性质的影响 图图3-4 单种煤单种煤G对其焦炭热性质的影响对其焦炭热性质的影响 05101520253035404550 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =2.743

29、25+3.69424 X-0.05271 X 2;R=0.45903 CSR Y 10 20 30 40 50 60 70 Y =53.66601-1.50286 X+0.0219 X 2;R=0.1543 CRI 102030405060708090100 110 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =39.89922-0.90819 X+0.01216 X 2;R=0.52246 CSR G 10 20 30 40 50 60 70 Y =21.15254+1.00326 X-0.00988 X 2;R=0.26397 CRI 国内外煤资源情况与优化配煤技术 图图3-5

30、 单种煤单种煤lgMF对其焦炭热性质的影响对其焦炭热性质的影响 图图3-6单种煤单种煤a+b对其焦炭热性质的影响对其焦炭热性质的影响 -10123456 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =22.6027+13.30592 X-1.18281 X 2;R=0.39745 CSR lgMF 10 20 30 40 50 60 70 Y =43.85201-2.77069 X-0.05786 X 2;R=0.12179 CRI 0100200300 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =24.93333+0.39997 X-9.70347E-4 X 2;R

31、=0.47618 CSR a+b 10 20 30 40 50 60 70 Y =47.78753-0.20938 X+4.79488E-4 X 2;R=0.31148 CRI 国内外煤资源情况与优化配煤技术 煤的粘结性、结焦性指标与焦炭CRI和CSR之间均存在一定的关 系，其中G值和奥亚膨胀度（值和奥亚膨胀度（a+b）值对焦炭反应性）值对焦炭反应性CRI的影响较的影响较 大，大，G值、奥亚膨胀度（值、奥亚膨胀度（a+b）值和）值和Y值对焦炭反应后强度值对焦炭反应后强度CSR影响影响 较大。较大。煤的粘结性、结焦性指标对焦炭热性质的影响是非线性的， 且在一定范围内出现极值。 在粘结性、结焦性指

32、标较低时（在坐标系的左侧区域），焦 炭的反应性CRI和反应后强度CSR值分布得比较分散。这是因为在 此范围内多为瘦煤和气煤类煤，此时虽然粘结性、结焦性指标相 差不大，但因变质程度有很大差别，故焦炭热性质的差异较大， 这也说明在此范围内粘结、结焦性指标对焦炭热性质的表征能力 较差。其后，随着粘结性、结焦性指标值的增加，焦炭反应性CRI 逐渐减小，反应后强度CSR逐渐增大。 粘结性、结焦性指标对焦炭反应后强度粘结性、结焦性指标对焦炭反应后强度CSR的影响大于对焦的影响大于对焦 炭反应性炭反应性CRI的影响。的影响。这是因为煤的粘结性指标是在煤炼焦过程中 从不同角度表征煤热解时形成的胶质体的数量和质

33、量，胶质体数 量和质量适中，形成的焦炭具有较厚的气孔壁，经CO2反应后仍可 保持较好的强度，因此煤的粘结性、结焦性指标与焦炭反应后强 度CSR关系更密切。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3233、单种煤灰分及灰分成分与焦炭热性质的关系、单种煤灰分及灰分成分与焦炭热性质的关系 煤的灰分在炼焦时全部转入焦炭，由于灰分与煤 在加热时的膨胀及收缩性质不同，导致焦炭质量变差， 且研究也表明灰分成分不同，对焦炭-CO2反应的催化作 用性质及程度不同。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 图图3-7单种煤灰分对其焦炭热性质的影响单种煤灰分对其焦炭热性质的影响 图图3-8单种煤催化指数对其焦炭热性质的影响单种煤

34、催化指数对其焦炭热性质的影响 6810121416 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =2.93689+5.29109 X-0.04661 X 2;R=0.09233 CSR A d 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =214.21102-34.24484 X+1.5972 X 2;R=0.21446 CRI 01234567 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =91.78596-22.50624 X+2.29131 X 2;R=0.25636 CSR 催化指数 10 20 30 40 50 60 70 Y =0.99612+17.

