各型別混煤在煉焦配煤中的作用

2022-06-10 18:57:03 字數 4608 閱讀 4873

摘要:提出了解決國家標準《商品煤反射率分布圖判別方法》中存在問題的方法:增加「具1個凹口的簡單混煤」型別,「複雜混煤」改為「無凹口的簡單混煤」,用0.

1階反射率分布圖後消除無鑑別意義的小凹口等。分析了各型別混煤在煉焦配煤中的作用:單一煤層煤、簡單混煤、具1個凹口的相同牌號、相鄰牌號的混煤均可視為單煤,具1個凹口的相間牌號、相隔牌號混煤、多於1個凹口的混煤應剝離出其中的單煤考慮,無凹口的簡單混煤可作為配煤的基礎煤。

還討論了煉焦配煤中使用各型別混煤應採取的措施。

關鍵詞:混煤型別,煉焦配煤,作用

焦化企業購入由不同牌號單煤混合後形成的混煤已在所難免,使以往建立在單煤基礎上的煤煉焦的理論難以適應。僅依據《商品煤反射率分布圖判別方法》 (以下簡稱《判別方法》)鑑別出混煤及其型別[1]與討論混煤的危害性是不夠的。正確認識各型別混煤的性質及其在煉焦配煤中的作用不僅是生產實踐的需要,還可以減輕混煤對煉焦配煤的消極影響,甚至轉化為積極因素。

《判別方法》也應通過實踐不斷完善,發揮更大作用。

1.分析混煤在煉焦配煤中作用的理論與方法

1. 1按romax劃分的煤階(煤牌號)

煤反射率測定結果主要有鏡質組最大反射率平均值(以下簡稱romax),標準方差(以下簡稱s)與反射率分布圖。由於romax不受顯微組分變化的影響,公認為判斷煤階的理想指標。我國冶金行業一般依據romax範圍劃分煤階,見表1。

hd型全自動顯微鏡光度計也據此由測定的romax自動給出測定煤的煤階[3]。但romax指標不給出判別的煤階真偽:對於單煤,判別的煤階真實,對於混煤,則可能失真,本文稱為「指標煤階」。

指標煤階在在大多數情況下與混煤中剝離出的單煤煤階不一致。表1中煤的名稱,不僅有煤階的含義,還含有商品煤牌號的含義,因此也稱為「煤牌號」。隨著romax增大,各牌號煤的性質逐漸過渡。

表1 各牌號煤鏡質組最大反射率平均值[2]

1.2 混煤中單煤煤階與比例計算方法

「曲線剝離分峰法」依據單煤鏡質組反射率分布曲線(以下簡稱分布曲線)服從正態分佈的特點,可以在混煤分布曲線中剝離出各單煤分布曲線,其峰位即roe ,可確定romax(romax=1.068roe)。「曲線剝離分峰法」通過確定單煤分布曲線方程,積分計算峰面積,確定在混煤中的比例,依據的數學原理與誤差分析見文獻[4]。

本文分析的混煤均給出用「曲線剝離分峰法」確定的單煤比例與煤階。紅色曲線為實測混煤分布曲線,蘭色為剝離出的單煤分布曲線,供觀察剝離效果。

1.3 煤型別的鑑別標準與改進

鑑別單混煤的原理是依據在鏡質組反射率分布圖上單煤、混煤具有不同的分布形態與分布範圍:單煤呈單峰且分布範圍較窄,混煤呈多峰且分布範圍較寬。因此《判別方法》依據反射率分布圖「凹口」數結合s鑑別單煤或混煤,將混煤劃分為5種型別,並給出了相應編碼,見表2。

hd顯微鏡光度計也據此自動給出測定結果煤型別的判斷。《判別方法》使商品煤交易中對混煤的鑑別有了依據,發揮了很好作用,但需要進一步完善。

表2 商品煤鏡質組反射率分布圖型別與編碼

1.3.1 對凹口判斷的改進

判別反射率分布圖上的「凹口」需要經驗。如圖1a的反射率分布圖中有二個小「凹口」,實際上不能按《判別方法》中的「凹口」對待。

肖文釗認為「個別區域性的小斷開、低谷和高峰都不能冒然認定,要滿足正態分佈這個條件才不至於失誤」,並作出改進建議:「可將凹口一側反射率分布頻率合計小於2%的凹口忽略不計,反射率分布圖中某些偶然的小不規則變化也可忽略不計」[5]。雖然這可避免誤判,但仍顯複雜,對經驗不足者仍存在多解性。

hd顯微鏡光度計可對「凹口」自動判斷,方法是:先將按0.05階繪製的反射率分布圖轉換為0.

