两种进口焦煤的煤质分析与配煤炼焦实验研究

第４５卷第２期２０１７年４月煤化工Coal Chemical IndustryVol.45No.2Ａｐｒ．2017两种进口焦煤的煤质分析与配煤炼焦实验研究闫立强１，吴鹏飞２，何红华２，李培１，邵毅１，朱长军１（1.唐山首钢京唐西山焦化有限责任公司，河北唐山063210；2.河北工业职业技术学院，河北石家庄050091）摘要对进口焦煤和国内优质主焦煤进行了性能指标对比，结果表明，多尼尔焦煤和马维斯焦煤为低灰、低硫、中等挥发分、较强黏结性的中等煤化程度主焦煤，其G 值、Y 值、b 值较低，结焦性较差，在炼焦配煤中，只能作为二类甚至三类焦煤使用。

利用３００ｋｇ焦炉进行了配煤炼焦实验，结果表明，多尼尔焦煤和马维斯焦煤可以替代目前使用的莱克沃焦煤，配比为１６％￣１８％，３种进口煤相互替代，可提高采购进口煤的竞争性，达到降低成本的目的。

关键词进口焦煤，煤质，３００ｋｇ焦炉实验，配煤，炼焦文章编号：１００５－９５９８（２０１７）－０２－００４３－０３中图分类号：ＴＱ５２０文献标识码：Ａ收稿日期：２０１６－１２－０１基金项目：河北科技计划项目（１６２１３８１８）；河北工业职业技术学院的研发中心项目（２０１５ＹＦ０４）和重点课题项目（ＺＲＺ２０１７００１）作者简介：闫立强（１９８４—），男，河北邢台，工程师，硕士，２０１３年毕业于华北理工大学化学工艺专业，现从事焦化行业生产及技术研发工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｌｉｑｉａｎｇ００６＠１６３．ｃｏｍ。

通讯作者：吴鹏飞，讲师，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｕｐｅｎｇｆｅｉ１１１０８＠１６３．ｃｏｍ。

近年来，随着我国焦化行业的持续发展，国内优质炼焦煤供应逐渐不能满足焦化企业的需求，特别是优质主焦煤的短缺，将成为影响焦化生产、稳定和提高焦炭质量的最大阻碍。

为持续稳定生产，保证焦炭质量，研究者已经对国外储量丰富的炼焦煤种进行了大量研究。

胡夏雨等［１］对进口澳大利亚焦煤和加拿大焦煤的研究结果表明，配入澳大利亚焦煤，可以降低灰分和硫分；配入加拿大焦煤，可以提高焦炭热态强度。

王文光等［２］对进口澳大利亚的诺维茨和峰景煤的研究结果表明，进口煤质稳定，灰分、挥发分、硫分较低，通过配煤炼焦，可以降低焦炭灰分、硫分，提高焦炭强度。

当前钢铁行业不景气，同时国内主焦煤性价比低，为了最大程度地降低配煤成本，引进低灰低硫且价格较低的国外煤种是一种有效补充。

２０１５年前唐山首钢京唐西山焦化公司（简称西山焦化公司）已引进低灰低硫的国外煤种，但品种较为单一，不利于降低采购成本，因此，笔者对来自澳大利亚的多尼尔焦煤和马维斯焦煤进行了煤质分析、炼焦配煤等实验研究，与目前正在使用的进口莱克沃焦煤进行对比分析，从而为扩大炼焦煤资源、丰富进口煤的使用品种提供支撑，达到提高采购进口煤的竞争性、降低采购成本的目的。

1实验1.1实验原料进口莱克沃焦煤、多尼尔焦煤和马维斯焦煤。

1.2实验方法（１）分别按照ＧＢ／Ｔ２１１—１９９６、ＧＢ／Ｔ２１２—２００１、ＧＢ／Ｔ６９４８—２００８、ＧＢ／Ｔ５４４７—１９９７、ＧＢ／Ｔ２００６—２００８、ＧＢ／Ｔ４０００—２００８、ＧＢ／Ｔ１５５９０—２００８、ＧＢ／Ｔ８８９９—１９９８，对莱克沃、多尼尔和马维斯焦煤进行工业分析、煤岩组分、黏结性的测定，并进行３００ｋｇ焦炉配煤炼焦实验，将所得焦炭进行冷热态强度、显微组分检验。

（２）配煤炼焦实验方法：采用３００ｋｇ焦炉进行配煤炼焦实验，参照ＧＢ４８１—９３的规定进行煤样采集，将３００ｋｇ（干基）煤样进行粉碎，使粒度小于３ｍｍ的约占９０％，将煤样分次装入煤箱。

