煤的镜质组反射率及其分布图在配煤炼焦中的应用
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供稿|隋月斯1，王刚1，刘波2 / SUI Yue-si1, WANG Gang1, LIU Bo2
内
利用煤岩原理及技术指导配煤炼焦越来越受到焦化企业的关注和认可。相较于传统煤质分析
容 方法，在对入厂单种煤来煤混配情况判别上，煤的镜质组反射率及其分布图分析方法具有更加直
导 观、高效、快速等优点，可以更好的监控和管理来煤质量。通过镜质组反射率分布图方法还可以针
采用GB/T 6948—2008煤的镜质体反射率显微 镜测定方法测定，设备为德国蔡司全自动煤岩检测 仪。煤的鉴定采用GB/T 15591—2013商品煤混煤类 型的判别方法。 焦炭热强度测定
采用40 kg小焦炉实验，焦饼中心温度1020℃， 装煤炉墙温度800℃，出焦炉墙温度1050℃，结焦时 间20 h。焦炭热强度采用GB/T 4000—2008焦炭反应 性及反应后强度试验方法测定。
表1 煤镜质组反射率测定表
名称 进口焦1#
Rmax /% 1.578
标准偏差/% 0.093
进口焦2# 1.525
0.091
进口焦3# 1.502
0.083
焦一1# 1.531ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.145
焦一2# 1.433
0.144
焦一3# 1.555
0.115
类型 单一煤层煤 单一煤层煤 单一煤层煤 带1个凹口的混煤 带1个凹口的混煤 简单混煤
读 对焦炭质量下降的配煤方案进行优化、调整配比，配煤方案的反射率分布图凹口越少、越接近正态
分布，焦炭质量可以得到提高，优化后的方案2#比方案1#的CSR提高5.35%。在保证焦炭质量的前
提下，各煤种的反射率分布图重叠良好，适当降低分布图中心高度，可以多配入瘦煤和三分之一焦
煤，降低焦、肥煤比例，从而降低配煤炼焦成本。
28 2019年 第 4 期
焦炭质量
企业论坛
Enterprise Forum
图2 焦一组焦煤镜质组反射率分布图
R，纵坐标为出现频度 f。 由表1、图2和表3可以看出，在对焦煤一组煤
的检测过程中，传统煤质工艺指标变化不明显。对
应Rmax的波动不大，但是从镜质组反射率分布图可 以看出有明显变化。焦一煤是按单种煤配煤，通过 镜质组反射率测定后，焦一1#与焦一2#试样判定为 带1个凹口的混煤，其中焦一1#与焦一2#凹口均出现 在1.4~1.5区间，主峰值在1.2~1.4间，次峰值出现在 1.5~1.6间，方差分别为0.145和0.144，这有可能是由 变质程度相近的煤混配而成，1.4~1.5区间属于主焦 煤区间，煤在此区间分布比例有所减少，容易对焦 炭质量产生不良影响。焦一1#煤样含有部分高变质 程度煤(反射率在1.7~1.9间)。使用焦一1#或焦一2#煤 在配煤过程中会造成主焦煤区间分布减少、高变质 程度区域有所增加的影响，如果其他煤种在此凹口 区域没有互补则可以造成配合煤镜质组反射率分布 图出现凹口情况，进而影响焦炭质量，这需要引起 足够关注，并结合配合煤的反射率分布图加以监督 和管控。焦一3#试样则恢复正常，方差与类型判别均 与煤种煤组归类条件符合。采用煤的镜质组反射率 及其分布图分析方法具有传统煤质分析方法无法比 拟的优势，能够高效、快速的分辨来煤混配情况。
图1 进口焦煤镜质组反射率分布图
率测定表)。然而，有的焦煤煤质出现波动时，用传 统的工艺指标检测时不易察觉，通过分析其镜质组 分布图则能明显看出，见图2(每个月取1个试样，图 示为3个月试样的分布图)、表1、表2(焦一焦煤3个试 样对应工艺指标表)和表3(焦一焦煤3个试样对应反射 率区间统计表)。其中反射率分布图横坐标为反射率
