1、國內外煤資源情況與優(yōu)化配煤技術國內外煤資源情況與優(yōu)化配煤技術主要內容主要內容1、背景、背景2、國內外煤資源情況、國內外煤資源情況3、優(yōu)化配煤技術、優(yōu)化配煤技術 31、高爐對焦炭質量的要求和焦化生產面臨的問題、高爐對焦炭質量的要求和焦化生產面臨的問題 32、焦炭質量的控制與預測、焦炭質量的控制與預測 33、推動配煤技術進步，合理利用寶貴的煉焦煤資源、推動配煤技術進步，合理利用寶貴的煉焦煤資源 34、重視煤灰成份對焦炭質量的影響、重視煤灰成份對焦炭質量的影響4、結語、結語1、背景、背景 近年來，我國國民經濟的持續(xù)高速發(fā)展極大地刺激了對鋼鐵的需求，因而強力拉動了煉焦生產的高速度發(fā)展。 2006年焦炭

2、產量達到年焦炭產量達到29768萬噸，同比增長萬噸，同比增長17.14%，機焦，機焦26279萬噸，同比增長萬噸，同比增長18.36%，占，占88.28，土焦、改良焦1450萬噸，占4.9，半焦、 無回收焦爐焦1784萬噸，占6，焦炭出口1450萬噸。焦炭產能的快速擴張導致煉焦煤焦炭產能的快速擴張導致煉焦煤供應緊張，煉焦煤價格大幅度升高，供應緊張，煉焦煤價格大幅度升高，又由于高爐大型化高爐大型化、噴吹煤粉噴吹煤粉等技術的應用，對焦炭質量提出了更高的要求，對焦炭質量提出了更高的要求，致使優(yōu)質煉焦煤供應更加緊張。致使優(yōu)質煉焦煤供應更加緊張。同時，由于焦炭產能過剩，焦炭價格低迷。焦化行業(yè)面臨著煤炭資

3、源供應緊張和經濟效益低下的雙重壓力，如何合理利用煤炭資源，提高企業(yè)經濟效益，滿足鋼鐵工業(yè)持續(xù)發(fā)展是擺在焦化企業(yè)面前的緊迫任務，也是長期任務。2、國內外煤資源情況、國內外煤資源情況21、國內煤資源情況、國內煤資源情況 我國煤炭資源豐富，但煉焦用煤種只占已查明煤炭資煉焦用煤種只占已查明煤炭資源儲量的源儲量的26（2675億噸），億噸），至2001年底，中國煉焦煤種中國煉焦煤種探明可采儲量為探明可采儲量為660億噸。億噸。在煉焦煤種資源中，由于煤的性質和質量等原因，并非所有的煤均可用于煉焦。目前實際目前實際生產的煉焦煤中約有生產的煉焦煤中約有50用于生產煉焦精煤用于生產煉焦精煤，其它均作為動力煤使用

4、，使煉焦用煤更趨緊張。中國煉焦煤種分類資源儲量分布見表21。表表21 中國煉焦煤種分類資源儲量分布中國煉焦煤種分類資源儲量分布煤種瘦煤、貧瘦煤焦煤肥煤、氣肥煤氣煤、1/3焦煤其它占煤炭查明資源儲量%4.176.203.3612.000.51占煉焦煤查明儲量%15.8923.6112.8145.731.96 由表21可見，中國煉焦煤品種齊全，但分布不均勻，氣煤、氣煤、1/3焦煤在煉焦煤查明儲量中約占焦煤在煉焦煤查明儲量中約占46%，而配煤的主要組分焦煤，而配煤的主要組分焦煤只占只占24%左右，肥煤和氣肥煤合計僅占約左右，肥煤和氣肥煤合計僅占約13%，不僅如此，由于我國焦煤、肥煤儲量中有部分高灰、

5、高硫、難洗選的煤，不適用于煉焦，故優(yōu)質焦煤和肥煤占查明煤炭資源儲量的比例不足6%和3%，焦煤和肥煤實屬煉焦用煤的稀缺品種。煉焦煤各分類煤種產量分布（2003年）見表22。表表22 2003年中國煉焦煤種分煤種產量分布年中國煉焦煤種分煤種產量分布 從煉焦煤各分類煤種產量比例可見，氣煤、氣煤、1/3焦煤，焦煤，瘦煤、貧瘦煤的產量略低于相應煤種的查明儲量，肥煤、瘦煤、貧瘦煤的產量略低于相應煤種的查明儲量，肥煤、肥氣煤產量遠高于查明儲量，而焦煤產量略低于查明儲量。肥氣煤產量遠高于查明儲量，而焦煤產量略低于查明儲量。但是，由于灰分、硫分，粘結性等因素，真正作為煉焦用煤入洗的煉焦原煤僅占煉焦煤種產量的50

6、%左右，資源回收率較低，部分煉焦煤僅作為動力煤使用。 煤種瘦煤、貧瘦煤焦煤肥煤、氣肥煤氣煤、1/3焦煤其它各分類煤種產量%13.0219.4419.6240.637.292 2、國外煤資源情況、國外煤資源情況 目前，我國進口煉焦煤主要來自于澳大利亞、加拿大、印尼、蒙古等國。221、BHP(必和必拓必和必拓)煤資源情況煤資源情況 目前，我國進口澳大利亞煉焦煤的主要供應商是必和必拓 BHP-Billiton-BMA(BHP Billiton Mitsubishi Alliance)。2004年財政年度生產煉焦煤3536萬噸。今后擬擴建煉焦煤生產達6000萬噸/年。 BMA公司于2001年4月成立，

7、是澳大利亞最大的煤炭生產及出口公司，也是世界海運煉焦煤市場的最大供貨者。經營著昆斯蘭等地區(qū)波紋盆地七個煤礦及麥考附近的Hay point運輸碼頭。 七個煤礦分別是：黑水礦黑水礦（Black water mine）1400萬噸/年（煉焦煤+動力煤）；峰景礦峰景礦（Peak down mine）900萬噸/年；薩阿吉礦薩阿吉礦（Saraji mine）800萬噸/年；諾唯馳礦諾唯馳礦（Norwich park mine ）550萬噸/年（煉焦煤+低揮發(fā)份煤）格瑞高礦格瑞高礦（Gregary mine ）130萬噸/年；克里諾姆礦克里諾姆礦（Crinum mine）430萬噸/年；Hay point

