第21卷第6期潔凈煤技術(shù)Vol.21 No. 62015年11 月Clean Coal TechnologyNov.2015煤巖配煤技術(shù)研究進(jìn)展趙悅,王杰平,季斌,倪志強(qiáng),謝全安(作北理1.大學(xué)化學(xué)1程學(xué)院,河北唐山063009)摘要:針對傳統(tǒng)配煤方法繁瑣、 效率低等問題，從成焦機(jī)理方 面論述了煤巖配煤的理論基礎(chǔ)， 闡述了具有代表性的幾種煤巖配煤方法,分析了煤巖分析指標(biāo)與焦炭光學(xué)組織之間的關(guān)系,并對煤巖配煤的前景進(jìn)行展望。煤巖配煤理論主要包括煤的不均一性、煤中活性組分質(zhì)量的差異性、惰性組分的不可或缺性。國外應(yīng)用較好的煤巖配煤方法為夏皮洛法,適用性強(qiáng),相關(guān)系數(shù)達(dá)0.93;國內(nèi)的葉道敏煤巖配煤方法相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.98。鏡質(zhì)組反射率與焦炭顯微結(jié)構(gòu)之間存在著定性關(guān)系,煤中鏡質(zhì)組與焦炭光學(xué)組織關(guān)系密切,直接影響焦炭光學(xué)組織的類型和各向同性與各向異性的比例,最終影響焦炭質(zhì)量。關(guān)鍵詞:煉焦配煤;活性組分;惰性組分;光學(xué)組織;煤巖配煤中圖分類號:TQ520.62文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號: 1006-6772(2015 )06-0022-04Progress of blending based on coal petrographyZHAO Yue , WANG Jieping,JI Bin , NI Zhiqiang, XIE Quanan( School of Chemical Engineering ,North Chinu University of Science and Technology , Tangshan 063009 , China)Abstract:To improve eficiency of traditional coal blending method , the theoretical basis of blending based on coal petrology was explainedby mechanism of coke formation. The relationship between coal petrology indicators and coke optical texlure was analyzed. Some typi-cal methods of blending based on coal petrology were compared. A better method overseas , Schapiro's coal - petrography -based blendingtechnology had good applicability , and the related coffcient was up to 0.93. In domestic , many researchers had made a lot of experimentalstudies , and some related coefficient could be u to 0. 98. Some coal petrology indicators directly affected the formation of coke optical tex-ture , thus affected the quality of the coke. Using the coal petrology was a breakthrough in the process of coal blending. The research playeda decisive role in coke quality prediction.Key words :coal blending for coking;active constituent ;inert constituent ;optical texlure ;blending based on coal petrology立預(yù)測焦炭質(zhì)量模型。