构的主要是煤的内在因素、变质程度和煤岩组成， 还有加工条件[1]。煤的镜质组反射率和显微组成是决 定煤性质的内因，而焦化生产中评价煤质的主要指 标仅为煤性质的外在表征[2]。煤的镜质组反射率，其 测定结果中平均最大反射率Rmax是目前国际上公认标 志煤的变质程度最佳的一个指标[3]。平均最大反射率 Rmax越大，对应煤变质程度越高。煤的镜质组反射率 分布图可以通过反射率在不同区间的频度分布来更 全面、直观地表征炼焦煤结焦性质，配合煤中不同 单种煤的镜质组反射率分布范围重叠程度越合理， 分布图表现越平滑、越趋近于正态分布，煤种间在
图86配合煤镜质组反射率分布图图53配合煤镜质组反射率分布图图64配合煤镜质组反射率分布图图75配合煤镜质组反射率分布图表7配合煤工艺指标方案灰分ad挥发分vdaf硫分std胶质层厚度ymm黏结指数g值1972668094137629722441091778396926860861577495124220881679598124810821577698824550911476方案3是在方案2的基础上保持肥煤比例不变降低主焦煤1215区间配入量适当配入瘦焦煤1517区间并增加三分之一焦煤0812区间图形接近正态分布rmax为1316比方案2增加0039从煤质分析上可以看到方案3的g值变化不大y值有所减少表明随着三分之一焦煤和瘦焦煤比例提高胶质体含量有所下降焦炭热强度csr对比方案2有所增加
DOI: 10.3969/j.issn.1000-6826.2019.04.007
煤的镜质组反射率及其分布图在 配煤炼焦中的应用
Application of Vitrinite Reflectivity and Its Distribution Histogram of Coal in Coal Blending Coking
作者单位：1. 本钢技术研究院，辽宁 本溪 117000；2. 本钢北营焦化厂，辽宁 本溪 117000
27
Metal World
焦炭质量
高温反应时适配性就越好，配煤效果以及焦炭质量 越好[4-6]。
实验方法
实验原料
实验煤样分为单种煤和配合煤，均采自焦化厂 实际生产用煤。 煤的镜质组反射率及其分布图测定
对于同一煤种不同煤组，有的来煤是国矿或进 口，其煤质比较稳定。有的来煤是地矿，需要关注 其反射率的波动及分布图是否出现凹口情况。在实 际生产监控过程中，有的焦煤，比如进口焦煤的Rmax 数值稳定、方差小，对应分布图变化很小，判定为 单一煤层煤，其性质稳定，见图1(每个月取1个试 样，图1为3个月试样的分布图)和表1(煤镜质组反射
实验结果及分析
来煤质量控制
来煤质量，即单种煤的质量是配煤炼焦的基 础，配煤方案的有效实施是建立在单种煤性质确定 的前提下，一旦单种煤煤质失真，则起不到在配煤 炼焦中所应该起的作用，造成配煤方案偏离。有的 洗煤厂或供煤企业在供应单种煤时为了追求利润， 将多种低廉煤混配后作为单种煤出售，在对这种来 煤进行传统工艺指标检测时，检测结果变化不大不 易发现混配问题。或者同一开采矿区，开采到不同 变质程度煤层时不加以区分混合导致煤质波动情况 出现。因此，焦化厂必须建立来煤质量管控机制以 保证配煤方案的行之有效和焦炭质量稳定。
为了满足高炉大型化及强化冶炼对焦炭质量 越来越高的要求，很多焦化厂需要配入更多的优质 炼焦煤，而优质炼焦煤属于稀缺资源，成本居高不 下。为了缓解炼焦成本与优质炼焦煤供应日趋紧张 的矛盾，焦化厂一方面需要不断优化、升级炼焦工 艺，另一方面则需深入研究炼焦煤特性，使优质炼 焦煤利用效率最大化。由于煤的多样性及成因复 杂性，造成了煤在使用过程中表现出的性质千差万 别，煤岩分析方法针对煤的微观结构和组成，可以 非常有效地控制来煤质量和分析、指导配煤炼焦。 焦炭质量与其显微结构息息相关，决定焦炭显微结
