提高焦炭质量论文答辩

关于提高焦炭质量的若干问题

周师庸提高焦炭质量论文答辩

１深入．细致掌握已有的有关基础知识

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，焦炭在高炉中劣化条件有所改变，再加上经济转轨过程中煤源出现种种复杂的、不易应付的局面，致使提高焦炭质量几乎成为焦化企业一项经常性的、非抓不可的任务。

由于煤是自然界罕有的复杂有机混合物和多种无机矿物组成的混合物，也由于其它相关的一些原因，煤利用学科比其它学科进展缓慢。迄今为止，严格而吉，煤的利用还难能算是一门科学。煤的利用，包括炼焦领域在内，很多还处于经验阶段。然而，其它众多学科和生产的迅速发展，迫使炼焦专业不能原地踏步，这就是炼焦行业长期以来的总体处境。

由于煤的复杂性，凡是与煤有关联的领域，要前进一步，均要经历长期的不懈努力才能获得。因此，正确、深入理解和掌握已有的煤焦知识是必要的，也是进一步提高焦炭真实质量的必要基础。只有这样，我们就不会满足现状，在我们面前才有可能出现前进的突破口。

由于焦炭由配煤转化而得；配煤又由各种炼焦煤种组合而成；炼焦煤煤种由现行煤分类用几种煤质指标圈定各别范围而定。因此，深入理解煤质指标的内涵是从事煤焦工作基础中的基础。

深入理解煤质指标需要尽可能地与煤分子的化学结构发生联想。这样才能达到深入，细致的理解。尽管迄今为止，还没有公认的、可供实际应用的煤分子化学结构出现，但煤分子化学结构的概念和其随变质程度提高的变化规律却已是公认的。在日常工作中出现问题能尽可能与此发生联系是必要的，并将会从中得益。

１。１现行煤分类指标本身的优缺点：

对煤分类指标的掌握，不能只到位，到数值的高低。只有正确，深入的了解煤分类指标的内涵，才能恰到好处地运用煤分类指标。

１）挥发份Ｖ％：

优点：设备和操作简单易行，能大体上标志煤阶，或煤化程度，或变质程度。缺点：当煤岩组成复杂时，其正确性就下降，特别对低变质程度的烟煤而言。２）胶质层厚度Ｙ，ｍｍ：

优点：在粘结性指标中，唯一表示量概念的指标；具有一定可加性，煤样多，易有代表性，得出附助指标多。如：各类煤能得出不同类型曲线；收缩率Ｘ；焦块显示一１９８—提高焦炭质量论文答辩

裂纹情况；软化温度，固化温度，可塑带范围。

缺点：没有质的概念，胶质体由气相、液相、固相物质组成。各相物质所占比例不同，或液相物质的质量不同，ｙ值相同，实际质量却不会相同；ｙ值在７以下，难以测准；粘结性强的，大山型曲线的煤，有时测定误差较大。

５）粘结指数Ｇ：

优点：此指标由罗加指数衍变而来，标志粘结性直观性强；可区分整个炼焦煤列煤的粘结性；设备简单易建。

缺点：操作时对整个系列炼焦煤所配用无烟煤的数量和粒度不一致，因此，测得结果，实际上，缺少可比性；对所用无烟煤需不断矫正；操作简单，但需严格，需有一定训练，才能获得正确结果。

４）奥亚膨胀度ｂ：

优点：设备和操作均规范性强；对炼焦煤区分性强；可测得软化温度，固化温度和可塑带。

缺点：对强粘结性煤，ｂ值有夸大现象；较高和较低变质程度煤均测不出ｂ值，仅为仅收缩。而这二种类型煤虽均为仅收缩，但其在炼焦中作用却有较大差别，其中两者部分可软化成分的可塑带区间不同；有一部分煤不能呈正常曲线，而呈流态塑性曲线（Ｆｌｕｉｄ－ＰｌａｓｔｉｃＣｕｒｖｅ），如壳质组含量高的较低变质程度煤，见图１。

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一１９９—图１流态塑性曲线（Ｆｌｕｉｄ－－ＰｌａｓｔｉｃＣｕＰｖｅ）上述现行煤分类所应用指标的共同缺点是将复杂的煤按均一物质来处理。１．２现行煤分类在应用中存在的问题和原因：从上世纪五十年代以来，我国一直引用前苏联炼焦煤指标和煤分类模式。在当时，对我国炼焦生产起了相当大的推进作用。但到上世纪六，七十年代，由于中国煤田分散，不像前苏联煤田不仅大，且炼焦煤品种齐全，一个焦化厂只要用一个煤田的煤就能获得适用的配煤方案。中国极大多数焦化厂必需由若干煤田煤配合才能获得适用的