8、運輸碼頭。表表2-32-3 BHPBMA BHPBMA煤質指標煤質指標項目單位諾唯馳Norwich Park薩阿吉Saraji峰景Peak Downs伊拉瓦拉Illa-warra河畔River-side貢耶拉Goon-yella黑水Black-water格瑞高GregoryMar%10109.5101010108.5Vad%17.81920.522.52223.82733.5Aad%9.99.79.79.59.88.986.5Sad%0.650.620.60.420.550.520.50.6CSN/FSI98.58.57.57.5869磷（煤中） %0.040.030.0350.070.007

9、0.020.060.032堿（灰中） %1.51.61.31.41.31.221.1a%2121222021212127b%55758060659010125續(xù)表續(xù)表2-32-3 BHPBMABHPBMA煤質指標煤質指標項目單位諾唯馳Norwich Park薩阿吉Saraji峰景Peak Downs伊拉瓦拉Illa-warra河畔River-side貢耶拉Goon-yella黑水Black-water格瑞高Gregoryddpm100200350175050011004007500Rmax1.631.551.41.271.21.171.030.92Xmm712183126303735Ymm15

10、15192121221319M408284848581807672M1087777798CSR6774747372683560爐壁壓力(psi)4.50.50.50.50.50.50.50.52 2 2、澳大利亞某礦業(yè)煤公司煤資源情況、澳大利亞某礦業(yè)煤公司煤資源情況 澳大利亞也有堿金屬或鐵含量較高，所得焦炭熱性質很差的煤，企業(yè)在采購時應格外注意。如澳大利亞某礦業(yè)公司煤質指標詳見表24。表表2-4 澳大利亞某礦業(yè)公司煤質指標澳大利亞某礦業(yè)公司煤質指標煤樣名稱工業(yè)分析/%堿堿/%全水Mt內水分 Mad灰分Ad揮發(fā)分 Vdaf全硫St,d灰中堿灰中堿A-16.32.389.0232.730.495.

11、75A-27.82.018.2326.550.565.52A-37.01.648.6228.420.408.98表表2-4 澳大利亞某礦業(yè)公司煤質指標（續(xù)一）澳大利亞某礦業(yè)公司煤質指標（續(xù)一）煤樣名稱坩堝膨脹序數CSN最大反射率Rmax 奧亞膨脹度T1T2T3a%b%A-171.133894374701577A-261/21.244084604811811A-341/21.063914524762227煤樣名稱粘結指數G基氏流動度膠質層指數mmTpTmaxTkmax度/minXYA-1894084464821131028.514.0A-2764284634917244.012.0A-37442

12、046248431347.013.5表表2-5 澳大利亞某礦業(yè)公司煤所得焦炭質量指標（續(xù)二）澳大利亞某礦業(yè)公司煤所得焦炭質量指標（續(xù)二）焦樣名稱機械強度/%焦炭反應性及反應后強度/%M40M10CRICSRA-171.210.243.732.8A-277.18.553.629.6A-377.78.851.031.6 231、充分利用國外優(yōu)質煉焦煤資源、充分利用國外優(yōu)質煉焦煤資源 我國煉焦煤中優(yōu)質焦煤和肥煤十分缺乏，開采和使用比例嚴重失調。為解決我國經濟長期穩(wěn)定發(fā)展與煉焦煤資源供應的協(xié)調，東部沿海省份應考慮多從國外進口優(yōu)質焦、肥煤，東部沿海省份應考慮多從國外進口優(yōu)質焦、肥煤，各邊境省份可從臨近國

13、家進口煉焦煤，各邊境省份可從臨近國家進口煉焦煤，減輕國內資源和運輸壓力，保護我國的煉焦煤資源。目前我國主要從澳大利亞和加拿大等國進口煉焦煤。政府應制定政策鼓勵進口優(yōu)質煉焦煤，同時限制煉焦煤出口。2 3、拓展煉焦煤資源、拓展煉焦煤資源 232、添加添加劑和非煉焦煤煉焦、添加添加劑和非煉焦煤煉焦 煤瀝青、焦油渣加入配煤中可提高配合煤的粘結性，減少強粘結性煤的配入量或增加弱粘結性煤的配入量。該方法適于配煤粘結性偏低、強粘結性煤缺乏或煤瀝青銷路不暢的企業(yè)應用。隨著我國焦炭產量的激增及煤焦油加工能力的提高，焦油渣和煤瀝青產量大幅度提高，為煉焦配煤配加提供了物質基礎。配加煤瀝青或焦油渣煉焦會帶來裝煤困難和

14、上升管結石墨等問題，可采用與煤料壓塊裝爐即型塊配煤方式解決。 對于配煤粘結性較高的企業(yè)，可以考慮配加優(yōu)質的不粘煤、無煙煤、延遲焦、焦粉等，既可以針對性地改善焦炭質量，又可以節(jié)省煉焦煤資源。31、高爐對焦炭質量的要求和焦化生產面臨的問題、高爐對焦炭質量的要求和焦化生產面臨的問題 由于高爐容積日趨增大和風口噴煤量日漸提高，焦炭在高爐中停留時間隨之增長，焦炭在高爐中劣化加劇。因此，提高焦炭質量是企業(yè)的緊迫任務。 目前，評價焦炭質量的主要指標有：灰、硫、灰、硫、M40、M10、反、反應性（應性（CRI）和反應后強度（）和反應后強度（CSR）。）。 我國幾家大型鋼鐵企業(yè)的大型高爐焦炭質量達到以下指標：A

15、ad12.5、St,d0.7、M4082、M107、CRI30、CSR57。有。有些企業(yè)的焦炭質量遠高于以上指標些企業(yè)的焦炭質量遠高于以上指標。 3、優(yōu)化配煤技術、優(yōu)化配煤技術 31、高爐對焦炭質量的要求和焦化生產面臨的問題、高爐對焦炭質量的要求和焦化生產面臨的問題 焦炭質量不穩(wěn)定,高爐的對應措施是提高焦比. 如能將焦炭質量穩(wěn)定在波動范圍的下限，不僅降低了焦炭原料成本，而且有效保護了稀缺的中變質程度煤的有限資源. 因此,提高焦炭質量,首先應是穩(wěn)定焦炭質量首先應是穩(wěn)定焦炭質量。 在當前煤炭市場資源緊張、秩序混亂和焦化廠儲煤場地相對顯得局促的情況下，實際上，穩(wěn)定焦炭質量是相當困難的。目前，大多數大