1階反射率分布圖,再判斷凹口。轉換後,影響判別的「小凹口」消失,但真正的「凹口」則保留,見圖1b,再通過資料排序等技術判斷 「凹口」。在連線反射率直方圖中點繪製反射率分布曲線時,先在二資料點之間按「拋物線插值法」給出一插值點,再進行「五點三次平滑處理,既消除了部分實測資料帶有的隨機誤差,也消除反射率分布圖上的小「凹口」,使分布曲線既光滑又不失真,效果見圖1c。

60餘個焦化企業與近十年的應用實踐表明,按此方法還未發現過誤判。

a 0.05階反射率分布直方圖 b 0.1階反射率分布直方圖 c 反射率分布曲線

圖1 反射率分布圖小凹口處理效果

1.3.2 對《判別方法》中煤型別的補充與修改

s在0.1-0.2之間,具1個凹口的混煤在《判別方法》中無歸屬。

由於這種混煤在焦化企業來煤中常見,因此有必要在《判別方法》中增加該混煤型別。根據其性質,建議命名為「具1個凹口的簡單混煤」型別,編碼為1。若修改「具1個凹口的混煤」中s項,使其歸屬於「具1個凹口的混煤」,則掩蓋了「具1個凹口的混煤」具有的不同性質。

也可以考慮《判別方法》保持原有體系不變,將其與「簡單混煤」相合併。

《判別方法》中編碼3-4的混煤複雜程度均可能較編碼2的「複雜混煤」更複雜,因此將編碼2的「複雜混煤」改為「無凹口混煤」不但合適,而且更形象與直觀。

1.3.3 《判別方法》缺乏對各型別煤性質分析

《判別方法》對煤型別的劃分僅考慮了混煤的混雜程度。從我國煉焦煤現狀考慮,配煤煉焦中的單混煤既與《判別方法》中煤型別有關,又不完全等同。如《判別方法》中的「簡單混煤」在煉焦配煤中實際上起著單煤作用。

這些問題是本文討論的主要內容。

1.4 鏡質組性質

國內外學者都認為不同反射率分布範圍的鏡質組性質不同,只是在研究方法、表達方式,評價指標、差異大小,分布趨勢等方面有不同的看法。如在阿莫索夫和施皮羅的配煤方法中,認為romax小於0.4與大於1.

8的鏡質組沒有活性,而在romax為1.0左右質量最好。國內類似的結論見圖2。

在日本宮津隆的配煤方法中,認為當romax大於1.0時,不但鏡質組***,顯微煤巖組分之間差異也逐漸減小,活惰比對焦炭強度影響小;當romax小於1.0時,鏡質組質量下降快,顯微煤巖組分差異也大,不能到達最佳時會導致焦炭強度迅速下降,規律見圖3。

筆者有關活性組分質量的研究見[8-9],認為鏡質組在偏離質量最佳點(romax=1.1處)時,隨romax增高而緩慢下降,隨romax降低而快速下降。因此在煉焦配煤中,保持一定數量romax在1.

2-1.5範圍內的鏡質組是重要的。(1.

2最好。)

同一反射率分布範圍內的鏡質組性質相同的推斷不違背上述原理,由此有必要統計鏡質組不同分布範圍的百分含量。例如,雖然焦煤的romax在1.2-1.

5之間,鏡質組反射率主要分布範圍也在1.2-1.5之間,但其總分布範圍分布可達0.

8-1.8。按上述原理,焦煤分布在0.