焦炭。后来，各厂逐渐发现在煤分类中同一牌号的煤，在配煤中，有时不能互代，有的甚至在配煤中的作用有跨牌号现象。因此，从欧美所用众多煤质指标中又加选用了奥亚膨胀度ｂ。显然，这并不能解决存在的问题。由于罗加指数对强粘结煤和弱粘结性煤的区别能力不强。北京煤炭研究院煤化所在罗加指数基础上，经过对无烟煤的加量和细度作了研究，提出了Ｇ．。实际上，这仅能解决一些主观上想要解决的某些问题，并没有从根本上脱离前苏联煤分类的模式，在应用中仍不同程度地存在问题。

归根结蒂，煤分类主要本是商业上的需要，而不是专门应用于配煤技术。前苏联所具备的特殊的资源条件和当时的管理条件，我国都无法完全效仿。更何况分类中煤质指标存在的缺点必然会反映到煤分类在炼焦生产应用中，再加上煤分类中各指标对各煤种划定区间的上限和下限，又必然会在质量上存在明显差别，有时甚至会很突出。

煤分类的共同的最大问题是其所用指标均将复杂的煤按均一的物质来处理，已如上述。

１．３现行配煤技术是以现行堞分类为基础的经验配煤

由于煤质指标和炼焦煤分类存在上述问题，以此为基础的配煤只能局限于经验配煤。经验配煤的特点是任何原料和要求的变化都必需经过小试、中试、生产试验。即使得出结果的优劣，也往往缺乏确切判定其原因。这样的经验配煤需要逐渐改观。好在近二十年来，国内外对此不断地进行了众多基础研究。充分运用这些既得成果，经验配煤在目前应该是较前有条件逐步突破的。，

１．４煤岩显微组份组成能初步体现煤中有机物质的复杂性

运用显微镜手段的首要贡献是能将十分复杂的煤中有机物质显示于镜下，使之有初步条件将煤能不再以均一的物质来处理。

用显微镜来观察煤，起始于古植物学科ｌ之后，煤田地质工作者运用显微镜手段来研究煤的成因和煤层对比等，并因此，形成煤田地质中的一个分支学科，即“煤岩学”。目前在国外，我见到的煤岩学家仍均为煤田地质专家。由我国仓Ｉｊ立的“应用煤岩学”的主要任务是洞悉煤岩显微组份性质及按煤不是均一物质来加以利用。它归属于煤化学和煤化工学科。目前我国从事这类科技人员，绝大多数人员的专业均为化学或化工。

以下列述煤岩显微组份简略的形成条件，及其主要性质。

１）镜质组Ｖｔ

煤是古植物中木质纤维素在还原条件下进行不同程度凝胶化作用而形成。它是煤中有机物质的主体。不仅由于它占煤中有机成份５０％以上，而且它的质量优劣，在炼焦过程中决定焦炭质量的大致框架。因此，确定不同变质程度煤中镜质组的质量是至关重要的。

反射率是当今标志镜质组质量指标中最佳的一个。

反射率研究的历史己逾百年，经过各国科学家多次仪器和操作的改进才到达目前可应用的水平。——２００——

其中：Ａ一老万

Ｂ一双鸭

ｃ一鹤岗

Ｄ一范各庄提高焦炭质量论文答辩

Ｅ一介休

Ｆ一潞安长焰煤气煤１／３焦煤肥煤焦煤癯煤《Ｒ，ｗｘ一０．６３）（毫ｍ一０．７５）（ＲⅫ＝０．８３）（莨ＨⅢ。０．９４）（ｉ％ａ１．２５）（露摊・１．７３）

图２变质程度由低到高反射率分布图变化

反射率Ｒ能综合地标志镜质组复杂的分子化学结构。即使同一煤田中同一煤层的同一镜质组条带的每一点镜质组，它们的反射率也不完全相同，也即各点镜质组的化学结构不完全相同。因此，一个煤层的镜质组反射率不是由一组相近的数字组成，而是每点镜质组反射率联线形成正态分布。正态分布曲线中每一点，其化学结构大致相似，而又不完全相同。随着变质程度加深，镜质组的化学结构，由于结构单元周边官能团逐渐消失，侧链变短，变少，稠环苯核增大。这样复杂的变化，总体反映在反射率分布曲线的定位和形态上。因此，低变质程度镜质组的反射率峰位顶高，正态分布曲线分布范围狭，高变质程度镜质组的反射率峰位顶低，正态分布曲线的分布范围宽（见图２）。这样表达镜质组的性质，虽在应用中仍不理想，但至今尚无比反射率和反射率分布能更确切，更具实用意义的表达镜质组性质方法。总之，它能充分体现煤中有机成份的复杂性，从而初步能应用在实验室和生产中，这是目前任何其它指标都不能与反射率相比拟的。

