煤的性质

工艺技术
一．煤的性质
1.煤的元素组成
煤的组成以有机质为主题。

煤的工艺用途只要是以煤中有机质的性质来决定的。

煤中有机质主要由:碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五类元素组成，另外一些数量很少的元素如：：磷（P）、氯（CL）、和砷（AS）等一般不列入有机质元素组成之内，其中C.H.O 元素占煤中有机质的95%以上。

2.煤的工业分析
按国家标准GB212的规定，煤中的工业分析是煤的水分(Mad)、灰分（Aad）、按发分（Vad）和固定碳（FCad）四个分析项目的总称。

利用工业分析结果可初步判断煤的质量，特别是作为燃烧的质量，利用干燥无灰基挥发分（Vdaf）及焦渣特征可以大致确定煤的牌号。

另外，从工业分析数据还可以计算煤的发热量和焦化产品的产率等。

但是为了在工业生产中使用方便，通常还会加上全硫（Sta）和低发热值（Qnet）.
(1).水分
根据水分的结合状态可分为游离水和结晶水两大类，前者又可分为外在水分和内在水分两种。

矿物质所含的结晶水或化合水，在煤的工业中不考虑。

煤的水分测定方法多种，我国国家标准采用两种测定发发分别为（1）通氮干燥法，适用于所有煤种；（2）空气干燥法仅适用于烟煤和无烟煤。

其重点为：秤取一定量的空气干燥煤样，置于105-110℃干燥箱中干燥到恒重。

然后根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数（空气干燥基）。

(2)灰分
煤的灰分不是煤的一种固有性质，因为煤中并不含灰，灰分是煤在一定条件下完全燃烧后得到的残渣。

在焦化过程中，煤中的有机质部分分解出大量挥发物，故焦炭中的灰分无疑就高于装炉煤的灰分，且焦炭的灰分与培育炉煤的灰分成正比，并可由煤中的灰分及挥发分产率计算出来。

灰分按其存在的形态可分为内在灰分和外在灰分。

内在灰分源于原生矿物质和次生矿物质，很难用洗选法去除。

外在灰分源于外来物质比较容易洗选去除。

灰分的去除方法有缓慢和快速灰化法。

其重点是秤取一定量的空气干燥煤样，放入马
弗炉中，一定温度下灼烧到质量恒定，以残留物的质量占煤样质量的百分数作为煤样灰分的测定值（空气干燥基）。

（3）挥发分
煤样在隔绝空气和一定温度的条件下加热，煤样中一部分气体逸出，从煤样失去的质量中减去内在水分即的挥发物质量，用占总煤样的质量百分数表示。

即为煤的挥发分。

工业分析常用的基准是干燥无灰基（Vadf）。

（4）固定碳
从测定碳的挥发后的的残渣中减去灰分的残留物，占煤样的质量百分数表示即煤的固定碳是指从煤中去除水分、灰分和挥发分的残留物。

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（5）全硫
全硫的测定法有艾氏法、高温燃烧法和弹筒燃烧法，通常以高温燃烧（快速法）为主。

艾氏（重量）法做法较正用。

含硫量以占煤质量的百分比数表示ST·D为干基全硫。

艾氏法的测定是将试样与艾氏剂混合。

在一定的温度下灼烧，使其生成硫酸盐，然后用水浸取，硫酸跟离子生成硫酸钡的重量计算式样中的全硫含量。

高温燃烧法测定是将试样置于125℃高温管式炉中，通氧气或空气进行高温燃烧，生成硫的氧化物，被氧化过的氢溶液吸收，生成硫酸溶液，用氢氧化钠标准溶液滴定，计算焦炭中的全硫含量。

3.煤的主要工艺性质
（1）煤的粘结性和结焦性
煤的结焦性是评价炼焦用煤的主要指标，是烟煤在干馏时粘结其本身或加入多惰性物的能力，煤的粘结性是煤结焦的必要条件。

煤的结焦性是全面反映煤在干馏过程中软化熔融直到固化形成焦炭的能力。

煤的结焦性包括形成半焦前的结焦性和形成半焦后的收缩性。

煤的粘结性和结焦性是两个概念，炼焦煤必须兼有粘结性和结焦性，两者互相联系，但又有不同，粘结性好的煤在形成焦块时可能裂纹较多、变碎，其结焦性不一定好，但结焦性好没必须有良好的粘结性。

