齊 歡

（晉能控股集團(tuán)軒崗煤電有限責(zé)任公司梨園河煤礦，山西 忻州 036700）

0 引言

煉焦煤在經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)輸、周轉(zhuǎn)、儲存以后，其性質(zhì)將會出現(xiàn)一定變化。為驗(yàn)證長時(shí)間堆放運(yùn)輸后煉焦煤是否能夠繼續(xù)發(fā)揮作用，在實(shí)驗(yàn)室中對煉焦煤長時(shí)間堆放條件進(jìn)行綜合模擬，通過煉焦煤黏結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層指數(shù)、奧亞膨脹度指標(biāo)[1-2]等關(guān)鍵指標(biāo)判斷煉焦煤煤質(zhì)變化情況，確認(rèn)長時(shí)間堆放對煉焦煤質(zhì)量的影響，為后續(xù)煉焦煤配比結(jié)構(gòu)以及煤質(zhì)調(diào)整提供參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

不同原產(chǎn)地、成煤條件以及變質(zhì)程度下的煉焦煤中膠質(zhì)體含量存在較大差異，其在配合煤中所發(fā)揮的作用存在一定區(qū)別，進(jìn)而對煤炭的質(zhì)量影響也略有差異[3]。為有效模擬以上差異特征，研究中將選取兩種具有代表性的不同變質(zhì)程度煉焦煤進(jìn)行試驗(yàn)分析，即分別選用山東龍固集和山西彭城兩個(gè)區(qū)域的煉焦煤作為試驗(yàn)樣品，并在分析后確認(rèn)兩種煉焦煤均為肥煤，可滿足試驗(yàn)所需。

1.2 試驗(yàn)方法

分別取兩種煉焦煤樣品各20 kg，將煤樣等分成兩份，其中一份用于即時(shí)檢測試驗(yàn)（試樣A）；另一份則通過密封袋進(jìn)行密封保存（試樣B），用于模擬煉焦煤在長時(shí)間運(yùn)輸、周轉(zhuǎn)以及儲存后煤堆內(nèi)部煉焦煤的性質(zhì)狀態(tài)，具體密封保存周期為六個(gè)月。

具體試驗(yàn)中，煉焦煤的工業(yè)指標(biāo)、焦炭光學(xué)組織測試指標(biāo)、膠質(zhì)層指數(shù)指標(biāo)、奧亞膨脹度指標(biāo)測定分別使用《GB/T 212—2008》《YB/T 077—1995》《GB/T 479—2000》《GB/T 5450—1997》等標(biāo)準(zhǔn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 煤質(zhì)分析

試驗(yàn)中所使用的兩種煉焦煤的即時(shí)測定結(jié)果中工業(yè)分析與平均鏡質(zhì)體反射率指標(biāo)及參數(shù)如表1所示。

表1 兩種煉焦煤樣品的工業(yè)分析與平均鏡質(zhì)體反射率指標(biāo)及參數(shù)

由表1 可知，在兩種煉焦煤樣品中，山東龍固集樣品的灰分較低，而灰分會在煉焦煤加熱過程中出現(xiàn)不軟化熔融情況，促使焦炭內(nèi)部形成裂紋發(fā)育，影響焦炭整體機(jī)械強(qiáng)度。因此，從灰分指標(biāo)來看，相較于山西彭城煉焦煤樣品，山東龍固集煉焦煤樣品更有利于焦炭機(jī)械強(qiáng)度提升。

兩種樣品的揮發(fā)分指標(biāo)參數(shù)差異性較小，并且均屬于肥煤36#標(biāo)準(zhǔn)的28%～37%范圍內(nèi)；硫分指標(biāo)同樣較為接近，分別為0.59%和0.58%；最大鏡質(zhì)體平均反射率分別為0.80%和0.98%，山西彭城樣品的鏡質(zhì)體平均反射率更大，說明該樣品的熱變質(zhì)作用較深。

2.2 焦炭光學(xué)組織分析

煉焦煤的焦炭光學(xué)組織分析結(jié)構(gòu)如表2 所示。

表2 兩種煉焦煤樣品的焦炭光學(xué)組織結(jié)構(gòu)及參數(shù)

由表2 可知，兩種煉焦煤樣品的即測試樣分別為細(xì)粒鑲嵌結(jié)構(gòu)和中等處理鑲嵌結(jié)構(gòu)，在經(jīng)過長達(dá)六個(gè)月的存放后，兩種煉焦煤樣品的存放試樣結(jié)構(gòu)均有所變化，其中變化幅度最大的樣品為山東龍固集樣品，其粗粒結(jié)構(gòu)占比從14%下降至7%，其他指標(biāo)變化幅度較小；山西彭城樣品的粗粒結(jié)構(gòu)占比從46%增長至50%。不過綜合分析后仍然可以判斷，不同變質(zhì)程度的煉焦煤的焦炭光學(xué)組織結(jié)構(gòu)變化較不明顯，所以對焦炭熱性能影響較不顯著。

