各类型混煤在炼焦配煤中的作用

各类型混煤在炼焦配煤中的作用

各类型混煤在炼焦配煤中的作用

姚伯元

海南大学理工学院， 海南 海口 570228

摘要：提出了解决国家标准《商品煤反射率分布图判别方法》中存在问题的方法：增加“具

1个凹口的简单混煤”类型，“复杂混煤”改为“无凹口的简单混煤”，用0.1阶反射率分布

图后消除无鉴别意义的小凹口等。分析了各类型混煤在炼焦配煤中的作用：单一煤层煤、简

单混煤、具1个凹口的相同牌号、相邻牌号的混煤均可视为单煤，具1个凹口的相间牌号、相

隔牌号混煤、多于1个凹口的混煤应剥离出其中的单煤考虑，无凹口的简单混煤可作为配煤

的基础煤。还讨论了炼焦配煤中使用各类型混煤应采取的措施。

关键词：混煤类型，炼焦配煤，作用

Functions of the types of mixed coal in coal blending for cokemaking

Yao boyuan

Technology Institute of HaiNan University, Hainan Haikou, 570228

Abstract：in this paper, the problems in China standard about‘Judging method for

commercial coal reflectogram’ are resolved: add the type of ‘simple mixed coal with

one notch’, replace the term of ‘complex mixed coal’ by simple mixed coal with no

notch and eliminated small notch that have no Judging significance by 0.1order

reflectogram. The functions of the types of mixed coal in blending for coke making

are analyzed: the simple mixed coal, the same brand and the next-brand mixed coal

with one notch can be regarded as single coal ,while the types of interval brand

mixed coal with one notch must be separated the single coal from mixed coal, simple

mixed coal with no notch is similar to the blend coal for coke making. The

corresponding problems are also discussed when blending for coke making by used with

the types of mixed coal.

Key words: the types of mixed coal, blending for coke making, functions

焦化企业购入由不同牌号单煤混合后形成的混煤已在所难免，使以往建立在单煤基础上

的煤炼焦的理论难以适应。仅依据《商品煤反射率分布图判别方法》 (以下简称《判别方法》）

鉴别出混煤及其类型与讨论混煤的危害性是不够的。正确认识各类型混煤的性质及其在炼

焦配煤中的作用不仅是生产实践的需要，还可以减轻混煤对炼焦配煤的消极影响，甚至转化

为积极因素。《判别方法》也应通过实践不断完善，发挥更大作用。

1．分析混煤在炼焦配煤中作用的理论与方法分析混煤在炼焦配煤中作用的理论与方法 理论与方法

1. 1按Rmax划分的煤阶（划分的煤阶（煤牌号）煤牌号）

煤反射率测定结果主要有镜质组最大反射率平均值（以下简称Rmax），标准方差（以下

简称S）与反射率分布图。由于Rmax不受显微组分变化的影响，公认为判断煤阶的理想指标。

我国冶金行业一般依据Rmax范围划分煤阶，见表1。HD型全自动显微镜光度计也据此由测定

的Rmax自动给出测定煤的煤阶。但Rmax指标不给出判别的煤阶真伪：对于单煤，判别的煤[3][1]oooooo

阶真实，对于混煤，则可能失真，本文称为“指标煤阶”。指标煤阶在在大多数情况下与混

煤中剥离出的单煤煤阶不一致。表1中煤的名称，不仅有煤阶的含义，还含有商品煤牌号的含义，因此也称为“煤牌号”。随着Rmax增大，各牌号煤的性质逐渐过渡。

作者简介：姚伯元，男，海南大学化工系教授，主要从事煤岩自动化测定仪器、煤化工、炭材料科研与教

学。Tel&Fax：0898－66272710（O），E-mail：yby@，地址：海口市人民大道58号，邮编570228 o

各类型混煤在炼焦配煤中的作用

表1 各牌号煤镜质组最大反射率平均值

煤种 褐煤 长焰煤

弱粘煤

Rmax 0.4-0.5 0.5-0.65 0.65-0.8 气煤 气肥煤 或1/3焦煤 0.8-0.9 0.9-1.2 1.2-1.5 1.5-1.7 1.7-1.9 1.9-2.5 >2.5 肥煤 焦煤 瘦焦煤 瘦煤 贫煤 无烟煤 [2]

