孔徑分佈圖怎麼畫

摘 要：

山西煉焦煤的儲量及用量佔全國一半以上，研究山西煉焦煤的質量特性對於配煤煉焦具有重要意義。

本文透過小焦爐煉焦試驗研究了山西典型煉焦煤的煉焦特性，透過對單種焦炭灰成分及氣孔結構的分析，討論了山西典型煉焦特性好的原因。

研究表明山西煤具有較高冷熱強度，其主要原因是不僅是由於具有中等變質程度及中等粘結效能，而且單種焦炭灰成分催化指數低，單種焦炭氣孔率低，氣孔結構分佈均勻，低圓度氣孔較少，使得在焦炭在反應過程中反應面積較小，對焦炭強度的破壞程度較小。

關鍵詞：

山西；煉焦煤；焦炭；配煤

1引言

中國是世界上第一產煤和用煤大國，其中山西省經濟可採儲量為331億t，佔全國50。05%，查明資源儲量1550億t，佔56。08%。［1］山西的煤類分佈具有明顯的南北分帶性，38°線以北煤變質程度較低，煤類較單一，以氣煤為主；38°線以南煤變質程度相對較高，煤類較多。［2］山西煤類齊全，是我國主要的煉焦煤基地。因此研究山西典型煉焦煤資源對於配煤煉焦具有重要意義。

在中國的煉焦煤產量中，各煤種之間的比例很不協調。我國主焦煤的產量近9680萬t，佔煉焦煤總產量的17。57%，肥煤的產量居第四位為5530萬t，佔全國煉焦煤總量的10%。而在配煤煉焦中，強粘結性煤（焦煤和肥煤）一般應占50%-60%，但實際上中國焦煤和肥煤的總產率還不到煉焦煤總量的28%，因此強粘結性煤成為配煤煉焦的稀缺資源。

張學軍等透過對山西焦煤集團主要煉焦煤的煤質特性和單煤種小焦爐試驗結果的分析與比較，闡述了該煉焦煤的粘結性好、結焦性強，特別是其單煤種小焦爐試驗焦炭熱態強度明顯優於其他產地同煤種試驗指標。

文獻資料對山西煉焦煤進行了研究，主要分析了煤的質量指標特性，對於單種焦炭缺乏研究。本文從單種焦炭特性的角度揭示山西典型煉焦煤冷熱強度較高的原因，為進一步合理利用山西焦煤提供方向。

2實驗部分

略

3結果與討論

3.1單種煤的質量特性

單種煤的質量特性如表2所示。

由表2可知，山西焦煤和肥煤的灰分較華東地區高，而硫分較高；為了更好對比煉焦效能，選取的樣品粘結效能及變質程度相近，焦煤揮發分Vd在20-23%，粘結指數84-87，肥煤揮發分在28-29%，粘結指數在93-95。

3.2單種煤煉焦質量分析

單種焦炭的質量特性如表3所示。

由表3可知，山西焦煤單種焦初始粒度、轉鼓強度及反應後強度均高於華東焦煤；山西肥煤單種焦粒度和焦炭冷強度與華東肥煤相近，但焦炭反應後強度高於華東肥煤。從煤質指標看，山西焦煤具有中等變質程度及中等粘結效能，這有利於得到高強度的焦炭。

3.3單種焦炭質量特性分析

3.3.1焦炭灰成分

分析單種焦炭的灰成分，考察期鹼金屬的含量，並計算其催化指數MCI，MCI的計算方法參照參考文獻，即根據上述公式計算單種煤的灰成分催化指數，如表4所示。

由表4可知，山西焦煤的鹼金屬（Na2O+K2O）含量較低，小於0。8%，其催化指數較低為2。59；而華東焦煤的鹼金屬大於1。0%，催化指數大於3。0%；山西肥煤的鹼金屬較低，小於0。8%，其催化指數較低2。21，而華東肥煤的鹼金屬高達1。8%，催化指數大於3。0%。研究表明催化指數低則焦炭反應速率低，對焦炭反應後強度有利。

