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蒙古焦煤的煤质研究

(2012-04-26 10:18:40)

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杂谈

蒙古焦煤的煤质研究项茹张雪红薛改凤鲍俊芳

目前，我国进口的炼焦煤剧增，主要来自蒙古、澳大利亚、加拿大、印度尼西亚、俄罗斯和美国等国家。蒙古焦煤具有低灰、低磷的特点，挥发分含量相对较高，粘结性较强，反应活性高，在配煤炼焦中可适量使用。当前，宁夏、内蒙等西北地区的焦化企业开始使用蒙古焦煤。蒙古焦煤的挥发分为25%～27%, G值和Y值高，但配煤炼焦后的焦炭质量却较差，笔者对某矿点的焦煤进行了深入分析，发现了其煤质特殊性的原因所在。

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一,煤焦化消烟除尘地面站工程

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四、承接钢结构件及机械加工

1 试验原料及方法

试验原料为蒙古某矿点的焦煤，分别在6月、8月、9月取样分析。

（1）煤的各项工业指标参照国标进行测定。

（2）基氏流动度指标按美国标准ASTMD 1812-77进行测定。

（3）单种煤、配合煤的结焦试验采用l kg小型焦炉。

（4）焦炭显微结构按YB/T 077-1995《焦炭光学组织的测定方法》规程进行测试。

（5）焦炭热性能测定参照国标GB/T 4000-2008《焦炭反应性及反应后强度的测试方法》进行，反应时间为l h。

2 试验结果与讨论

2.1 单种煤的煤质分析

跟踪某矿点的焦煤，分别在6月、8月、9月取样分析，其工业分析、煤岩指标、流变性及焦炭显微结构的分析结果见表1。

表1 工业分析结果

试样	A_d,%	V_daf,%	G	X,mm	Y,mm
6月	10.72	25.02	90	28	17
8月	11.19	25.77	80	36	15
9月	10.55	26.47	91	27	18
河南八矿	10.12	23.34	89	27	18

2.1.1 工业分析

从表1可知，此矿点焦煤的挥发分在25%～27%, 属焦煤范畴，略高于河南八矿焦煤，G值高达90以上，Y值在17以上，工业分析指标与国内优质焦煤相当，但8月份G值下滑到80, Y值仅15, 煤质波动较大。

2.1.2 镜质组反射率及其分布

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表2列出了蒙古焦煤的镜质组反射率测定结果。从表2可知，蒙古焦煤的平均最大反射率在1％左右，变质程度较河南八矿焦煤低，接近于1/3焦煤。3次取样的变质程度均接近，表明为单一煤，在0.95%～1.35％区间集中度高达70％以上。6月、8月、9月煤质虽有波动，但变质程度均一致，这可能是由煤层的变化或者煤岩组分不同引起。

表2 镜质组反射率及其分布结果

试样	反射率分布，％
试样	R_max	＜0.75	0.75～0.95	0.95～1.35	＞1.35
6月	1.02	0.00	15.00	85.00	0.00
8月	0.99	0.00	20.00	80.00	0.00
9月	0.98	0.00	24.00	76.00	0.00
河南八矿	1.20	0.00	0.00	92.00	4.00

表3 流变性与膨胀性分析结果

试样	b值	基氏流动度
试样	b值	软化温度，℃	固-软区间，℃	MF, ddpm
6月	60.5	412	75	358
8月	47	416	72	195
9月	69	416	75	720
河南八矿	36	410	93	1278

2.1.3 流变性和膨胀性分析

表3列出了蒙古焦煤的流变性和膨胀性分析结果。蒙古焦煤的b值在35以上，略高于河南八矿焦煤，最大流动度在800ddpm以下，较河南八矿焦煤低，软化温度在410℃以上，属焦煤范畴，固-软区间仅75左右，相当于国内劣质焦煤的水准。 8月份试样的G值较低，胶质体含量少，膨胀度较低，最大流动度更低。分析结果表明，蒙古焦煤胶质体的性质特殊，与国内优质焦煤差异较大，虽粘结性强，但膨胀偏高，流动度偏低。

2.1.4 成焦显微结构分析

表4列出了焦炭显微结构的测试结果，该焦煤的成焦粗粒镶嵌结构少，仅35％左右，远低于河南八矿焦煤；惰性结构较高，3个试样均在30％以上，8月份的试样达40%，高于河南八矿焦煤。

表4 焦炭的显微结构（％）

煤样	粗粒	细粒	纤维	片状	惰性	同性
6月	36.00	30.00	0	0	34.00	0
8月	30.00	30.00	0	0	40.00	0
9月	38.00	27.00	0	0	35.00	0
河南八矿	65.00	7.00	4.00	0	23.00	0