1．2 混煤中单煤煤阶与比例计算方法 混煤中单煤煤阶与比例计算方法

“曲线剥离分峰法”依据单煤镜质组反射率分布曲线（以下简称分布曲线）服从正态

分布的特点，可以在混煤分布曲线中剥离出各单煤分布曲线，其峰位即Re ，可确定Rmax(Rmaxooo

＝1.068Ro

e)。“曲线剥离分峰法”通过确定单煤分布曲线方程，积分计算峰面积，确定在

混煤中的比例,依据的数学原理与误差分析见文献。

本文分析的混煤均给出用“曲线剥离分峰法”确定的单煤比例与煤阶。红色曲线为实

测混煤分布曲线，兰色为剥离出的单煤分布曲线，供观察剥离效果。

1．3 煤类型的鉴别标准与改进煤类型的鉴别标准与改进 标准与改进

鉴别单混煤的原理是依据在镜质组反射率分布图上单煤、混煤具有不同的分布形态与分

布范围：单煤呈单峰且分布范围较窄，混煤呈多峰且分布范围较宽。因此《判别方法》依据

反射率分布图“凹口”数结合S鉴别单煤或混煤，将混煤划分为5种类型，并给出了相应编码，

见表2。HD显微镜光度计也据此自动给出测定结果煤类型的判断。《判别方法》使商品煤交

易中对混煤的鉴别有了依据，发挥了很好作用，但需要进一步完善。

表2 商品煤镜质组反射率分布图类型与编码

类型 单一煤层煤 简单混煤

复杂混煤（无凹口混煤）

[4]凹口数 0 0 标准偏差(S) ≤0.1 >0.1-0.2 编码 0 1 2 0 1 2 >2 1 >0.1-0.2 >0.2 具1个凹口的混煤 具2个凹口的混煤 具2个以上凹口的混煤 3 4 5 1 具1个凹口的简单混煤

注：其中项为笔者的修改建议 *

1．3．1 对凹口判断1 对凹口判断的对凹口判断的改进 改进

判别反射率分布图上的“凹口”需要经验。如图1A的反射率分布图中有二个小“凹口”，

实际上不能按《判别方法》中的“凹口”对待。

肖文钊认为“个别局部的小断开、低谷和高峰都不能冒然认定，要满足正态分布这个条

件才不至于失误”,并作出改进建议：“可将凹口一侧反射率分布频率合计小于2％的凹口忽

略不计，反射率分布图中某些偶然的小不规则变化也可忽略不计”。虽然这可避免误判，

但仍显复杂，对经验不足者仍存在多解性。

HD显微镜光度计可对“凹口”自动判断，方法是:先将按0.05阶绘制的反射率分布图转[5]

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换为0.1阶反射率分布图，再判断凹口。转换后，影响判别的“小凹口”消失，但真正的“凹口”则保留，见图1b，再通过数据排序等技术判断 “凹口”。在连接反射率直方图中点绘制反射率分布曲线时，先在二数据点之间按“抛物线插值法”给出一插值点，再进行“五点三次平滑处理，既消除了部分实测数据带有的随机误差,也消除反射率分布图上的小“凹口”，使分布曲线既光滑又不失真，效果见图1c。60余个焦化企业与近十年的应用实践表明，按此方法还未发现过误判。

A 0.05阶反射率分布直方图 B 0.1阶反射率分布直方图 C 反射率分布曲线

图1 反射率分布图小凹口处理效果

1．3．2 对《判别方法》判别方法》中煤类型的煤类型的补充与修改补充与修改 与修改

S在0.1-0.2之间，具1个凹口的混煤在《判别方法》中无归属。由于这种混煤在焦化企业来煤中常见，因此有必要在《判别方法》中增加该混煤类型。根据其性质，建议命名为“具1个凹口的简单混煤”类型，编码为1。若修改“具1个凹口的混煤”中S项，使其归属于“具1个凹口的混煤”，则掩盖了“具1个凹口的混煤”具有的不同性质。也可以考虑《判别方法》保持原有体系不变，将其与“简单混煤”相合并。

