我國焦煤資源量有限，目前市場上各種焦煤的質量也參差不齊。本文通過利用與某大學合作的試驗結果，探究了某焦化廠采購的四種焦煤的結焦性能及其配煤煉焦。比較各種焦炭成焦率K、冷態強度及熱態強度的差異，并通過運用煤巖學的方法探究幾種焦煤配煤煉焦性能及適配性。

我國煤炭資源豐富，但優質煉焦煤資源有限，科學合理配煤不僅是保證焦炭質量和滿足焦爐生產要求的基本措施，也是合理利用煤炭資源、節約優質煉焦精煤、降低配煤成本的有效途徑。目前我國開采出來的煤炭比較年輕，變質程度較低，適合煉焦的焦煤數量比較少，同時市場上經常出現劣質煤混入優質煤中造成“混煤”的現象，對焦炭質量造成不良影響，也會損害了企業的利益。選用煤巖分析的方法，通過分析煤的鏡質組反射率來鑒定煤種是目前公認最有效的方法。在配煤煉焦中，由于氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤的特性差異比較大，通過鏡質組隨機反射率分布圖來調整各種煤的配比情況也是十分有效的手段，分布圖越趨近于正態分布，幾種煤的適配性就越好，配煤質量就越好，焦炭性能也就越好。

產自不同地區的焦煤質量也存在一定的差異，本文以某企業采購的不同產地的焦煤進行配煤煉焦，探究不同的焦煤在配煤煉焦中的性能及適配性。

1.試驗方法

1.1實驗室坩堝焦試驗

采用高溫電阻爐進行坩堝焦試驗，原料煤樣150 g，試驗終溫1050 ℃，在300℃及1050℃停留30分鐘。將試驗所得全部焦炭參照 GB /T 2006—1994《冶金焦炭機械強度的測定方法》 測定焦炭抗碎強度和耐磨強度( 本文定義為 M 13 和 M 3 ) 。

1.2煤巖分析

參照 GB /T 6948—2008《煤的鏡質體反射率顯微鏡測定方法》及GB /T 8899—1998《煤的顯微組分組和礦物測定方法》 ，采用 Zeiss Imager.A2m全自動偏光顯微鏡測定煉焦煤鏡質組平均最大反射率（R max ）及其顯微成分，利用 HD 型全自動顯微鏡光度計軟件采集相關數據，并擬合得出配煤鏡質組隨機反射率分布圖。

2.實驗結果分析與討論

2.1單種煤的特性分析

對本文中所采用的7種煤進行工業分析，以及對單煤所煉制的焦炭進行冷態強度、熱態強度分析，結果如表1所示。

表1.單煤煉焦的特性數據

焦煤在配煤煉焦中是主要的配煤原料，試驗用到的四種焦煤從以下進行分析

①從成焦率來看，DXJ焦煤、LXJ焦煤、HSJ焦煤的成焦率十分接近，BWJ焦煤由于揮發分含量低，因此它的成焦率最高，達到了82.36%，相比于其他三種焦煤要高出3%以上。

②從焦炭冷態強度來看，DXJ焦煤的耐磨強度為2.79%，抗碎強度達到了96.74%，這兩項指標都是四種焦煤中最好的，LXJ焦煤緊隨其后，相對來講，BWJ焦煤的冷態強度要差一些，尤其是抗碎強度只有93.47%。

③從焦炭的熱態強度看，反應性指數CRI越低，CSR越高，則焦炭的熱態強度越好。由表1可知，DXJ焦煤的熱態強度也是焦煤中最好的，它的CRI僅為26.91%，CSR高達83.83%。CRI與CSR具有呈一定的負相關性 [4][5] ，焦炭的孔隙越多，導致與CO 2 的反應點也越多，CRI也就越高，反應結束后也會造成焦炭的CSR下降。

④揮發分是形成焦炭氣孔的內因 [6] ，LXJ的揮發分含量在焦煤中最高，因此 HKJ焦煤的熱態強度是四種焦煤中最差的。

⑤四種焦煤中，LXJ焦煤的硫含量是最低的，僅為0.56%，而其他三種焦煤的硫含量均在2%以上，屬于高硫焦煤，會造成焦炭硫含量過高，因此在考慮配煤方案時不宜多配。

2.2配煤煉焦

在配煤方案中，按照氣煤∶肥煤∶瘦煤∶焦煤=30∶25∶15∶30進行配比，共150g。為了探究不同焦煤在配煤中的特性差異，因此氣煤、肥煤、瘦煤都采用表1中的煤種，僅僅改變焦煤的種類。配合煤煉焦后的焦炭特性如表2所示。

表2.配煤煉焦的特性數據

從數據看，LXJ焦煤在配煤后的數據變化不大，剩下三種焦煤耐磨強度均有下降，其中DXJ焦煤的下降程度最為明顯，完全沒有單煤煉焦時的優勢。LXJ焦煤的抗碎強度變化依舊不大，DXJ焦煤的抗碎強度下降的幅度同樣是最大的。配煤后的冷態強度屬LXJ焦煤最佳，耐磨強度為3.91%，抗碎強度95.60%；BWJ焦煤在單煤時的冷態強度時最差的，經過配煤后依然是四種焦煤中最差的。