16、、中型焦化廠供煤點比計劃經濟時代大幅度增多，供煤單位除了煤礦，洗煤廠，還出現(xiàn)供煤的中間商，再加上某些供煤單位為了追求利潤， 利用煤分類和其分類指標本身存在的問題，使提供的牌號煤出現(xiàn)人為混煤現(xiàn)象。使原本技術基礎不夠牢固的經驗配煤屢屢出現(xiàn)經驗失靈現(xiàn)象。 32、焦炭質量的控制與預測、焦炭質量的控制與預測 321、煉焦煤的評價與分類及分組、煉焦煤的評價與分類及分組 為合理地使用煉焦煤，煉焦生產企業(yè)對其進行分類及分組組和評價，據此，指導煉焦生產出質量滿足用戶要求的焦炭。通常，煉焦生產企業(yè)依據國家煙煤分類標準對煉焦用煤的分類和分組方法進行采購、使用。但由于國標煙煤分類技術指標的局限性和煤結構的復雜性，使得

17、屬于同一牌號的煉焦煤單獨煉同一牌號的煉焦煤單獨煉焦時，得到的焦炭質量相差懸殊，在煉焦配煤中的作用有很大焦時，得到的焦炭質量相差懸殊，在煉焦配煤中的作用有很大差異。差異。因此如何對煉焦用煤進行評價、分類、分組對煉焦用煤進行評價、分類、分組，從而合理采購和使用，對煉焦生產對煉焦生產企業(yè)就是一項十分重要十分重要的研究課題。 中國現(xiàn)行煤分類以揮發(fā)分為主要分類指標，煤的揮中國現(xiàn)行煤分類以揮發(fā)分為主要分類指標，煤的揮發(fā)分是表征煤的變質程度的指標。發(fā)分是表征煤的變質程度的指標。同一種煤中的鏡質組、絲質組和穩(wěn)定組具有不同產率的揮發(fā)分。煤中穩(wěn)定組含量高的煤，用揮發(fā)分表征煤的變質程度會比實際偏低；反之，絲質組含量

18、低，煤的變質程度會比實際偏高。另另一項分類指標是煤的粘結性指標，粘結指數一項分類指標是煤的粘結性指標，粘結指數G、膠質層、膠質層最大厚度最大厚度Y和奧阿膨脹度和奧阿膨脹度b。其中，膠質層厚度僅僅是煤膠質體數量的指標，不是質量指標。因此，膠質層厚度相近的煤，焦炭質量可以相差很大。對于煉焦工作者來說，目前的煤分類，對于不同煤田相同牌號的煤在煉不同煤田相同牌號的煤在煉焦過程中不經煉焦試驗不能確認其是否有互換性。焦過程中不經煉焦試驗不能確認其是否有互換性。 常用的評價煉焦用煤的技術指標主要有：揮發(fā)分揮發(fā)分Vdaf、灰分、灰分Ad、全硫、全硫Std、鏡質組平均最大反射率、鏡質組平均最大反射率Rmax、粘

19、結指數、粘結指數G、膠質、膠質層最大厚度層最大厚度Y等。等。煤的變質程度：揮發(fā)分和鏡質組平均最大反射率均是反映煤的變質程度的技術指標。揮發(fā)分測定方法簡單、迅速、準確，但影響煤的揮發(fā)分的因素有：煤巖組成。煤的粘結性：選用粘結指數G，其意義是煙煤干餾時粘結其自身或外來的惰性物質的能力。膠質體數量：膠質層最大厚度Y表示膠質體的數量，不能反映膠質體的質量。為全面反應煤的粘結特性，還經常使用奧阿膨脹度和基氏流動度指標。結焦性：結焦性通常以單種煤或配合煤用40公斤或200公斤試驗焦爐煉焦試驗得到的焦炭強度來表示。按照評價方法應簡單、迅速、科學合理的原則，首先用煤的灰分、首先用煤的灰分、揮發(fā)分、膠質層厚度、

20、粘結指數初步評價煤的變質程度、膠質體揮發(fā)分、膠質層厚度、粘結指數初步評價煤的變質程度、膠質體數量、粘結性；用煤的鏡質組反射率進一步分析煤的變質程度，數量、粘結性；用煤的鏡質組反射率進一步分析煤的變質程度，用煤的反射率分布圖分析煤的混質程度。最后進行試驗焦爐煉焦用煤的反射率分布圖分析煤的混質程度。最后進行試驗焦爐煉焦試驗評價煤的結焦性。綜合考慮煤的各項指標后，劃分類別和組試驗評價煤的結焦性。綜合考慮煤的各項指標后，劃分類別和組別。別。 322、根據煉焦煤煤質指標控制與預測焦炭質量、根據煉焦煤煤質指標控制與預測焦炭質量 如前所述，目前，評價焦炭質量的主要指標有：灰、硫、M40、M10、反應性（CR

21、I）和反應后強度（CSR）。 3221、焦炭灰分的控制與預測、焦炭灰分的控制與預測 煤中的灰分在煉焦時全部轉入焦炭中。因此，算出或測出配合煤的灰分，根據成焦率就可以較準確的預測出焦炭的灰分，從而控制焦炭的灰分。也有企業(yè)根據生產數據得出的統(tǒng)計公式或預測模型預測和控制焦炭灰分。 3222、焦炭硫分的控制與預測、焦炭硫分的控制與預測 煤中的硫分在煉焦時一部分轉入焦炭中，其余部分轉入荒煤氣中。因此，算出或測出配合煤的硫分，根據成焦率和煤中硫在焦炭和荒煤氣中的分配系數也可以較準確的預測出焦炭的硫分，從而控制焦炭的硫分。也有企業(yè)根據生產數據得出的統(tǒng)計公式或預測模型預測和控制焦炭硫分。 3223、焦炭冷強度