《判别方法》中编码3－4的混煤复杂程度均可能较编码2的“复杂混煤”更复杂，因此将编码2的“复杂混煤”改为“无凹口混煤”不但合适，而且更形象与直观。

1．3．3 《判别方法》判别方法》缺乏对各类型煤性质分析 缺乏对各类型煤性质分析

《判别方法》对煤类型的划分仅考虑了混煤的混杂程度。从我国炼焦煤现状考虑，配煤炼焦中的单混煤既与《判别方法》中煤类型有关，又不完全等同。如《判别方法》中的“简单混煤”在炼焦配煤中实际上起着单煤作用。这些问题是本文讨论的主要内容。

1．4 镜质组性质4 镜质组性质 镜质组性质

国内外学者都认为不同反射率分布范围的镜质组性质不同，只是在研究方法、表达方式，评价指标、差异大小，分布趋势等方面有不同的看法。如在阿莫索夫和施皮罗的配煤方法中，认为Rmax小于0.4与大于1.8的镜质组没有活性，而在Rmax为1.0左右质量最好。国内类似的结论见图2。在日本宫津隆的配煤方法中，认为当Rmax大于1.0时，不但镜质组质量好，显微煤岩组分之间差异也逐渐减小，活惰比对焦炭强度影响小；当Rmax小于1.0时，镜质组质量下降快，显微煤岩组分差异也大，不能到达最佳时会导致焦炭强度迅速下降，规律见图

3。笔者有关活性组分质量的研究见

oo[8－9][]oooo,认为镜质组在偏离质量最佳点（Rmax＝1.1处）时，oo随Rmax增高而缓慢下降，随Rmax降低而快速下降。因此在炼焦配煤中，保持一定数量Rmax在

1.2-1.5范围内的镜质组是重要的。（1.2最好。）

各类型混煤在炼焦配煤中的作用

同一反射率分布范围内的镜质组性质相同的推断不违背上述原理，由此有必要统计镜质组不同分布范围的百分含量。例如，虽然焦煤的Romax在1.2-1.5之间，镜质组反射率主要分布范围也在1.2-1.5之间，但其总分布范围分布可达0.8-1.8。按上述原理，焦煤分布在0.9-1.2范围的镜质组性质应与肥煤分布在0.9-1.2范围的镜质组性质相同。

HY系列与HD显微镜光度计除有统计任一范围镜质组百分含量功能外，还有“Re区段百分比”功能项，可给出各范围镜质组的含量，供评价该煤镜质组质量与在炼焦配煤中作用时参考。由于给出的镜质组反射率分布范围恰好与表1中各牌号煤的Rmax范围一致，有些单位将其作为混煤中各单煤的百分含量，由此产生对煤类型（单煤或混煤）判断的混乱。产生这种错误的原因一是误认为各牌号煤的镜质组反射率分布范围由表1给出，二是没有真正理解设定该功能的用意。表1中给出的各牌号煤的数值范围是针对Rmax的。还应注意呈正态分布的单煤反射率分布图分布范围随煤阶增高逐渐增宽。

图 2 镜质组反射率与粘结指数的关系（胡德生） [6] 图

3 煤岩相组分与焦炭强度的关系（宫津隆）[7] oo

1．5 适配性 适配性

炼焦配煤中单煤的适配性在未用基氏最大流动度等指标精确考察时，也可以观察反射率分布图大致判定。一般配煤中各单煤的分布范围重叠程度越大，适配性越好。依笔者的经验，尽量多配几种单煤也是提高适配性的有效方法。

2．《判别方法》判别方法》中各类型煤性质及其在炼焦配煤中的作用 中各类型煤性质及其在炼焦配煤中的作用

2．1 编码1 编码0编码0的“单一煤层煤”单一煤层煤”

