焦炭光學組織在配煤煉焦中的應用進展

于婧 陳影 龐文娟 張利娜 蘇偉

摘要：煉焦是基于熱分解和結焦工藝進行化工生產的過程，其能產生焦炭、焦爐煤氣等多種物質。焦炭光組織對于配煤煉焦具有深刻影響。本文在闡述光組織劃分的基礎上，就焦炭光組織形成階段的影響因素展開分析，并指出焦炭光學組織在配煤煉焦中的具體應用情況。期望能實現(xiàn)焦炭光學組織特性的有效把控，促進配煤煉焦工作的有序開展。

關鍵詞：光學組織;配煤煉焦;生產應用

工業(yè)煉焦對于煉焦煤的需求量較大，我國雖然煤炭資源的儲量較為豐富，但是可利用的煉焦煤占比較小，這在一定程度上對配煤煉焦工作的開展造成了較大影響。作為焦炭的微觀結構，焦炭光學組織在一定程度上能反映焦炭的整體質量，新時期，應深層次進行焦炭光學組織特性分析，為配煤煉焦工作的開展奠定良好基礎。

一、焦炭光學組織劃分

對煤炭實施高溫干餾操作，則會使得煤炭中的活性組分軟化熔融，隨后這些活性組分會包裹煤中的惰性組分，形成中間相小球體;當中間相小球體固化后，會形成焦炭的光學組織。按照YB/T077—1995標準，在考慮焦炭光學組織形態(tài)結構的基礎上，對其等色區(qū)域尺寸進行分析，即可實現(xiàn)焦炭光學組織的細分管理?，F(xiàn)階段，焦炭光學組織不僅包含鑲嵌狀、纖維狀，而且涉及片狀結等形態(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

工業(yè)煉焦過程中，煉焦煤的性質對于焦炭光組織形成具有深刻影響。在不同反射率范圍內，對鏡質組與光學組織相對應展開分析，可發(fā)現(xiàn)隨著鏡質體反射率的變化，焦炭中各向同性和細粒鑲嵌組織也會發(fā)生變化。當鏡質體反射率處于0.75%～0.95%時，隨著反射率的擴大，粗粒鑲嵌組織也處于持續(xù)增大狀態(tài)。而當反射率處于0.95%～1.35%時，若鏡質組增加，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，即使變質程度接近，但是煉焦工藝的性質存在差異時，設計煉焦中光學組織百分含量也會所制而發(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指數(shù)，而且需要對煉焦煤膠質層的厚度進行有效分析，此外針對焦炭，還需要考慮其各向異性組織百分含量等因素，以此來實現(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。但是在實際煉焦中，熱解的終溫控制會出現(xiàn)一定的差異;這一差異會對焦炭光組織的形成造成影響。有研究顯示，在焦炭光學組織中，異性組織不僅包含了煤中鏡質組，而且涉及殼質組;而就光組織中的絲質及破片組織而言，其形成和煤中惰性組分具有較大關系。值得注意的是，這些組分的產生與熱解終溫密切相關。即在煉焦過程中，當終溫不斷上升時，則OTI的值也會不斷增大，這還形成一定的小球體，該小球體會影響焦炭顯微結構的形成。

3、添加劑配置

現(xiàn)代煉焦工藝下，人們還會配置一定的添加劑，有研究顯示，該添加劑的使用會對焦炭光學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，焦炭光學組織會發(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中還會添加瘦化劑，此時對于焦炭而言，其各向異性組 織會有所增加，但是在使用瘦化劑后，不論是絲炭、破片，還是細粒鑲嵌狀物質，其組織含量均會減少。

三、基于配煤煉焦的焦炭光學組織應用

1、光組織與焦炭質量關系分析

結合工業(yè)煉焦實際可知，焦炭的反應性具有一定差異性，這種差異會造成其光學組織百分含量。研究表明，光學組織百分含量與焦炭質量參數(shù)間存在一定的線性 關系，深化兩者線性關系分析，則在科學控制光學組織含量的基礎上，能實現(xiàn)焦炭質量的有效判斷。有研究顯示，在煉焦過程中，隨著各向異性組織的增加，焦炭的反應性會呈現(xiàn)出持續(xù)降低的趨勢，由此可見，在整個鏈接中，炭光學性質對于焦炭的質量就有直接影響。在實際生產中，系統(tǒng)分析焦炭光學組織百分含量，能實現(xiàn)焦炭性質的判斷，這對于配煤煉焦工作開展具有積極作用[3]。

2、焦炭光學組織在配焦煉煤中的應用

2.1煤質鑒定

煤質是衡量煤炭質量、性能的重要因素，其對于工業(yè)煉焦具有深刻影響?，F(xiàn)階段，煤質鑒定是煉焦中最基礎的工作內容，應結合實際需要，進行煤質的系統(tǒng)鑒定。在煉焦用煤中，有的煤炭變質程度接近，并且其常規(guī)檢測指標差異不但，但細微組織結構的差異會對煉焦的質量造成影響。新時期，針對此類煤炭的質量鑒定，可在考慮其常規(guī)指標的基礎上，注重光學組織的深入分析，這樣才能實現(xiàn)煤質的有效鑒定。值得注意的是，在煤質鑒定中要提升光學組織應用水平，還應注重光學組織含量、顯微組分關系的有效分析，構建兩者的線性回歸模型，以此來實現(xiàn)媒體質量的有效分析，實現(xiàn)煤炭選擇、煉焦成本的有效控制。

2.2指導配煤煉焦

焦炭光學組織對于配煤煉焦工作開展具有極強的指導價值。就高爐煉鐵而言，其在實際生產中會產生大量的蒸汽，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催化焦炭的氣化反應，這會造成焦炭劣化。對此可通過焦炭光學組織指導煤炭選擇，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，應注重各向異性與同性組織比例的控制，減少優(yōu)質煉焦煤的消耗。

結語

焦炭光組織含量對于配煤煉焦工作開展具有深刻影響。新時期，工業(yè)生產人員只有充分認識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系，然后深化焦炭光組織在煤質鑒定、配煤煉焦中的應用，這樣才能提升焦炭光組織特性的應用價值，確保配煤煉焦工作的科學性合理性，促進化工產業(yè)的有序發(fā)展。

參考文獻：

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

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

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