特殊成因煤的鉴别及配用方法

摘要

本发明公开了一种特殊成因煤的鉴别方法，包括如下步骤：1)用偏反光显微镜在油浸物镜下观察待鉴别单种煤制成焦炭后的气孔壁的光学组织结构；2)测定煤的镜质组平均最大反射率和制成焦炭后的光学组织结构，如果煤制焦后的气孔壁的光学组织结构组成中细粒纤维化结构、中粒纤维化结构或粗粒纤维化结构所占比例达到15％，则判断该炼焦煤为特殊成因煤。本发明还公开了一种特殊成因煤的配用方法。本发明将细粒纤维化结构、中粒纤维化结构和粗粒纤维化结构与细粒、中粒和粗粒镶嵌结构区分开来，对其配用时，相应地限制了配合煤中细粒纤维化结构、中粒纤维化结构和粗粒纤维化结构的比例，避免了所炼焦炭质量波动和劣化。

说明书

技术领域

本发明属于冶金炼焦技术领域，具体涉及一种特殊成因煤的鉴别及 配用方法。

背景技术

黑龙江鹤岗某矿煤、美国massey某矿煤、美国某矿肥煤和莫桑比克 某矿煤等炼焦煤镜质组含量高，工艺表观指标G值、Y值均较高，其工 业分析、工艺性质指标见表1。然而，配煤炼焦试验及炼焦生产实践均 表明，依据G值、Y值等工艺性质指标对以上炼焦煤进行使用焦炭质量 劣化明显，焦炭热强度CSR下降3～8％，引起高炉炉况波动，增加铁前 成本。

表1不同矿点炼焦煤工业分析、工艺性质指标测定数据

对于炼焦煤而言，煤中不同变质程度的活性组分炼成焦炭以后转化 为其对应特征的光学组织结构，当时，煤中的活性 组分转化为细粒结构；当时，煤中的活性组分部 分转化为中粒结构，部分转化为粗粒结构；当时， 煤中的活性组分部分转化为粗粒结构，部分转化为纤维和片状结构。对 于正常成因的炼焦煤，当时，煤炼成焦以后才会出现纤维 结构。

根据上述4种炼焦煤的变质程度，这些矿点的煤制成焦炭以后光学 组织显微结构应相应含有大量的细粒、中粒或粗粒结构。事实上，现有 技术中，也的确是将美国massey某矿和黑龙江鹤岗某矿活性组分结焦转 化而成的结构判定为细粒结构，将莫桑比克某矿活性组分结焦转化而成 的结构判定为粗粒结构，将美国某矿肥煤活性组分结焦转化而成的结构 判定为中粒结构。但是，按照上述判定进行配煤，往往造成焦炭质量预 测错误。本发明人在研究工作中试图将上述结构归于不完全纤维结构， 并用于指导配煤，但遗憾的是，所炼焦炭质量与预期常常发生偏离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种特殊成因煤的鉴别及配用方 法，以准确鉴别成因特殊的炼焦煤，避免该部分炼焦煤由于成因特殊， 其活性组分经高温干馏成焦后没有转化成与其变质程度相对应的粒状镶 嵌结构，但因为不能准确识别及控制其配入量，造成焦炭质量下滑，引 起高炉炉况波动情况的发生。。

为解决上述技术问题，本发明所设计的特殊成因煤的鉴别方法包括 如下步骤：

1)用偏反光显微镜在油浸物镜下总放大倍数为400～600倍时，观 察待鉴别单种煤制成焦炭后的气孔壁的光学组织结构；

观测镜下等色区尺寸小于1.0um的组织连成片状，长度和宽度均大 于10um，旋转载物台时该片状组织交替出现红色和黄色，则将该片状组 织定义为细粒纤维化结构；

观测镜下等色区尺寸1.0um～5.0um的组织连成片状，长度和宽度均 大于10um，旋转载物台时该片状组织交替出现红色和绿色，则将该片状 组织定义为中粒纤维化结构；

观测镜下等色区尺寸5.0um～10.0um的组织连成片状，长度和宽度 均大于10um，旋转载物台时该片状组织交替出现红色和绿色，则将该片 状组织定义为粗粒纤维化结构；

2)测定煤的镜质组平均最大反射率和制成焦炭后的光学组织结构， 在煤制焦后的气孔壁的光学组织结构组成中细粒纤维化 结构、中粒纤维化结构或粗粒纤维化结构所占比例达到15％，则判断该 炼焦煤为特殊成因煤。

