杜 俊

(山西汾西礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 煤質(zhì)處檢測(cè)中心，山西 介休 032000)

煉焦煤質(zhì)量評(píng)價(jià)不同于動(dòng)力煤的煤質(zhì)評(píng)價(jià)。煉焦煤質(zhì)量指標(biāo)的評(píng)價(jià)，不僅要看煤的常規(guī)工業(yè)分析指標(biāo)(灰分、揮發(fā)分、硫分、焦渣等)，而且還要表征煉焦煤的結(jié)焦性指標(biāo)。除此之外，很多國(guó)家和企業(yè)還采用鏡質(zhì)組反射率、反射率分布、活惰比等來表征煉焦煤的變質(zhì)程度、混煤情況和成焦性能。但煉焦煤質(zhì)量的工業(yè)指標(biāo)與煤巖指標(biāo)相近的煉焦煤所得焦炭的質(zhì)量存在較大差異，因此在煉焦煤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，很有必要增加直接反映煉焦煤成焦后的焦炭質(zhì)量，特別是焦炭熱性能的煤質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)[1-2]。

對(duì)煉焦煤質(zhì)量評(píng)價(jià)要符合以下要求：評(píng)價(jià)體系要綜合、全面，質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，適應(yīng)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，同時(shí)要獲得煤炭供應(yīng)商和用戶的普遍認(rèn)可；體現(xiàn)指標(biāo)間層次；指標(biāo)權(quán)重要客觀。本文即基于層次分析法對(duì)煉焦煤質(zhì)量體系進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

將決策的目標(biāo)、考慮的因素(決策準(zhǔn)則)和決策對(duì)象按其相互關(guān)系分為最高層、中間層和最低層，如圖1所示。

圖1 煉焦煤質(zhì)量指標(biāo)相關(guān)關(guān)系示意

由圖1可見，最高層是目標(biāo)層，即總目標(biāo)是對(duì)煉焦煤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)A。中間層是準(zhǔn)則層，根據(jù)表征煉焦煤性質(zhì)的不同，分為煉焦煤常規(guī)指標(biāo)B1、煉焦煤工藝指標(biāo)B2、煉焦煤巖相指標(biāo)B3、煉焦煤?jiǎn)畏N煤焦炭指標(biāo)B4。最低層是指標(biāo)層，每層有若干元素，層間元素的關(guān)系用相連直線表示。對(duì)中間層的幾項(xiàng)指標(biāo)詳細(xì)說明如下：

(1)煉焦煤常規(guī)指標(biāo)B1。這是煉焦煤質(zhì)量的基礎(chǔ)，是評(píng)價(jià)煉焦煤質(zhì)量非常重要的層次，其主要指標(biāo)包括煉焦煤的灰分C1、硫分C2、揮發(fā)分C3等。以下根據(jù)GB/T 17608-2006中冶煉用煉焦煤精煤灰分等級(jí)劃分及精煤硫分等級(jí)劃分表賦予不同的分值。見表1。

(2)煉焦煤工藝指標(biāo)B2。主要有：粘結(jié)指數(shù)D1、膠質(zhì)層最大厚度D2、奧亞膨脹度D3、基氏流動(dòng)度D4、自由膨脹系數(shù)D5。詳見表2。煙煤自由膨脹度是一種通過測(cè)定煤炭的膨脹性來判斷粘結(jié)性的方法。

(3)煉焦煤巖相指標(biāo)B3。主要有：鏡質(zhì)體最大反射率E1、標(biāo)準(zhǔn)差E2、活惰比E3(見表3)。

表1 煉焦煤質(zhì)量常用控制指標(biāo)賦值表

表2 煉焦煤工藝質(zhì)量指標(biāo)賦值表

表3 煉焦煤巖相指標(biāo)賦值表

煤巖學(xué)理論認(rèn)為，煤的性質(zhì)決定了成煤前期的生物化學(xué)作用和后期的物理化學(xué)作用。對(duì)于相同原始物質(zhì)的成煤，煤巖學(xué)評(píng)定煉焦煤質(zhì)量的理論基于兩個(gè)方面：一是煤的變質(zhì)程度即煤的鏡質(zhì)組平均最大反射率；二是煤的活性組分與惰性組分的最佳比例，即最佳活惰比。目前判別煉焦煤質(zhì)量的煤巖指標(biāo)有：① 煤的鏡質(zhì)組平均最大反射率Ro，max：表征煉焦煤的變質(zhì)程度；② 鏡質(zhì)組反射率分布中的標(biāo)準(zhǔn)方差S：其大小表征煤的混合程度；③ 活惰比R/I：間接地表征煉焦煤的工藝性能或結(jié)焦性能。

2 建立煉焦煤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)模型

2.1 建立因素集

評(píng)價(jià)因素集是煉焦煤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的集合，該因素集是多層的。根據(jù)上述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可以得到準(zhǔn)則層和指標(biāo)的因素集。

