不同变质程度炼焦煤黏结指数、胶质层指数、奥亚膨胀度指标对比分析

齐 欢

（晋能控股集团轩岗煤电有限责任公司梨园河煤矿，山西 忻州 036700）

0 引言

炼焦煤在经过长时间运输、周转、储存以后，其性质将会出现一定变化。为验证长时间堆放运输后炼焦煤是否能够继续发挥作用，在实验室中对炼焦煤长时间堆放条件进行综合模拟，通过炼焦煤黏结指数、胶质层指数、奥亚膨胀度指标[1-2]等关键指标判断炼焦煤煤质变化情况，确认长时间堆放对炼焦煤质量的影响，为后续炼焦煤配比结构以及煤质调整提供参考。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

不同原产地、成煤条件以及变质程度下的炼焦煤中胶质体含量存在较大差异，其在配合煤中所发挥的作用存在一定区别，进而对煤炭的质量影响也略有差异[3]。为有效模拟以上差异特征，研究中将选取两种具有代表性的不同变质程度炼焦煤进行试验分析，即分别选用山东龙固集和山西彭城两个区域的炼焦煤作为试验样品，并在分析后确认两种炼焦煤均为肥煤，可满足试验所需。

1.2 试验方法

分别取两种炼焦煤样品各20 kg，将煤样等分成两份，其中一份用于即时检测试验（试样A）；另一份则通过密封袋进行密封保存（试样B），用于模拟炼焦煤在长时间运输、周转以及储存后煤堆内部炼焦煤的性质状态，具体密封保存周期为六个月。

具体试验中，炼焦煤的工业指标、焦炭光学组织测试指标、胶质层指数指标、奥亚膨胀度指标测定分别使用《GB/T 212—2008》《YB/T 077—1995》《GB/T 479—2000》《GB/T 5450—1997》等标准。

2 试验结果分析

2.1 煤质分析

试验中所使用的两种炼焦煤的即时测定结果中工业分析与平均镜质体反射率指标及参数如表1所示。

表1 两种炼焦煤样品的工业分析与平均镜质体反射率指标及参数

由表1 可知，在两种炼焦煤样品中，山东龙固集样品的灰分较低，而灰分会在炼焦煤加热过程中出现不软化熔融情况，促使焦炭内部形成裂纹发育，影响焦炭整体机械强度。因此，从灰分指标来看，相较于山西彭城炼焦煤样品，山东龙固集炼焦煤样品更有利于焦炭机械强度提升。

两种样品的挥发分指标参数差异性较小，并且均属于肥煤36#标准的28%～37%范围内；硫分指标同样较为接近，分别为0.59%和0.58%；最大镜质体平均反射率分别为0.80%和0.98%，山西彭城样品的镜质体平均反射率更大，说明该样品的热变质作用较深。

2.2 焦炭光学组织分析

炼焦煤的焦炭光学组织分析结构如表2 所示。

表2 两种炼焦煤样品的焦炭光学组织结构及参数

由表2 可知，两种炼焦煤样品的即测试样分别为细粒镶嵌结构和中等处理镶嵌结构，在经过长达六个月的存放后，两种炼焦煤样品的存放试样结构均有所变化，其中变化幅度最大的样品为山东龙固集样品，其粗粒结构占比从14%下降至7%，其他指标变化幅度较小；山西彭城样品的粗粒结构占比从46%增长至50%。不过综合分析后仍然可以判断，不同变质程度的炼焦煤的焦炭光学组织结构变化较不明显，所以对焦炭热性能影响较不显著。

2.3 黏结指数和胶质层指数分析

黏结指数和胶质层指数分别说明炼焦煤在加热过程中所表现出的黏结性质和胶质体数量，通过试验分析确认两种炼焦煤样品的黏结指数和胶质层指数指标参数如表3 所示。

表3 两种炼焦煤样品的粘结指数和胶质层指数分析

由表3 可知，两种炼焦煤样品的黏结指数均处于90 以上，但相较于变质前，变质后的两种炼焦煤样品的黏结指数分别从97.1 和96.1 下降至91 和91.8，分别下降6.1 和4.3，其中山东龙固集炼焦煤样品的下降幅度较大；两种炼焦煤样品的胶质层厚度略有下降，但整体下降幅度较小，说明长时间堆放变质对炼焦煤的胶质层厚度影响较小。总体来说，长时间堆放变质对炼焦煤的整体参数指标影响较小，不会影响到炼焦煤的分类及煤质判别结果。

2.4 奥亚膨胀度分析

奥亚膨胀度是测量炼焦煤膨胀性和结焦性的重要指标之一，该指标主要受到炼焦煤胶体质的不透气性、析出速度以及岩相等因素的影响，可有效反映炼焦煤的变化特征[4-5]。通常情况下，归属于肥煤的炼焦煤要求有着较高的膨胀度，通过试验获取两种炼焦煤样品的奥亚膨胀度分析结果如表4 所示。

表4 两种炼焦煤样品的奥亚膨胀度指标及参数

由表4 可知，两种炼焦煤样品变质前的奥亚膨胀度较为接近，分别为142%和149.7%，而在储存六个月以后，两种炼焦煤样品的奥亚膨胀度分别下降至78%和115%，下降较为明显。其中山东龙固集炼焦煤样品变质前后的奥亚膨胀度下降幅度最为明显，下降约64%，而山西彭城炼焦煤样品变质前后的奥亚膨胀度下降幅度为34.7%。出现此种情况的可能原因在于山东龙固集炼焦煤样品的煤质稳定性较差，不利于长期堆放储存。

炼焦煤作为提高配合煤膨胀性的优质煤种，其需要具备较高的膨胀性促使结焦过程中不同性质胶质体之间的相互混合，保障胶质体内部惰性颗粒的持续铺展延伸，减小焦炭内部的煤粒间隙，提高焦炭整体质量，但在长时间堆放后，炼焦煤的奥亚膨胀度下降幅度较大，使得炼焦煤在结焦过程中所发挥的作用明显下降。因此，应尽可能减少炼焦煤堆放时间，提高炼焦煤运输、周转效率，避免炼焦煤在长时间堆放过程中出现变质劣化情况。

3 炼焦煤性质变化原因分析

通过以上试验分析可知，炼焦煤在经过六个月存放后出现黏结指数、奥亚膨胀度下降明显情况。综合分析后确认，产生此种情况的根源在于炼焦煤长时间静置于空气中时，其主要成分会与空气接触后产生氧化反应。同时，对比两种炼焦煤样品可知，山东龙固集炼焦煤样品相较于山西彭城炼焦煤样品的奥亚膨胀度和黏结指数变质前后下降更为明显，其原因在于山西彭城炼焦煤样品的煤化度水平更高，其内部多环芳烃的环数更多，整体结构更为稳定，所以在长时间堆放后与空气中氧原子之间产生的氧化反应速度较慢，使得炼焦煤整体性质变化较小。

4 结语

长时间堆放将会直接导致炼焦煤出现变质情况，进而对炼焦煤整体性质及质量造成较大影响。因此，在炼焦煤长时间堆放以后，应对炼焦煤各项指标进行全面分析检测，进而确认炼焦煤性质是否可满足焦炭结焦中作用需求，以免对后续焦炭质量造成影响。