内
利用煤岩原理及技术指导配煤炼焦越来越受到焦化企业的关注和认可。相较于传统煤质分析
容 方法，在对入厂单种煤来煤混配情况判别上，煤的镜质组反射率及其分布图分析方法具有更加直
导 观、高效、快速等优点，可以更好的监控和管理来煤质量。通过镜质组反射率分布图方法还可以针
采用GB/T 6948—2008煤的镜质体反射率显微 镜测定方法测定，设备为德国蔡司全自动煤岩检测 仪。煤的鉴定采用GB/T 15591—2013商品煤混煤类 型的判别方法。 焦炭热强度测定
采用40 kg小焦炉实验，焦饼中心温度1020℃， 装煤炉墙温度800℃，出焦炉墙温度1050℃，结焦时 间20 h。焦炭热强度采用GB/T 4000—2008焦炭反应 性及反应后强度试验方法测定。
表1 煤镜质组反射率测定表
名称 进口焦1#
Rmax /% 1.578
标准偏差/% 0.093
进口焦2# 1.525
0.091
进口焦3# 1.502
0.083
焦一1# 1.531ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.145
焦一2# 1.433
0.144
焦一3# 1.555
0.115
类型 单一煤层煤 单一煤层煤 单一煤层煤 带1个凹口的混煤 带1个凹口的混煤 简单混煤
读 对焦炭质量下降的配煤方案进行优化、调整配比，配煤方案的反射率分布图凹口越少、越接近正态
分布，焦炭质量可以得到提高，优化后的方案2#比方案1#的CSR提高5.35%。在保证焦炭质量的前
提下，各煤种的反射率分布图重叠良好，适当降低分布图中心高度，可以多配入瘦煤和三分之一焦
煤，降低焦、肥煤比例，从而降低配煤炼焦成本。
28 2019年 第 4 期
焦炭质量
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图2 焦一组焦煤镜质组反射率分布图
R，纵坐标为出现频度 f。 由表1、图2和表3可以看出，在对焦煤一组煤
的检测过程中，传统煤质工艺指标变化不明显。对
应Rmax的波动不大，但是从镜质组反射率分布图可 以看出有明显变化。焦一煤是按单种煤配煤，通过 镜质组反射率测定后，焦一1#与焦一2#试样判定为 带1个凹口的混煤，其中焦一1#与焦一2#凹口均出现 在1.4~1.5区间，主峰值在1.2~1.4间，次峰值出现在 1.5~1.6间，方差分别为0.145和0.144，这有可能是由 变质程度相近的煤混配而成，1.4~1.5区间属于主焦 煤区间，煤在此区间分布比例有所减少，容易对焦 炭质量产生不良影响。焦一1#煤样含有部分高变质 程度煤(反射率在1.7~1.9间)。使用焦一1#或焦一2#煤 在配煤过程中会造成主焦煤区间分布减少、高变质 程度区域有所增加的影响，如果其他煤种在此凹口 区域没有互补则可以造成配合煤镜质组反射率分布 图出现凹口情况，进而影响焦炭质量，这需要引起 足够关注，并结合配合煤的反射率分布图加以监督 和管控。焦一3#试样则恢复正常，方差与类型判别均 与煤种煤组归类条件符合。采用煤的镜质组反射率 及其分布图分析方法具有传统煤质分析方法无法比 拟的优势，能够高效、快速的分辨来煤混配情况。
图1 进口焦煤镜质组反射率分布图
率测定表)。然而，有的焦煤煤质出现波动时，用传 统的工艺指标检测时不易察觉，通过分析其镜质组 分布图则能明显看出，见图2(每个月取1个试样，图 示为3个月试样的分布图)、表1、表2(焦一焦煤3个试 样对应工艺指标表)和表3(焦一焦煤3个试样对应反射 率区间统计表)。其中反射率分布图横坐标为反射率
