运用镜质体反射率测定分析煤质状况

吴　琨，赵新玲，乌木提江

（宝钢集团八钢公司制造管理部）

运用镜质体反射率测定分析煤质状况

吴琨，赵新玲，乌木提江

（宝钢集团八钢公司制造管理部）

文章介绍利用全自动智能岩相显微系统测定焦煤中镜质组平均最大反射率值及分布，通过对几种典型炼焦用煤的镜质体反射率分布图及标准偏差进行煤质分析，鉴定混煤及混煤程度。

炼焦用煤；镜质体反射率；分布图；标准偏差

长期以来炼焦用煤常规的工业分析指标有挥发分含量、粘结性指数、胶质层最大厚度等，这些指标虽然具有加和性，却不能准确反映煤质变化的原因，无法鉴定混煤。目前煤的镜质组反射率及分布图是公认的最能全面、准确地判断煤变质程度的指标。

MCA SmartScope 2000 series型全自动智能煤岩显微系统是一套专门用于煤岩显微分析的仪器。采用目前煤岩自动领域最先进的SmartLight多识别算法，实现了在准确识别镜质体基础上的高精度测量，结果准确可靠，可满足焦煤生产企业大批快检的需要。

八钢煤质检验采用全自动智能岩相显微系统测定进厂焦煤中镜质组反射率，利用反射率分布图及分布范围对几种典型炼焦用煤进行煤质分析，确定其单煤或混煤状况，为炼焦生产提供指导。

1　几种炼焦煤镜质体反射率指标测定

煤的镜质体反射率测定原理：在显微镜油浸物镜下，对镜质体抛光面上的有限面积内垂直入射光的反射光（波长=546nm）用光电转换器测定其强度，与已知反射率的标准物质在相同条件下的反射光强度进行比对。在粉煤光片测得镜质组随机平均反射率ran；最大反射率max值及反射率分布。平均随机反射率与平均最大反射率的统计关系为：当时当为2.5％-6.5％时，

需要指出的是，肥煤和1/3焦煤的平均反射率值和反射率分布图基本重合。用反射率平均值和反射率分布图无法区分肥煤和1/3焦煤，必须借助粘结指数G、胶质层最大厚度Y值作为肥煤的辅助判定指标，严格要求

图1所示为五种煤的镜质组反射率标准分布图示例。

表1　不同变质程度烟煤镜质组反射率划分区间

图1　炼焦单种煤反射率分布图

从图1五种单种煤标准分布图可以看出：同一煤层的纯净单种煤其镜质组反射率呈正态分布，标准偏差S很小，一般小于0.1。从单种煤的镜质组反射率分布图可以鉴别出煤的混煤现象以及单种煤的牌号和变质程度。

需要说明的是：不同煤种煤质镜质组平均最大反射率值有重叠现象，但总体来说，镜质组反射率变化与煤分类之间有良好的相关性，两者存在内在关系。

图2　混煤反射率分布图

从图2两种标准混煤分布图看出，当反射率分布图中出现了宽峰或多峰，标准偏差增大，就可以推断出混煤及其混煤程度。通过对镜质组反射率分布图进一步分析，可以判断混入了什么煤种的煤，以及混入了多少。

镜质组反射率分布图是鉴定混煤的唯一方法。反射率分布范围、标准差S、凹口数目是区分混煤组合特征的有效指标，其中尤以凹口对区分混煤最为灵敏。目前，对镜质组反射率分布图（如图1、2所示），国标GB15591-1995中做如下界定：a.单种煤标准差S≤0.1，无凹口；b.简单混煤准差0.1≤S≤0.2，无凹口；d.复杂混煤标准差S≥0.2，带2个凹口及2个以上凹口的混煤。

2　几种典型炼焦用煤岩相检测及分析讨论

煤光片的制作：制取有代表性煤样（粒度小于1mm，粒级小于0.1mm不能超过总量10％）。按照煤粉：镶嵌粉：2：1的比例热成型后，经过粗磨、细磨、抛光，制作成表面颗粒组分清晰、无划痕、整体为一个平面的煤光片。

显微测定：在仪器校准之后，将样品整平，放入推动尺中，滴上油浸液并聚焦。从测定范围的一角开始，用推动尺微微推动样品，直至十字丝中心对准一个合适的镜质体测区。应确保测区内不包含裂隙、抛光缺陷、矿物包体和其他显微组分碎片，而且应远离显微组分的边界和不受突起影响，测区外缘10微米以内无黄铁矿、惰质体等高反射率物质。将光线投到光电转换器上，记录旋转过程出现的反射率读数。

2.1测定鉴别不同变质程度的单种煤

在相同条件下，按照统一取样制样方法标准分别对A、B、C、D、E焦煤进行镜质组反射率测定。测得各煤最大平均反射率值、标准差S（见表2），镜质组反射率分布图3。

图3　ABCDE煤反射率分布图

表2　各单种煤最大平均反射率值、标准差S

从图3上的测定结果分析得到表2，所测得的A、B、C、D、E均为单种煤，标准差S均小于0.1，图形呈正态分布，与标准镜质组反射率分布图例一致，均属于单一煤层。其中，A煤的反射率分布范围在0.40％～0.80％，为气煤；B煤反射率分布范围在0.55％～0.90％，为气肥煤；C煤反射率范围在0.60％ ～0.95％，为三分之一焦煤；D反射率范围在1.00％ ～1.45％，为肥煤；E煤反射率范围在1.40％～1.60％，为焦煤。