35、33863 X-1.65302 X 2R=0.39075 CRI 国内外煤资源情况与优化配煤技术 单种煤灰分与焦炭热性质的关系图比较分散，这是 由于单纯使用灰分指标没有考虑到灰分成分对焦炭热性 质的影响的缘故。图中除编号为17、20的单种煤外， 其它数据出现与理论上相反的规律，即随着灰分的增加， 焦炭反应性CRI降低、反应后强度CSR增加。这是由于 我国普遍存在的大多数低变质程度、高挥发分气煤灰分 较低，而焦煤、肥煤的灰分较高，而煤的变质程度对焦 炭热性质的影响起决定性作用，因此灰分的影响就处于 次要位置没有被充分体现出来。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3234、单种煤其它指标与焦炭热性质

36、的关系、单种煤其它指标与焦炭热性质的关系 图图3-9单种煤活惰比对其焦炭热性质的影响单种煤活惰比对其焦炭热性质的影响 图图3-10 单种煤单种煤T3-T1值对其焦炭热性质的影值对其焦炭热性质的影 响响 01234 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =76.75407-32.15062 X+8.82896 X 2;r=0.02121 CSR 活惰比 10 20 30 40 50 60 70 Y =27.82039+7.17674 X-1.90784 X 2;r=0.00179 CRI 20406080100120140 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y

37、 =-13.92745+1.28468 X-0.00578 X 2;R=0.31264 CSR T3-T1 10 20 30 40 50 60 70 Y =38.62517-0.14478 X+8.08591E-4 X 2;R=0.0043 CRI 国内外煤资源情况与优化配煤技术 单种煤的X值与焦炭的热性 质有一定的关系。这可能是因为 单种煤的X值与煤的变质程度有 关， X值较小时的煤种多为粘结 性较好的肥煤类煤，反应性较小， 反应后强度较大；X值较大时的 煤则多为气煤类煤，此时反应性 较大，反应后强度较差；X值中 等时，煤种可以是焦煤或瘦煤， 虽然此时反应性在图中不是很分 散，但焦炭的反应后

38、强度却有很 大差别。 01020304050 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =80.2956-2.04772 X+0.02567 X 2;R=0.27751 CSR X 10 20 30 40 50 60 70 Y =17.20333+0.87495 X-0.00463 X 2;R=0.34471 CRI 图图3-11 单种煤单种煤X值对其焦炭热性质的影响值对其焦炭热性质的影响 国内外煤资源情况与优化配煤技术 整体上单种煤活惰比与焦炭热性质的关系不大，这 是由于不同变质程度煤的活性组分质量不同，单种煤活 惰比只是表征了煤中活性组分的数量，却没有表征活性 组分的质量。因

39、此单独考察活惰比与焦炭热态性质之间 的关系意义不大。 单种煤软固化温度区间（T3-T1）与焦炭反应性 CRI关系不大，与焦炭反应后强度CSR有一定关系。当 （T3-T1）较小时，焦炭反应后强度CSR较低。这可能 是因为（T3-T1）与煤的变质程度和粘结性有一定的关 系，（T3-T1）值较小的煤多为瘦煤，此时变质程度较 高、粘结性较差，因此焦炭的反应后强度CSR较低。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 324、配合煤煤质指标与焦炭热性质的关系、配合煤煤质指标与焦炭热性质的关系 由于通过单种煤焦炭热性质的加权平均值来求得通过单种煤焦炭热性质的加权平均值来求得 配合煤焦炭热性质是很困难的配合煤焦炭热性

40、质是很困难的。因此，进一步考察了配 合煤煤质指标与焦炭质量的关系，以求找到预测配合煤 焦炭热性质的方法，从而指导配煤炼焦。 在研究配合煤煤质指标意义及与焦炭热性质的关系 时，配合煤矿物质催化指数、反射率使用的是单种煤矿配合煤矿物质催化指数、反射率使用的是单种煤矿 物质催化指数、反射率的加权平均值物质催化指数、反射率的加权平均值，其它配合煤煤质 指标则是实测值。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3241、配合煤变质程度与焦炭热性质的关系配合煤变质程度与焦炭热性质的关系 图图3-12 配合煤挥发分与焦炭热性质的关系配合煤挥发分与焦炭热性质的关系 图图3-13配合煤反射率与焦炭热性质的关系配合煤反射

41、率与焦炭热性质的关系 1820222426283032343638 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =29.03383+3.75883 X-0.10597 X 2;R=0.22228 CSR V daf 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =96.9576-6.62529 X+0.14993 X 2;R=0.4445 CRI 0.60.81.01.21.41.61.8 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =-57.60694+154.16562 X-51.05152 X 2; R=0.18907 CSR 反射 率 10 20 30 4