构的主要是煤的内在因素、变质程度和煤岩组成， 还有加工条件[1]。煤的镜质组反射率和显微组成是决 定煤性质的内因，而焦化生产中评价煤质的主要指 标仅为煤性质的外在表征[2]。煤的镜质组反射率，其 测定结果中平均最大反射率Rmax是目前国际上公认标 志煤的变质程度最佳的一个指标[3]。平均最大反射率 Rmax越大，对应煤变质程度越高。煤的镜质组反射率 分布图可以通过反射率在不同区间的频度分布来更 全面、直观地表征炼焦煤结焦性质，配合煤中不同 单种煤的镜质组反射率分布范围重叠程度越合理， 分布图表现越平滑、越趋近于正态分布，煤种间在
图86配合煤镜质组反射率分布图图53配合煤镜质组反射率分布图图64配合煤镜质组反射率分布图图75配合煤镜质组反射率分布图表7配合煤工艺指标方案灰分ad挥发分vdaf硫分std胶质层厚度ymm黏结指数g值1972668094137629722441091778396926860861577495124220881679598124810821577698824550911476方案3是在方案2的基础上保持肥煤比例不变降低主焦煤1215区间配入量适当配入瘦焦煤1517区间并增加三分之一焦煤0812区间图形接近正态分布rmax为1316比方案2增加0039从煤质分析上可以看到方案3的g值变化不大y值有所减少表明随着三分之一焦煤和瘦焦煤比例提高胶质体含量有所下降焦炭热强度csr对比方案2有所增加
DOI: 10.3969/j.issn.1000-6826.2019.04.007
煤的镜质组反射率及其分布图在 配煤炼焦中的应用
Application of Vitrinite Reflectivity and Its Distribution Histogram of Coal in Coal Blending Coking
作者单位：1. 本钢技术研究院，辽宁 本溪 117000；2. 本钢北营焦化厂，辽宁 本溪 117000
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焦炭质量
高温反应时适配性就越好，配煤效果以及焦炭质量 越好[4-6]。
实验方法
实验原料
实验煤样分为单种煤和配合煤，均采自焦化厂 实际生产用煤。 煤的镜质组反射率及其分布图测定
对于同一煤种不同煤组，有的来煤是国矿或进 口，其煤质比较稳定。有的来煤是地矿，需要关注 其反射率的波动及分布图是否出现凹口情况。在实 际生产监控过程中，有的焦煤，比如进口焦煤的Rmax 数值稳定、方差小，对应分布图变化很小，判定为 单一煤层煤，其性质稳定，见图1(每个月取1个试 样，图1为3个月试样的分布图)和表1(煤镜质组反射
实验结果及分析
来煤质量控制
来煤质量，即单种煤的质量是配煤炼焦的基 础，配煤方案的有效实施是建立在单种煤性质确定 的前提下，一旦单种煤煤质失真，则起不到在配煤 炼焦中所应该起的作用，造成配煤方案偏离。有的 洗煤厂或供煤企业在供应单种煤时为了追求利润， 将多种低廉煤混配后作为单种煤出售，在对这种来 煤进行传统工艺指标检测时，检测结果变化不大不 易发现混配问题。或者同一开采矿区，开采到不同 变质程度煤层时不加以区分混合导致煤质波动情况 出现。因此，焦化厂必须建立来煤质量管控机制以 保证配煤方案的行之有效和焦炭质量稳定。
为了满足高炉大型化及强化冶炼对焦炭质量 越来越高的要求，很多焦化厂需要配入更多的优质 炼焦煤，而优质炼焦煤属于稀缺资源，成本居高不 下。为了缓解炼焦成本与优质炼焦煤供应日趋紧张 的矛盾，焦化厂一方面需要不断优化、升级炼焦工 艺，另一方面则需深入研究炼焦煤特性，使优质炼 焦煤利用效率最大化。由于煤的多样性及成因复 杂性，造成了煤在使用过程中表现出的性质千差万 别，煤岩分析方法针对煤的微观结构和组成，可以 非常有效地控制来煤质量和分析、指导配煤炼焦。 焦炭质量与其显微结构息息相关，决定焦炭显微结