煤岩学在焦化行业中的应用概述

　第6期总第184期

冶　金　丛　刊

Sum.184　N o .6　

　2009年12月M ET ALLURGI C AL C OLLECTI O NS

Dece mber 2009　

作者简介:刘彬彬(1984-),男,贵州大学化学与化工学院硕士研究生1

煤岩学在焦化行业中的应用概述

刘彬彬　吴贤熙

(贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳550003)

摘　要　煤岩学是把煤作为有机岩石来研究的一门学科,它划分了煤岩宏观组成和微观组分。随着炼焦业和煤岩

学的发展,煤岩学在焦化行业中得到了广泛应用,本文对其在焦化行业中评定煤质、鉴定混煤、指导炼焦配煤和预测焦炭质量等方面的应用做了概述,指出随着研究的深入煤岩学在焦化行业中将起到越来越重要的作用。关键词　煤岩学;焦化行业;炼焦配煤;焦炭质量中图分类号:T Q533 文献标识码:A 文章编号:1671-3818(2009)06-0045-03

SU MMAR Y OF C OA L PETR OGR APH Y APP L I CATI O N I N COKI NG I N DUSTR Y

L iu B inbin W u Xianxi

(College of Che m istry and Che m ical Engineering,Guizhou University,Guiyang 550003,Guizhou )Abstract Coal petr ography treats coal as organic r ock t o study .It refers macr oscop ic coal petr ographic compositi on and m icr ocos m ic coal petr ographic compositi on .W ith the devel opment of coking industry and coal petr ography,coal petr ography is widely used in the coking industry,such as evaluating coal quality,identifying m ixed coal,guiding coal blending,p redicting coke quality and s o on .Coal petr ography will p lay a more and more i m portant r ole in the future .

Key words coal petr ography;coking industry;coal blending;coke quality

1　前言

煤是一种固体可燃矿物。从岩石学的角度看,它是一种可燃性有机沉积岩。煤岩学就是把煤视为一种由多种性质不同的组分以不同的结构混合组成的、性质复杂多变的有机岩石为其研究对象,研究其性质、变化及应用的一门学科。它抓住煤本身并非单一纯净物这一特征,运用各种常规研究手段来研究煤中各组分及组分间交互作用对煤性质的影响,研究不同

变质程度煤及其交互作用对混合煤性质的影响[1]

。在焦化行业中煤岩学主要应用在评定煤质、鉴定混煤、指导炼焦配煤和预测焦炭质量等方面。

2　煤岩组成

2.1煤岩宏观组成

宏观煤岩成分是指用肉眼可以区分开的基本组成单位,通常可以分成镜煤、丝炭、亮煤、暗煤四种组分[2]

。

(1)镜煤。镜煤呈黑色,光泽强,比重小,结构均一,是煤中肉眼能见的最光亮和最黑的组分,常具有垂直裂纹,易破碎成立方形小块,断口往往呈贝壳

状。在煤层中多呈条带状、透镜状分布。

(2)亮煤。亮煤呈黑色,光泽较强,性质较脆,是腐植煤中主要宏观煤岩组分。在煤层中不是均一组分,常含有平行层理分布的镜煤、暗煤、丝炭组分。

(3)暗煤。暗煤呈暗黑色,色泽暗淡,致密坚硬,比重大。一般层理不清晰,多呈粒状结构,断口粗糙,呈不平坦状,在煤层中常以较厚的分层存在或单独形成煤层,是煤中常见组分。

(4)丝炭。丝炭外观像木炭,颜色灰黑,具有明显的纤维状结构和丝绢光泽,丝炭疏松多孔,性质很脆,易破碎,能染指。一般煤中丝炭含量不多,常呈扁平状透镜体沿煤层的层面分布。2.2　煤岩显微组分

煤在泥炭化阶段由于生物化学作用的条件不同,在变成的泥炭中可以形成外观和性质上不同的成分。其中可以在显微镜下观察到的岩相组分叫做显微组分。根据原始材料成因和性质的不同,有机显微组分可分为镜质组、丝质组、壳质组三类[3]

:

(1)镜质组。它是植物残体受凝胶化作用而形

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成的。植物残体的木质纤维组织在多水少氧的环境中,有厌氧细菌条件下,由于吸水膨胀和生物化学共同构成的凝胶化作用而形成镜质组分,它是煤中最主要的显微组分,我国多数煤田的镜质组含量约为60%～80%。镜质组是煤中最重要的熔融组分,其粘结性随变质程度的改变而变化;其变质程度可用反射率精确地测定。炼焦煤镜质组的反射率大致在0.65～2.00之间。

