· 44 · 梅山科技 2005年炼铁增刊 炼焦煤煤质指标相关性的研究 王国辉 摘要：炼焦煤的煤质指标对于预测焦炭质量，稳定生产具有重要意义，但测定方法多样， 分析掌握测定指标的内在联系，能更好认识其本质及提高应用价值。通过对近几年来梅山炼 焦生产中所用煤的煤质数据对其中的胶质层最大厚度y、奥亚膨胀度b及粘结指数g之间的 关系做了统计回归分析，浅析了其相关性及其内在意义和生产实践中的应用价值，得出这些指 标在实际生产应用中各有侧重点，不可简单的相互替代及不可或缺性。 关键词：炼焦煤；粘结性；结焦性；回归分析 related study on coal quality index for coking coal wang guohui key w ords：coking coal；cohesiveness；coking capacity；regression analysis 0 引 言 煤的粘结性是指炼焦条件下产生胶质体粘结 自身及外惰性物的能力，结焦性指炼焦条件下生 成焦炭的能力。煤的结焦性包括形成半焦前的粘 结性和形成半焦后的收缩性。粘结性和结焦性与 煤的变质程度和岩相组成有关。测定它们的常用 方法有罗加指数(r．i)、粘结指数(g& )、胶质层 试验、奥亚膨胀度、基氏流动度和葛金试验等，生 产企业常用的为粘结指数(g& )、胶质层试验和 奥亚膨胀度。分析掌握它们的内在联系，能更好 提高应用价值。对2001年1月～2004年8月梅 山生产应用的单种煤446组(包括单种煤58种涉 及气煤、气肥煤、1／3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦 煤)及配合煤总样105组共551组所做的全套数 据进行了分析整理与回归分析。分析中考虑到配 合煤的特殊性，将它与单种煤分开进行回归分析。 1 粘结指数与胶质层最大厚度的相关性 1．1 单种煤 单种煤446组，它们的粘结指数与胶质层最 大厚度的相关性如图1所示。总的趋势是g值 随y增高而增高。做线性回归分析： g=0．9034y+ 68．956 r 一0．7294 g在80～100时其曲线带较宽。例如g在 85左右的烟煤、y值有低至12 mm 左右，也有高 至24 mm左右。但y值>21 mm的烟煤，g值均 >85，y值<13 mm时，g值均在85以下。 ．． ‘ ． ： ～ ' ‘： ：．．． { ． ● ● ●● ● 图i 单种煤g—y关系 若对数回归：g一18．578ln(y)+33．232 r 一0．7779； 二次曲线回归：g一一0．0229y +1．9583y +58．958，r。一0．767。 观察得到若对不同的胶质层最大厚度进行分 段会得到线性相关性更好的回归方程。以下每个 方程均以y≤10(43组包括气煤、劣质1／3焦煤、 瘦煤、贫瘦煤)、y>10(403组包括气煤、气肥煤、 1／3焦煤、肥煤、焦煤)、y≥15(238组包括气煤、气 肥煤、1／3焦煤、肥煤、焦煤)分成三段分别进行线 性回归，结果如下： 维普资讯 http:// 2005年炼铁增刊 梅山科技 ·45· y／him 图2 配合煤g—y关系 y≤ 10：g一3．4454y+41．072，r 一0．1625； y> 10：g一0．82o1y+ 71．021， r 一0．764； y≥15：g一0．72l1y+73．763，r 一0．8571。 有资料表明灰分对粘结指数影响远比对y 值影响大，在推导y值与g的回归方程时如引入 a 作为参数，提高回归式的精度，北京煤化学所 陈文敏、姜宁利用234个烟煤样(浮煤)，推导出了 g与y间的回归方程[1]： y一0．216×10一。g +0．194ad+ 3．324， 复相关系数(r)一0．9158。 1．2 配合煤 总样105组粘结指数与胶质层最大厚度的相 关性如图2，可见它们的分布较散，呈区域分布。 线性回归：g一0．7909b+73．255，r 一0．265。 2 粘结指数与奥亚膨胀度的相关性 2．1 单种煤 从图3可以看出，g值与b值正相关。b值 >83 的煤样，g值均在85以上，g在75以下的 煤，b值均<25 。但两者成正比的曲线带相对 较宽特别是肥煤。因此，相同g值的煤(如86有 气煤、1／3焦煤、焦煤)，b的变化范围很大，反之， 一样。粘结指数对弱粘结煤区分优于奥亚膨胀 度，而对于强粘结煤则奥亚膨胀度区分优于粘结 指数。 · ⋯ - - - 毒- 一 图3 单种煤g—b关系 线性回归：g一0．0414b+80．683，r 一 0．6294。 多项式回归：g一4e 07b ～0．0004b。 +0．1662x+77．003，r 一0．8336。 y≤ 10：g一0．4248b+74．438，r。一0．467； y> 10：g一0．0375b+82．022，r 一0．7054； y≥15：g一0．0289b+85．193，r。一0．8479。 2．