焦炭光学组织在配煤炼焦中的应用进展

于婧 陈影 庞文娟 张利娜 苏伟

摘要：炼焦是基于热分解和结焦工艺进行化工生产的过程，其能产生焦炭、焦炉煤气等多种物质。焦炭光组织对于配煤炼焦具有深刻影响。本文在阐述光组织划分的基础上，就焦炭光组织形成阶段的影响因素展开分析，并指出焦炭光学组织在配煤炼焦中的具体应用情况。期望能实现焦炭光学组织特性的有效把控，促进配煤炼焦工作的有序开展。

关键词：光学组织;配煤炼焦;生产应用

工业炼焦对于炼焦煤的需求量较大，我国虽然煤炭资源的储量较为丰富，但是可利用的炼焦煤占比较小，这在一定程度上对配煤炼焦工作的开展造成了较大影响。作为焦炭的微观结构，焦炭光学组织在一定程度上能反映焦炭的整体质量，新时期，应深层次进行焦炭光学组织特性分析，为配煤炼焦工作的开展奠定良好基础。

一、焦炭光学组织划分

对煤炭实施高温干馏操作，则会使得煤炭中的活性组分软化熔融，随后这些活性组分会包裹煤中的惰性组分，形成中间相小球体;当中间相小球体固化后，会形成焦炭的光学组织。按照YB/T077—1995标准，在考虑焦炭光学组织形态结构的基础上，对其等色区域尺寸进行分析，即可实现焦炭光学组织的细分管理。现阶段，焦炭光学组织不仅包含镶嵌状、纤维状，而且涉及片状结等形态[1]（见表1）。要注意的是，不论是在各向同性中，还是在各向异性组织中，均包含了碳中活性成分，另外丝炭和破片状潭中惰性气体也是其重要的组成部分。

二、焦炭光组织形成阶段的影响因素

1、炼焦煤性质

工业炼焦过程中，炼焦煤的性质对于焦炭光组织形成具有深刻影响。在不同反射率范围内，对镜质组与光学组织相对应展开分析，可发现随着镜质体反射率的变化，焦炭中各向同性和细粒镶嵌组织也会发生变化。当镜质体反射率处于0.75%～0.95%时，随着反射率的扩大，粗粒镶嵌组织也处于持续增大状态。而当反射率处于0.95%～1.35%时，若镜质组增加，则除粗粒镶嵌外，纤维状和片状组织的百分含量要持续增加。值得注意的是，即使变质程度接近，但是炼焦工艺的性质存在差异时，设计炼焦中光学组织百分含量也会所制而发生变化。基于此，在焦炭光组织分析中，工作人员不仅要考虑炼焦煤的粘结指数，而且需要对炼焦煤胶质层的厚度进行有效分析，此外针对焦炭，还需要考虑其各向异性组织百分含量等因素，以此来实现炼焦光组织的有效把控[2]。

2、热解终温

热解是炼焦生产的重要工艺环节，通常热分解多是在1000℃条件下完成的。但是在实际炼焦中，热解的终温控制会出现一定的差异;这一差异会对焦炭光组织的形成造成影响。有研究显示，在焦炭光学组织中，异性组织不仅包含了煤中镜质组，而且涉及壳质组;而就光组织中的丝质及破片组织而言，其形成和煤中惰性组分具有较大关系。值得注意的是，这些组分的产生与热解终温密切相关。即在炼焦过程中，当终温不断上升时，则OTI的值也会不断增大，这还形成一定的小球体，该小球体会影响焦炭显微结构的形成。

3、添加剂配置

现代炼焦工艺下，人们还会配置一定的添加剂，有研究显示，该添加剂的使用会对焦炭光学组织的形成造成影响。中温沥青是较为常见的一种添加剂，在炼焦过程中，添入中温沥青后，焦炭光学组织会发挥变化;这一变化在各向异性组织、各向同性组织中有不同表现，其中前者含量增加，而后者含量减少。另外工厂在炼焦生产中还会添加瘦化剂，此时对于焦炭而言，其各向异性组 织会有所增加，但是在使用瘦化剂后，不论是丝炭、破片，还是细粒镶嵌状物质，其组织含量均会減少。

三、基于配煤炼焦的焦炭光学组织应用

1、光组织与焦炭质量关系分析

结合工业炼焦实际可知，焦炭的反应性具有一定差异性，这种差异会造成其光学组织百分含量。研究表明，光学组织百分含量与焦炭质量参数间存在一定的线性 关系，深化两者线性关系分析，则在科学控制光学组织含量的基础上，能实现焦炭质量的有效判断。有研究显示，在炼焦过程中，随着各向异性组织的增加，焦炭的反应性会呈现出持续降低的趋势，由此可见，在整个链接中，炭光学性质对于焦炭的质量就有直接影响。在实际生产中，系统分析焦炭光学组织百分含量，能实现焦炭性质的判断，这对于配煤炼焦工作开展具有积极作用[3]。

2、焦炭光学组织在配焦炼煤中的应用

2.1煤质鉴定

煤质是衡量煤炭质量、性能的重要因素，其对于工业炼焦具有深刻影响。现阶段，煤质鉴定是炼焦中最基础的工作内容，应结合实际需要，进行煤质的系统鉴定。在炼焦用煤中，有的煤炭变质程度接近，并且其常规检测指标差异不但，但细微组织结构的差异会对炼焦的质量造成影响。新时期，针对此类煤炭的质量鉴定，可在考虑其常规指标的基础上，注重光学组织的深入分析，这样才能实现煤质的有效鉴定。值得注意的是，在煤质鉴定中要提升光学组织应用水平，还应注重光学组织含量、显微组分关系的有效分析，构建两者的线性回归模型，以此来实现媒体质量的有效分析，实现煤炭选择、炼焦成本的有效控制。

2.2指导配煤炼焦

焦炭光学组织对于配煤炼焦工作开展具有极强的指导价值。就高炉炼铁而言，其在实际生产中会产生大量的蒸汽，还在蒸汽呈现出碱性。研究表明，碱性气体在炼焦过程中会催化焦炭的气化反应，这会造成焦炭劣化。对此可通过焦炭光学组织指导煤炭选择，减少炼焦过程中的碱性蒸汽，确保配煤炼焦工作的有序开展。值得注意的是，在焦炭抗碱能力分析中，应注重各向异性与同性组织比例的控制，减少优质炼焦煤的消耗。

结语

焦炭光组织含量对于配煤炼焦工作开展具有深刻影响。新时期，工业生产人员只有充分认识到焦炭光组织的类型和其形成过程影响因素，深入分析焦炭光组织与配煤炼焦关系，然后深化焦炭光组织在煤质鉴定、配煤炼焦中的应用，这样才能提升焦炭光组织特性的应用价值，确保配煤炼焦工作的科学性合理性，促进化工产业的有序发展。

参考文献：

[1]岳伟明，杨伯威.炼焦煤镜质组反射率分布、焦炭光学组织与焦炭热性质的相关性研究[J].山西化工，2020，40（1）：50-53.

[2]马超，李东涛，赵鹏，等.焦肥煤配比对顶装和捣固焦性能的影响[J].中国冶金，2020，30（4）：6-11.

[3]张平存.瘦煤配比对焦炭热性能及微观结构的影响[J].河北冶金，2020（6）：23-26.