42、0 50 60 70 80 Y =124.11671-131.44039 X+42.79358 X 2; R=0.39785 CRI 国内外煤资源情况与优化配煤技术 配合煤挥发分、反射率与焦炭热态性质的关系没有单种煤与焦配合煤挥发分、反射率与焦炭热态性质的关系没有单种煤与焦 炭热态性质的关系密切，炭热态性质的关系密切，但配合煤挥发分、反射率与焦炭反应性 CRI的关系比与焦炭反应后强度CSR的关系密切。这是因为单种煤 挥发分、反射率表征的是单种煤的变质程度，能够表述单种煤在 各个变质阶段的内部大分子变化规律及炼焦特性，因此与焦炭热 态性质的关系密切；配合煤挥发分、反射率不能准确表述配合煤 内部煤

43、质的特性，因此与焦炭热态性质关系的密切程度降低；但 是配合煤的挥发分、反射率在某种程度上可以表征配合煤的配煤 结构，例如：配合煤的挥发分偏低，则表示配合煤中变质程度高 的煤相对配入量较多，自然反应性较低；配合煤的挥发分偏高， 则表示配合煤中变质程度低的煤相对配入较多，自然反应性较高。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3242、配合煤粘结性、结焦性指标与焦炭热性质的关系、配合煤粘结性、结焦性指标与焦炭热性质的关系 图图3-14配合煤配合煤Y值与焦炭热性质的关系值与焦炭热性质的关系 图图3-15 配合煤配合煤G值与焦炭热性质的关系值与焦炭热性质的关系 468 10 12 14 16 18 20 2

44、2 24 26 28 30 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =-38.34928+9.86508 X-0.2226 X 2;R=0.58093 CSR Y 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =74.26401-4.58343 X+0.09698 X 2;R=0.41542 CRI 020406080100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =-23.99664+1.2885 X-0.00333 X 2;R=0.77044 CSR G 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =56.79028-0.11329 X-0.0

45、0301 X 2;R=0.56222 CRI 国内外煤资源情况与优化配煤技术 图图3-16配合煤配合煤lgMF与焦炭热性质的关系与焦炭热性质的关系 图图3-17配合煤配合煤a+b值与焦炭热性质的关系值与焦炭热性质的关系 024 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =13.54384+35.29254 X-5.93137 X 2;R=0.6589 CSR lgMF 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =50.09749-16.14509 X+2.47928 X 2;R=0.47308 CRI 050100150200250300 0 10 20 30 40 5

46、0 60 70 80 Y =53.5325+0.07892 X-5.77482E-5 X 2;R=0.20684 CSR a+b 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =31.94802-0.09061 X+1.73019E-4 X 2;R=0.1928 CRI 国内外煤资源情况与优化配煤技术 配合煤的粘结性质指标配合煤的粘结性质指标Y值、值、G值、基氏流动度值、基氏流动度lgMF与焦炭热态性质与焦炭热态性质 的关系非常密切，的关系非常密切，奥亚膨胀度（a+b）与焦炭热态性质的关系较小，而且 配合煤的粘结、结焦性指标与焦炭反应后强度的关系更密切，这一点与单配合煤的粘结、结焦性指标

47、与焦炭反应后强度的关系更密切，这一点与单 种煤的情况相同。种煤的情况相同。以上情况进一步说明煤的粘结、结焦性指标能够不同程 度表征煤炼焦时胶质体的性质及结焦能力，其中Y值可以描述胶质体的数 量，而G值和基氏流动度lgMF能够描述胶质体的数量和性质，因此与焦炭 热性质的关系最密切。 除奥亚膨胀度（a+b）外，其它三个配合煤粘结性、结焦性指标与焦配合煤粘结性、结焦性指标与焦 炭热性质的关系显著大于其单种煤煤质指标与焦炭热性质的关系。炭热性质的关系显著大于其单种煤煤质指标与焦炭热性质的关系。这是因 为单种煤焦炭的热性质除受到粘结、结焦性指标的影响外，还受到煤变质 程度的影响，而且单种煤变质程度对其所

48、获焦炭热性质影响较大，单种煤 粘结、结焦性指标本身也受变质程度的制约，而配合煤的Y值、G值、基氏 流动度lgMF是综合指标，已包含了配煤各组分相互影响的因素，因此与焦 炭热态性质的关系比单种煤与焦炭热性质的关系更密切。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3243、配合煤灰分及灰分成分与焦炭热性质的关系、配合煤灰分及灰分成分与焦炭热性质的关系 图图3-18配合煤灰分与焦炭热性质的关系配合煤灰分与焦炭热性质的关系 图图3-19配合煤催化指数与焦炭热性质的关系配合煤催化指数与焦炭热性质的关系 89101112 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =-2186.71145+445.6