22、、焦炭冷強度M40、M10的控制與預測的控制與預測 焦炭冷強度M40、M10主要與配合煤的揮發(fā)分、粘結性和結焦性及惰性組分含量等指標相關。在氣煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤在配煤中煤種齊全且配比范圍合理的條件下，焦炭的冷強度也能實現(xiàn)較好的控制與預測。焦化企業(yè)大多是根據生產數據和經驗得出的統(tǒng)計公式或預測模型預測和控制焦炭冷強度。 3224、焦炭熱強度、焦炭熱強度CRI、CSR的控制與預測的控制與預測 焦炭熱強度焦炭熱強度CRI、CSR主要與配合煤的反射率分布、粘結性和結焦性、主要與配合煤的反射率分布、粘結性和結焦性、惰性組分含量、灰成分（灰催化指數）等指標相關。惰性組分含量、灰成分（灰催化指數

23、）等指標相關。在氣煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤在配煤中煤種齊全且配比范圍合理的條件下，焦炭的熱強度也能實現(xiàn)一定程度的控制與預測。焦化企業(yè)大多是根據生產數據和經驗預測和控制焦炭熱強度，也有企業(yè)根據生產數據和經驗得出的統(tǒng)計公式或預測模型預測和控制焦炭熱強度。但焦炭熱強度的控制和預測遠比其他焦炭熱強度的控制和預測遠比其他指標難。指標難。實際情況是：大部分企業(yè)其他指標控制較好，而熱強度指標波動大且較難控制，規(guī)律難尋。目前，許多研究單位、大專院校和生產企業(yè)均在開展焦炭熱強度的研究工作。 根據生產經驗:焦化廠生產配煤的工藝指標一般可以控制在：Vad 2528，Y 1518mm，粘結指數，粘結指數G 7

24、282，奧亞膨脹度，奧亞膨脹度b 3050%，基氏流動度基氏流動度 1002000，反射率，反射率Rrdm 1.001.08，惰性組分，惰性組分2832%。配煤比合理，控制好這些指標，正常情況下，就能生產出較好的焦炭。尤其是冷態(tài)強度能達到一，二級冶金焦炭質量標準。熱態(tài)強度多數情況可以達到較好水平，但可能波動較大。 323、單種煤及其焦炭熱性質的關系、單種煤及其焦炭熱性質的關系 單種煤的結焦特性是配合煤結焦特性的基礎，了解并掌握單種煤的結焦特性，尤其是對影響單種煤煉焦所獲焦炭熱性質的煤質指標進行系統(tǒng)分析與研究，是指導配煤煉焦的重要依據。 3231、單種煤變質程度與焦炭熱性質的關系、單種煤變質程度

25、與焦炭熱性質的關系 圖圖3-1 單種煤揮發(fā)分對其焦炭熱性質的影響單種煤揮發(fā)分對其焦炭熱性質的影響 圖圖3-2單種煤反射率對其焦炭熱性質的影響單種煤反射率對其焦炭熱性質的影響 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 4001020304050607080Y =-148.77765+15.92694 X-0.2975 X2;R=0.51011CSRVdaf10203040506070Y =124.97623-8.09311 X+0.16298 X2;R=0.55812CRI0.51.01.52.001020304050607080Y =-82.86103+21

26、7.54897 X-82.44935 X2; R=0.34174CSR反 射率10203040506070Y =117.30396-122.94015 X+40.79204 X2; R=0.42883CRI 表征煤變質程度的指標揮發(fā)分Vdaf和鏡質組最大反射率平均值與焦炭CRI、CSR之間的關系如圖3-1和圖3-2所示。煤的變質程度指標與焦炭CRI、CSR關系密切。隨著變質程度的增加，焦炭反應性CRI逐漸降低，反應后強度CSR升高，在在Vdaf為為21%30%左右，或左右，或反射率在反射率在1.01.7之間之間CRI達到最小值，達到最小值，CSR達到最大達到最大值。值。 焦炭的反應性受諸多因素

27、的影響，研究表明：煤煤的變質程度直接影響焦炭的光學組織結構，而不同光學的變質程度直接影響焦炭的光學組織結構，而不同光學組織結構的組織結構的CO2反應性是不同的。反應性是不同的。各種焦炭光學組織結構對CO2反應性的大小順序依次為：各向同性類絲炭和破片鑲嵌結構纖維狀片狀。 3232、單種煤粘結性、結焦性指標與焦炭熱性質的關系、單種煤粘結性、結焦性指標與焦炭熱性質的關系圖圖3-3 單種煤單種煤Y對其焦炭熱性質的影響對其焦炭熱性質的影響 圖圖3-4 單種煤單種煤G對其焦炭熱性質的影響對其焦炭熱性質的影響0510152025303540455001020304050607080Y =2.74325+3.

28、69424 X-0.05271 X2;R=0.45903CSRY10203040506070Y =53.66601-1.50286 X+0.0219 X2;R=0.1543 CRI 102030405060708090100 11001020304050607080Y =39.89922-0.90819 X+0.01216 X2;R=0.52246CSRG10203040506070Y =21.15254+1.00326 X-0.00988 X2;R=0.26397CRI 圖圖3-5 單種煤單種煤lgMF對其焦炭熱性質的影響對其焦炭熱性質的影響 圖圖3-6單種煤單種煤a+b對其焦炭熱性質的影響

29、對其焦炭熱性質的影響 -1012345601020304050607080Y =22.6027+13.30592 X-1.18281 X2;R=0.39745CSRlgMF10203040506070Y =43.85201-2.77069 X-0.05786 X2;R=0.12179CRI 010020030001020304050607080Y =24.93333+0.39997 X-9.70347E-4 X2;R=0.47618CSRa+b10203040506070Y =47.78753-0.20938 X+4.79488E-4 X2;R=0.31148CRI 煤的粘結性、結焦性指標與焦

