配入低階煤煉焦對焦炭性能影響的研究

陳寧寧

（拜城縣眾泰煤焦化有限公司，新疆 阿克蘇 842300）

引言

在煉焦過程中，主煉焦煤（氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤）的黏結性和結焦性存在區別，在一定程度上對焦炭質量造成影響。目前，我國優質煉焦煤比較稀缺，如果將強黏結煤和部分弱黏結煤合理配比進行煉焦，在一定程度可使煉焦用煤資源變得豐富，同時降低焦炭生產成本。

1 試驗部分

1.1 原料

選取準噶爾地區的低階煤作為本次實驗對象，這類低階煤的研究目前有很多，而且已經開展了配煤煉焦生產。研究所用煉焦煤主要有三種，一種是準噶爾氣煤，其他兩種分選山西肥煤與焦煤。對實驗煤進行煤巖分離會得到相應的鏡質組和絲質組，此時需要將它們置于陰涼處晾干，同時，試驗原料包括低階煤顯微組分。

1.2 設備及方法

在進行煤巖分離實驗時，采用物理法，利用不同密度梯度的ZnCl2溶液從而實現高速離心分離。實驗所用到的煤樣需要放置在陰涼干燥的地方，能夠得到空氣干燥基樣品，然后再對煤樣進行破碎研磨處理，以便更好地對其基本性質進行分析。煤樣及其顯微組分的工業分析主要包括3 個部分：第一部分水分測定，第二部分是揮發分測定，第三部分灰分測定，這三部分都嚴格根據GB 212—91 來操作。紅外光譜分析使用NicdeT740 傅立葉變換紅外光譜儀。同時，在進行分析煤樣及其顯微組分的低溫熱解失重時，根據STA449F3Jupiter 測定[1]。同時，在整個的實驗過程中，溫度控制以及數據的采集基本上不需要人工太多的操作，微機能夠自動完成[1]。

目前，膠質體塑性測試時，主要涉及到膠質體透氣性以及膠質體流動性和軟固溫度區間等指標。因此，為了更好地對煤料的塑性性質進行研究，本文采取了以下的實驗，通過實驗來對塑性性質進行分析，同時分析了影響因素。

2 結果與討論

2.1 原煤的基本性質

本研究課題所選的實驗煤種：弱黏煤、氣煤、肥煤、焦煤，所選實驗煤樣的基本性質如表1。

表1 實驗原煤的基本性質

2.2 低階煤鏡質組對煉焦煤的影響

在常規煉焦煤種中配入不同比例的低階煤對不同煤種的影響程度不同，關鍵影響黏結特性。黏結性由膠質體狀態決定，因此膠質體狀態影響成焦。本文采用一定比例低階煤配入煉焦煤中展開研究[2]。

低階煤鏡質組對煉焦煤膨脹性影響結果見下頁表2。由表2 可知，2%～8%的低階煤鏡質組對氣煤、肥煤、焦煤的膨脹性影響差異較大。肥煤塑性溫度區間逐漸變小。收縮行為僅對肥煤的影響最??；氣煤和焦煤，由于開始軟化溫度稍有變低，使得塑性溫度區間稍有增加，氣煤增加約9 ℃，焦煤增加約6 ℃。隨鏡質組含量的增加，焦煤的最大收縮度減小、氣煤略有增大。鏡質組對氣煤、肥煤、焦煤膨脹度均有影響，隨著含量的增加，最大膨脹度逐漸減少。鏡質組含量（質量分數）在4%以下時，對焦煤和氣煤的影響較大，對肥煤的影響相對較小。膨脹性大小代表膠質體透氣性強弱。配入低階煤鏡質組膠質體質量下降，膠質體透氣性均增強[3]。

表2 不同煤質鏡質組對煉焦煤膨脹特性的影響

2.3 低階煤鏡質組對煉焦煤膠質體流動性的影響

在配入低階煤煉焦過程中，會對膠質體流動性產生影響，具體數據見表3。由表中數據得知，氣煤、肥煤和焦煤熱塑性流動度的影響規律基本一致。增加鏡質組含量，最大基氏流動度下降，軟化熔融區間縮短[4]。增加配入比例，氣煤軟化溫度提高，固化溫度不變，最大流動度由3 659 dd/min 降至1 115 dd/min，基氏流動度曲線收窄。由此得知膠質體減少導致流動性變差。肥煤隨著配入比例變化，軟化和固化溫度區間基本不變。焦煤比氣煤弱，配比為12%時，最大流動度下降69.1%，肥煤最大流動度下降65.3%，焦煤最大流動度下降了78.4%。

表3 不同煤質鏡質組對煉焦煤流動性的影響

2.4 低階煤鏡質組對煉焦煤黏結特性的影響

將4%、8%、12%的低階煤鏡質組分別配入到煉焦煤中，黏結力指數（Gi）測定結果如圖1 所示。由圖1可知，氣煤、肥煤、焦煤的黏結力指數隨著配入低階煤鏡質組比例的增大反而下降，當比例為12%時，氣煤、肥煤和焦煤分別下降了29.3%、8.5%和42.9%。焦煤、氣煤、肥煤的黏結力指數影響程度依次降低。低階煤鏡質組的加入與肥煤的交互作用偏正，與氣煤和焦煤的交互作用偏負，與塑性膠質體的流動、膨脹和黏結特性并非線性關系[5]。

圖1 低階煤鏡質組對黏結特性的影響

3 結語

隨著我國煉焦煤資源不斷減少，低階煤的應用逐漸成為研究趨勢。在配入低階煤煉焦中，增加低階煤鏡質組添加比例，氣煤、肥煤、焦煤等塑性膠質體的黏結力指數、流動性和膨脹性隨之下降，氣煤、肥煤、焦煤的整體流動性也同時下降。肥煤卻比較穩定，降低配比煤膠質體的液體量，穩定性變差。