一种利用胶质体显微结构鉴别炼焦煤成焦性能的方法与流程

1.本发明属于煤焦化工领域，尤其涉及一种利用胶质体显微结构鉴别炼焦煤成焦性能的方法。


背景技术：

2.随着高炉的大型化，焦炭作为支撑骨架作用越来越重要，因此需要炼焦煤具有较好的结焦特性。国际煤炭分类标准表明，奥亚膨胀度、葛金指数和焦渣特征为国际公认的煤的结焦性指标；国内煤焦领域则认为粘结指数g值、胶质层厚度y值和奥亚膨胀度b值为结焦性的主要指标，其中粘结指数g值、胶质层厚度y值和奥亚膨胀度b值为定量指标，葛金指数和焦渣特征为定性指标。由于煤是一种组成、结构非常复杂且极不均一的有机生物岩，上述指标都只能代表炼焦煤某一方面的工艺特征，远不能反映出成煤植物和成煤环境带来的煤岩组分和镜质组质量的差异。
3.在煤岩分析仪下观察到煤中含有不同的显微结构，显微结构主要划分为镜质组、壳质组、惰质组。其中镜质组和壳质组在煤干馏结焦过程中，能够软化熔融形成中间相小球体，中间相小球体经过融并，固化后形成不同形态和结构的光学异性组织。煤中惰性组分在热解过程中基本不软化熔融，保持原有的形态和结构，形成焦炭中惰性组分丝炭及破片状结构。焦炭光学组织对焦炭的性能及其在高炉中的反应性有直接影响。
4.随着煤资源的不断开发，发现许多煤在常规指标、煤岩反射率接近时，成焦性能却存在较大差异，必须寻求新的指标或方法进行更合理的判断煤质。煤热解过程中中间相的形成和发展对炼焦煤的特性起重要作用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种利用胶质体显微结构鉴别炼焦煤成焦性能的方法，该方法简单可靠，成本低廉，时效性好，适用于煤炭和焦化企业。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
7.一种利用胶质体显微结构鉴别炼焦煤成焦性能的方法，包括如下步骤：
8.1)制备炼焦煤试样，并获取与炼焦煤试样相同煤种的胶质体试样；
9.2)按照yb/t4526《炼焦试验用小焦炉技术规范》对步骤1)制备的单种炼焦煤试样进行炼焦试验，并按照《焦炭光学组织的测定方法》制片并测定焦炭光学组织含量；
10.3)将步骤1)获取的胶质体试样至于坩埚内，在其表面依次放置石棉和铁块，将坩埚盖盖严；
11.4)将坩埚置入马弗炉中加热，马弗炉控温程序为：室温下以3～10℃/min升至450℃～600℃，并恒温时间≤5h；
12.5)取出坩埚，并将其冷却至30℃以下后取出胶质体试样，将胶质体试样按照《焦炭光学组织的测定方法》制片并测定各光学组织的体积百分数；
13.6)设定光学各向异性含量oa，且令oa＝细粒镶嵌含量+中粒镶嵌含量+粗粒镶嵌含
量+不完全纤维含量+完全纤维含量+片状含量；
14.7)利用步骤6)的公式分别计算炼焦煤试样光学各向异性组织含量oa1和胶质体试样光学各向异性组织含量oa2；
15.8)设定p值表征胶质体光学各向异性结构形成率，且令
16.计算p值；
17.9)鉴别炼焦煤结焦性质，当p＞70％时，则炼焦煤成焦性能为正贡献，当p≤70％时，则炼焦煤成焦性能为负贡献。
18.上述步骤1)中炼焦煤试样的制备粒度控制为：小于3mm粒级占比78％～90％，获取的胶质体试样粒度小于1mm。
19.上述步骤1)中炼焦煤试样的重量为20～300kg，胶质体试样重量为20～300g。
20.上述步骤3)中的铁块质量为100-130g。
21.所述方法适用的单种煤包括气煤、气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤本发明的技术原理：