可以看出，不同变质阶段的单种煤最大平均反射率值均有所不同，随着变质程度的增高，反射率分布范围向右移动，最大平均反射率值也随之增大。

2.2利用镜质组反射率测定鉴别简单混煤

在相同条件下，按照统一取制样方法，分别对不同批次进厂BC14#、KDK煤进行镜质组反射率测定，反射率分布见图4，表3。

图4　混煤反射率分布图

表3　混煤最大平均反射率值、标准差S

根据测定结果图表4，分析其煤质结构：从BC14#（图4中1#）煤反射率测定结果分析，标准偏差0.1≤S≤0.2，分布范围较大，无凹口，参照国标可判定为简单混煤。其中分布在1.20％～1.70％约占81.4％的为瘦煤，分布在1.70％～2.00％约占28.6％左右的为高变质程度的贫瘦煤。

从KDK（图4中2#）煤的反射率分布图直观看出，是由两种不同变质程度的煤混合而成。标准差测值S≥0.2。参照国标可判定为带1个凹口的简单混煤。其中反射率分布0.50％～1.00％的三分之一焦煤，约占52.8％；反射率分布在1.00％～1.50％的瘦煤约占47.2％。

2.3测定鉴别不同变质程度的复杂混煤

2.3.1DWK煤镜质组反射率测定

DWK煤镜质组反射率测值分布见图5。

图5　DWK煤反射率分布图

从DWK煤镜质组反射率测值直方分布图可以看出，煤中分别混有0.40％～0.80％气煤，约占1.0％，反射率范围在0.60％～0.95％的三分之一焦煤，约占6.0％；反射率范围在0.80％～1.30％的肥煤，约占37.4％；反射率范围在1.25％～1.50％的焦煤，约占47.0％；反射率范围在1.5％～1.70％的瘦煤，约占9.0％。其中肥煤、焦煤、1/3焦煤反射率在0.7％～1.25％重叠部分较多，占55.7％，其分布呈正态状，方差S和凹口较小。综合上述，DWK煤是由气煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤混合而成，具2个凹口以上的复杂混煤。

2.3.2DWK煤工业分析

分别在相同条件下，按照统一取样方法标准分5次对不同批次进厂DWK煤进行挥发分、粘结指数测定。试样批次编码为DWK 1、DWK2、DWK3、DWK4、DWK5。测得各批次挥发分（Vadf）、粘结指数（G）数值、波动曲线见表4，图6

表4　不同批次采样挥发分、粘结指数值波动对照

图6　Vdaf、G波动曲线

由图6表4所示数值，DWK煤的挥发分波动差值在1％～3％，而煤的粘结性波动较大，差值在6～18。由此可以看出，不同批次进厂DWK煤的工业分析数据呈现波动状，从工业分析中无法究其原因所在。然而从对DWK煤镜质组反射率测定（图5）分析出，每批次单种煤混入量变化导致了DWK煤质指标相对不稳定。

综上所述，通过对不同批次的DWK混煤结构进行分析，发现DWK煤质指标虽有一定波动，但合理搭配后的每批次单种煤混煤结构，在满足八钢焦化炼焦用煤指标同时，供煤方也降低了配煤成本。炼焦生产所用配合煤，其结构也分别是由气、肥、焦、瘦等不同变质阶段单种炼焦煤配合而成，与多种混煤的DWK煤趋势相同，因此DWK煤厂方的配煤方法值得借鉴。

3　镜质组反射率鉴别混入非焦煤矿物质

焦煤在开采及装运堆卸过程中，会有混入杂料的现象。在对MG焦煤进行镜质组反射率测定中，发现该煤的平均最大反射率值无异常，镜质组反射率图呈单一正态分布。但在镜下观察到：该煤混有形态呈团块状，泛红色、白色耀光的物质，鉴别为混入非焦煤的矿物质，约占20％-25％。通过全自动智能煤岩显微系统捕获自拍，可观其特征图片，见图7。

图7　混入非焦煤的矿物质镜下特征图片

从MG煤的工业分析上，也验证了非焦煤类矿物的混入。该MG煤呈规律性的灰分含量由7％～8％升高至20％；挥发分含量由17％～18％上升至20.22％。粘结性由65～70降至43，与镜下岩相显微特征分析结论一致。

4　结束语

运用全自动智能岩相镜质体反射率测定分析煤质状况，不仅可以对炼焦用煤中的单种煤质进行评定，关键是能够对简单混煤和复杂混煤加以识别和鉴定。同时，对于炼焦用煤在开采及装运堆卸过程中，混入非焦煤类矿物质现象也起到了鉴别作用。

通过镜质组反射率直方图和煤岩组成等指标分析，深层理解煤镜质组反射率与煤种之间关系以及相同变质程度煤之所以属于不同煤种的内在原因，较好地把控了DWK这样的混合煤以及焦化生产中配合煤的煤质，及时对配煤结构进行合理调整和优化；在稳定和提高焦炭质量的前提下，减少高成本煤的耗用量，增加低成本煤的配入量，起到了降本增效的作用。

［1］潘立慧，魏松波.炼焦技术问答.北京：冶金工业出版社，2008.

［2］国标煤的镜质体反射率测定方法（GB/T6948-2008）.

Determination and Analysis of Coal Quality by Vitrinite Reflectance

WU Kun，ZHAO Xin-ling，WU-mutijiang
（Manufacturing Management Department，Bayi Iron&Steel Co.，Baosteel Group）

This paper introduces the determination and distribution of average maximum vitrinite reflectivity and distribution of coking coal by automatic intelligent petrographic microscope system，Based on the analysis of the reflectance distribution and the standard deviation of some typical coal for coking coal，the degree of the mixed coal and the blended coal were identified.

coking coal；vitrinite reflectance；distribution map；standard deviation

TQ533.9

A

1672—4224（2016）01—0009—05

联系人：吴琨，女，49岁，工程师，乌鲁木齐（830022）宝钢集团八钢公司制造管理部理化中心
E-mail：jhhyzyq@bygt.com.cn