30、炭CRI和CSR之間均存在一定的關系，其中G值和奧亞膨脹度（值和奧亞膨脹度（a+b）值對焦炭反應性）值對焦炭反應性CRI的影響的影響較大，較大，G值、奧亞膨脹度（值、奧亞膨脹度（a+b）值和）值和Y值對焦炭反應后強度值對焦炭反應后強度CSR影響較大。影響較大。煤的粘結性、結焦性指標對焦炭熱性質的影響是非線性的，且在一定范圍內出現(xiàn)極值。 在粘結性、結焦性指標較低時（在坐標系的左側區(qū)域），焦炭的反應性CRI和反應后強度CSR值分布得比較分散。這是因為在此范圍內多為瘦煤和氣煤類煤，此時雖然粘結性、結焦性指標相差不大，但因變質程度有很大差別，故焦炭熱性質的差異較大，這也說明在此范圍內粘結、結焦性指標對

31、焦炭熱性質的表征能力較差。其后，隨著粘結性、結焦性指標值的增加，焦炭反應性CRI逐漸減小，反應后強度CSR逐漸增大。 粘結性、結焦性指標對焦炭反應后強度粘結性、結焦性指標對焦炭反應后強度CSR的影響大于對焦的影響大于對焦炭反應性炭反應性CRI的影響。的影響。這是因為煤的粘結性指標是在煤煉焦過程中從不同角度表征煤熱解時形成的膠質體的數量和質量，膠質體數量和質量適中，形成的焦炭具有較厚的氣孔壁，經CO2反應后仍可保持較好的強度，因此煤的粘結性、結焦性指標與焦炭反應后強度CSR關系更密切。 3233、單種煤灰分及灰分成分與焦炭熱性質的關系、單種煤灰分及灰分成分與焦炭熱性質的關系 煤的灰分在煉焦時全部

32、轉入焦炭，由于灰分與煤在加熱時的膨脹及收縮性質不同，導致焦炭質量變差，且研究也表明灰分成分不同，對焦炭-CO2反應的催化作用性質及程度不同。 圖圖3-7單種煤灰分對其焦炭熱性質的影響單種煤灰分對其焦炭熱性質的影響 圖圖3-8單種煤催化指數對其焦炭熱性質的影響單種煤催化指數對其焦炭熱性質的影響68101214161020304050607080Y =2.93689+5.29109 X-0.04661 X2;R=0.09233CSRAd01020304050607080Y =214.21102-34.24484 X+1.5972 X2;R=0.21446CRI 012345670102030405

33、0607080Y =91.78596-22.50624 X+2.29131 X2;R=0.25636CSR催化指數10203040506070Y =0.99612+17.33863 X-1.65302 X2R=0.39075CRI 單種煤灰分與焦炭熱性質的關系圖比較分散，這是由于單純使用灰分指標沒有考慮到灰分成分對焦炭熱性質的影響的緣故。圖中除編號為17、20的單種煤外，其它數據出現(xiàn)與理論上相反的規(guī)律，即隨著灰分的增加，焦炭反應性CRI降低、反應后強度CSR增加。這是由于我國普遍存在的大多數低變質程度、高揮發(fā)分氣煤灰分較低，而焦煤、肥煤的灰分較高，而煤的變質程度對焦炭熱性質的影響起決定性作用，

34、因此灰分的影響就處于次要位置沒有被充分體現(xiàn)出來。 3234、單種煤其它指標與焦炭熱性質的關系、單種煤其它指標與焦炭熱性質的關系 圖圖3-9單種煤活惰比對其焦炭熱性質的影響單種煤活惰比對其焦炭熱性質的影響 圖圖3-10 單種煤單種煤T3-T1值對其焦炭熱性質的影值對其焦炭熱性質的影響響 0123401020304050607080Y =76.75407-32.15062 X+8.82896 X2;r=0.02121CSR活惰比10203040506070Y =27.82039+7.17674 X-1.90784 X2;r=0.00179CRI204060801001201400102030405

35、0607080Y =-13.92745+1.28468 X-0.00578 X2;R=0.31264CSRT3-T110203040506070Y =38.62517-0.14478 X+8.08591E-4 X2;R=0.0043CRI 單種煤的X值與焦炭的熱性質有一定的關系。這可能是因為單種煤的X值與煤的變質程度有關， X值較小時的煤種多為粘結性較好的肥煤類煤，反應性較小，反應后強度較大；X值較大時的煤則多為氣煤類煤，此時反應性較大，反應后強度較差；X值中等時，煤種可以是焦煤或瘦煤，雖然此時反應性在圖中不是很分散，但焦炭的反應后強度卻有很大差別。 010203040500102030405

36、0607080Y =80.2956-2.04772 X+0.02567 X2;R=0.27751CSRX10203040506070Y =17.20333+0.87495 X-0.00463 X2;R=0.34471CRI圖圖3-11 單種煤單種煤X值對其焦炭熱性質的影響值對其焦炭熱性質的影響 整體上單種煤活惰比與焦炭熱性質的關系不大，這是由于不同變質程度煤的活性組分質量不同，單種煤活惰比只是表征了煤中活性組分的數量，卻沒有表征活性組分的質量。因此單獨考察活惰比與焦炭熱態(tài)性質之間的關系意義不大。 單種煤軟固化溫度區(qū)間（T3-T1）與焦炭反應性CRI關系不大，與焦炭反應后強度CSR有一定關系。當

37、（T3-T1）較小時，焦炭反應后強度CSR較低。這可能是因為（T3-T1）與煤的變質程度和粘結性有一定的關系，（T3-T1）值較小的煤多為瘦煤，此時變質程度較高、粘結性較差，因此焦炭的反應后強度CSR較低。 324、配合煤煤質指標與焦炭熱性質的關系、配合煤煤質指標與焦炭熱性質的關系 由于通過單種煤焦炭熱性質的加權平均值來求得通過單種煤焦炭熱性質的加權平均值來求得配合煤焦炭熱性質是很困難的配合煤焦炭熱性質是很困難的。因此，進一步考察了配合煤煤質指標與焦炭質量的關系，以求找到預測配合煤焦炭熱性質的方法，從而指導配煤煉焦。 在研究配合煤煤質指標意義及與焦炭熱性質的關系時，配合煤礦物質催化指數、反射率

38、使用的是單種煤礦配合煤礦物質催化指數、反射率使用的是單種煤礦物質催化指數、反射率的加權平均值物質催化指數、反射率的加權平均值，其它配合煤煤質指標則是實測值。 3241、配合煤變質程度與焦炭熱性質的關系配合煤變質程度與焦炭熱性質的關系圖圖3-12 配合煤揮發(fā)分與焦炭熱性質的關系配合煤揮發(fā)分與焦炭熱性質的關系 圖圖3-13配合煤反射率與焦炭熱性質的關系配合煤反射率與焦炭熱性質的關系 182022242628303234363801020304050607080Y =29.03383+3.75883 X-0.10597 X2;R=0.22228CSRVdaf1020304050607080Y =96