22.经过长期研究，发现胶质体的性能是影响炼焦煤成焦性的关键因素，本发明是以成焦理论为支撑开发的炼焦煤成焦性能鉴定方法。由于不同烟煤胶质体的性质和数量不同，导致黏结的强弱差异；由于岩相组成的差异，导致烟煤在热解过程中形成各向异性结构的速率不同，最后形成了不同质量和不同光学组织的焦炭。因此，胶质体光学各向异性结构形成率越高，胶质体性能较好，有利于生成质量好的焦炭。
23.与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
24.1)本发明不必对炼焦煤各个指标进行检测，在较短时间内即可判断炼焦煤成焦性能，可为煤质评价和指导配煤提供可靠依据；
25.2)本发明方法简单可靠，成本低廉，时效性好，适用于煤炭和焦化企业，具有广泛的推广价值。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用以限制本发明。
27.本发明是一种利用胶质体显微结构鉴别炼焦煤成焦性能的方法，通过获得胶质体光学异性结构形成率性指标鉴别炼焦煤的成焦性能。
28.本发明所适用的炼焦煤包括气煤、气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤。
29.光学组织的形成与煤的大分子结构息息相关，对于炼焦煤，当煤分子结构中芳环较大，支链化程度较小时，对炼焦性能较好。对于具有上述结构特征的煤，热解时胶质体易形成光学各向异性结构。光学各向异性结构的形成率大，即光学各向异性形成的速率快，代表体系活性适当，黏度较大，胶质体性能较好，有利于生成质量好的焦炭。
30.为了说明本发明的技术方案，以下结合具体实施例进行详细说明。
31.以某企业使用的炼焦煤为例，炼焦煤a～炼焦煤d的煤质分析结果见表1；
32.表1单种煤的煤质分析
[0033][0034]
实施例1：
[0035]
1)制备40kg炼焦煤a试样，并获取与炼焦煤a相同煤种的胶质体试样25g；
[0036]
2)按照yb/t4526《炼焦试验用小焦炉技术规范》对炼焦煤a进行40kg炼焦试验,并按照《焦炭光学组织的测定方法》制片并测定焦炭光学组织含量；
[0037]
3)将上述获取胶质体用的试样至于坩埚内，在其表面依次石棉和铁块，铁块质量为110g,将坩埚盖盖严；
[0038]
4)将坩埚置入马弗炉中加热，马弗炉控温程序为：室温下以3℃/min升至500℃，并恒温0.5h；
[0039]
5)取出坩埚，并将其却至30℃以下后取出胶质体，将胶质体按照《焦炭光学组织的测定方法》制片并测定各光学组织的体积百分数；
[0040]
6)按照公式oa＝细粒镶嵌含量+中粒镶嵌含量+粗粒镶嵌含量+不完全纤维含量+完全纤维含量+片状含量，计算焦炭a的oa1值为68.76％和胶质体a的oa2值为36.16％；焦炭a和胶质体a的光学组织结构含量见表2；
[0041]
7)按照公式计算p值为52.6％；
[0042]
8)鉴别炼焦煤成焦性能，炼焦煤a的p值为52.6％，属于成焦性能负贡献煤种。
[0043]
表2实施例1光学组织结构含量
[0044][0045]
实施例2：
[0046]
1)制备200kg炼焦煤b试样，并获取与炼焦煤b相同煤种的胶质体试样100g；
[0047]
2)按照yb/t4526《炼焦试验用小焦炉技术规范》对炼焦煤b进行200kg炼焦试验,并按照《焦炭光学组织的测定方法》制片并测定焦炭光学组织含量；
[0048]
3)将上述获取胶质体用的试样至于坩埚内，在其表面依次石棉和铁块，铁块质量为110g，将坩埚盖盖严；
[0049]
4)将坩埚置入马弗炉中加热，马弗炉控温程序为：室温下以5℃/min升至550℃，并恒温0.5h。
