仇歡歡

山西焦煤集團(tuán) 煤焦銷售有限公司, 山西 太原 030024)

煉焦煤是鋼鐵工業(yè)的重要原料,是冶煉環(huán)節(jié)不可或缺的戰(zhàn)略資源,具有不可替代性,在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮重要作用。我國煉焦煤資源儲量有限,尤其是優(yōu)質(zhì)的焦、肥煤資源更為短缺。近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對煉焦煤的需求量一直處于高位,2021年我國煉焦煤產(chǎn)量達(dá)到4.9億t,2022年接近5億t[1],位居全球煉焦煤產(chǎn)量第一,同時我國又是煉焦煤進(jìn)口大國。隨著優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源的不斷減少,煉焦煤市場的配合煤越來越多,如何使有限的煉焦煤資源得到合理高效地利用,煉焦用商品煤質(zhì)量的科學(xué)精準(zhǔn)評價顯得尤為重要。本文對煉焦用商品煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對比探討和研究,為標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際應(yīng)用提出了建議。

1 煉焦用商品煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)介紹

對煉焦用商品煤質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行規(guī)定和要求的現(xiàn)行有效的國家標(biāo)準(zhǔn)主要有:GB/T 397—2022《商品煤質(zhì)量 煉焦用煤》[2]、GB/T 31356—2014《商品煤質(zhì)量評價與控制技術(shù)指南》[3]、GB/T 15591—2013《商品煤混煤類型的判別方法》[4],后文中僅用標(biāo)準(zhǔn)編號代替相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T 397—2022替代了GB/T 397—2009《煉焦用煤技術(shù)條件》[5],在GB/T 31356—2014的基礎(chǔ)上單獨(dú)對煉焦用商品煤的產(chǎn)品類別、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及其控制值進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

GB/T 31356—2014規(guī)定了冶金用煤的質(zhì)量評價基本指標(biāo)和輔助指標(biāo)。同時對冶金用煤質(zhì)量指標(biāo)的控制值進(jìn)行了要求。

GB/T 15591—2013規(guī)定了利用鏡質(zhì)體反射率分布圖進(jìn)行商品煤混煤類型的判別方法,該標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際應(yīng)用中主要適用于煉焦用商品煤。

2 GB/T 397—2022與GB/T 397—2009、GB/T 31356—2014的對比及聯(lián)系

GB/T 397—2022于2022年10月12日發(fā)布并實(shí)施,該標(biāo)準(zhǔn)代替了GB/T 397—2009,并借鑒了GB/T 31356—2014中的冶金用煤質(zhì)量控制指標(biāo)的部分內(nèi)容,與GB/T 397—2009比較變化較大。不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的煉焦用煤質(zhì)量指標(biāo)及其控制值分別見表1、2、3.

1) GB/T 397—2022中不再有冶金焦用原料煤和鑄造焦用原料煤之分,全部統(tǒng)稱為煉焦用商品煤。

2) GB/T 397—2022中以鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率分布及其變異系數(shù)為基礎(chǔ)引入了單種煤、配合煤的概念。

3) 灰分等級及范圍發(fā)生變化。GB/T 397—2009中,冶金用煤的灰分有15個等級,最高為12.00%. 2022版標(biāo)準(zhǔn)中,單種煤灰分有5個等級,配合煤灰分有4個等級,單種煤的灰分最高為14.00%,與GB/T 31356—2014一致。

4) 全硫等級及范圍發(fā)生變化。GB/T 397—2009中,冶金用煤的全硫有7個等級,最高為1.75%. GB/T 397—2022中,單種煤全硫有5個等級,配合煤全硫有3個等級,單種煤全硫最高為2.50%,與GB/T 31356—2014一致。

5) GB/T 397—2009規(guī)定了冶金用原料煤的水分、灰分、硫分、黏結(jié)指數(shù)、磷含量5項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的控制值,GB/T 31356—2014規(guī)定了冶金用煤灰分、全硫、磷含量、氯含量、砷含量、汞含量、鉀和鈉總量7項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的控制值。

GB/T 397—2022規(guī)定了灰分、全硫、水分、磷含量、氯含量、砷含量、汞含量、氟含量、鉀和鈉總量、黏結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層指數(shù)、奧阿膨脹度、吉氏流動度、焦炭反應(yīng)性、焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度,共計(jì)15項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的控制值。

6) GB/T 397—2022增加了檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)識、運(yùn)輸及貯存相關(guān)內(nèi)容,GB/T 397—2009標(biāo)準(zhǔn)對質(zhì)量驗(yàn)收時需要檢驗(yàn)的項(xiàng)目沒有具體規(guī)定,只是建議按GB/T 18666《商品煤質(zhì)量抽查和驗(yàn)收方法》的規(guī)定執(zhí)行,而GB/T 18666—2014[6]中對冶金用精煤檢驗(yàn)的指標(biāo)只有全水分、灰分和全硫。GB/T 397—2022還增加了出廠時需要檢測的項(xiàng)目,包括:全水分、灰分、揮發(fā)分、鏡質(zhì)體反射率分布、全硫、黏結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層指數(shù)共7項(xiàng),同時規(guī)定了需要型式檢驗(yàn)的情況。