表5 单种煤炼焦的焦炭强度分析（％）

试样	CSR	M₂₅
6月	73.86	93.31
8月	72.71	92.87
9月	73.15	92.22
河南八矿	74.12	93.68

2.2 单种煤的结焦性能分析

由表5可看出，此矿点焦煤虽然G值和Y值波动较大，但单种煤的结焦性能高，CSR达到了70％以上，接近于河南八矿的优质焦煤。

3 宏观煤岩组成分析

蒙古焦煤为露天开采，人工采选，来煤块度较大，将煤块破开后发现其断口、颜色、光泽、裂隙各异，焦煤中含有相当数量的暗煤成分，根据色泽的亮暗，对其进行了煤质分析。

3.1 不同煤层的煤质分析

从表6可知，此矿点焦煤煤样的G值和Y值虽高，工业分析的表观指标达到国内优质焦煤的水准，但煤层较复杂，其断面煤岩并非镜煤，而是由亮煤和暗煤组成，亮煤和暗煤的变质程度一致，但亮煤的G值和Y值高于暗煤，亮煤的挥发分达27％以上。流变性分析结果也表明，最大流动度和软化温度也存在较大差异，亮煤的软化温度低于410℃，较河南八矿焦煤低，介于1/3焦煤和焦煤之间，暗煤的软化温度高于亮煤，亮煤的最大流动度也远高于暗煤，暗煤几乎无流动性。

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表6 不同煤层的煤质分析指标

试样	A_d %	V_daf %	G	X mm	Y mm	R_max %	基氏流动度
试样	A_d %	V_daf %	G	X mm	Y mm	R_max %	软化温度 ℃	固-软区间 ℃	MF ddpm
蒙古焦煤	10.88	26.70	91	33	18	1.00	413	78	454
蒙古焦煤(亮)	10.71	27.85	92	35	18.5	1.01	405	81	642
蒙古焦煤(暗)	15.00	23.97	57	39	10	1.00	466	57	28

3.2 不同煤层焦炭显微结构

焦炭显微结构测试表明，亮煤的粒状镶嵌结构明显高于暗煤，暗煤成焦的惰性成分过高（表7）。总之，蒙古焦煤的变质程度偏低阶，煤岩组成复杂，惰性成分含量高，若煤层中亮煤成分高，G值和Y值高，否则就低，这就造成了此矿点焦煤的煤质波动大，实质处于1/3焦煤向焦煤过渡的状况。

表7 蒙古焦煤炼制的焦炭显微结构（％）

试样	粗粒	细粒	纤维	片状	惰性	同性
蒙古焦煤	36	25	0	0	39	0
蒙古焦煤(亮)	38	26	0	0	36	0
蒙古焦煤(暗)	24	23	0	0	53	0

4 配煤实验

因蒙古焦煤有强粘结性、丰富的胶质体，而且煤种单一，单种煤的结焦性能强，某钢厂将其作为优质焦煤（焦煤1号）引进，但其单种煤成焦的粗粒镶嵌少，仅与焦煤3号相当，与优质焦煤仍有一定差距。在配煤方案设计中，按全部替代焦煤1号（25%）、部分替代焦煤1号（15%）及全部替代焦煤2号（15%劣质焦煤G值＜80）设计。配煤方案和实验结果分别见表8和图1。

表8 配煤方案

配比％	气肥煤 +肥煤	1/3焦煤	蒙古焦煤（6月样）	焦煤1号	焦煤2号	瘦煤
基准1号	17	29	－	25	15	14
基准2号	17	29	25	－	15	14
基准3号	17	29	15	10	15	14
基准4号	17	29	15	25	－	14

http://www.meijiaohua.com/Up/2012410144817174.gif

图1 配用蒙古焦煤所得焦炭的CSR变化

从图1可看出，用蒙古焦煤全部替代优质焦煤1号，焦炭质量没有改善反而降低（基准2号)；当部分替代时效果略优（基准3号)；蒙古焦煤按劣质焦煤配用，其焦炭质量得到明显提高。说明蒙古焦煤的煤质与优质焦煤有本质差别，其合理优化配用，仍需进行进一步研究。

5 结论

（1）蒙古焦煤的变质程度略偏低，处于焦煤的下限至1/3焦煤的上限，G值和Y值高，膨胀度高，流动性低，单种煤的结焦性能好，但煤岩组成复杂，不同批次来煤的质量波动较大，与国内优质焦煤仍存在较大差异。

（2）在煤质判断中，同一矿点、同一煤层开采的炼焦煤煤质也可能发生变化，这不仅需要注意各项指标的变化，还需要观察宏观煤岩的组成。

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