利用這些模型,在生產(chǎn)前提0引言出配煤比計算方法,生產(chǎn)中實(shí)時控制配煤流量,具有傳統(tǒng)的配煤理論主要基于煤化學(xué)指標(biāo),煤的結(jié)效率高、準(zhǔn)確度高、成本低等優(yōu)點(diǎn),已應(yīng)用于大部分焦性是用煤化程度指標(biāo)(揮發(fā)分、水分等)和黏結(jié)性企業(yè)”。與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)配煤方法相比,利用煤巖學(xué)配指標(biāo)(膠質(zhì)層最大厚度Y值和黏結(jié)指數(shù)G等)來反煤以及對焦炭質(zhì)量預(yù)測,是由經(jīng)驗(yàn)配煤到科學(xué)配煤映,以此為基礎(chǔ)形成了利用揮發(fā)分與黏結(jié)指數(shù)指導(dǎo):的補(bǔ)充,國內(nèi)外的學(xué)者利用煤巖學(xué)開發(fā)了一系列煤配煤煉焦的方法。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動化巖配煤的方法,如阿莫索夫-夏皮洛法、日本小島鴻配煤技術(shù)應(yīng)用于煉焦生產(chǎn)。為了保證焦炭質(zhì)量,合次郎法和周師庸煤巖配煤法等。煤巖配煤方法的優(yōu)理利用煉焦煤資源,開發(fā)了很多配煤比控制-焦炭勢為:①可通過鏡質(zhì)組反射率分布及標(biāo)準(zhǔn)差S來區(qū)檢測的專家系統(tǒng)。自動化配煤技術(shù)以傳統(tǒng)配煤理論分混煤;②在煤種、煤質(zhì)不均- -的情況下，可利用煤為基礎(chǔ),結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和專家定性知識規(guī)則,建巖顯微組分的活惰比及配煤反射率分布直方圖加和收稿日期:2015-01 -09;責(zé)任編輯:白婭娜DOI:10. 13226/j- isn. 1006 .6772.2015. 06.005基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)店金資助項(xiàng)目( U1361212)作者簡介:趙悅(1990- -) ,女,河北唐山人,碩士研究生,從事煤化工新技術(shù)及下游產(chǎn)品開中國煤化工3. com。通訊作者:謝全安(1969- -) ,男河北唐山人,副教授,從事煤化工新技術(shù)及下游產(chǎn)品開發(fā)工;MHCNMH G引用格式:趙悅，王杰平,否 斌， 等煤巖配煤技術(shù)研究進(jìn)展J].沾凈煤技術(shù)2015.21(6):22-25.ZHAO Yue. WANG Jieping .JI Bin.et al. Progress of blendinp baserd on (oal petroruphy[J]. Clean Coal Technology .2015 .21(6):22-25.22趙悅等:煤巖配煤技 術(shù)研究進(jìn)展2015年第6期性,建立科學(xué)、準(zhǔn)確的配煤方案,使焦炭質(zhì)量趨于穩(wěn)CBI表示的是惰性組分的適宜性。CBI=1 時表示惰定,從而優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu).指導(dǎo)配煤煉焦生產(chǎn)2。煤性組分的含量最合適;CBl>1時表示惰性組分含量巖配煤在配煤技術(shù)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。偏高;CBI<1時表示惰性組分含量偏低[”。夏皮洛筆者基于煤巖配煤原理,論述了國內(nèi)外主要煤巖配.分別以CBI和SI為橫縱坐標(biāo)繪制等強(qiáng)度曲線進(jìn)行煤方法,并分析了煤巖分析指標(biāo)與焦炭光學(xué)組織的焦炭強(qiáng)度的預(yù)測,其相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.93。關(guān)系,以期為利用煤巖法進(jìn)行配煤煉焦提供參考。江中砥等7i根據(jù)阿莫索夫-夏皮洛配煤原理，結(jié)合我國煤炭資源特點(diǎn)，完成了煤巖組成半自動分1煤巖配煤原理析、配煤比自動計算并優(yōu)化等5個軟件,通過軟件測迄今為止,在成焦過程中煉焦結(jié)焦原理可歸納出煤巖顯微組分,反射率,計算出CBI、SI等參數(shù),利為塑性成焦機(jī)理、表面結(jié)合機(jī)理、中間相成焦機(jī)理3用配煤軟件找出最佳配煤比或接近最佳配煤比,并種。