表1 GB/T 397—2022規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)及其控制值表

3 GB/T 397—2022與GB/T 15591—2013的對比

GB/T 15591—2013規(guī)定了利用商品煤鏡質(zhì)體反射率分布圖進(jìn)行商品煤混煤類型的判別方法,與GB/T 397—2022中單種煤、配合煤的概念密切相關(guān)。

表2 GB/T 397—2009規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)及其控制值表

表3 GB/T 31356—2014規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)及其控制值表

3.1 變異系數(shù)概念的引入

GB/T 397—2022新引入了鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率變異系數(shù)(C.V)的概念。在概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)中,變異系數(shù)又稱“離散系數(shù)”,是概率分布離散程度的一個歸一化量度,其定義為標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比。

GB/T 397—2022中C.V=s/Rran×100%;其中,C.V為鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率變異系數(shù),Rran為鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率平均值,s為鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率標(biāo)準(zhǔn)差。同時規(guī)定C.V≤10,鏡質(zhì)體反射率分布圖無凹口,為單種煤;C.V>10為配合煤。

在GB/T 397—2022發(fā)布前,煉焦煤生產(chǎn)方和使用方主要是按照GB/T 15591—2013對商品煤的單一性進(jìn)行判斷:當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差s≤0.10%,且鏡質(zhì)體反射率分布圖無凹口時,為單一煤層煤;當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差s>0.10%時,為混煤。

3.2 兩個標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際應(yīng)用中的思考

3.2.1 單種煤與單一煤層煤的區(qū)別

單從概念來理解,單一煤層煤的判斷標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格,即來自同一個煤層的煤,如果某煉焦用商品煤的標(biāo)準(zhǔn)差s≤0.10%,且鏡質(zhì)體反射率分布圖無凹口,該商品煤被判定為單一煤層煤,且肯定是單種煤。如果某煉焦用商品煤根據(jù)GB/T 397—2022被判定為單種煤時,該商品煤不一定是單一煤層煤,有可能是來自不同煤層甚至是不同礦井、變質(zhì)程度及相關(guān)工藝指標(biāo)接近的同一類煤。

因此,GB/T 397—2022顯然是放寬了煉焦用商品煤的單一性范圍,尤其是放寬了焦煤、肥煤等稀缺資源的單一性范圍,擴(kuò)大了優(yōu)質(zhì)單種煉焦煤資源,為煉焦煤生產(chǎn)方和使用方在煉焦煤質(zhì)量技術(shù)控制方面提供了更大的調(diào)控區(qū)間,符合提高優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源利用率的趨勢和要求。

3.2.2 兩個標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)用過程中的建議

如果標(biāo)準(zhǔn)差s≤0.10%,且鏡質(zhì)體反射率分布圖無凹口,可以根據(jù)GB/T 15591—2013直接判定該商品煤為單一煤層煤,也肯定是單種煤,可以不考慮變異系數(shù)。

如果標(biāo)準(zhǔn)差s>0.10%,且鏡質(zhì)體反射率分布圖無凹口,根據(jù)GB/T 15591—2013判定,該商品煤為混煤,此時,需要引入變異系數(shù),利用GB/T 397—2022進(jìn)行判定,如果符合C.V≤10,那么該商品煤為可判定為單種煤。這里應(yīng)該注意的是對于低變質(zhì)程度的煉焦煤,如氣煤、1/3焦煤等,在利用變異系數(shù)判定單一性時,對其鏡質(zhì)體反射率的測試精度提出了更高要求。

4 結(jié)論與探討

1) 與GB/T 397—2009及GB/T 31356—2014比較,GB/T 397—2022中灰分、全硫的等級劃分更加簡練,易操作,且將評價煉焦用商品煤質(zhì)量的指標(biāo)增加至15項(xiàng),并提出了對應(yīng)的控制值。同時,增加了出廠時需要檢測的7項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo),煉焦用商品煤的質(zhì)量控制要求更加細(xì)致和全面,為煉焦煤生產(chǎn)方和使用方提供了更加具體的質(zhì)量控制技術(shù)指導(dǎo)。

2) 與GB/T 397—2009及GB/T 15591—2013比較,GB/T 397—2022以鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率分布及其變異系數(shù)為基礎(chǔ)引入了單種煤、配合煤的概念,放寬了焦煤、肥煤等稀缺資源的單一性范圍,擴(kuò)大了優(yōu)質(zhì)單種煉焦煤資源。

3) 單一煤層煤一定是單種煤,單種煤不一定是單一煤層煤。實(shí)際應(yīng)用中,如果標(biāo)準(zhǔn)差s≤0.10%,且鏡質(zhì)體反射率分布圖無凹口,可以根據(jù)GB/T 15591—2013直接判定為單一煤層煤,也肯定是單種煤。如果標(biāo)準(zhǔn)差s>0.10%,且鏡質(zhì)體反射率分布圖無凹口,根據(jù)GB/T 15591—2013判定,該商品煤為混煤,此時,需要引入變異系數(shù),利用GB/T 397—2022進(jìn)行判定,如果符合C.V≤10,那么該商品煤可判定為單種煤。

4) 對于低變質(zhì)程度的煉焦煤,如氣煤、1/3焦煤等,在利用變異系數(shù)判定單一性時,對其鏡質(zhì)體反射率的測試精度提出了更高要求。