于婧 陳影 龐文娟 張利娜 蘇偉

摘要：煉焦是基于熱分解和結(jié)焦工藝進(jìn)行化工生產(chǎn)的過程，其能產(chǎn)生焦炭、焦?fàn)t煤氣等多種物質(zhì)。焦炭光組織對(duì)于配煤煉焦具有深刻影響。本文在闡述光組織劃分的基礎(chǔ)上，就焦炭光組織形成階段的影響因素展開分析，并指出焦炭光學(xué)組織在配煤煉焦中的具體應(yīng)用情況。期望能實(shí)現(xiàn)焦炭光學(xué)組織特性的有效把控，促進(jìn)配煤煉焦工作的有序開展。

關(guān)鍵詞：光學(xué)組織;配煤煉焦;生產(chǎn)應(yīng)用

工業(yè)煉焦對(duì)于煉焦煤的需求量較大，我國(guó)雖然煤炭資源的儲(chǔ)量較為豐富，但是可利用的煉焦煤占比較小，這在一定程度上對(duì)配煤煉焦工作的開展造成了較大影響。作為焦炭的微觀結(jié)構(gòu)，焦炭光學(xué)組織在一定程度上能反映焦炭的整體質(zhì)量，新時(shí)期，應(yīng)深層次進(jìn)行焦炭光學(xué)組織特性分析，為配煤煉焦工作的開展奠定良好基礎(chǔ)。

一、焦炭光學(xué)組織劃分

對(duì)煤炭實(shí)施高溫干餾操作，則會(huì)使得煤炭中的活性組分軟化熔融，隨后這些活性組分會(huì)包裹煤中的惰性組分，形成中間相小球體;當(dāng)中間相小球體固化后，會(huì)形成焦炭的光學(xué)組織。按照YB/T077—1995標(biāo)準(zhǔn)，在考慮焦炭光學(xué)組織形態(tài)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)其等色區(qū)域尺寸進(jìn)行分析，即可實(shí)現(xiàn)焦炭光學(xué)組織的細(xì)分管理?，F(xiàn)階段，焦炭光學(xué)組織不僅包含鑲嵌狀、纖維狀，而且涉及片狀結(jié)等形態(tài)[1]（見表1）。要注意的是，不論是在各向同性中，還是在各向異性組織中，均包含了碳中活性成分，另外絲炭和破片狀潭中惰性氣體也是其重要的組成部分。

二、焦炭光組織形成階段的影響因素

1、煉焦煤性質(zhì)

工業(yè)煉焦過程中，煉焦煤的性質(zhì)對(duì)于焦炭光組織形成具有深刻影響。在不同反射率范圍內(nèi)，對(duì)鏡質(zhì)組與光學(xué)組織相對(duì)應(yīng)展開分析，可發(fā)現(xiàn)隨著鏡質(zhì)體反射率的變化，焦炭中各向同性和細(xì)粒鑲嵌組織也會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)鏡質(zhì)體反射率處于0.75%～0.95%時(shí)，隨著反射率的擴(kuò)大，粗粒鑲嵌組織也處于持續(xù)增大狀態(tài)。而當(dāng)反射率處于0.95%～1.35%時(shí)，若鏡質(zhì)組增加，則除粗粒鑲嵌外，纖維狀和片狀組織的百分含量要持續(xù)增加。值得注意的是，即使變質(zhì)程度接近，但是煉焦工藝的性質(zhì)存在差異時(shí)，設(shè)計(jì)煉焦中光學(xué)組織百分含量也會(huì)所制而發(fā)生變化?；诖?，在焦炭光組織分析中，工作人員不僅要考慮煉焦煤的粘結(jié)指數(shù)，而且需要對(duì)煉焦煤膠質(zhì)層的厚度進(jìn)行有效分析，此外針對(duì)焦炭，還需要考慮其各向異性組織百分含量等因素，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)煉焦光組織的有效把控[2]。

2、熱解終溫

熱解是煉焦生產(chǎn)的重要工藝環(huán)節(jié)，通常熱分解多是在1000℃條件下完成的。但是在實(shí)際煉焦中，熱解的終溫控制會(huì)出現(xiàn)一定的差異;這一差異會(huì)對(duì)焦炭光組織的形成造成影響。有研究顯示，在焦炭光學(xué)組織中，異性組織不僅包含了煤中鏡質(zhì)組，而且涉及殼質(zhì)組;而就光組織中的絲質(zhì)及破片組織而言，其形成和煤中惰性組分具有較大關(guān)系。值得注意的是，這些組分的產(chǎn)生與熱解終溫密切相關(guān)。即在煉焦過程中，當(dāng)終溫不斷上升時(shí)，則OTI的值也會(huì)不斷增大，這還形成一定的小球體，該小球體會(huì)影響焦炭顯微結(jié)構(gòu)的形成。

