2010第四屆焦化年會論文集 (5)

2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會 2010年 6月 8日 11日 72 運(yùn)用煤巖 分析 指導(dǎo)焦化生產(chǎn) 田鎖根 米美麗 逯小兵 （ 山西亞鑫煤焦化有限公司 ） 煤是固體可燃有機(jī)巖，也是有價值的能源礦產(chǎn) 。煤巖學(xué)是以巖石學(xué)觀點(diǎn)和方法來研究煤的物質(zhì)成分、性質(zhì)和工藝用途，并確定其成因及合理應(yīng)用的科學(xué)。 運(yùn)用光學(xué)儀器如偏光顯微鏡、熒光顯微鏡、顯微鏡光度計等 對煤進(jìn)行觀察和測定，運(yùn)用電子顯微鏡和圖象分析儀 對煤的顯微組分的性質(zhì)、形態(tài)及其在煤化過程中 變化等 特點(diǎn) 進(jìn)行研究。 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，煤巖學(xué)不斷向縱深發(fā)展，煤巖學(xué)家發(fā)現(xiàn)，煤都是由物理性質(zhì)和化學(xué)成分不同的 三 組 物質(zhì)構(gòu)成，且煤的主要性質(zhì)又 取決于煤巖組成， 從而促進(jìn)了煤巖學(xué)的廣泛運(yùn)用。 如 在煤的洗選、煉焦、液化、氣化、燃燒 等方面，需要煤巖學(xué)方法作為檢驗煤質(zhì)的重要手段 ， 用煤巖學(xué)分析方法評價煤的煉焦性能，確定煉焦煤配比和預(yù)測焦 炭 強(qiáng)度。 成 是 一種組成、結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜和極不均勻的混合物，其中包括有機(jī)物、無機(jī)物和幾十種復(fù)雜的煤巖顯微組分。 煤的顯微組分是指煤在顯微鏡下能夠區(qū)分和辨識的基本組成成分。按其成分和性質(zhì)又可分為有機(jī)顯微組分和無機(jī)顯微組分。有機(jī)顯微組分是指在顯微鏡下能觀察到的煤中由植物有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變而成的組分 ，大體可分為鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組、殼質(zhì)組 ；無機(jī) 顯微組分是指在顯微鏡下能觀察到的煤中礦物質(zhì)， 常見的礦物質(zhì)主要有粘土礦物、硫化物、氧化物及 炭 酸鹽等。 焦用煤的工藝性質(zhì)，不僅取決于變質(zhì)程度，還 同其巖相組分密切相關(guān)。 處于一定變質(zhì)階段的鏡質(zhì)組具有良好的膨脹性和粘結(jié)性，并隨著煤化度的變化而變化，先由低到高，再 由高到低，大致在肥煤處出現(xiàn)最大值；殼質(zhì)組的軟化溫度最低，有良好的流動性，也是煉焦的活性組分；惰質(zhì)組在隔絕空氣條件下加熱時既不軟化，也不粘結(jié)。 由于鏡質(zhì)組在煉焦煤中一般含量占絕對優(yōu)勢，煉焦加熱過程中它能熱解生成非揮發(fā)性液相產(chǎn)物，這種液相產(chǎn)物是黏結(jié)其它惰性組分使之形成塊狀焦炭的的重要物質(zhì)。 2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會 73 定煉焦煤性質(zhì)的首要成因因素是煤的變質(zhì)程度。煉焦煤的性質(zhì)就其成因 因素而言，目前公認(rèn)首先決定于標(biāo)志變質(zhì)程度的鏡質(zhì)組平均最大反射率。 綜合地反映煤的 化學(xué)結(jié)構(gòu)，它隨煤的變質(zhì)程度加深不僅易于分辨，并顯示有規(guī)律的變化。 任 何煉焦煤中鏡質(zhì)組的反射率不是均一的，均 呈正態(tài)分布。低變質(zhì)程度煤的鏡質(zhì)組反射率，峰位高，分布區(qū)間窄，而且分布落在較低反射率區(qū)間； 隨 變質(zhì)程度提高，鏡質(zhì)組反射率分布區(qū)間增寬，并向反射率較高處移動。粘 結(jié)性最強(qiáng)的鏡質(zhì)組反射率大致在 右。 距離 遠(yuǎn)，粘 結(jié)性越差，以致消失 粘 結(jié)性。 見下表（勿 絕對化）： 表 1 可能煤類（按出現(xiàn)頻率） 煤、長焰煤 焰煤、不粘煤、氣煤 煤、長焰煤、不粘煤、氣肥煤 煤、氣肥煤、弱粘煤、不粘煤、 1/2 中粘煤 、氣煤、弱粘煤、不粘煤、肥煤、氣肥煤 、肥煤、氣煤、 1/2 中粘煤、氣肥煤 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、貧瘦煤 煤、焦煤、貧瘦煤 煤、貧瘦煤、焦煤、貧煤 瘦煤、瘦煤、貧煤 瘦煤、貧煤、瘦煤 煤 煙煤、貧煤 司簡介 山西亞鑫煤焦化有限公司是與 中化國際新加坡股份有限公司合作的中外合資企業(yè)， 現(xiàn)有搗固焦?fàn)t一組 3 座， 147 孔。 