表面結(jié)合機(jī)理是煤巖配煤的基礎(chǔ),煤巖配煤理進(jìn)行煤巖配煤及焦炭質(zhì)量檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)。論主要包括:王翠萍等18.也以此方法進(jìn)行了煤巖配煤研究,根據(jù)1)煤的不均一性。煤是一種有機(jī)物質(zhì)的復(fù)雜27組有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別繪出鏡質(zhì)組平均反射率R混合物,各顯微組分存在差異,在炭化過程中鏡質(zhì)組與抗碎強(qiáng)度M2s、R與反應(yīng)后強(qiáng)度CSR、CBI與M2s和殼質(zhì)組能軟化熔融生成膠質(zhì)體,被稱為活性組分;以及SI與CSR關(guān)系曲線。研究表明,鏡質(zhì)組平均反惰質(zhì)組不能熔融,被稱為惰性組分。射率R控制在1.20%~1.50%,焦炭機(jī)械強(qiáng)度和反2)煤中活性組分質(zhì)量的差異性。任何單一種應(yīng)后強(qiáng)度基本滿足要求;CBI為1.25 時,M25最類的煤,其活性組分所經(jīng)過的成巖、變質(zhì)作用基本相大;SI為5.0時,CSR值接近最大。研究證明可通過同,煤化程度相近,所以當(dāng)其活性組分質(zhì)量有差異CBI和SI預(yù)測焦炭質(zhì)量。時,鏡質(zhì)組反射率分布圖呈正態(tài)分布,這一分布特征2.1.2日本小島鴻次郎 的方法.充分驗(yàn)證了煤中鏡質(zhì)組質(zhì)量的非均--性。在CBI-SI預(yù)測法的基礎(chǔ)上,小島鴻次郎和宮津3)惰性組分的不可或缺性。惰性組分是極其隆根據(jù)日本煤源的特點(diǎn)又引入一個新的參數(shù)(日本重要的組成部分,不足或過量都將不利用煉焦配煤，焦炭的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)),并根據(jù)試驗(yàn)作出了預(yù)測焦炭強(qiáng)降低焦炭質(zhì)量?；钚越M分和惰性組分比例合適時才度的CBI-SI曲線,找到最合適的配煤區(qū)域,這種方能有較好的配煤方案:。法可使小量煤樣在其預(yù)測值上得到較高的準(zhǔn)確度，精確度達(dá)+0.5%。2國內(nèi)外煤巖配煤方法進(jìn)展日本小島鴻次郎的方法是以CBI-SI為基礎(chǔ)改2.1國外煤巖配煤方法進(jìn)的煤巖配煤方法,科學(xué)、可靠,不足在于工作量較2.1.1阿莫索夫-夏皮洛法大,且比較繁瑣。20世紀(jì)50年代,阿莫索夫(41提出了定量分析2. 1.3 美國伯利恒鋼鐵公司的方法煤中煤巖組分來預(yù)測焦炭強(qiáng)度的方法,將煤巖成分美國Thompson除了用鏡質(zhì)組反射率表示變質(zhì)按結(jié)焦性分為可熔組分和瘦化組分兩類。依據(jù)- -系程度外,還引人惰性組分含量IC,其原理與上述方列煤的基礎(chǔ)試驗(yàn)引人了2個預(yù)測焦炭質(zhì)量的煤巖參法相同。考慮到鏡質(zhì)組含有大量半惰性-惰性組數(shù):瘦化指數(shù)和結(jié)焦性系數(shù)。以大量工業(yè)試驗(yàn)為依分,提出了有效惰性組的概念,分別以有效惰性組據(jù)繪制了可直接預(yù)測焦炭強(qiáng)度的等強(qiáng)度曲線。阿分和焦炭轉(zhuǎn)鼓穩(wěn)定性ASTM為橫縱坐標(biāo),繪制了莫索夫法奠定了夏皮洛法的基礎(chǔ),同時驗(yàn)證了煤巖0.8% ~1.3%共13條等反射率曲線,發(fā)現(xiàn)焦炭強(qiáng)學(xué)在焦炭強(qiáng)度預(yù)測中的作用。度隨鏡質(zhì)組反射率的提高而增大,當(dāng)鏡質(zhì)組反射基于阿莫索夫法，夏皮洛'5.對煤巖配煤方法進(jìn)率大于1.4%時,焦炭強(qiáng)度隨鏡質(zhì)組反射率的提高行完善,將煤的顯微組分分為活性組分和惰性組分。而降低?；钚越M分中鏡質(zhì)組反射率按0.1%為間隔,將煤從2. 1.4 引入最大流動度MF的方法0.3%~2.1%分為18個組型,以此來標(biāo)志煤的變質(zhì)官津險中國煤化工鏡質(zhì)組平均反程度。