39、.9576-6.62529 X+0.14993 X2;R=0.4445CRI0.60.81.01.21.41.61.801020304050607080Y =-57.60694+154.16562 X-51.05152 X2; R=0.18907CSR反射 率1020304050607080Y =124.11671-131.44039 X+42.79358 X2; R=0.39785CRI 配合煤揮發(fā)分、反射率與焦炭熱態(tài)性質的關系沒有單種煤與配合煤揮發(fā)分、反射率與焦炭熱態(tài)性質的關系沒有單種煤與焦炭熱態(tài)性質的關系密切，焦炭熱態(tài)性質的關系密切，但配合煤揮發(fā)分、反射率與焦炭反應性CRI的關系比與焦炭

40、反應后強度CSR的關系密切。這是因為單種煤揮發(fā)分、反射率表征的是單種煤的變質程度，能夠表述單種煤在各個變質階段的內部大分子變化規(guī)律及煉焦特性，因此與焦炭熱態(tài)性質的關系密切；配合煤揮發(fā)分、反射率不能準確表述配合煤內部煤質的特性，因此與焦炭熱態(tài)性質關系的密切程度降低；但是配合煤的揮發(fā)分、反射率在某種程度上可以表征配合煤的配煤結構，例如：配合煤的揮發(fā)分偏低，則表示配合煤中變質程度高的煤相對配入量較多，自然反應性較低；配合煤的揮發(fā)分偏高，則表示配合煤中變質程度低的煤相對配入較多，自然反應性較高。 3242、配合煤粘結性、結焦性指標與焦炭熱性質的關系、配合煤粘結性、結焦性指標與焦炭熱性質的關系 圖圖3-

41、14配合煤配合煤Y值與焦炭熱性質的關系值與焦炭熱性質的關系 圖圖3-15 配合煤配合煤G值與焦炭熱性質的關系值與焦炭熱性質的關系 468 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 3001020304050607080Y =-38.34928+9.86508 X-0.2226 X2;R=0.58093CSRY1020304050607080Y =74.26401-4.58343 X+0.09698 X2;R=0.41542CRI02040608010001020304050607080Y =-23.99664+1.2885 X-0.00333 X2;R=0.77044CSRG

42、1020304050607080Y =56.79028-0.11329 X-0.00301 X2;R=0.56222CRI 圖圖3-16配合煤配合煤lgMF與焦炭熱性質的關系與焦炭熱性質的關系 圖圖3-17配合煤配合煤a+b值與焦炭熱性質的關系值與焦炭熱性質的關系 02401020304050607080Y =13.54384+35.29254 X-5.93137 X2;R=0.6589CSRlgMF1020304050607080Y =50.09749-16.14509 X+2.47928 X2;R=0.47308CRI05010015020025030001020304050607080Y

43、 =53.5325+0.07892 X-5.77482E-5 X2;R=0.20684CSRa+b1020304050607080Y =31.94802-0.09061 X+1.73019E-4 X2;R=0.1928CRI 配合煤的粘結性質指標配合煤的粘結性質指標Y值、值、G值、基氏流動度值、基氏流動度lgMF與焦炭熱態(tài)性質與焦炭熱態(tài)性質的關系非常密切，的關系非常密切，奧亞膨脹度（a+b）與焦炭熱態(tài)性質的關系較小，而且配合煤的粘結、結焦性指標與焦炭反應后強度的關系更密切，這一點與單配合煤的粘結、結焦性指標與焦炭反應后強度的關系更密切，這一點與單種煤的情況相同。種煤的情況相同。以上情況進一步說

44、明煤的粘結、結焦性指標能夠不同程度表征煤煉焦時膠質體的性質及結焦能力，其中Y值可以描述膠質體的數量，而G值和基氏流動度lgMF能夠描述膠質體的數量和性質，因此與焦炭熱性質的關系最密切。 除奧亞膨脹度（a+b）外，其它三個配合煤粘結性、結焦性指標與焦配合煤粘結性、結焦性指標與焦炭熱性質的關系顯著大于其單種煤煤質指標與焦炭熱性質的關系。炭熱性質的關系顯著大于其單種煤煤質指標與焦炭熱性質的關系。這是因為單種煤焦炭的熱性質除受到粘結、結焦性指標的影響外，還受到煤變質程度的影響，而且單種煤變質程度對其所獲焦炭熱性質影響較大，單種煤粘結、結焦性指標本身也受變質程度的制約，而配合煤的Y值、G值、基氏流動度l

45、gMF是綜合指標，已包含了配煤各組分相互影響的因素，因此與焦炭熱態(tài)性質的關系比單種煤與焦炭熱性質的關系更密切。 3243、配合煤灰分及灰分成分與焦炭熱性質的關系、配合煤灰分及灰分成分與焦炭熱性質的關系 圖圖3-18配合煤灰分與焦炭熱性質的關系配合煤灰分與焦炭熱性質的關系 圖圖3-19配合煤催化指數與焦炭熱性質的關系配合煤催化指數與焦炭熱性質的關系 8910111201020304050607080Y =-2186.71145+445.65579 X-22.02603 X2;R=0.63477CSRAd1020304050607080Y =1142.44522-221.67056 X+10.97

46、493 X2;R=0.40102CRI1234501020304050607080Y =66.2164+9.16256 X-5.1708 X2; R=0.71173CSR催 化 指 數1020304050607080Y =12.48956+1.69659 X+1.87107 X2; R=0.68708CRI 配合煤灰分在極值點左側與焦炭反應性負相關，與焦炭反應后強度正相關，這是因為灰分較低的幾種配合煤配入了灰分低、揮發(fā)分較高的氣煤，配煤粘結性較差，這些因素導致焦炭反應性CRI和反應后強度CSR很差，沒有顯示出灰分對焦炭熱性質影響的規(guī)律。 配合煤催化指數MCI與焦炭熱性質的關系密切，隨著催化指數