炉墙温度达８５０℃时，装炉，炭化时间２０ｈ。

2结果与讨论2.1原料煤性质按照ＧＢ４７５—２００８商品煤样人工采取方法，对莱克沃、多尼尔和马维斯焦煤进行煤质分析，同时将其他煤种列出，作为对比。

原料煤性质分析列于表１。

２０１７年第２期煤化工莱克沃多尼尔马维斯１２３４５６A ｄ／％７．６８６．９６７．６０１０．４９．９１０．２９．０１０．０１０．０V ｄ／％２１．４４２１．８２２１．８０１９．７１８．５２０．５１７．６１７．９２０．５Ｓｔ，ｄ／％０．４００．４００．２６１．２００．９００．６０１．０６０．５５０．５７G 值６９．５５６８．００７６．００８６８４９０８１８０８８b 值／ｍｍ－１５．５４－１９．００３．００３０２０６５２３１９３３Y 值／ｍｍ２４．４３２０．００３１．００１７．７１６．３２２．０１５．１１５．５１８．５X 值／ｍｍ１３．１４１０．００１３．５０３２３５３１３０３０２８煤种国内焦煤其他进口煤进口焦煤表1原料煤性质分析按照ＧＢ／Ｔ１５２２４—２０１０煤炭质量分级关于灰分和硫分的有关规定，３种进口煤均属于低灰分、低硫煤。

根据ＭＴ／Ｔ８４９对于煤炭挥发分的分级规定，３种进口煤均属于中等挥发分煤。

马维斯煤的黏结指数G 值为７６．００，胶质层最大厚度Y 值为３１．００ｍｍ，奥亚膨胀度b 值为３，均高于莱克沃焦煤、多尼尔焦煤的指标，说明其在热解过程中，可生成较多数量的胶质体，黏结性和膨胀性较高，能够黏结更多的惰性物质。

综合对３种焦煤的煤质分析，可判定３种进口焦煤都属于低灰分、低硫分、中等挥发分、较强黏结性的中等煤化程度的２５号主焦煤。

与其他主焦煤对比可知，在配煤过程中，莱克沃焦煤、多尼尔焦煤和马维斯焦煤能够发挥降灰、降硫作用。

从挥发分、黏结性指标和结焦性情况（表１）来看，莱克沃焦煤、多尼尔焦煤和马维斯焦煤G 值、Y 值、b 值较低，结焦性较差，在炼焦配煤中，只能作为二类甚至三类焦煤使用。

故３种进口煤可搭配高灰、高硫、低价格煤种进行配煤炼焦，达到降低成本的目的。

由于目前国内市场混煤严重，故对３种进口煤进行了煤岩分析，３种进口焦煤的镜质组反射率和煤岩显微组分结果列于表２。

煤种莱克沃多尼尔马维斯R ｅ平均值１．２１１．０２１．１７R ｍａｘ平均值１．２８１．０８１．２５标准偏差０．０５０．０７０．０６镜质组５９．１０７０．００５８．００壳质组０００惰质组４０．３０２８．７０４０．７０矿物０．６０１．３０１．３０活性组分５９．１０７０．００５８．００惰性组分４０．９０３０．００４２．００活惰比１．４４２．３３１．３８表23种进口焦煤的镜质组反射率及显微组分%由表２可知，莱克沃焦煤、多尼尔焦煤和马维斯焦煤为单一煤种，平均最大反射率R ｍａｘ分别为１．２８％、１．０８％和１．２５％，标准偏差分别为０．０５％、０．０７％和０．０６％，呈现出较强的焦煤性质，符合最佳配煤的要求［３］，仅从镜质组反射率指标上判定，多尼尔焦煤和马维斯焦煤可以作为配煤的骨架主焦煤使用。

莱克沃焦煤、多尼尔焦煤和马维斯焦煤的岩相显微组成以镜质组和惰质组为主，还有较少量的矿物。

有关研究［４－５］证明，形成焦炭光学组织主要成分的是煤中的镜质组部分，它的性质对焦炭光学组织起着决定性的影响，决定着焦炭光学组织的类型及各向同性与各向异性的比例；在成焦过程中，壳质组大部分析出，仅少量保存在焦炭中，成焦后以原来的形状形成气孔，增加与ＣＯ２的接触面，提高反应性；煤中的惰性半镜质组、惰质组等显微组分，在成焦过程中，较易形成封闭气孔，在受热与ＣＯ２接触反应过程中，变为开放气孔，进而加速焦炭的溶损反应，降低焦炭的反应后强度。

由表２还可以看出，莱克沃焦煤、多尼尔焦煤和马维斯焦煤的壳质组含量均为０，成焦后不易形成气孔，故炼制的焦炭应具有较低的反应性；同时３种煤的惰质组质量分数均较低，为２８．７０％￣４０．７０％，在成焦过程中，形成的封闭气孔较少，会降低焦炭的溶损反应，从而使焦炭的反应后强度不降低。