3、添加劑配置

現(xiàn)代煉焦工藝下，人們還會(huì)配置一定的添加劑，有研究顯示，該添加劑的使用會(huì)對(duì)焦炭光學(xué)組織的形成造成影響。中溫瀝青是較為常見的一種添加劑，在煉焦過程中，添入中溫瀝青后，焦炭光學(xué)組織會(huì)發(fā)揮變化;這一變化在各向異性組織、各向同性組織中有不同表現(xiàn)，其中前者含量增加，而后者含量減少。另外工廠在煉焦生產(chǎn)中還會(huì)添加瘦化劑，此時(shí)對(duì)于焦炭而言，其各向異性組 織會(huì)有所增加，但是在使用瘦化劑后，不論是絲炭、破片，還是細(xì)粒鑲嵌狀物質(zhì)，其組織含量均會(huì)減少。

三、基于配煤煉焦的焦炭光學(xué)組織應(yīng)用

1、光組織與焦炭質(zhì)量關(guān)系分析

結(jié)合工業(yè)煉焦實(shí)際可知，焦炭的反應(yīng)性具有一定差異性，這種差異會(huì)造成其光學(xué)組織百分含量。研究表明，光學(xué)組織百分含量與焦炭質(zhì)量參數(shù)間存在一定的線性 關(guān)系，深化兩者線性關(guān)系分析，則在科學(xué)控制光學(xué)組織含量的基礎(chǔ)上，能實(shí)現(xiàn)焦炭質(zhì)量的有效判斷。有研究顯示，在煉焦過程中，隨著各向異性組織的增加，焦炭的反應(yīng)性會(huì)呈現(xiàn)出持續(xù)降低的趨勢(shì)，由此可見，在整個(gè)鏈接中，炭光學(xué)性質(zhì)對(duì)于焦炭的質(zhì)量就有直接影響。在實(shí)際生產(chǎn)中，系統(tǒng)分析焦炭光學(xué)組織百分含量，能實(shí)現(xiàn)焦炭性質(zhì)的判斷，這對(duì)于配煤煉焦工作開展具有積極作用[3]。

2、焦炭光學(xué)組織在配焦煉煤中的應(yīng)用

2.1煤質(zhì)鑒定

煤質(zhì)是衡量煤炭質(zhì)量、性能的重要因素，其對(duì)于工業(yè)煉焦具有深刻影響?，F(xiàn)階段，煤質(zhì)鑒定是煉焦中最基礎(chǔ)的工作內(nèi)容，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要，進(jìn)行煤質(zhì)的系統(tǒng)鑒定。在煉焦用煤中，有的煤炭變質(zhì)程度接近，并且其常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)差異不但，但細(xì)微組織結(jié)構(gòu)的差異會(huì)對(duì)煉焦的質(zhì)量造成影響。新時(shí)期，針對(duì)此類煤炭的質(zhì)量鑒定，可在考慮其常規(guī)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，注重光學(xué)組織的深入分析，這樣才能實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)的有效鑒定。值得注意的是，在煤質(zhì)鑒定中要提升光學(xué)組織應(yīng)用水平，還應(yīng)注重光學(xué)組織含量、顯微組分關(guān)系的有效分析，構(gòu)建兩者的線性回歸模型，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)媒體質(zhì)量的有效分析，實(shí)現(xiàn)煤炭選擇、煉焦成本的有效控制。

2.2指導(dǎo)配煤煉焦

焦炭光學(xué)組織對(duì)于配煤煉焦工作開展具有極強(qiáng)的指導(dǎo)價(jià)值。就高爐煉鐵而言，其在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的蒸汽，還在蒸汽呈現(xiàn)出堿性。研究表明，堿性氣體在煉焦過程中會(huì)催化焦炭的氣化反應(yīng)，這會(huì)造成焦炭劣化。對(duì)此可通過焦炭光學(xué)組織指導(dǎo)煤炭選擇，減少煉焦過程中的堿性蒸汽，確保配煤煉焦工作的有序開展。值得注意的是，在焦炭抗堿能力分析中，應(yīng)注重各向異性與同性組織比例的控制，減少優(yōu)質(zhì)煉焦煤的消耗。

結(jié)語(yǔ)

焦炭光組織含量對(duì)于配煤煉焦工作開展具有深刻影響。新時(shí)期，工業(yè)生產(chǎn)人員只有充分認(rèn)識(shí)到焦炭光組織的類型和其形成過程影響因素，深入分析焦炭光組織與配煤煉焦關(guān)系，然后深化焦炭光組織在煤質(zhì)鑒定、配煤煉焦中的應(yīng)用，這樣才能提升焦炭光組織特性的應(yīng)用價(jià)值，確保配煤煉焦工作的科學(xué)性合理性，促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)的有序發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]岳偉明，楊伯威.煉焦煤鏡質(zhì)組反射率分布、焦炭光學(xué)組織與焦炭熱性質(zhì)的相關(guān)性研究[J].山西化工，2020，40（1）：50-53.

[2]馬超，李東濤，趙鵬，等.焦肥煤配比對(duì)頂裝和搗固焦性能的影響[J].中國(guó)冶金，2020，30（4）：6-11.

[3]張平存.瘦煤配比對(duì)焦炭熱性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響[J].河北冶金，2020（6）：23-26.