47、MCI的增大，焦炭反應性CRI增大，反應后強度CSR降低。 3244、配合煤其它指標與焦炭熱性質的關系、配合煤其它指標與焦炭熱性質的關系圖圖3-20配合煤活惰比與焦炭熱性質的關系配合煤活惰比與焦炭熱性質的關系 圖圖3-21配合煤配合煤T3-T1值與焦炭熱性質的關系值與焦炭熱性質的關系 12301020304050607080Y =76.68761-43.93146 X+15.69039 X2; R=0.05061CSR活惰比1020304050607080Y =14.87162+23.71037 X-7.63137 X2; R=0.01885CRI60801001200102030405060

48、7080Y =-3.18781+0.99742 X-0.00379 X2; R=0.05824CSRT3-T11020304050607080Y =68.87771-0.74619 X+0.00319 X2; R=0.07006CRI圖圖3-233-23配合煤配合煤X X值與焦炭熱性質的關系值與焦炭熱性質的關系 配合煤活惰比及軟固化溫度區(qū)間（T3-T1）值與焦炭熱態(tài)性質的關系不密切；配合煤焦炭收縮值X值與焦炭熱態(tài)性質的相關關系很好，這可能是因為配合煤最終收縮值X值較小時配入的粘結性較好的肥煤類煤較多，故熱性質較好；配合煤最終收縮值X值較大時，則說明氣煤類煤配入量較大，故熱性質較差，因此表現(xiàn)出配

49、合煤最終收縮值X值與焦炭熱態(tài)性質的關系很好。 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 4001020304050607080Y =66.95746+0.66575 X-0.05208 X2;R=0.45365CSRX1020304050607080Y =25.91255-1.04173 X+0.04802 X2;R=0.5645CRI 由上述研究結果可知，影響焦炭熱性質的由上述研究結果可知，影響焦炭熱性質的煤質指標眾多，配合煤的煤質指標對焦炭熱性煤質指標眾多，配合煤的煤質指標對焦炭熱性質的影響與單種煤煤質指標的影響相似，但又質的影響與單

50、種煤煤質指標的影響相似，但又程度不同，說明配煤中各單種煤的相互作用和程度不同，說明配煤中各單種煤的相互作用和煤質指標與焦炭熱性質之間的復雜關系。因此，煤質指標與焦炭熱性質之間的復雜關系。因此，采用傳統(tǒng)的處理方法難以得到高可靠和高精度采用傳統(tǒng)的處理方法難以得到高可靠和高精度的預測焦炭熱性質的公式或模型。的預測焦炭熱性質的公式或模型。33、推動配煤技術進步，合理利用寶貴的煉焦、推動配煤技術進步，合理利用寶貴的煉焦煤資源煤資源 近年來, 通過增加優(yōu)質煉焦煤的配用量,我國的焦炭質量有了明顯的提高焦炭的冷、熱態(tài)強度提高，焦炭的灰分、硫分降低。但在原料煤配比選擇和焦炭質量控制上主要仍是延用多年來傳統(tǒng)的技術

51、方式,仍根據生產經驗以揮發(fā)分（Vdaf）、膠質層厚度（y）及粘結指數（G）為主要控制指標開展配煤工作，配煤技術較多停留在定性的、經驗的階段。 隨著高爐冶煉技術的提高，要求焦炭質量灰、硫、冷強度和熱強度穩(wěn)定和提高。傳統(tǒng)的經驗配煤由于傳統(tǒng)的經驗配煤由于不能很好地實現(xiàn)從定性到定量的轉化，尤其是對熱強度不能很好地實現(xiàn)從定性到定量的轉化，尤其是對熱強度的控制難以奏效，若原料煤中有混合煤，就使得焦炭質的控制難以奏效，若原料煤中有混合煤，就使得焦炭質量控制更加困難量控制更加困難，企業(yè)只好多配用優(yōu)質煉焦煤來保證焦炭各項質量指標不低于目標值，使企業(yè)的配煤成本增加且浪費了寶貴的優(yōu)質煉焦煤。采用煤巖學配煤是解決這煤

52、巖學配煤是解決這一問題的有效方法。一問題的有效方法。 331、采用煤巖配煤技術開展科學配煤、采用煤巖配煤技術開展科學配煤3311、煤巖配煤技術的概念、煤巖配煤技術的概念 煤巖配煤技術是根據煤巖學的原理, 利用煤巖學的檢測方法和煤巖參數, 指導煉焦原料煤管理、配合及其它煤焦工藝參數的調整, 預測、控制焦炭質量, 以達到穩(wěn)定、提高焦炭質量、合理利用煤炭資源、降低生產成本的技術理論和技術方法。煤巖配煤的發(fā)展已經形成幾條公認的基本原理： （1）煤是不均一的物質，煤是一種復雜的有機物質和無機煤是不均一的物質，煤是一種復雜的有機物質和無機物質的混合體。物質的混合體。煤中有機物質的性質不同，在配煤中的作用不

53、同。因此，可以說每種煤都是天然的配煤。根據煤在加熱過程中的變化，把煤的有機物質按其在加熱過程中能熔融并產生活性鍵的成分，視作有粘結性的活性成分；加熱不能熔融的、不產生活性鍵的為沒有粘結性的惰性成分。 （2）一種煤的活性成分的質量不是均一的，這可用反射率分一種煤的活性成分的質量不是均一的，這可用反射率分布圖來說明。布圖來說明。活性成分的質量差別可以很大，不但不同變質程度煤差別大，而且即使是同一種煤，所含的活性成分的質量也可有相當的差別。如果以反射率表示一種單種煤中所含不同性質的活性成分（指鏡質組）的組成，則每一種煤的活性成分反射率圖都大體成正態(tài)分布。這使得煤鏡質組反射率分布成為鑒別混煤的唯一有效