隨后又引人2個配煤參數(shù):強(qiáng)度指數(shù)SI和組射率預(yù)測焦|YHC N M H G平均反射率預(yù)測成平衡指數(shù)CBI,SI代表了活性組分的平均強(qiáng)度，更有規(guī)律性,因此在用鏡質(zhì)組平均反射率表示變質(zhì)232015年第6期潔凈煤技術(shù)第21卷程度的同時引入了MF來綜合反映煤的結(jié)焦性,分.2.2.4張學(xué)禮煤巖配煤方法別以鏡質(zhì)組平均反射率和MF為橫縱坐標(biāo)，設(shè)i計2000年,張學(xué)禮1以煤巖學(xué)為基礎(chǔ),考慮到煤了MOF圖指導(dǎo)配煤,在圖中煤被分成了4類,最終加熱過程中活性組分與惰性組分之間存在的差異,得出在MF=200 ~ 1000 ddpm,反射率在1.2% ~申請了“一種生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦炭的方法"專利。通過該1.3%時為最適宜的配煤區(qū)域。專利煉出的焦炭質(zhì)量全部達(dá)到--級冶金焦標(biāo)準(zhǔn)。在引入最大流動度MF這一參數(shù)后,加拿大2.2.5武鋼工藝煤巖法Leeder 認(rèn)為以半絲質(zhì)組的50%作為活性組分時,用2007年,薛改鳳等(5發(fā)現(xiàn)單獨(dú)利用煤的工藝R-MF法預(yù)測焦炭強(qiáng)度可以得到較好的效果,并在指標(biāo)或煤巖參數(shù)作為評定單種煤煤質(zhì)的指標(biāo)并不全R-MF圖上繪制了等穩(wěn)定度線。面,應(yīng)將單種煤的黏結(jié)指數(shù)G、膠質(zhì)層最大厚度Y和2.2 國內(nèi)煤巖配煤方法鏡質(zhì)組反射率的各分布區(qū)間之間的比例作為評定單2.2.1 周師庸煤巖配煤方法種煤煤質(zhì)的指標(biāo),根據(jù)特征區(qū)間集中度,保證了單種周師庸(9認(rèn)為,煤化程度和煤巖組成是影響煙煤的合理配用,提高焦炭質(zhì)量。煤結(jié)焦性能的2個主要因素,當(dāng)上述2個因素不足2.2.6 提取煤中活性組分的配煤技術(shù)以解釋這個問題時，還取決于第3個原因即煤的還為節(jié)省優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源, 2012年劉文禮等[4原度。20世紀(jì)80年代初，周師庸利用鏡質(zhì)組反射發(fā)現(xiàn)可在儲量相對豐富的低變質(zhì)程度煤中分選出活率和惰性組分分別作為煤化程度及煤巖組成指標(biāo)表性組分,再配人定量的優(yōu)質(zhì)煉焦煤進(jìn)行配煤煉焦。征煤的特性，利用容惰能力或羅加指數(shù)作為煤的還這種配煤方法需了解低變質(zhì)程度煤的煤巖活性組分原程度指標(biāo),發(fā)現(xiàn)新疆鋼鐵公司配煤過程中鏡質(zhì)組分布規(guī)律及煤活性組分與優(yōu)質(zhì)煉焦煤配煤煉焦規(guī)平均反射率小于0.6%時,煤加熱過程中不軟化熔律。試驗(yàn)表明該配煤技術(shù)最終能使低階煤的配入比融,因此將鏡質(zhì)組平均反射率等于0. 6%時作為劃.例超過20% ,且煉出的焦炭質(zhì)量合格。分鏡質(zhì)組屬于活性組分還是惰性組分的指標(biāo)。預(yù)測3煤巖分析指標(biāo) 與焦炭光學(xué)組織的關(guān)系方程中抗碎強(qiáng)度M40的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.86,耐磨強(qiáng)度M1o的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0. 94。煤結(jié)焦過程中的黏結(jié)形式分為固化后沒有保留1985年,周師庸提出了新的配煤計算方法,該粒子原形的流動結(jié)合型和固化后保留粒子輪廓的接配煤方法引入了2個配煤指標(biāo):惰性組分總量1和觸結(jié)合型,其中前者多是以活性組分為主的煤粒,后活性組分平均結(jié)焦指數(shù)MB。用200kg焦?fàn)t進(jìn)行煉者則:是以惰性組分為主的煤粒。煤中所含活性組分焦試驗(yàn),以I和MB作為橫、縱坐標(biāo)作出等耐磨強(qiáng)度和惰性組分含量不同,最終焦炭的質(zhì)量也不同。曲線,建立了焦炭強(qiáng)度預(yù)測模型。項(xiàng)茹等['Si發(fā)現(xiàn)鏡質(zhì)組反射率與焦炭顯微結(jié)構(gòu)2.2.2 葉道敏配煤方法之間存在著定性關(guān)系。將煉焦煤鏡質(zhì)組最大平均反1998年起,煤炭科學(xué)研究總院葉道敏等[10!對射率分為4個區(qū)域,使每個區(qū)域?qū)?yīng)成焦后不同的不同成煤時期煤的特點(diǎn)進(jìn)行對比分析,利用數(shù)理統(tǒng)焦炭顯微結(jié)構(gòu)。