镜质组反射率分布图呈正态的单峰，且分布范围不宽，S小于0.1，为纯粹单煤，但在焦化企业国内来煤中少见。在进口炼焦煤中还能见到这种单煤。

2．2 编码1编码1的“简单混煤”简单混煤”

这种“简单混煤”符合单煤基本特征：分布曲线呈正态（或偏正态）分布的单峰，无法再剥离出其它的单煤峰，但分布范围较“单一煤层煤”略宽，S为0.1-0.2，其Rmax指标煤阶同单煤的煤阶，在炼焦配煤中的作用与“单一煤层煤”无明显差异，现有技术也无法将其作为混煤对待与处理。

在焦化企业实际来煤中，焦化企业所指的的绝大多数单煤实际上是这种“简单混煤”，由原煤洗选过程造成少量混杂而形成，并非有意混配。

2．3 编码3 编码2编码2的“复杂混煤”复杂混煤” o

各类型混煤在炼焦配煤中的作用

这种混煤在反射率分布图上无凹口，分布范围宽，一般由二种（或以上）相邻煤阶的单煤（如气煤与1/3焦煤，1/3焦煤与肥煤等）混合形成，图4即为这种混煤。由于其中单煤镜质组重叠部分多，计算其中单煤的煤阶与比例时，常因达不到设定的精度而无结果。由于重叠部分镜质组性质相同，塑性温度区间连续，适配性好，因此其结焦性不但好于其中较差单煤，一般也好于某些纯粹单煤（如气煤、焦瘦煤、瘦煤等）。但这种混煤性质已不同于同煤阶指标的单煤，不能作为单煤使用。

这种混煤的反射率分布图接近合理配煤反射率分布图，适合作为配煤炼焦的基础煤。直接炼焦或配入少量其它煤调整后炼焦为好，但注意不要改变其单峰分布的总体形态。这种“复杂混煤”的复杂程度其实不如编码4－5的混煤，将其名称改为“无凹口混煤”不但更确切，而且更形象与直观。 Ro

max＝1.223,S＝0.267 混煤中单煤比例计算结果

指标煤牌号：焦煤 单煤 煤牌号 Re Rmax S % 这种混煤的镜质组反射率分布曲线虽无凹口，多数仍有一个以上单煤峰的痕迹。在大煤类型：复杂混煤，凹口数0，编码3 1 肥煤 0.990 1.057 0.121 71.3

2 焦煤 1.355 1.447 0.149 28.7多数情况下仍可用“曲线剥离分峰法”剥离出其中的单煤曲线并确定出混煤比。如仔细观察oo

图 A,感到在Re=1.4附近有单煤峰的痕迹。用“曲线剥离分峰法”确定出该混煤由Rmax指标分别为1.057的肥煤与1.447的焦煤混合而成，这二种单煤分别占71％与29％。若观察不出有一个以上单煤峰的痕迹，用“曲线剥离分峰法”剥离其中单煤曲线时，会由于达不到设定精度而不给出计算结果。这是由于其中的单煤分布曲线重叠部分过多，可利用的有效数据少所

致。 图4 呈单峰分布的混煤

2．4 编码3编码3的“具1个凹口的混煤” 个凹口的混煤

指由二种单煤形成的混煤。在炼焦配煤中的作用可分为以下几种类型：

2．4．1 相同牌号与相邻相同牌号与相邻牌号相邻牌号煤的混煤牌号煤的混煤 煤的混煤

相同牌号的混煤指由同牌号煤形成的混煤，如焦煤与焦煤的混煤等。相邻牌号的混煤指由相邻牌号煤形成的混煤，如气煤与1/3焦煤，1/3焦煤与肥煤等形成的混煤。这二种混煤的分布曲线范围不宽，S在0.1-0.2之间。这二种混煤的单煤峰重叠较多，一般也难以计算其中单煤的煤阶与比例。即使可计算出，意义也不大。