54、方法。 （3）惰性組分與活性成分一樣，同是配煤中不可缺少的成分，惰性組分與活性成分一樣，同是配煤中不可缺少的成分，其含量的多少是決定配煤性質的又一重要指標。其含量的多少是決定配煤性質的又一重要指標。任何一種合理的煉焦配煤方案，都是不同質量不同數量的活性成分與適量惰性成分的組合。 （4）成焦過程中，不是煤粒煤粒相互熔融成均一焦炭的過程，而是通過煤粒間的界面反應、鍵合而連接成為焦塊。是通過煤粒間的界面反應、鍵合而連接成為焦塊。（1）煤巖學在煉焦煤采購管理中的應用 目前，各焦化廠選擇供煤基地時，除考慮各煤種間相互的配合外，主要考慮其粘結性、揮發(fā)分、灰分、硫分的高低。而實際上，粘結性好壞、揮發(fā)分產率高

55、低主要決定于煤變質程度和巖相組成，有時煤的還原程度也能引起粘結性異常。煤中灰分主要來自煤中礦物質，煤可選性大小取決于礦物質與有機組分之間不同的共生關系。另外，來自同一供煤基地的煤，由于產自不同煤層，其性質可以有非常顯著的差別。運用煤巖學手段，結合供煤點煤田地質特性，有利于找到煤運用煤巖學手段，結合供煤點煤田地質特性，有利于找到煤種適宜、煤質穩(wěn)定并可保障供應的供煤基地。種適宜、煤質穩(wěn)定并可保障供應的供煤基地。3312、煤巖學在煉焦煤采購和日常管理中的應用、煤巖學在煉焦煤采購和日常管理中的應用（2）煤巖學在煉焦煤日常管理中的應用 目前很多供煤廠家是汽車送煤或站臺發(fā)煤，其煤源本身就很復雜。同一廠家不

56、同批次來煤，有時盡管常規(guī)檢測屬同常規(guī)檢測屬同一種煤，但煤巖特征差異較大，在配煤中所起的作用并不相一種煤，但煤巖特征差異較大，在配煤中所起的作用并不相同，把這樣的煤作為單種煤，對配煤煉焦質量會產生非常不同，把這樣的煤作為單種煤，對配煤煉焦質量會產生非常不利的影響。利的影響。 對入廠原料煤進行顯微組分定量統(tǒng)計及鏡質組反射率測對入廠原料煤進行顯微組分定量統(tǒng)計及鏡質組反射率測定，運用這兩個指標可以判別每次來煤是否穩(wěn)定、正常。定，運用這兩個指標可以判別每次來煤是否穩(wěn)定、正常。其中，鏡質組反射率直方圖可以非常直觀地反映出混煤現(xiàn)象，并可從圖中求出非正常煤的大致混入量；從顯微組分定量統(tǒng)計結果的變化也可以看出來

57、煤煤源發(fā)生的變化。 由于焦炭產能的大幅度增加，煉焦煤供應緊張，一家焦化企業(yè)用幾十種煤的情況非常普遍。由于煤分類的局限性和由于煤分類的局限性和煤的復雜性，再采用簡單的按煤分類牌號堆放煉焦煤的方法煤的復雜性，再采用簡單的按煤分類牌號堆放煉焦煤的方法就會出現(xiàn)配煤比沒變，但焦炭質量明顯變化的現(xiàn)象就會出現(xiàn)配煤比沒變，但焦炭質量明顯變化的現(xiàn)象，為確保煉鐵生產穩(wěn)定，只能按焦炭質量下限進行生產，煉鐵焦比高，配煤成本高，煤資源利用不合理。解決的方法是：按照單種按照單種煤的鏡質組反射率基本一致，反射率分布圖圍成的面積絕大煤的鏡質組反射率基本一致，反射率分布圖圍成的面積絕大部分重疊（見圖部分重疊（見圖324），粘結

58、性能和煉焦特性相近分類的原），粘結性能和煉焦特性相近分類的原則進行堆放，就能使焦炭質量穩(wěn)定則進行堆放，就能使焦炭質量穩(wěn)定，從而合理利用煤資源，降低了配煤成本。3313、煤巖學在煤場管理中的應用、煤巖學在煤場管理中的應用圖324 兩種煤的反射率分布重疊圖 研究表明，配合煤中單種煤的煤種結構不同，最佳配煤的反射率分布圖的特征也不同。因此，應把配合煤反射率分應把配合煤反射率分布圖特征也作為控制配煤的一個指標。布圖特征也作為控制配煤的一個指標。 具體做法： 按配煤方案中各單種煤鏡質組反射率分布，按配煤方案中各單種煤鏡質組反射率分布，通過加權平均得出配煤的反射率分布，并力求調整到理想的通過加權平均得出配

59、煤的反射率分布，并力求調整到理想的配合煤的反射率分布圖。配合煤的反射率分布圖。應避免有明顯凹口的配合煤反射率分布圖出現(xiàn)，因為這樣可使配合煤在結焦過程中保證塑性狀態(tài)的良好銜接和合適的焦炭光學顯微組織組成的形成，保證焦炭在結焦過程中和形成焦炭的微觀結構得到優(yōu)化。 這種方這種方法的應用使許多企業(yè)提高了配煤的水平，穩(wěn)定了焦炭質量，法的應用使許多企業(yè)提高了配煤的水平，穩(wěn)定了焦炭質量，減少了優(yōu)質煉焦煤的配入量。減少了優(yōu)質煉焦煤的配入量。3314、煤巖學在優(yōu)化配煤中的應用、煤巖學在優(yōu)化配煤中的應用 圖圖325 配合煤的反射率分布圖配合煤的反射率分布圖 由于煤巖指標、數據眾多和處理的復雜性以及煤質與焦由于煤巖

60、指標、數據眾多和處理的復雜性以及煤質與焦炭質量之間的非線性關系，采用傳統(tǒng)的經驗配煤、經驗公式炭質量之間的非線性關系，采用傳統(tǒng)的經驗配煤、經驗公式和線性模型很難適應當前配煤工作的需要。和線性模型很難適應當前配煤工作的需要。采用人工神經網絡及遺傳算法結合計算機技術，通過采集大量配煤煉焦試驗數據，運用這些新型數據處理方法來建立焦炭質量預測模型是近年來煤巖配煤工作的主要特點。這種綜合了煤巖配煤理綜合了煤巖配煤理論、現(xiàn)代數學處理方法和計算機技術的配煤方法使配煤技術論、現(xiàn)代數學處理方法和計算機技術的配煤方法使配煤技術從經驗的和定性的階段進入科學的和數值化定量的新階段。從經驗的和定性的階段進入科學的和數值化