9-1.2範圍的鏡質組性質應與肥煤分布在0.9-1.

2範圍的鏡質組性質相同。

hy系列與hd顯微鏡光度計除有統計任一範圍鏡質組百分含量功能外,還有「re區段百分比」功能項,可給出各範圍鏡質組的含量,供評價該煤鏡質組質量與在煉焦配煤中作用時參考。由於給出的鏡質組反射率分布範圍恰好與表1中各牌號煤的romax範圍一致,有些單位將其作為混煤中各單煤的百分含量,由此產生對煤型別(單煤或混煤)判斷的混亂。產生這種錯誤的原因一是誤認為各牌號煤的鏡質組反射率分布範圍由表1給出,二是沒有真正理解設定該功能的用意。

表1中給出的各牌號煤的數值範圍是針對romax的。還應注意呈正態分佈的單煤反射率分布圖分布範圍隨煤階增高逐漸增寬。

1.5 適配性

煉焦配煤中單煤的適配性在未用基氏最大流動度等指標精確考察時,也可以觀察反射率分布圖大致判定。一般配煤中各單煤的分布範圍重疊程度越大,適配性越好。依筆者的經驗,盡量多配幾種單煤也是提高適配性的有效方法。

2.《判別方法》中各型別煤性質及其在煉焦配煤中的作用

2.1 編碼0的「單一煤層煤」

鏡質組反射率分布圖呈正態的單峰,且分布範圍不寬,s小於0.1,為純粹單煤,但在焦化企業國內來煤中少見。在進口煉焦煤中還能見到這種單煤。

2.2 編碼1的「簡單混煤」

這種「簡單混煤」符合單煤基本特徵:分布曲線呈正態(或偏正態)分布的單峰,無法再剝離出其它的單煤峰,但分布範圍較「單一煤層煤」略寬,s為0.1-0.

2,其romax指標煤階同單煤的煤階,在煉焦配煤中的作用與「單一煤層煤」無明顯差異,現有技術也無法將其作為混煤對待與處理。

在焦化企業實際來煤中,焦化企業所指的的絕大多數單煤實際上是這種「簡單混煤」,由原煤洗選過程造成少量混雜而形成,並非有意混配。

2.3 編碼2的「複雜混煤」

這種混煤在反射率分布圖上無凹口,分布範圍寬,一般由二種(或以上)相鄰煤階的單煤(如氣煤與1/3焦煤,1/3焦煤與肥煤等)混合形成,圖4即為這種混煤。由於其中單煤鏡質組重疊部分多,計算其中單煤的煤階與比例時,常因達不到設定的精度而無結果。由於重疊部分鏡質組性質相同,塑性溫度區間連續,適配性好,因此其結焦性不但好於其中較差單煤,一般也好於某些純粹單煤(如氣煤、焦瘦煤、瘦煤等)。

但這種混煤性質已不同於同煤階指標的單煤,不能作為單煤使用。

這種混煤的反射率分布圖接近合理配煤反射率分布圖,適合作為配煤煉焦的基礎煤。直接煉焦或配入少量其它煤調整後煉焦為好,但注意不要改變其單峰分布的總體形態。這種「複雜混煤」的複雜程度其實不如編碼4-5的混煤,將其名稱改為「無凹口混煤」不但更確切,而且更形象與直觀。

這種混煤的鏡質組反射率分布曲線雖無凹口,多數仍有乙個以上單煤峰的痕跡。在大多數情況下仍可用「曲線剝離分峰法」剝離出其中的單煤曲線並確定出混煤比。如仔細觀察圖 a,感到在re=1.

4附近有單煤峰的痕跡。用「曲線剝離分峰法」確定出該混煤由romax指標分別為1.057的肥煤與1.

447的焦煤混合而成,這二種單煤分別佔71%與29%。若觀察不出有乙個以上單煤峰的痕跡,用「曲線剝離分峰法」剝離其中單煤曲線時,會由於達不到設定精度而不給出計算結果。這是由於其中的單煤分布曲線重疊部分過多,可利用的有效資料少所致。

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