從配煤煉焦后焦炭熱態強度看，由于配合的氣煤與肥煤熱態強度不如焦煤的優良，因此四種煤的熱態強度均有下降。單煤焦炭性能最好的DXJ焦煤的經過配煤后的性能下降幅度最大，說明DXJ焦煤與LXF肥煤、DTQ氣煤、HNS瘦煤配合后的效果不理想，而LXJ焦煤配煤后的質量卻相對穩定。

2.3煤巖組分與R max 對焦炭質量的影響

煤中的活性組分與惰性組分的含量與比例直接影響了焦炭的質量，因此了解煤的煤巖組分是十分有必要的。R max 能夠判斷煤樣的變質程度，而鏡質組隨機反射率分布圖能夠反映變質程度的變化細節，同時能夠鑒定煤樣是否存在混煤的現象。

表3.不同焦煤的煤巖組分對比

從表3中可見，BWJ焦煤和DXJ焦煤的活惰比都很高，說明其中鏡質組的含量相對比較高，而LXJ焦煤的活惰比是最低的，只有1.3。由表3可見，DXJ焦煤的R max 達到了1.688， 其煤化程度是四種焦煤中最高的 ，BWJ焦煤其次為1.450，LXJ焦煤和HSJ焦煤的R max 比較低，雖為焦煤，但判定為肥煤。

通過四種煤樣的煤鏡質組隨機反射率分布圖可以看到，四種煤樣均存在不同程度的混煤現象。DXJ焦煤雖然R max 值較高，但是其的反射率分布較寬，重疊度不高，沒有明顯的峰值，存在明顯的多處凹口。LXJ焦煤的混煤程度也比較明顯，峰值出現在0.8%、1.2%，存在多處明顯的凹口，由此可以判斷可能是兩種或以上的煤混合而成，因此可能會造成焦炭強度的不穩定性。HSJ焦煤在1.0%有個峰值，在1.0%后的峰面積比較大，相對來講混煤的情況比較少。BWJ焦煤的峰型比較對稱，峰值在1.3%左右，煤化程度比較高，凹口較少，基本沒有混煤的現象。

以上是四種配合煤的煤鏡質組隨機反射率分布圖。理想的配煤方案的分布圖曲線分布均勻連續，沒有大的凹口，圖形呈正態分布。

從上述四個方案中可以看出，圖e的曲線小凹口比較多，峰值主要出現在1.1%到1.2%。圖f的曲線是最不均勻連續的，這是由于DXJ焦煤的R max 比較高，而肥煤、氣煤屬于中低變質程度的煙煤，它們的R max 是不高的，氣煤R max 一般在0.6-0.8%之間波動，肥煤R max 一般在0.9-1.1之間波動，因此出現了斷層的現象，由此可以看出DXJ焦煤單煤煉焦時，其冷態強度和熱態強度都是四種焦煤中最好的，但是進行配煤煉焦時，其焦炭性能卻不是最好的。圖g在0.8%到0.9%處的峰值過高，根據LXJ焦煤的單煤鏡質組分布圖發現，這是由于LXJ煤在該處存在一個峰值的緣故，加上氣煤和肥煤的影響，導致該處的峰值過高，但是整體的連續性還可以，因此，雖然LXJ焦煤存在混煤情況，但是配合煤結焦性能卻良好。圖h的曲線連續性要比圖g要差一些，在1.0%和1.3%處有明顯的凹口，但是整體上要比圖a和圖b的曲線好。因此，從配煤的反射率分布圖看，LXJ焦煤在配合煤中的適配性比較好，圖形基本呈正態分布。

3.結論

不同的焦煤其結焦性能會影響其配合煤的結焦性能，但不同的焦煤對其配合煤所產生的的影響大小不同，在配煤煉焦時需要結合煤的鏡質組隨機反射率分布圖來推斷配合煤的結焦性能。需要調整配煤的比例來使鏡質組隨機反射率分布圖的曲線達到連續，且保證配合煤反射率在合理范圍之內。在R o e指標小于1.0時，配煤質量下降，偏離越多，下降較快。在R o e指標大于1.2時，偏離越遠，配煤質量也下降，但下降較慢 。當R o max在1.1至1.2之間，配煤質量可提升 [7]，焦炭質量可增強。

從四種焦煤的配煤煉焦比較分析，HKJ焦煤配合煤的冷態強度最好，綜合熱態強度對比，LXJ焦煤硫分較低、在配合煤中的適配性比較好，可適當多用于配煤煉焦中。

參考文獻：

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[3] 張勛，王鈺博，鄧存寶. 稀缺煉焦煤資源保護性開采能控制模型[J]. 中國人口·資源與環境，2015，25（5）：95-97.

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[5] 于青，王德全，吳子良等. 焦炭反應性和反應后強度的關系及影響因素研究[J]. 中國冶金，2012.

[6] 池學平. 煤的鏡質組反射率分布在控制焦炭質量管理中的指導作用[J].遼寧科技學院學報，2008.

[7] 姚伯元. 合成配煤反射率分布圖在指導煉焦配煤中的作用.