反射率小于0.75%的比例直接影計的方法擇優(yōu)選出3個基本參數(shù):標(biāo)準(zhǔn)活性組分響成焦后焦炭的同性結(jié)構(gòu)和細(xì)粒結(jié)構(gòu);反射率V,a,平均隨機(jī)反射率R..和標(biāo)準(zhǔn)差S。建立模型之0.75%~0.95%的比例則對應(yīng)了焦炭的粗粒結(jié)構(gòu)，后,選用一系列回歸分析方法判斷所選參數(shù)的優(yōu)劣同時,粗粒結(jié)構(gòu)隨著該比例的增加而增加;反射率程度。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)模型的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.98。0.95%~1.35%的比例增加時，粗粒、纖維、片狀結(jié)2.2.3劉運(yùn)良配煤方法構(gòu)增加;反射率大于1. 35%的比例增加時，則片狀、1994年,劉運(yùn)良等["1指出,只利用鏡質(zhì)組反射纖維和惰性結(jié)構(gòu)增加。張代林等16在此基礎(chǔ)上也率來判斷混煤或配煤的煤質(zhì)不準(zhǔn)確,周師庸煤巖配做了定量研究,發(fā)現(xiàn)鏡質(zhì)組反射率與焦炭光學(xué)組織煤方法中引人的惰性組分總量1這- -參數(shù),只能單指數(shù)( OTI)呈正線性關(guān)系。獨(dú)反應(yīng)惰性組分的量,而活性組分的質(zhì)與量并不能煤中鏡質(zhì)組與集炭光學(xué)組織關(guān)系密切,直接影表示。所以,他首次引入了容惰指數(shù)Ih;來表示活、響焦炭光YH中國煤化工與各向異性的比惰性組分的質(zhì)量,同時也引人了活性組分配合度D.例。煤結(jié)CN MHG出,僅保留少量與容惰指數(shù)配合來進(jìn)行焦炭強(qiáng)度的預(yù)測。在焦炭中,成焦后形成氣孔并保留原來的形狀。煤24.趙悅等 :煤巖配煤技術(shù)研究進(jìn)展2015年第6期中惰質(zhì)組在結(jié)焦過程中保持原有的絲質(zhì)和小片狀結(jié)68-74.構(gòu),最終以絲質(zhì)與破片狀形式存在于焦炭中,同時惰[5] 楊水珍. 煤巖配煤技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].煤化工,2004(3) :6-性組分含量會影響到加熱過程中形成的中間相小球[5]匯中砥.趙煥棟，李明富.煤巖配煤中CBI和SI指數(shù)的意義及體的質(zhì)量,從而直接影響同性結(jié)構(gòu)。其應(yīng)用[J].燃料與化工，1998 ,29(4):188-191.4結(jié)語7]江中砥，李明富煤巖配煤及焦炎質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].山東冶金,2010.32(4):1-4.將煤巖學(xué)知識與化學(xué)分析結(jié)合能較全面、精確[8] E 翠萍.乍雅楠.煤巖配煤的試驗(yàn)研究[J].燃料與化工,2011.42(2) :10-12.評定煤質(zhì),利用煤巖學(xué)方法預(yù)測焦炭質(zhì)量是配煤技[9]周師庸. 煉焦煤性質(zhì)與高爐焦炭質(zhì)量[M].北京:冶金工業(yè)出術(shù)的一大突破。國內(nèi)外都在不斷完善煤巖分析方法版社,2008.和測定裝備,許多煤巖學(xué)方法已應(yīng)用于焦化企業(yè)生[10]葉道敏,肖文釗,羅俊義，等煤巖配煤和焦炭強(qiáng)度的預(yù)測產(chǎn)。隨著煤巖分析儀器的改進(jìn),仍需加強(qiáng)研究煤巖[J].燃料與化1.198 ,29(5):233-236.參數(shù)與焦炭性質(zhì)之間的關(guān)系,從而提高煤巖配煤方[11] 劉運(yùn)良,崔之棟,王慧英.等.論煤巖配煤中煤巖參數(shù)的選擇法的適用性,以更好預(yù)測焦炭質(zhì)量。[J].燃料與化I,1994 ,25(2):63-67.12] 張學(xué)禮. -種生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦炭的方法:中國, 1277985[ P].2000-參考文獻(xiàn):12-27.I3] 薛改風(fēng),陳 鵬,魏松波,等.一種煉焦配煤方法:中國，[1] 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