一般情况下肥煤粘结性最好，而焦煤结焦性最好。

粘结性和结焦性与煤的变质程度和岩相组成关系，对这些性能的研究，现代方法大体分两类；一是测最终效果，如罗加指数、GRI值指数、坩埚膨胀度和基氏葛金指数；其二测定胶质体的数量和性质，如胶质层指数、奥亚膨胀度和基氏流动等。

中国煤炭分类第一个方案，与1958年颁布实行，主要以挥发分和胶质层指数作为分类指标现行的国家标准则采用挥发分、GRI值指数、胶质层指数、奥亚膨胀度四项指标作为分类依据。

粘结指数测定是将粉碎的煤按1：5或3：3的配比使烟煤和标准无烟煤混合后放在850℃的马佛炉内灼烧，将得到的焦块用特定的转鼓进行实验，然后进行筛选，前后进行2次根据筛选物的重量数值计算出粘结指数。

胶质层指数测定是在模拟工业条件下，对装在煤杯中的煤样进行单侧加热，按照国标GB479—87烟煤胶质层指数测定方法可测得三个指标，Y值（最大胶质层厚度），X（最终收缩度）和体积曲线类型。

Y值越大，一般表明煤的粘结性越好；一般当煤的Vadf为30%左右时，Y值出现最大值，Vadf小于13%的煤和Vadf大于50%的Y值几乎为零。

（2）煤的发热量
所谓煤的热解，是指煤在隔绝空气的条件下进行加热，烟在不同温度下发生的一系列物理变化和化学变化的复杂过程。

其结果生成气体（煤气）、液体（煤焦油）、固体（半焦成焦炭）等产品。

煤的热解也称为煤的干馏和热分解。

目前煤加工的主要工艺仍是热加工。

按热解最终温度不同分为：高温干馏（950℃--1050℃）、中温干馏（700℃--800℃）、低温干馏（500℃--600℃）。

煤的热解是煤热化学加工的基础。

二．煤的储存和使用
1.储存
储存煤的管理必须做到一下几点：
（1）煤场有足够的容量，以保证一定的储备量，保证焦炉的连续稳定生产，大中型焦化必须保证10—-15天的备量，每种煤尽量可能有2-3堆，条件限制，也应有2堆以分堆取用。

（2）需确保不同煤种单独存放。

（3）同一种煤的储存应考虑消除其不同矿#或矿层煤质的差别。

（4）煤堆以保持一定高度。

（5）煤的存放时间不能过长，过长煤容易氧化，甚至自燃，煤氧化后，其结焦性变坏，挥发分、碳和氢含量降低，氧和灰分增加，各煤种规定允许的堆堆放时间为：气煤：夏季30天，肥煤：夏季60天，冬季90天；焦煤：夏季60天，冬季90天；瘦煤夏季90天，冬季120天。

2．使用
严格按照配煤要求，按堆放时间循环使用。

三．煤的配合
1.炼焦配煤的重要意义
配煤就是将两种以上的煤，按照一定的比例配合起来炼焦。

合理配煤能充分发挥各种煤的特点，取长补短，提高焦炭的质量，合理利用当地炼焦煤源，减少运输距离，合理利用煤碳资源，提高综合效益。

2.配合煤的质量要求及对焦炭的质量的影响，配合煤总的质量要求是合理稳定水分，适宜的膨胀压力，低灰、低硫、高粘结和合理的挥发分。

（1）灰分：配合煤的灰分在炼焦后全部残留于焦炭中，灰分指标可按焦炭要求计算：配合煤灰分=焦炭灰分×全焦率。

灰分是惰性物质，灰分高则粘结性减弱，灰分是焦炭裂纹的起点，灰分颗粒越大则裂纹越宽、越深、越长，所以配合煤灰分高，焦炭的强度降低，在焦炉内二次加热时，使焦炭在高炉内进一步破坏，热强度变差。