2.3 黏結(jié)指數(shù)和膠質(zhì)層指數(shù)分析

黏結(jié)指數(shù)和膠質(zhì)層指數(shù)分別說明煉焦煤在加熱過程中所表現(xiàn)出的黏結(jié)性質(zhì)和膠質(zhì)體數(shù)量，通過試驗(yàn)分析確認(rèn)兩種煉焦煤樣品的黏結(jié)指數(shù)和膠質(zhì)層指數(shù)指標(biāo)參數(shù)如表3 所示。

表3 兩種煉焦煤樣品的粘結(jié)指數(shù)和膠質(zhì)層指數(shù)分析

由表3 可知，兩種煉焦煤樣品的黏結(jié)指數(shù)均處于90 以上，但相較于變質(zhì)前，變質(zhì)后的兩種煉焦煤樣品的黏結(jié)指數(shù)分別從97.1 和96.1 下降至91 和91.8，分別下降6.1 和4.3，其中山東龍固集煉焦煤樣品的下降幅度較大；兩種煉焦煤樣品的膠質(zhì)層厚度略有下降，但整體下降幅度較小，說明長時(shí)間堆放變質(zhì)對煉焦煤的膠質(zhì)層厚度影響較小?？傮w來說，長時(shí)間堆放變質(zhì)對煉焦煤的整體參數(shù)指標(biāo)影響較小，不會影響到煉焦煤的分類及煤質(zhì)判別結(jié)果。

2.4 奧亞膨脹度分析

奧亞膨脹度是測量煉焦煤膨脹性和結(jié)焦性的重要指標(biāo)之一，該指標(biāo)主要受到煉焦煤膠體質(zhì)的不透氣性、析出速度以及巖相等因素的影響，可有效反映煉焦煤的變化特征[4-5]。通常情況下，歸屬于肥煤的煉焦煤要求有著較高的膨脹度，通過試驗(yàn)獲取兩種煉焦煤樣品的奧亞膨脹度分析結(jié)果如表4 所示。

表4 兩種煉焦煤樣品的奧亞膨脹度指標(biāo)及參數(shù)

由表4 可知，兩種煉焦煤樣品變質(zhì)前的奧亞膨脹度較為接近，分別為142%和149.7%，而在儲存六個(gè)月以后，兩種煉焦煤樣品的奧亞膨脹度分別下降至78%和115%，下降較為明顯。其中山東龍固集煉焦煤樣品變質(zhì)前后的奧亞膨脹度下降幅度最為明顯，下降約64%，而山西彭城煉焦煤樣品變質(zhì)前后的奧亞膨脹度下降幅度為34.7%。出現(xiàn)此種情況的可能原因在于山東龍固集煉焦煤樣品的煤質(zhì)穩(wěn)定性較差，不利于長期堆放儲存。

煉焦煤作為提高配合煤膨脹性的優(yōu)質(zhì)煤種，其需要具備較高的膨脹性促使結(jié)焦過程中不同性質(zhì)膠質(zhì)體之間的相互混合，保障膠質(zhì)體內(nèi)部惰性顆粒的持續(xù)鋪展延伸，減小焦炭內(nèi)部的煤粒間隙，提高焦炭整體質(zhì)量，但在長時(shí)間堆放后，煉焦煤的奧亞膨脹度下降幅度較大，使得煉焦煤在結(jié)焦過程中所發(fā)揮的作用明顯下降。因此，應(yīng)盡可能減少煉焦煤堆放時(shí)間，提高煉焦煤運(yùn)輸、周轉(zhuǎn)效率，避免煉焦煤在長時(shí)間堆放過程中出現(xiàn)變質(zhì)劣化情況。

3 煉焦煤性質(zhì)變化原因分析

通過以上試驗(yàn)分析可知，煉焦煤在經(jīng)過六個(gè)月存放后出現(xiàn)黏結(jié)指數(shù)、奧亞膨脹度下降明顯情況。綜合分析后確認(rèn)，產(chǎn)生此種情況的根源在于煉焦煤長時(shí)間靜置于空氣中時(shí)，其主要成分會與空氣接觸后產(chǎn)生氧化反應(yīng)。同時(shí)，對比兩種煉焦煤樣品可知，山東龍固集煉焦煤樣品相較于山西彭城煉焦煤樣品的奧亞膨脹度和黏結(jié)指數(shù)變質(zhì)前后下降更為明顯，其原因在于山西彭城煉焦煤樣品的煤化度水平更高，其內(nèi)部多環(huán)芳烴的環(huán)數(shù)更多，整體結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，所以在長時(shí)間堆放后與空氣中氧原子之間產(chǎn)生的氧化反應(yīng)速度較慢，使得煉焦煤整體性質(zhì)變化較小。

4 結(jié)語

長時(shí)間堆放將會直接導(dǎo)致煉焦煤出現(xiàn)變質(zhì)情況，進(jìn)而對煉焦煤整體性質(zhì)及質(zhì)量造成較大影響。因此，在煉焦煤長時(shí)間堆放以后，應(yīng)對煉焦煤各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行全面分析檢測，進(jìn)而確認(rèn)煉焦煤性質(zhì)是否可滿足焦炭結(jié)焦中作用需求，以免對后續(xù)焦炭質(zhì)量造成影響。