本发明所设计的上述特殊成因煤的配用方法包括如下步骤：

1)确定各单种煤并初步拟定各单种煤的重量百分比范围为：镜质组 平均最大反射率的特殊成因煤配入比例0～15％，镜质组平 均最大反射率的特殊成因煤配入比例0～30％，气煤配入比 例5～30％，1/3焦煤配入比例10～30％，肥煤配入比例5～20％，焦煤 配入比例25～50％，瘦煤配入比例5～15％；

2)对步骤1)的配煤方案进行检验，检验标准为：

2.1)若配合煤所制焦炭仅含细粒纤维化结构或粗粒纤维化结构，控 制配合煤成焦细粒纤维化结构或粗粒纤维化结构比例*0.5≤5％；

2.2)若配合煤所制焦炭仅含中粒纤维化结构，控制配合煤成焦中粒 纤维化结构比例≤10％；

2.3)若配合煤所制焦炭同时含细粒纤维化结构和中粒纤维化结构， 控制配合煤成焦细粒纤维化结构与中粒纤维化结构比例*0.5之和≤5％；

2.4)若配合煤所制焦炭同时含细粒纤维化结构和粗粒纤维化结构， 控制配合煤成焦细粒纤维化结构与粗粒纤维化结构比例*0.5之和≤5％；

2.5)若配合煤所制焦炭同时含中粒纤维化结构和粗粒纤维化结构， 控制配合煤成焦中粒纤维化结构比例与粗粒纤维化结构比例之和≤ 10％；

2.6)若配合煤所制焦炭同时含细粒纤维化结构、中粒纤维化结构和 粗粒纤维化结构，控制配合煤成焦细粒纤维化结构、中粒纤维化结构比 例*0.5与粗粒纤维化结构比例*0.5三者之和≤5％；

3)若拟定配煤方案达不到检验标准，则对配煤方案进行调整，调整 方法：哪一种或哪几种纤维化结构不满足要求，则对该光学组织结构较 高的特殊成因煤种配入比例进行调整，直到满足配煤方案的检验标准， 完成配煤方案的制定。

进一步地，所述步骤1)中镜质组平均最大反射率的 特殊成因煤配入比例5～10％，镜质组平均最大反射率的特 殊成因煤配入比例10～20％，气煤配入比例8～15％，1/3焦煤配入比 例15～20％，肥煤配入比例8～15％，焦煤配入比例25～30％，瘦煤配 入比例5～15％。

本发明的发明人经长期对特殊成因煤的特征结构进行研究，发现该 类成因煤的光学组织结构中通常被认为是细粒、中粒和粗粒镶嵌结构的 有部分结构区域内各单元层片之间定向相同，相对于细粒、中粗和粗粒 镶嵌结构等各向异性结构容易成块脱落。由于这类结构性质有特殊性， 不同于细粒、中粗和粗粒镶嵌结构，也不同于不完全纤维结构和纤维结 构，因此，不宜于归入上述结构类别内，在本发明中，将该部分结构定 义为细粒纤维化结构、中粒纤维化结构和粗粒纤维化结构。细粒纤维化 结构、中粒纤维化结构和粗粒纤维化结构与细粒、中粒和粗粒镶嵌结构 以及不完全纤维结构对焦炭强度的支撑各有不同，具有这些结构特征的 煤中所含有的活性组分制成焦炭以后形成的细粒、中粒和粗粒结构不同 程度地向纤维化转变，形成各单元层片之间定向相同的纤维化的结构， 相对于细粒、中粗和粗粒等各向异性结构在气化反应后容易成块脱落， 因而，表现出焦炭冷、热态强度下降。因此，本发明在对其配用时，相 应地限制了配合煤中细粒纤维化结构、中粒纤维化结构和粗粒纤维化结 构的比例，避免了所炼焦炭质量波动和劣化。在传统先配后粉工艺，无 预粉碎和选择性粉碎、无煤调湿、无型煤，传统4.3米以上顶装焦炉干 熄焦条件下，采用本技术配入黑龙江鹤岗某矿煤、美国massey某矿煤、 美国某矿肥煤和莫桑比克某矿煤所得焦炭热强度CSR在65～70％，M40 在87～89％，M10在5.5～6％。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