（2）挥发分：配合煤挥发高，煤气和化学产品的产率高，但焦炭产率降低，焦炭的最终收缩量、裂纹度增大，在大多数情况下，挥发分过高结焦性会减弱，焦炭强度会降低。

通常将入炉煤挥发分控制在28%--32%范围内，另外挥发分升高，推焦时粉尘放射量显著则加。

（3）硫分：煤中在硫分约有60-70%转入焦炭，因配合煤的成焦率为70-80%，故焦炭硫分约为配合硫分的80-90%。

（4）水分：当煤水分变大时，易产生生焦，甚至发生难推焦。

（5）粘结性：配合煤的最大粘结指数在65-78%，最大胶质层厚度为17-22mm。

当配合煤粘结指标偏低时，其他增减会明显影响焦炭的抗碎强度和耐磨强度。

（6）膨胀压力：膨胀压力过大能够损坏护炉强或造成推焦困难。

3.焦炭质量对高炉生产的影响
（1）灰分：灰分在焦炭中是有害组分，它的存在是焦炭的含碳量相对减少，致使高炉中的铁水温度下降，灰渣量增加，为使灰渣易于排除，需要增加更多的助溶剂，而这样又使焦比增加，降低高炉生产率。

一般焦灰分增加1%高炉溶剂的消耗增加4%炉渣量月增加3%，焦化增加1.7-2%。

而生产能力将降低2.2-3%。

（2）硫分：焦炭含硫高会使生铁含硫提高，质量降低，一般生铁中含硫量大于0.07%即为废品，在高炉中除硫就需要多惨家石灰和焦炭，从而降低产量，一般认为焦炭含硫量增加0.1%。

焦比升高1.5%左右，高炉生产能力降低2.5%
（3）挥发分和固定碳：焦炭的挥发分是焦炭的成熟的标志，太高表示强度差，太低则表示焦炭过火，过火的焦炭裂纹多易碎。

固定碳是焦炭中的可燃成分。

四．如何实现煤种的最佳配合
1.实现煤种的最佳配合的原则
（1）配合煤生产的焦炭应达到规定指标，满足客户要求。

（2）符合本区域煤炭资源近期平衡和远景规划，充分利用区域煤种最大限度的实行区域配煤，降低成本。

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（3）根据煤的结焦性和粘结性合理搭配。

（4）使用煤质稳定的煤源保持煤配比和配煤质量劲量稳定，以利用备煤操作和焦炉热工制度管理。

（5）在可能的条件下，充分考虑综合产出效益。

五．煤场的作用是什么？煤场管理有哪些内容？
煤场的作用主要有两点：一提供合理库存，利用生产的持续和稳定，降低因洗精煤采购及运输问题对生产造成的影响进度。

二是对来煤储存进行均质化，可能有效的稳定和调节使用过程中洗精煤水分、灰分、硫分等指标。

煤场管理主要有一下内容：
（1）库存管理：总库存量及上。

下限，单煤种库存量及上、下限，货位分布、储存时间、进出量等。

（2）质量管理：各煤堆质量参数等。

（3）操作管理：煤种的作业范围，包括堆高、间距、形状。

煤堆温度等。

（4）计划管理：作业计划的制定、执行及检查。

（5）标识管理：货位及煤堆的标识。

（6）其他管理：防雨、防渍、防尘等。

六．如何防止洗精煤氧化变质
洗精煤氧化变质，就是洗精煤在一定的存放时间内，其质量指标由于氧化而发生下降情况。

要防止洗精煤氧化变质，主要采取以下措施：
（1）确定洗精煤存放周期，尽量在周期内使用。

（2）在洗精煤表面喷洒覆盖剂。

（3）采取有效的沥水措施，是洗精煤水分降低。

（4）检测煤堆温度在45℃以前使用。

七．如何控制配煤细度
1.什么是煤的细度？
细度是量度煤破碎程度的一种指标。

炼焦生产中，用0-3mm粒级煤占全部的质量分数来表示入炉煤的细度。

2.控制配煤细度主要有2个方面：
（1）对破碎机参数的控制
a.降低转子转速，可降低细度，否则反之。

b.减少锤头数量，可降低细度，否则反之。

c.反击板与锤头距离越近细度越大，否则反之。

d.锤头远端表面积（打击面）越大细度越大，否则反之。

（2）破碎工艺的控制
a.选择性破碎：针对大颗粒或单种煤进行破碎。

b.成组破碎，按煤种性质分组，分别破碎。

不论何种方法，要注意控制配合煤的精度组成，各种煤的各成分的粒度分布情况，例如同样是80%的细度的同一配合煤，小于1mm的占80%与大于1mm且小于3mm的占80%是完全不同的。

四．煤场的作用。