3.3.2焦炭氣孔

焦炭是多孔結構，焦炭氣孔結構不僅與焦炭冷強度相關，還與焦炭反應性和反應後強度相關。分析了單種焦炭的氣孔結構，如下圖1-4所示。

由圖1-4可知，從宏觀來看，山西焦煤的氣孔結構較為均勻緻密，而華東焦煤的氣孔結構則不夠均勻。山西肥煤氣孔焦為均勻，氣孔壁較厚，而華東肥煤的單種焦炭氣孔壁較薄，氣孔長條形較多。

對上述單種焦煤得到的單種焦炭進行氣孔率檢測得到的結果如圖5-6所示。

圖6華東焦煤單種焦炭氣孔孔徑分佈圖

由圖5-6可知，山西焦煤的氣孔分佈範圍在10-1200μm，而華東焦煤在10-1800μm，從圖形分佈看山西焦煤小於20μm的氣孔較少，而華東焦煤小於20μm的氣孔較多。山西焦煤的氣孔率為48%，而華東焦煤為53%；由於山西焦煤的小氣孔含量低，造成焦炭反應面積較小，焦炭反應性低，焦炭反應後強度高。

對上述單種肥煤得到的單種焦炭進行氣孔率檢測得到的結果如圖7-8所示。

圖8華東肥煤單種焦炭氣孔孔徑分佈圖

由圖7-8可知，山西肥煤的氣孔分佈範圍在10-1600μm，而華東肥煤在10-2000μm，從圖形分佈看山西肥煤的大氣孔含量較少，而華東肥煤的大氣孔可能造成裂紋的形成，使焦炭強度降低。山西肥煤的氣孔率為53%，而華東焦煤為64%；由於山西肥煤較少的大氣孔，不容易產生裂紋，因此焦炭的強度較高。

研究表明焦炭的不規則氣孔即低圓形度的氣孔更容易造成焦炭質量的劣化，因此對幾種焦炭的氣孔圓形度進行了分析，氣孔圓度I=4πA/p2，其中A為氣孔面積，p為氣孔周長。I值越接近1則氣孔越圓，越接近0則氣孔越不規則。幾種焦炭的低圓度（圓度0。1-0。5）的氣孔分佈如圖9-10所示。

圖10單種肥煤得到的單種焦炭氣孔圓度

由圖9可知，單種焦炭氣孔圓度在0。1-0。5的範圍內，山西焦煤不規則氣孔數量均低於華東焦煤，因此山西焦煤的強度更優。由圖10可知，單種焦炭氣孔圓度在0。1-0。5的範圍內，山西肥煤不規則氣孔數量均低於華東肥煤，因此山西肥煤的強度更優。

綜上所述，從氣孔結構上看，山西焦煤與華東焦煤相比氣孔率較低，氣孔分佈均勻，不規則氣孔的含量較低，是焦炭冷熱強度較高的主要原因之一；山西肥煤的氣孔率較低，氣孔分佈均勻，大氣孔含量少，不規則氣孔含量低，其單種焦炭冷熱強度均高於華東肥煤。

4結論

（1）小焦爐煉焦試驗研究表明山西典型煉焦煤粘結性適中，變質程度適中，具有較高冷熱強度。

（2）山西典型煉焦煤灰成分中鹼金屬含量低，焦炭反應性催化指數低，是山西焦煤較低反應性較高強度的原因之一。

（3）從單種焦炭氣孔結構分析表明山西單種焦炭氣孔率較低，且氣孔結構分佈均勻，很細和很大的氣孔較少，使得在焦炭在反應過程中反應面積較小，對焦炭強度的破壞程度較小。山西單種焦炭氣孔結構中低圓度氣孔較少，在反應過程中不容易劣化，也是焦炭質量較高的原因之一。

（4）山西煉焦煤的研究有待進一步研究在配煤中影響焦炭氣孔形成，為合理利用稀缺資源提供支援。