49、5579 X-22.02603 X 2;R=0.63477 CSR A d 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =1142.44522-221.67056 X+10.97493 X 2;R=0.40102 CRI 12345 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =66.2164+9.16256 X-5.1708 X 2; R=0.71173 CSR 催 化 指 数 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =12.48956+1.69659 X+1.87107 X 2; R=0.68708 CRI 国内外煤资源情况与优化配煤技术 配合煤灰分在极值点

50、左侧与焦炭反应性负相关，与 焦炭反应后强度正相关，这是因为灰分较低的几种配合 煤配入了灰分低、挥发分较高的气煤，配煤粘结性较差， 这些因素导致焦炭反应性CRI和反应后强度CSR很差， 没有显示出灰分对焦炭热性质影响的规律。 配合煤催化指数MCI与焦炭热性质的关系密切， 随着催化指数MCI的增大，焦炭反应性CRI增大，反应 后强度CSR降低。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 3244、配合煤其它指标与焦炭热性质的关系、配合煤其它指标与焦炭热性质的关系 图图3-20配合煤活惰比与焦炭热性质的关系配合煤活惰比与焦炭热性质的关系 图图3-21配合煤配合煤T3-T1值与焦炭热性质的关系值与焦炭热性质的关

51、系 123 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =76.68761-43.93146 X+15.69039 X 2; R=0.05061 CSR 活惰比 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =14.87162+23.71037 X-7.63137 X 2; R=0.01885 CRI 6080100120 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =-3.18781+0.99742 X-0.00379 X 2; R=0.05824 CSR T 3-T1 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =68.87771-0.74619 X+

52、0.00319 X 2; R=0.07006 CRI 国内外煤资源情况与优化配煤技术 配合煤活惰比及软固化温度区间 （T3-T1）值与焦炭热态性质的关系 不密切；配合煤焦炭收缩值X值与焦 炭热态性质的相关关系很好，这可 能是因为配合煤最终收缩值X值较小 时配入的粘结性较好的肥煤类煤较 多，故热性质较好；配合煤最终收 缩值X值较大时，则说明气煤类煤配 入量较大，故热性质较差，因此表 现出配合煤最终收缩值X值与焦炭热 态性质的关系很好。 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =

53、66.95746+0.66575 X-0.05208 X 2;R=0.45365 CSR X 10 20 30 40 50 60 70 80 Y =25.91255-1.04173 X+0.04802 X 2;R=0.5645 CRI 国内外煤资源情况与优化配煤技术 由上述研究结果可知，影响焦炭热性质的由上述研究结果可知，影响焦炭热性质的 煤质指标众多，配合煤的煤质指标对焦炭热性煤质指标众多，配合煤的煤质指标对焦炭热性 质的影响与单种煤煤质指标的影响相似，但又质的影响与单种煤煤质指标的影响相似，但又 程度不同，说明配煤中各单种煤的相互作用和程度不同，说明配煤中各单种煤的相互作用和 煤质指标与焦

54、炭热性质之间的复杂关系。因此，煤质指标与焦炭热性质之间的复杂关系。因此， 采用传统的处理方法难以得到高可靠和高精度采用传统的处理方法难以得到高可靠和高精度 的预测焦炭热性质的公式或模型。的预测焦炭热性质的公式或模型。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 近年来, 通过增加优质炼焦煤的配用量,我国的焦炭 质量有了明显的提高焦炭的冷、热态强度提高，焦 炭的灰分、硫分降低。但在原料煤配比选择和焦炭质量 控制上主要仍是延用多年来传统的技术方式,仍根据生 产经验以挥发分（Vdaf）、胶质层厚度（y）及粘结指 数（G）为主要控制指标开展配煤工作，配煤技术较多 停留在定性的、经验的阶段。 随着高炉冶炼技术的提高

55、，要求焦炭质量灰、 硫、冷强度和热强度稳定和提高。传统的经验配煤由于传统的经验配煤由于 不能很好地实现从定性到定量的转化，尤其是对热强度不能很好地实现从定性到定量的转化，尤其是对热强度 的控制难以奏效，若原料煤中有混合煤，就使得焦炭质的控制难以奏效，若原料煤中有混合煤，就使得焦炭质 量控制更加困难量控制更加困难，企业只好多配用优质炼焦煤来保证焦 炭各项质量指标不低于目标值，使企业的配煤成本增加 且浪费了宝贵的优质炼焦煤。采用煤岩学配煤是解决这煤岩学配煤是解决这 一问题的有效方法。一问题的有效方法。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 331、采用煤岩配煤技术开展科学配煤、采用煤岩配煤技术开展科学配