2 配合煤 ◆ ◆ ◆ ● ◆ ◆ ● ●● ◆ ●● ◆ ◆ ◆ ◆ ● ◆ ●■_ ◆ ● ◆ ◆ ◆ - - ● ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ⋯ ⋯ 一—●一◆ - 一 ● 20 0 2o 4o 60 8o loo b，％ 图4 配合煤g—b关系 由图4可看出，配合煤的相关性比粘结指数 与胶质层最大厚度的相关性有明显提高，但同样 存在跨度大的问题。如g值85时b值18～89 范围过大。g一0．0728b+81．914，r。一0．6153。 3 奥亚膨胀度与胶质层最大厚度的相关性 3．1 单种煤 ylmm 图5 单种煤b—y关系 从图5看出，奥亚膨胀度b值随胶质层最大 厚度y值的增高而增高，呈一定的正比关系。所 做煤样的y值范围为6．5～42 mm，肥煤的值最 高。b值范围为一23 ～708 ，在这些煤种中 枣庄地区强粘结肥煤b值一般超过400 。y< 100 mm的烟煤，b一般为负值个别为仅收缩。y 值>25 mm 的肥煤，b值均> 130％。而b值> 300 的煤，y值均在30 mm 以上，b值大于100 时，y值在15 mm以上。他们的总的线性回归 方程及分段回归方程如下： b一18．783y一228．65，r 一0．8569； y≤10：b一2．7806y一30．185，r 一0．0409； y> 10：b一19．589y一250．04，r 一0．867； 维普资讯 http:// · 46 · 梅山科技 2005年炼铁增刊 y≥ 15：b一23．36y一358．37，r 一0．8878。 3．2 配合煤 总样奥亚膨胀度与胶质层最大厚度的相关性 如图6，它们的分布较散，呈区域分布。相关性很 差，线性回归：b一7．6¨3y一68．734， —o．2116。 y／m m 图6 配合煤b—y关系 4 讨论分析 单种煤奥亚膨胀度与胶质层最大厚度的相关 性是这些相关性当中最好的，其次是粘结指数与 胶质层最大厚度的相关性，最后是粘结指数与奥 亚膨胀度的相关性。这些相关性与各指标的本身 检测方法，及它们所体现出的煤的特性有关。这 些指标与煤热解的过程的内在关系如下：胶质层 最大厚度体现了热解生成热沥青及固体芳香族化 合物在热沥青中分散的可塑性，但只能表示胶质 体的数量，不能反映胶质体的质量。胶质层试验 中由于既不加惰性物质，而且又是根据其x值、y 值、曲线型和残焦特性等项目来综合评定其炼焦 性能，所以它是综合试验，但y值应该是粘结性指 标。奥亚膨胀度反映了热鳃产物本身膨胀以及包 容裂解生成气体的压力，涵盖热解范围广涉及到 半焦也可以认为它是一个综合性的指标，既可说 是结焦性指标，又可说是粘结性指标．并且结果重 现性好，对强粘结煤有较好的区分能力。粘结指 数在测定时由于加入了一定量的惰性物，其实质 是表征烟煤受热后，煤颗粒间或煤胶质体与惰性 组分(无烟煤)颗粒间结合牢因程度的量度，所以 它能直接反映对惰性物的粘结能力，而且不仅仅 能部分反映胶质体数量还在一定程度上反映其质 量与焦炭强度，所以它也是一个综合性的指标。 所以烟煤的结焦性指标和粘结性指标间没有严格 区别，各有侧重『2 。 总样煤由于它是各单种煤的一个混样，它的 粘结指数也是各个单种煤叠加的结果，是表征几 种以上不同粘结特性的烟煤，受热后所产生的胶 质体与惰性组分间结合牢固程度的量度。各焦化 厂以往习惯上用最大胶质层厚度y值来指导配 煤，并认为y值具有可加性(严格讲，y值并不具 有线性加和性)，陈鹏教授试验证明g值在常用 配煤中存在几种可加性曲线类型：直线型、弓型和 s型，他将所研究生产烟煤分为四群，即肥、焦、l／ 3焦和弱粘煤群得出(1)同一群内粘结煤或相邻 群间粘结性煤相配合，配煤的g值呈直线关系， 即具有加和性；(2)非同群且非相邻群(即隔开一 级)的煤相配合时，配煤g值与配量呈弓型或s 型，基本不具加和性；但当其中一群的弱拈煤配量 <25 ，仍可认为具有可加性；(3)同群内相近粘 结性煤，尽管g值互不相同，相退后组成的混合 煤，与其他群煤组合时，配煤粘结指数与配入比例 的关系，仍与原单种煤相同，曲线类型不变；(4)灰 分只对粘结指数g的绝对值发生影响，而不影响 配煤的可加性[3]。所以配合煤变化的复杂性也就 决定了的各项指标间的相关性不好。 5 结 语 单种煤的奥亚膨胀度与胶质层最大厚度及粘 结指数由于在测定方法上的差异及所反映出来的 内在特性的不同而导致其相互的相关性各有差 异，三个指标在实际生产应用中各有侧重点，不可 简单的相互替代。配合煤变化的复杂性更加决定 了各项指标间的不可或缺性。为了最终得到质量 优良的焦炭，就必须对配合煤的常规指标和奥亚 膨胀度、胶质层最大厚度、粘结指数这些指标综合 考虑，不可偏废，最好能引进煤岩分析等先进手 段，积累大量生产数据才能对某一煤质做出一个 较为科学合理的判断，进而对焦炭质量有比较准 确的预测，更好满足高炉冶炼需求。 参 考 文 献 1 陈文敏，姜 宁．烟煤粘结性指标相互规律的初探． 煤质技术与科学管理．1994，(4)：25～30 2 朱之培，高晋生．煤化学．上海：上海科技出版社， 1984．186～ 193 3 陈 鹏．煤的容惰比与焦炭强度．燃料与化工．1989， (6)：279～ 285 (编辑：李 霞)