(2)丝质组。它是植物的木质素、纤维素等组织经丝炭化作用得来,也是煤中常见的一种显微组分,但其含量比镜质组少,我国多数煤田的丝质组含量约为10%～20%,丝质组(包括丝炭、不透明基质等)无粘结性。在投射光下呈黑色,宏观表面光泽暗淡,纯丝炭性脆,相对密度1.31～1.36以上,质地坚硬。丝质组在炼焦过程中属于完全惰性组分,其结构几乎不发生变化而转入焦炭气孔壁中。

(3)壳质组。由植物遗体中的角质体、树脂、孢子等形成,大都能以原来状态保存于煤中。在透射显微镜下观察到的这些保持自己形状和结构的植物残骸即为壳质组。3　煤岩学的应用

3.1　评定煤质

煤岩学中各种常用方法与化学分析结合起来能较全面而精确地评定煤质[4]。煤的变质程度和煤岩组成是影响煤质的主要因素,同一煤层的变质程度一般不会有差异,而同一层煤不同部位的煤质却可能不同,这一般是由于其煤岩组成不同所引起的。同一煤田不同煤层,由于煤岩组成不同而导致煤质差异就更常见[5]。另外,由于煤岩组成中的某种显微成分含量不同而使煤样的煤质有差别。如果不作煤岩学鉴定,很难对各种煤质做出准确的评定。现在越来越多的焦化厂的技术人员认识到煤岩学方法的重要性,并在煤质评定中加以利用,取得了良好的效果。

国内相关的研究机构和部分学者根据他们各自的研究成果,发现镜质组最大反射率平均值与现行煤分类中各类煤存在着大致的对应关系,提出了不同变质程度烟煤的镜质组最大反射率分布区间,有代表性的2个划分方案见表1[6]。

表1　不同变质程度烟煤镜质组反射率的划分区间%划分方案

R0max

气煤肥煤(1/3焦煤)焦煤瘦煤贫煤

方案10.6～0.8850.9～1.2 1.23～1.42 1.59～1.71—

方案2

0.65～0.90.9～1.2 1.2～1.7 1.7～1.9

1.9～

2.5

0.61～0.840.84～1.13 1.13～1.6 1.6～1.8

1.8～

2.35

需要指出的是,肥煤和1/3焦煤的反射率平均值和反射率分布图基本重合,用反射率平均值和反射率分布图无法区分肥煤和1/3焦煤,此时必须借助G、Y值作为辅助判定指标。

3.2　鉴定混煤

所谓混煤就是用不同变质程度煤混合而成的单种洗精煤,他的混合方式可以是变质程度相近的煤混合,也可以是变质程度相差很大的煤混合。现在焦化厂大多采用配煤炼焦。在炼焦配煤中最好使用单种煤,并且要求同一煤点各批次来煤无大的波动,否则会影响配合煤的质量,进而影响焦炭质量。在焦化生产中经常会遇到煤样不是单种煤,而是混煤,这可能是在后天的开采、洗选、运输、销售等诸多环节中,由于技术条件、经济利益驱使等因素造成的,不论出于何种原因的混煤对焦化生产都是不利的。因此焦化企业为了正常运用配煤技术,稳定焦炭质量,需要鉴别混煤。目前,国际上混煤的鉴别主要是根据煤的镜质组反射率直方图来进行的[7]。利用镜质组反射率直方图可直观地反映出不同变质程度煤混杂在一起的情况。

单种煤的镜质组反射率直方图为单峰,且分布范围窄,测值标准差小,标准差S≤0.1。与单种煤相比,混煤的镜质组反射率直方图主要有以下特征[8]:

(1)由两种以上变质程度有明显差异的煤构成的混煤,其镜质组反射率直方图明显为双峰或多峰。

(2)由两种以上变质程度相近但煤岩组成明显不同的煤构成的混煤,而这两种煤性质一般有较明显的差异。通常这种混煤的镜质组反射率直方图为单峰,其单峰测定值标准差较大。

(3)同一供煤单位,不同批次来煤镜质组反射率直方图或煤岩组分组成有明显变化,这会直接影响其在配煤中所起的作用,严格讲,这种情况亦应视为混煤。

3.3　指导配煤

随着煤质基础工作的深入和配煤技术的发展,科学配煤几乎离不开煤岩学已得到公认,在目前各国较好的配煤方法中绝大多数都应用了煤岩配煤的原理。

配合煤的结焦性并不是各单种煤结焦性的简单加和。在配合煤中如果配伍性不好,当某一变质程