56、煤 3311、煤岩配煤技术的概念、煤岩配煤技术的概念 煤岩配煤技术是根据煤岩学的原理, 利用煤岩学的检测方 法和煤岩参数, 指导炼焦原料煤管理、配合及其它煤焦工艺参 数的调整, 预测、控制焦炭质量, 以达到稳定、提高焦炭质量、 合理利用煤炭资源、降低生产成本的技术理论和技术方法。 煤岩配煤的发展已经形成几条公认的基本原理： （1）煤是不均一的物质，煤是一种复杂的有机物质和无机煤是不均一的物质，煤是一种复杂的有机物质和无机 物质的混合体。物质的混合体。煤中有机物质的性质不同，在配煤中的作用 不同。因此，可以说每种煤都是天然的配煤。根据煤在加热 过程中的变化，把煤的有机物质按其在加热过程中能熔融并

57、 产生活性键的成分，视作有粘结性的活性成分；加热不能熔 融的、不产生活性键的为没有粘结性的惰性成分。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 （2）一种煤的活性成分的质量不是均一的，这可用反射率一种煤的活性成分的质量不是均一的，这可用反射率 分布图来说明。分布图来说明。活性成分的质量差别可以很大，不但不同变质程 度煤差别大，而且即使是同一种煤，所含的活性成分的质量也可 有相当的差别。如果以反射率表示一种单种煤中所含不同性质的 活性成分（指镜质组）的组成，则每一种煤的活性成分反射率图 都大体成正态分布。这使得煤镜质组反射率分布成为鉴别混煤的 唯一有效方法。 （3）惰性组分与活性成分一样，同是配煤中不可缺

58、少的成分，惰性组分与活性成分一样，同是配煤中不可缺少的成分， 其含量的多少是决定配煤性质的又一重要指标。其含量的多少是决定配煤性质的又一重要指标。任何一种合理的 炼焦配煤方案，都是不同质量不同数量的活性成分与适量惰性成 分的组合。 （4）成焦过程中，不是煤粒煤粒相互熔融成均一焦炭的过程，而 是通过煤粒间的界面反应、键合而连接成为焦块。是通过煤粒间的界面反应、键合而连接成为焦块。 国内外煤资源情况与优化配煤技术 （1）煤岩学在炼焦煤采购管理中的应用 目前，各焦化厂选择供煤基地时，除考虑各煤种间相互的 配合外，主要考虑其粘结性、挥发分、灰分、硫分的高低。 而实际上，粘结性好坏、挥发分产率高低主要决

59、定于煤变质 程度和岩相组成，有时煤的还原程度也能引起粘结性异常。 煤中灰分主要来自煤中矿物质，煤可选性大小取决于矿物质 与有机组分之间不同的共生关系。另外，来自同一供煤基地 的煤，由于产自不同煤层，其性质可以有非常显著的差别。 运用煤岩学手段，结合供煤点煤田地质特性，有利于找到煤运用煤岩学手段，结合供煤点煤田地质特性，有利于找到煤 种适宜、煤质稳定并可保障供应的供煤基地。种适宜、煤质稳定并可保障供应的供煤基地。 3312、煤岩学在炼焦煤采购和日常管理中的应用、煤岩学在炼焦煤采购和日常管理中的应用 国内外煤资源情况与优化配煤技术 （2）煤岩学在炼焦煤日常管理中的应用 目前很多供煤厂家是汽车送煤或

60、站台发煤，其煤源本身 就很复杂。同一厂家不同批次来煤，有时尽管常规检测属同常规检测属同 一种煤，但煤岩特征差异较大，在配煤中所起的作用并不相一种煤，但煤岩特征差异较大，在配煤中所起的作用并不相 同，把这样的煤作为单种煤，对配煤炼焦质量会产生非常不同，把这样的煤作为单种煤，对配煤炼焦质量会产生非常不 利的影响。利的影响。 对入厂原料煤进行显微组分定量统计及镜质组反射率测对入厂原料煤进行显微组分定量统计及镜质组反射率测 定，运用这两个指标可以判别每次来煤是否稳定、正常。定，运用这两个指标可以判别每次来煤是否稳定、正常。其 中，镜质组反射率直方图可以非常直观地反映出混煤现象， 并可从图中求出非正常煤