1#焦?fàn)t于 2003 年 5 月投產(chǎn)，同年 8 月達(dá)產(chǎn)。 焦炭產(chǎn)品除供應(yīng)國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)外 ,遠(yuǎn)銷美國、日本、英 國、歐盟等國家和地區(qū)。公司于 2005 年通過了質(zhì)量、環(huán)境和職業(yè)健康 、 安全三個管理體系認(rèn)證。 在 6 年多的生產(chǎn)實踐中，我們不斷改進(jìn)煉 焦配煤技術(shù)及措施，改進(jìn)生產(chǎn)工藝 ，合理 使用非煉焦用煤 、配煤添加劑等 配煤煉焦， 以降低生產(chǎn)成本，提高焦炭質(zhì)量，致力于節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤。 定焦 炭 質(zhì)量 規(guī)煉焦主要是將肥煤、 焦煤、瘦煤、貧煤、氣煤、不粘煤以及配煤添加劑等按一定比例混合后進(jìn)行高溫干餾生產(chǎn)焦 炭 。我國煤炭分類目前仍采用 1985 年 1 月 19 日通過的煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)。其使用的主要分類指標(biāo)：一是表示煤化程度的可燃基揮發(fā)分（ ；另一類是表示煤的工藝性質(zhì)的粘接性指標(biāo)，如粘接指數(shù)（ G）、膠質(zhì)層最大厚度（ Y）及奧亞膨脹度（ b）作為指標(biāo)。 由于受經(jīng) 濟(jì)利益的驅(qū)使，許多供煤廠商 利用我國煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)的局限性，將兩個或幾個煤種摻混 達(dá)到常規(guī)煤分類指標(biāo)后 外賣，即混煤。目前，大部分煉焦用煤都或多或少的存在混煤現(xiàn)象。給煉焦工作、焦 炭質(zhì)量 的控制 等帶來一定的難度，同時增加了焦 炭 成本。尤其是價格較高的主焦煤、肥煤等尤顯突出。 公司 2009 年 12 月 中旬 生產(chǎn)的焦 炭 冷態(tài)強(qiáng)度出現(xiàn)異常， 3 個百分點(diǎn)。經(jīng)對單種煤查倉分析、配煤生產(chǎn)、煉焦工藝制度等生產(chǎn)過程檢查，未發(fā)現(xiàn)異常 。原料煤的常規(guī)的質(zhì)量指標(biāo)檢驗如 G、Y 等 指標(biāo) 亦無明顯異常。 隨后， 對 主要 原料 進(jìn)行了巖 相檢測。其中 ， 主焦煤 經(jīng)巖相分析，結(jié)果如下： 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會 2010年 6月 8日 11日 74 11 月份 主焦煤鏡質(zhì)組反射率測定報告 73%27%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%比例 煤 焦瘦煤12 月份主焦煤鏡質(zhì)組反射率測定報告 %10%20%30%40%50%60%比例 焰煤 氣煤 焦煤 焦瘦煤 瘦煤 貧煤巖相分析結(jié)果表明 ：雖然 11 月份、 12 月份 主焦煤的 常規(guī)質(zhì)量指標(biāo)相近，但該煤的工藝性質(zhì)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。 據(jù)此， 我們有針對性的調(diào)整了配煤比：增加主焦煤配入量 8%；降低貧煤、長焰煤、 10 20 30 % 標(biāo)準(zhǔn)方差： 均最大反射率： 0 10 0 30 % 準(zhǔn)方差： 均最大反射率： 2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會 75 配入比例 8 個百分點(diǎn)， 焦 炭 質(zhì)量明顯改善，滿足了客戶要求。 爐生產(chǎn)需要各種爐料質(zhì)量穩(wěn)定，焦 炭 在高爐爐料中占相當(dāng)重要的比例和作用。在目前備煤和煉焦工藝固定的條件下，決定焦 炭 質(zhì)量的唯一重要因素是煉焦煤的性質(zhì)。 許多 焦化廠原料來源礦點(diǎn)多、品種多、煤質(zhì)復(fù)雜多變 。尤其是混煤，每批次并非嚴(yán)格按照固定比例混配。使得 焦化廠對控制和穩(wěn)定焦 炭 質(zhì)量的難度大大增加。 經(jīng)常對 入 廠原料進(jìn)行巖相檢測、對比， 可以 較 全面的檢查出原料煤的質(zhì)量變化情況。