因此，３种焦煤参与炼制的焦炭应具有较低的ＣＲＩ和较高ＣＳＲ。

2.2300kg 焦炉配煤炼焦实验以生产配煤方案为基础方案，在此基础上，方案１用多尼尔焦煤替代莱克沃焦煤，方案２用马维斯焦煤替代莱克沃焦煤。

由于３种进口焦煤的灰分、硫分和挥发分基本接近，因此互相替代后，对焦炭的灰分、硫分影响不大。

实验配煤方案列于表３。

４４－－２０１７年４月按３种配煤方案，分别进行３００ｋｇ焦炉炼焦实验，所得焦炭性质列于表４。

从表４可看出，方案１与基础方案相比，焦炭的平均块度由６５．１０ｍｍ提高至６６．４０ｍｍ，M ４０由８９．２３％降低至８８．８２％，M １０由５．９９％升高至６．２０％，ＣＳＲ由６５．００％提高至６５．８０％，ＣＲＩ由２３．１０％降低至２２．８０％，数据变化不大，说明多尼尔焦煤可替代莱克沃焦煤。

基础方案方案１方案２其他焦煤４８４８４８莱克沃１７００多尼尔０１７０马维斯００１７肥煤２５２５２５瘦煤１０１０１０焦煤方案表3实验配煤方案基础方案方案１方案２＞８０ｍｍ２７．２０２７．７１３１．３３６０ｍｍ￣８０ｍｍ３７．７０３９．７７３５．０７４０ｍｍ￣６０ｍｍ２３．９４２３．２６２２．２３２５ｍｍ￣４０ｍｍ４．２６４．０３４．４１＜２５ｍｍ６．９１５．２２６．９６平均块度／ｍｍ６５．１０６６．４０６６．１７M ４０／％８９．２３８８．８２８８．９６M １０／％５．９９６．２０６．０４ＣＳＲ／％６５．００６５．８０７０．００ＣＲＩ／％２３．１０２２．８０１９．３０%表4焦炭性质焦炭筛分组成／％方案２与基础方案相比，焦炭的平均块度由６５．１０ｍｍ提高至６６．１７ｍｍ，M ４０由８９．２３％降低至８８．９６％，M １０由５．９９％升高至６．０４％，基本接近，但焦炭的热态性能变化比较大，马维斯焦煤替代莱克沃焦煤后，ＣＳＲ由６５．００％提高至７０．００％；ＣＲＩ由２３．１０％降低至１９．３０％，焦炭质量变优，这是由于马维斯煤的结焦性能优于莱克沃的结焦性能，即马维斯焦煤的G 值、Y 值、b 值均高于莱克沃焦煤，使焦炭的微观结构发生变化。

3结论通过对多尼尔焦煤和马维斯焦煤的质量分析与配煤炼焦实验研究，可知多尼尔焦煤和马维斯焦煤为低灰分、中等挥发分、低硫分、较强黏结性的中等煤化程度主焦煤，且价格便宜，可以引进，以代替目前使用的莱克沃焦煤；这两种进口焦煤应用到配煤中，可以生产符合质量要求的焦炭，既扩大了炼焦煤资源，稳定了生产，同时使３种焦煤形成竞争机制，利于企业降低成本。

参考文献：［１］胡夏雨，林李全，王杰．进口炼焦煤性能研究［Ｊ］．冶金信息导刊，２００４（５）：４－７．［２］王文光，付裕，孙海英，等．澳大利亚进口焦煤煤质特性与结焦特性研究［Ｊ］．煤质技术，２００８（５）：１３－１５．［３］项茹，薛改凤，陈鹏，等．炼焦煤镜质组反射率分布对焦炭显微结构和热性能的影响［Ｊ］．煤化工，２００７，３５（５）：４７－４９．［４］马学刚．焦炭光学组织的测定与分析［Ｊ］．山东冶金，２００５，２５（２）：３７－３９．［５］陈爱国，周淑仪．煤岩显微组分与焦炭显微结构组成之间关系的研究［Ｊ］．煤化工，１９９５，２３（４）：３８－４１．实验方案闫立强等：两种进口焦煤的煤质分析与配煤炼焦实验研究Analysis of the Coal Quality of Two Kinds of Imported Coking Coals andExperiment on Coal Blending for CokingYan Liqiang 1，Wu Pengfei 2，He Honghua 2，Li Pei 1，Shao Yi 1and Zhu Changjun 1（1.Xishan Coking Co.，Ltd.，Shougang Jingtang United Iron &Steel Co.，Ltd.，Tangshan Hebei 063210，China ；2.Hebei College of Industry and Technology ，Shijiazhuang Hebei 050091，China ）AbstractThe property index of imported coking coal and domestic high quality coking coal was compared in thepaper.The results showed that Dornier coking coal and Mavis coking coal were medium-rank coals ，which had low ash and sulfur ，medium volatile matter and strong caking.And the values of G ，Y and b were low and coking property was poor.These two imported coking coals could only be used as Class II or even Class III coking coals in the coal blending for coking.The experiment in 300kg coke oven showed that Lake Vermont coking coal that is currently used could be replaced by imported Dornier coking coal and Mavis coking coal ，with the proportion of 16%-18%.The substitute method of 3imported coals could improve the competitiveness of buying imported coals and reduce the production cost.Key wordsimported coking coal ，coal quality ，300kg coke oven experiment ，coal blending ，coking４５－－。