(1)影響商品質(zhì)量評(píng)價(jià)的因素集為：

B={B1，B2，B3，B4}

(2)設(shè)影響商品質(zhì)量評(píng)價(jià)的因素子集為：

煉焦煤質(zhì)量常用控制指標(biāo)B1={C1，C2，C3}；

煉焦煤工藝質(zhì)量指標(biāo)B2={D1，D2，D3，D4，D5}；

煉焦煤煤巖指標(biāo)B3={E1，E2，E3}；

煉焦煤?jiǎn)畏N煤焦炭指標(biāo)B4={F1，F(xiàn)2}。

2.2 確定各指標(biāo)層的權(quán)重

權(quán)重用以描述各指標(biāo)對(duì)于評(píng)價(jià)目的的相對(duì)重要性。設(shè)置Bi對(duì)A的權(quán)重分別為b1、b2、b3、b4，則對(duì)應(yīng)的權(quán)重矩陣B=(b1、b2、b3、b4)；同樣，可設(shè)指標(biāo)層對(duì)準(zhǔn)則層的權(quán)重矩陣分別為：W1=(c1、c2、c3)；W2=(d1、d2、d3、d4、d5)；W3=(e1、e2、e3)；W4=(f1、f2)。對(duì)于以上權(quán)重，可以通過層次分析法得出。

2.3 建立煉焦煤指標(biāo)賦值表

指標(biāo)賦值表是對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的定量描述，如表1～表4。

表4 煉焦煤?jiǎn)畏N煤焦炭指標(biāo)賦值表

3 實(shí)證研究

以汾西礦業(yè)集團(tuán)存量礦井焦煤為對(duì)象，評(píng)價(jià)焦煤的綜合質(zhì)量。

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

為了提高評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度，采用層次分析法與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的模糊綜合評(píng)價(jià)法。層次分析法采用1—9標(biāo)度方法，逐一比較同級(jí)指標(biāo)的相對(duì)優(yōu)越程度，根據(jù)一般判斷，構(gòu)造各層次的比較判斷矩陣。

運(yùn)用德爾菲法兩兩比較構(gòu)造準(zhǔn)則層各指標(biāo)的判斷矩陣，A-Bi，B1-Ci，B2-Di，B3-Ei，B4-Fi判斷矩陣：

3.2 和積法

將判斷矩陣的每一列元素做歸一化處理：

將歸一化的判斷矩陣按行相加：

求得w1=0.058，w2=0.138，w3=0.218，w4=0.585。

所得的w=(w1，w2，…，wn)為所求得特征向量。

3.3 層次單排序和一致性檢驗(yàn)

(1)判斷矩陣A-Bi。

RI為0.9，CR小于0.1，通過檢驗(yàn)。

(2)判斷矩陣B1-Ci。

RI為0.58，CR小于0.1，通過檢驗(yàn)。

(3)判斷矩陣B2-Di。

RI為1.12，CR小于0.1，通過檢驗(yàn)。

(4)判斷矩陣B3-Ei。

RI為0.58，CR小于0.1，通過檢驗(yàn)。

(5)判斷矩陣B4-Fi

一致性比率CR=0/0.58=0<0.1，通過一致性檢驗(yàn)。

3.4 指標(biāo)賦值表與指標(biāo)權(quán)重的運(yùn)用

將各指標(biāo)賦值表和指標(biāo)權(quán)重相結(jié)合，應(yīng)用汾西礦業(yè)煤質(zhì)檢測(cè)中心的化驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)集團(tuán)下屬各存量礦井煉焦煤質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。綜合評(píng)價(jià)得分見表5。

4 結(jié) 論

通過利用層次分析法對(duì)汾西礦業(yè)各存量礦井的煉焦煤進(jìn)行了評(píng)價(jià)，由表5可以看出，賀西、雙柳、宜興、曙光、南關(guān)、介休精煤綜合得分均在90分以上，中興、柳灣、水峪在85～90分之間，最低為高陽精煤。從指標(biāo)權(quán)重可看出，常規(guī)指標(biāo)中的硫分、鏡質(zhì)體最大反射率和焦炭的熱強(qiáng)度對(duì)煉焦煤質(zhì)量評(píng)價(jià)權(quán)重較大，可以客觀反映各礦精煤的品質(zhì)。該得分表對(duì)煤炭的定價(jià)具有參考意義。

該方法對(duì)煉焦煤的常規(guī)指標(biāo)、焦化指標(biāo)等進(jìn)行比較，確定各指標(biāo)的影響權(quán)重，結(jié)合各指標(biāo)的賦值分，最終加權(quán)得分，比較客觀地反映了各礦焦煤的優(yōu)劣。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，質(zhì)量意識(shí)和環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)煤炭產(chǎn)品來說，質(zhì)量好壞的評(píng)價(jià)受政策因素的影響越發(fā)顯現(xiàn)，特別是硫分、煤中有毒有害微量元素的含量可能直接影響到煤炭質(zhì)量乃至經(jīng)濟(jì)效益，利用該方法可以對(duì)各種影響因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)評(píng)定煤炭?jī)?yōu)劣有指導(dǎo)意義。

表5 汾西礦業(yè)煉焦煤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)