[0050]
5)取出坩埚，并将其冷却至30℃以下后取出胶质体，将胶质体按照《焦炭光学组织的测定方法》制片并测定各光学组织的体积百分数；
[0051]
6)按照公式oa＝细粒镶嵌含量+中粒镶嵌含量+粗粒镶嵌含量+不完全纤维含量+
完全纤维含量+片状含量，计算焦炭b和胶质体b的oa1值为84.27％和oa2值为77.48％；焦炭b和胶质体b的光学组织结构含量见表3；
[0052]
7)按照公式计算p值为91.9％；
[0053]
8)鉴别炼焦煤成焦性能，炼焦煤b的p值为91.9％，属于成焦性能正贡献煤种。
[0054]
表3实施例2光学组织结构含量
[0055][0056]
实施例3：
[0057]
1)制备40kg炼焦煤c试样，并获取与炼焦煤c相同煤种的胶质体试样150g；
[0058]
2)按照yb/t4526《炼焦试验用小焦炉技术规范》对炼焦煤c进行40kg炼焦试验,并按照《焦炭光学组织的测定方法》制片并测定焦炭光学组织含量；
[0059]
3)将上述获取胶质体用的试样至于坩埚内，在其表面依次石棉和铁块，铁块质量为110g,将坩埚盖盖严；
[0060]
4)将坩埚置入马弗炉中加热，马弗炉控温程序为：室温下以8℃/min升至600℃，并恒温0.5h；
[0061]
5)取出坩埚，并将其冷却至30℃以下后取出胶质体，将胶质体按照《焦炭光学组织的测定方法》制片并测定各光学组织的体积百分数；
[0062]
6)按照公式oa＝细粒镶嵌含量+中粒镶嵌含量+粗粒镶嵌含量+不完全纤维含量+完全纤维含量+片状含量，计算焦炭c和胶质体c的oa1值为82.05％和oa2值为53.61％；焦炭c和胶质体c的光学组织结构含量见表4；
[0063]
7)按照公式计算p值为65.3％，
[0064]
8)鉴别炼焦煤成焦性能，炼焦煤c的p值为65.3％，属于成焦性能负贡献煤种。
[0065]
表4实施例3光学组织结构含量
[0066][0067]
实施例4：
[0068]
1)制备20kg炼焦煤d试样，并获取与炼焦煤d相同煤种的胶质体试样25g；
[0069]
2)按照yb/t4526《炼焦试验用小焦炉技术规范》对炼焦煤d进行20kg炼焦试验,并按照《焦炭光学组织的测定方法》制片并测定焦炭光学组织含量；
[0070]
3)将上述获取胶质体用的试样至于坩埚内，在其表面依次石棉和铁块，铁块质量为110g,将坩埚盖盖严；
[0071]
4)将坩埚置入马弗炉中加热，马弗炉控温程序为：室温下以4℃/min升至500℃，并恒温1h。
[0072]
5)取出坩埚，并将其冷却至30℃以下后取出胶质体，将胶质体按照《焦炭光学组织的测定方法》制片并测定各光学组织的体积百分数；
[0073]
6)按照公式oa＝细粒镶嵌含量+中粒镶嵌含量+粗粒镶嵌含量+不完全纤维含量+完全纤维含量+片状含量，计算焦炭d和胶质体d的oa1值为66.07％和oa2值为65.56％；焦炭d和胶质体d的光学组织结构含量见表5；
[0074]
7)按照公式计算p值为99.2％；
[0075]
8)鉴别炼焦煤成焦性能，炼焦煤d的p值为99.3％，属于成焦性能正贡献煤种。
[0076]
表5实施例4光学组织结构含量
[0077][0078]
本发明能够准确、简单、快速的判断炼焦煤成焦性能，胶质体是影响煤成焦特性的本质因素，因此从源头进行研究开发，能够精准判断炼焦煤的成焦性能，从而指导煤质评价和配煤。
[0079]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明并不限于以上描述实施例，在本发明描述的值与区间内的简单变型及组合，均将视为本发明的公开内容，并属于本发明的保护范围。