２）丝质组

形成丝质组的原始材料与镜质组相同。但它是在氧化环境下形成的。任何变质程度煤中，丝质组在加热过程中都不会产生形成胶质体的整个过程。由此可推知丝质组稠环芳烃苯核不尽大，且周边侧链少而短．炼焦过程中，它是被粘结的惰性成份，能起瘦化剂作用。尽管它在炼焦过程中有正，反两方面作用，但它不是成焦的主体。

显然，古植物遗体在自然界自始至终处于氧化条件下，应该是极少的，很多随着气候变化，水涨水落，氧化和还原作用会交叉进行。但是在自然界的化学反应是不可逆的。已形成的丝炭化物质不可能变成镜质组。而已形成的镜质组遇氧化环境能使性一２０１—

质接近丝质组。两种不同环境交替出现，使现今煤中显微组份复杂化。在炼焦中，以加热溶融与否而论，则镜质组即使已形成，再遭受氧化环境，仍然会失去其加热可溶融的特性。煤岩显微组份命名中半镜质组和半丝质组就是属于这类成因条件的产物。这类成分在炼焦中作用倾向于丝质组。不再可能会有镜质组以后还将要提到的那样复杂的变化。

５）壳质组Ｌ

壳质组的原始材料与镜质组和丝质组不同，它主要是由古植物中抗氧化能力强的外皮体衍化而来。因此，它的分子化学结构与镜质组和丝质组均不同。一般它含氢量高、稠环中苯环少、链长易断。除了成因特殊的煤种，一般它在煤中含量少。加之，它处于低变质阶段，分解温度低，生成的气体逸出量大，残留在焦炭中残炭数量极少。故而它对成焦的影响小。至于处于中变质程度以上的壳质组，其性质近似同生的镜质组。壳质组所含不同煤岩分子虽有多种，相互性质略有差异，由于其含量少，一般不再区分。在炼焦中，壳质组与镜质组均属活性成份。．

２建立科学配煤的前提和建议建立科学配煤指标

既然现行煤分类及其所用煤质指标存在上述问题，就应设法突破经验配煤。框架，逐渐过渡到科学配煤，尽管当前还存在诸多一时难以解决的问题，但这毕竟已是大势所趋。

首要的前提，科学配煤必需按煤是复杂混合物的客观存在来寻找煤质指标。其次，必需按煤的成因条件来确认与指标的相关性。

第三，对某些成因指标尚不成熟时，一是选用其中相对有关的习用指标，例如可从ｙ、Ｇ、ｂ中选其中一个Ｉ二是继续研究新的指标。

１）建议煤的成因指标：

标志地球生物化学作用程度：

地球生物化学作用是成煤第一阶段。经过地球生物化学作用，由古植物遗体衍生而来的煤岩显微组份组成不会再改变。为便于应用和在计算中运用，可将煤岩显微组份按加热可熔融和不可熔融两大类，并采用共中一类的含量作为指标。一般可采用惰性物质总含量，

即∑Ｉ（∑Ｉ＝Ｆ—ＳＶｔ或∑Ｉ＝Ｆ—ＳＶｔ＋Ｍ）。

２）标志地球物理化学作用程度：提高焦炭质量论文答辩

地球物理化学作用是成煤第二阶段。由于地球物理化学作用程度，用镜质组反射率Ｒ和反射率分布来标志，可得出比较有规律的变化。故镜质组反射率和反射率分布可作为地球物理化学作用程度指标。

５）标志第三成因素作用程度：

这是煤田地质领域尚有争议的一个成因因素。但一致认为除上述两个成煤因素，还必然存在其它成因因素。因为往往上述两个指标值相近，而焦炭质量有时却会相差很大。争议在于第三成因素的具体内容是什么：或谓，由于成煤过程中还原条件不同；——２０２——