由相同牌号单煤形成的混煤可视为单煤。如图5中的二种肥煤无论混合比例如何，形成的混煤均可作为肥煤对待。

实际上，混煤的Rmax指标为其中单煤Rmax指标的加权平均值。因此，相邻牌号煤混煤的ooo

Rmax指标都介于其中二单煤Rmax指标之间，一般与比例大的单煤煤阶一致，Rmax指标煤阶为该煤的真实煤阶。仅在比例大的单煤Rmax指标接近比例小的单煤煤阶时才可能引起的误判，但对评价在炼焦配煤中的作用无实质性影响。如对于图7的混煤，若其中1/3焦煤所占比例大，则混煤的Rmax指标为1/3焦煤，若其中肥煤所占比例大，混煤的Rmax指标为肥煤。图6的混煤在炼焦配煤中应视为Rmax 为0.984的肥煤。

由于相邻牌号煤性质差异小，单煤镜质组重叠多，性质可连续过渡，因此相邻牌号煤混煤性质多为其中二单煤之间的过渡煤，且接近比例大的单煤。例如，Rmax指标为0.88的1/3oooooooo

各类型混煤在炼焦配煤中的作用

焦煤与Rmax指标为0.91的肥煤在炼焦配煤中的作用是一致的，其性质差异甚至不如同牌号煤之间差异大（如Rmax指标分别为0.91与1.15的肥煤等），其Rmax指标间的差异也小于允许的重复性测定误差，可见其实均是一种性质相同的过渡煤，可视为单煤使用。

这二种混煤在《判别方法》中无归属，建议增加“具1个凹口的简单混煤”煤类型。

Romax＝0.960，S＝0.115

煤牌号：肥煤 煤类型：带1个凹口的混煤，凹口数1编码ooo

混煤中单煤比例计算结果 oo单煤 煤牌号 Re Rmax S % 1 肥煤 0.870 0.930 0.058 94.9 2 肥煤 1.118 1.194 0.043 5.1

图5 相同牌号煤的混煤

oRmax＝0.984，S＝0.103

指标煤牌号：肥煤 煤类型：带1个凹口的混煤，凹口数1编码3 混煤中单煤比例计算结果 oo单煤 煤牌号 Re Rmax S % 1 1/3焦煤 0.758 0.810 0.08 27.7 2 肥煤 0.947 1.012 0.06 72.3

图6 相邻牌号煤的混煤

2．4．2 相间牌号煤的混煤 相间牌号煤的混煤

指由不相邻牌号煤混配形成的混煤。如气煤与肥煤，1/3焦煤与焦煤的混煤等。由于这种混煤中单煤的反射率分布图仍然有部分重叠，其适配性一般也较好，可改善其中较差的单煤结焦性，因此在炼焦配煤中的作用好于其中质量较差的单煤。如肥煤与瘦煤混煤的单煤焦质量好于瘦煤等。

Romax＝0.991，S＝0.278

煤牌号：肥煤 煤类型：带1个凹口的混煤，凹口数1编码3 混煤中单煤比例计算结果 oo单煤 煤牌号 Re Rmax S %

1 1/3焦煤 0.781 0.834 0.124 79.6

2 焦煤 1.157 1.225 0.124 20.4

图7 相间牌号煤的混煤

各类型混煤在炼焦配煤中的作用

但由于这种混煤的Rmax指标煤阶与其中单煤煤阶都不同，已不能作为单煤使用。如图7所示的这种混煤由约占80％的1/3焦煤与约占20％的焦煤混合而成配煤炼焦时，可按配入其中的二种单煤考虑，并注意补配相应牌号煤，使混煤中的单煤均成为相邻煤。

2．4．5 相隔牌号煤的混煤5 相隔牌号煤的混煤 相隔牌号煤的混煤

指由相隔一个煤阶以上单煤形成的混煤。如气煤与焦煤，1/3焦煤与瘦煤形成的混煤等。

Romax＝0.863，S＝0.235

煤牌号：1/3焦煤 煤类型：带1个凹口的混煤，凹口数1编码3 混煤中单煤比例计算结果 oo单煤 煤牌号 Re Rmax S % 1 非炼焦煤 0.479 0.507 0.056 36.4