同時，根據(jù)煤質(zhì)的變化及時調(diào)整配煤比 ， 從而 確保 焦 炭 質(zhì)量 以及 生產(chǎn)的正常運(yùn)行。 制原料 煤 質(zhì)量， 降低 焦 炭 原料成本 的 變質(zhì)程度和煤巖 組成 是 影響煤質(zhì)的主要 因素 ，反射率分布圖的特殊功能之一就是可以辨認(rèn)不同變質(zhì)程度煤的混煤。 焦化廠 對供煤基地經(jīng)常進(jìn)行煤巖化學(xué)分析綜合研究，以便對供煤基地作出綜合合理的評價，指導(dǎo)煉焦配煤，達(dá)到合理利用煤資源，得到高質(zhì)量、低成本的焦 炭 。 煤在配煤 煉焦中難以起到預(yù)期的單種煤 應(yīng)有的 作用，勢必會使焦 炭 質(zhì)量產(chǎn)生波動，增加焦 炭 的原料成本。 例如 主焦煤中摻混了 低質(zhì) 廉價煤后，為確保焦炭質(zhì)量，根據(jù)該主焦煤的實際成分，在其它煤種不變的情況下，該煤的實際配入量需增加 5 20%左右。同時需相應(yīng)減少貧煤、氣煤、長焰煤等價格相對低的煤種的配入比例。 優(yōu)質(zhì)煉焦煤（如肥煤、主焦煤）的價格通常高于一般煉焦煤（如氣煤、貧煤等）價格 300 450 元 /噸（煤價因市場因素及地理位置等的不同，會有所差異）。 以一個年產(chǎn) 100 萬噸的焦化廠為例 ： 若 主焦煤 類似我公司 09 年 12 月份 的進(jìn)廠主焦煤 ， 即 實際 為 3 4 個煤種摻混的混煤， 其中 焦煤占 長焰煤、氣煤占 瘦煤、貧煤 據(jù)此簡單計算 ， 焦炭的原料成本同比 將 增加 30 47 元 /噸。按 100 萬噸 /年的生產(chǎn)規(guī)模計，焦炭原料成本同比增加 3000 4700 萬元 /年 。 若 采購 進(jìn)廠 的 主焦煤為單種煤， 即使 價格高于主焦混煤 100 200 元 /噸， 在同等 焦 炭 質(zhì)量 及其它煤種不變的 的前提下， 合理配煤， 焦炭的原料成本同比仍 會降低 。 前，許多焦化廠利用巖相分析檢測手段，加強(qiáng)了對來煤質(zhì)量的控制 和對來煤的 辨識。 有的焦化廠規(guī)定：供應(yīng)的原料中 ， 主要煤種 所占比例 低于 70%拒收。 我公司在原料煤的采購合同中特別強(qiáng)調(diào)了：供應(yīng)的 原料必須為 單種 煤， 結(jié)算時根據(jù)所供原料的巖相分析檢測的實際組成結(jié)算。 理堆放、使用混煤 利用巖相分析結(jié)合常規(guī)質(zhì)量指標(biāo)， 將性質(zhì)相近的煤 堆放 在一個煤堆，對穩(wěn)定焦 炭 質(zhì)量、合理使用來煤有著重要意義。方法是： a、每堆煤均有一個反射率中心值， 其 反射率必須靠近此煤堆反射率的中心值。 b、一堆煤中，各種煤的反射率分布所圍成的面積必須大部分重疊，重疊的程度基本上就是煉焦性質(zhì)相似的程度。 導(dǎo)煉焦配煤， 預(yù)測焦炭質(zhì)量 10 20 30 % 30 20 10 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會 2010年 6月 8日 11日 76 用煤巖學(xué)的觀點(diǎn) 和 方法預(yù)測焦 炭 質(zhì) 量 和指導(dǎo)煉焦配煤 是煤巖學(xué)的重大成果。 通過煤巖學(xué)的方法分析 、判斷煤質(zhì)， 指導(dǎo)煉焦配煤的選擇，避免了半工業(yè)、工業(yè)性實驗所造成的人力、物力的浪費(fèi)。 目前各國所發(fā)展的配煤技術(shù)，凡是論證比較充分、效果比較好的，幾乎都與煤巖學(xué)發(fā)生聯(lián)系。 世界各國的煤巖配煤方法中，都是利用煤巖組成和活性成分的反射率為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 一個較好的煉焦配煤方案實際上是各種活性組分和一定質(zhì)量惰性組分之間比較恰當(dāng)?shù)慕M合。 焦化廠可根據(jù)各自的生產(chǎn)實際 和來煤狀況 ，收集、整理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 建立數(shù)據(jù)庫 。 通過適當(dāng)?shù)?方法 計算、試驗、作圖找出煉焦配煤最合適的范圍和原料結(jié)構(gòu)，從而 預(yù)測焦炭 質(zhì)量，指導(dǎo)配煤。 煤巖學(xué)是煤科學(xué)的一個分支，作為煤質(zhì)及煤炭加工研究的領(lǐng)域已日益顯示出它的重要性。 以指導(dǎo)煤焦為中心的煤巖應(yīng)用研究受到更廣泛的重視，研究成果正在推廣。 煤巖學(xué)研究成果在焦化行業(yè)的普及和合理運(yùn)用受到關(guān)注，目前， 許多焦化廠