某工厂有10种炼焦煤源，分别编号为A矿、B矿、C矿、E矿、F 矿、G矿、H矿、I矿、J矿、K矿，分别测定各单种炼焦煤的平均最大 反射率和焦炭光学组织结构，并对其成因进行鉴别，得到的结果如 表2。

对煤质成因鉴别包括如下步骤：

1)用偏反光显微镜在油浸物镜下总放大倍数为500倍时，观察A 矿、B矿、C矿、E矿单种煤制成焦炭后的气孔壁组织。各向异性组织 是煤干馏时活性组分经软化熔融所形成的形态各异、等色区尺寸大小不 同，各方向具有不同光学性质的组织，插入检板后呈现不同红黄绿颜色， 转动载物台时颜色呈现交替变化。

A矿、B矿：部分镜下等色区尺寸小于1.0um的组织连成片状，长 度和宽度分别为15um和10um以上，旋转载物台时该片状组织交替出现 红色和黄色，将A矿、B矿该片状组织判断为细粒纤维化结构；

C矿：部分镜下等色区尺寸1.0um～5.0um的组织连成片状，长度和 宽度大于15um，旋转载物台时该片状组织交替出现红色和绿色，将C 矿该片状组织判断为中粒纤维化结构；

E矿：部分镜下等色区尺寸5.0um～10.0um的组织连成片状，长度 和宽度分别大于20um，旋转载物台时该片状组织交替出现红色和绿色， 将E矿该片状组织判断为粗粒纤维化结构；

2)测定煤的镜质组平均最大反射率和制成焦炭后的光学组织结构， A矿和B矿镜质组平均最大反射率分别为0.80％和0.75％，细粒纤维 化结构分别为32％和34％，符合特殊成因煤判定标准，判断为特殊成因 煤；C矿镜质组平均最大反射率为0.99％，中粒纤维化结构为30％， 符合特殊成因煤判定标准，判断为特殊成因煤；E矿镜质组平均最大反 射率为1.14％，粗粒纤维化结构为34％，符合特殊成因煤判定标准， 判断为特殊成因煤。

F矿、G矿、H矿镜质组平均最大反射率均小于1.35％，无粒状 镶嵌纤维化结构，判定为非特殊成因煤，分别为气煤、肥煤和1/3焦煤； I矿、J矿和K矿镜质组平均最大反射率均大于1.35％，也判定为非 特殊成因煤，分别为焦煤、焦煤和瘦煤。

表2各单种煤变质程度、成焦光学组织结构指标及成因鉴别

本发明基于以上测定和煤种鉴别结果，按照表3方案进行配煤。

实施例1，配合煤中细粒纤维化结构、中粒纤维化结构比例*0.5与 粗粒纤维化结构比例*0.5三者之和为5.96％，超出本发明规定的5％的标 准，取消A矿黑龙江鹤岗煤配入，用山东枣庄F矿替代，见实施例2， 配合煤中细粒纤维化结构、中粒纤维化结构比例*0.5与粗粒纤维化结构 比例*0.5三者之和下降为3.40％，满足本发明规定要求，完成配煤方案 的调整。焦炭热强度CSR由62.18％上升至66.35％。

实施例3，配合煤中细粒纤维化结构、中粒纤维化结构比例*0.5与 粗粒纤维化结构比例*0.5三者之和为5.85％，超出本发明规定的5％的标 准，降低E矿莫桑比克某矿煤配入10％，用山东新汶G矿和河南平顶山 H矿各替代5％，见实施例4，配合煤中细粒纤维化结构、中粒纤维化结 构比例*0.5与粗粒纤维化结构比例*0.5三者之和下降为4.15％，满足本 发明规定要求，完成配煤方案的调整。焦炭热强度CSR由61.34％上升 至65.97％。

在传统先配后粉工艺，无预粉碎和选择性粉碎、无煤调湿、无型煤， 传统4.3米以上顶装焦炉干熄焦条件下，采用本技术配入黑龙江鹤岗某 矿煤、美国massey某矿煤、美国某矿肥煤和莫桑比克某矿煤所得焦炭热 强度CSR在65～70％，M40在87～89％，M10在5.5～6％。而按照传 统的将细粒纤维化结构与细粒结构混同，中粒纤维化结构与中粒结构混 同，粗粒纤维化结构与粗粒结构混同进行配煤，所得焦炭热强度下降 3～5％。

表3实施例1～4的配煤方案