2 肥煤 0.955 1.020 0.065 63.6 o

图8 相隔牌号煤的混煤

这种混煤的反射率分布图基本上无重叠部分，用简单方法即可确定出其中单煤比例。这种混煤与同牌号单煤性质差异大。由于这种混煤中单煤的分布曲线基本上无重叠部分，镜质组性质不同，适配性不好，使其中单煤结焦性都得不到提高，甚至降低。例如图8所示的这种混煤，在结焦过程中，由于软化熔融温度不重叠，二种煤的镜质组互呈惰性，虽然其中肥煤占多数，但结焦性也不会好。这种混煤在炼焦配煤中的作用只能按确定出的单煤考虑。若不能识别这种混煤，将其作为同Rmax

指标煤阶的单煤使用，在炼焦配煤中危害大。

2．5 编码5 编码4编码4的“具2个凹口的混煤”个凹口的混煤”与编码5与编码5的“具2个以上凹口的混煤个以上凹口的混煤”上凹口的混煤”

这二种类型的混煤均为二种以上单煤形成的混煤，分布范围宽，为人为混配的结果，一般其Rmax指标煤阶较好，多为肥煤、焦煤等。这种混煤中单煤比例易波动，即使Rmax指标稳定，每批来煤的反射率分布图都可能有一定差异。这种混煤具有的隐蔽性与虚假性，使oooRo

max指标、煤化学与工艺指标都难以察觉，其结焦性甚至可能好于同牌号单煤（当这种混煤中单煤分布曲线重叠部分多时会出现这种情况），但也可能较同牌号单煤差。若不能识别这种混煤，将其作为同牌号单煤使用，焦炭质量不但会明显下降，而且易波动，在炼焦配煤中危害大。若作为炼焦配煤的基础煤，应剥离出其中单煤考虑，通过配入相应的单煤或混煤，改善其真实配比，提高与稳定焦炭质量，也能起到较好的作用，但技术要求较高。

如图9所示的这种混煤，煤阶指标为Rmax＝1.118的肥煤，但其性质与肥煤差异很大。单独炼焦时，由于其本身即为较齐全的配煤，因此焦炭质量可能比肥煤还好。但若在炼焦配煤中作为肥煤使用，焦炭质量不但会明显下降，还易于波动，不易控制。若通过配入少量的单煤或混煤，填补其凹口进行配煤炼焦，则可以转害为利。

o

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Romax＝1.118，S＝0.409

指标煤牌号：肥煤

煤类型：带1个凹口的混煤，凹口数3编码4 混煤中单煤比例计算结果 oo单煤 煤牌号 Re Rmax S % 1 气煤 0.625 0.668 0.041 43.1 2 肥煤 1.025 1.095 0.064 36.7

3 焦煤 1.400 1.495 0.021 5.5

4 瘦煤 1.600 1.709 0.031 14.7

图9 具2个以上凹口的混煤

3．结论 结论

《判别方法》应涵盖焦化企业常见的标准方差在0.1-0.2之间的“具1个凹口的混煤”。 《判别方法》中编码3“具1个凹口的混煤”，性质差异大。其中相同牌号与相邻牌号煤的混煤，编码0的“单一煤层煤”，编码1的“简单混煤”，在炼焦配煤中都应视为单煤。但相间牌号与相隔牌号的混煤与同煤阶单煤性质已有较大差异，应剥离出其中单煤考虑在炼焦配煤中的作用。在使用这种混煤炼焦时，应注意补配相应牌号煤，使炼焦配煤中的单煤都成为相邻煤。

编码2的“复杂混煤”，适合作为配煤的基础煤，其名称改为“无凹口的混煤”更合适。 编码4－5的混煤性质与其同Rmax等指标的单煤性质差异大，应剥离出其中单煤考虑在炼焦配煤中的作用。

参考文献

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