煤的成分表示方法(被忽视的煤灰成分)

Posted 2023-06-02

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煤的成分表示方法(被忽视的煤灰成分)

文｜汇锦数能-掌上煤焦

煤灰成分取决于煤中矿物质，而煤中矿物质的形成与成煤环境和煤层后期经历密切相关。煤灰成分对炼焦煤及焦炭热性质的影响，一方面来自煤灰成分本身的催化性能，但另一方面，煤灰成分部分地体现了沉积环境对炼焦煤性质的影响。

煤灰成分是指煤中矿物质经燃烧后生成的各种金属和非金属的氧化物和盐类，主要成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、P2O5、K2O、Na2O等。

煤灰成分对焦炭的影响非常重要，但是常被人们忽视。炼焦煤的灰分在炼焦时不软化熔融、不收缩，能降低煤的黏结性，增加焦炭裂纹，降低焦炭的抗碎强度和耐磨强度。

一些研究及生产实践表明，造成高炉透气性和透液性恶化的根本原因是焦炭在高炉下部的粉化，导致焦炭在高炉内粉化的主要原因就是焦炭与CO2的碳素溶损反应。

而焦炭(炼焦煤)灰成分中碱金属和碱土金属的存在会加速焦炭碳素溶损反应的进行。焦炭(炼焦煤)中灰分包含十多种矿物质，一般都用氧化物来表示，其中K2O、Na2O(碱性氧化物)是焦炭碳溶反应的强、正催化剂；MgO、CaO、BaO(碱土金属)以及V2O5、MnO2、Fe2O3、CuO、ZnO(过渡金属)是弱、正催化剂；TiO2和B2O3是强、负催化剂，Al2O3和SiO2对焦炭的碳溶反应几乎无影响。

1.K的正催化作用

K及K2O具有极强的催化作用，只有与碳的化学结合形式的钾和钠对焦炭的溶损具有明显的催化作用。吸附钾的焦炭中的钾以化学形式与碳结合，对溶损反应起着极大的催化作用。

2.Na的正催化作用

吸附钠焦炭的反应表面被大量不起催化作用的单质Na所覆盖，溶损反应受到一定的阻碍，其焦炭在发生溶损反应时，CO2只会在已有的气孔内扩散，所以溶损反应主要发生在这些气孔壁上，焦炭破坏程度与钾元素相比较弱。

3.Ca和Mg的正催化作用

CaO和MgO主要来自高炉熔剂，也是高炉渣的主要来源。CaO与MgO总量直接影响催化程度，且是正催化作用，其催化作用也与酸性氧化物含量有关。

4.Fe的正催化作用

Fe及Fe2O3是活性较高的催化剂，起到正催化作用，高炉中下部焦炭被铁水包裹，阻止CO2、H，O等与焦炭接触减少碳溶反应。

根据煤灰成分可以预判焦炭反应性强度的高低。炼焦过程中，煤的灰分进入到焦炭中，因此煤的灰分决定了焦炭的灰分，从而影响焦炭的品质。

焦炭的热性能包括焦炭的反应性(CRI)和反应后强度(CSR)，它是焦炭的重要质量指标。焦炭的热性能不仅要受到炼焦煤煤质的影响，还要受到炼焦煤灰成分的影响。

灰成分中的碱性氧化物是焦炭碳溶反应的正催化剂，可使焦炭的反应性增大，反应后强度降低，灰分中的酸性氧化物是焦炭碳溶反应的负催化剂，可使焦炭的反应性降低、反应后强度提高。二者的平衡反映灰成分的催化能力，常用矿物质催化指数MCI来表示。

掌上煤焦小程序团队继焦炭利润、焦化产能、煤矿产能功能上线后，小程序新功能煤焦计算工具于近日正式上线！其中就含有催化指数计算功能。

举例来说明。现有一煤样，煤灰成分测试指标如下:

灰成分指标计算，使用掌上煤焦小程序里的工具版块，可快速计算催化指数，MCI结果为4.0%，通常情况下，催化指数都不高于2.5%。高于2.5%，预计将会对热强度有明显影响。

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