煉焦煤質量量化評價方法的研究與應用

紀同森，劉成雷，許 明，馬純迎

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照276805）

1 前 言

冶金行業用于焦爐生產的煉焦煤，是植物遺體在覆蓋地層下，壓實、轉化而成的固體有機可燃沉積巖。由于其生成的復雜性，煉焦煤是一種不均一的有機物質和無機物質的混合體，煉焦煤本身質量的復雜性造成同一類別的煤所煉焦炭的質量也有差別，對冶金高爐的穩定生產產生一定影響。為提高配煤的科學性，充分了解各礦點煉焦煤的性質，國內焦化企業加大對煉焦煤質量的綜合研究和評估，分析指標包括灰分、硫分、揮發分、黏結指數、膠質層最大厚度、奧亞膨脹度、煤巖特征分析參數以及小焦爐單種煤煉焦試驗數據等。在綜合分析以上指標的基礎上，實現對各礦點煉焦煤質量的全面評價，但這些評價均從不同方面對煉焦煤質量做出的定性評價，無法實現對煉焦煤質量的量化評估，不能用于煉焦煤采購和后續生產指導。因此，結合各自企業實際情況，將質量指標與價格相結合，實現由定性評價到定量評價的轉變，對資源開發及生產具有較大作用。

2 煉焦煤質量量化評價的思路

煉焦煤的質量量化評價研究目的是將原來定性評價各礦點煉焦煤質量的各項指標直接轉化為量化指標，由定性分析轉化為定量分析，迅速確定各礦點煉焦煤的質量評估值，用于煉焦煤的采購和后續生產指導。

研究思路：一是根據本企業實際生產情況及歷史經驗，對灰分、硫分、揮發分、黏結指數、膠質層最大厚度以及小焦爐單種煤煉焦試驗數據等質量指標進行價值量化；二是根據本企業關注程度及各指標對焦炭質量的影響程度，確定每項質量指標的權重系數；三是以各量化值為基準確定煉焦煤質量評價量化公式，在同類煤中建立其對應煤種的煉焦煤質量評估值測算模型；四是依據煉焦煤質量評估值的高低來評價煉焦煤的適用性，評估值越高其適用性越好，評估值越低其適用性越差，實現了優勝劣汰。

3 煉焦煤質量量化評價實施步驟

1）以各項技術質量指標為評價基準，確定每個單位質量指標的量化價值，確定煉焦煤價值量化公式。以煉焦煤價值量化公式為基礎，建立煉焦煤質量量化指數測算模型。

2）對煉焦煤礦點的所有質量指標進行篩選，根據本廠實際及歷史經驗，選擇重要的、具有可行性的質量指標，確定每個單位質量指標的量化價值。

3）根據本廠關注程度及各化驗指標對焦炭質量的影響程度，對每項質量指標分配權重指數。

4）以各項技術質量指標為評價基準，確定煉焦煤價值量化公式。

5）將煉焦煤分類，在同類煤中，以煉焦煤價值量化公式為基礎，建立煉焦煤質量量化指數測算模型。

6）輸入煉焦煤各項質量指標和價格，就會直接體現煉焦煤性價比量化指數。根據煉焦煤性價比量化指數的高低來評價煉焦煤的經濟適用性，指數越高其經濟適用性越好，指數越低其經濟適用性越差。

7）輸入新開發煉焦煤礦點各項質量指標，通過調整模擬采購價格，使其性價比量化指數達到同類煤的前列，此時價格就為最佳采購價格。

4 煉焦煤質量量化指數測算模型的建立

1）煤氣及固定碳的價值量化。本廠焦爐煤氣價格0.72 元/m3；如焦炭灰分基準為12.5%，則1 t 焦炭固定碳價格=市場干焦價格/（1%～12.5%）。

2）煉焦煤灰分（Ad）的價值量化。按煉焦煤價格RMB元/t計算，來煤灰分增加1%，也就是多采購了1%的灰分，應減價：RMB×1%元/t。灰分提高導致煉焦耗熱量增加，增加煉焦用煤氣成本。噸干煤的煉焦耗熱量為2.472×109J/t，高爐煤氣發熱量3.636 6×106J/m3，高爐煤氣價格0.07元/m3，灰分增加1%帶來的成本為0.48元/t。灰分增高，增加煉鐵焦比，降低鐵產量。煉焦煤的灰分全部進入焦炭，根據資料介紹，焦炭灰分每升高1%，焦比提高1.7%，焦炭灰分Ad增加1% 對煉鐵成本影響=1.7%×噸焦價格。噸焦耗干煤為1.3 t/t，煉焦煤Ad增加1%對煉鐵成本影響=1.7%×噸焦價格/1.3。

3）煉焦煤硫分（St）的價值量化。按煉焦煤價格RMB 元/t 計算，來煤硫分增加0.1%，也就是多采購了0.1%的硫分，應減價：RMB×0.1%元/t。焦炭硫分（St）增高，增加了煉鐵焦比，降低了鐵產量。煉焦煤的硫分60%左右進入焦炭，根據資料介紹，焦炭硫分（St）每升高0.1%，焦比提高1.2%。焦炭硫分（St）增加0.1%的質量損失=1.2%×噸焦價格，噸焦耗干煤為1.3 t/t，煉焦煤St增加0.1%對煉鐵成本影響=1.2%×噸焦價格/1.3。煉焦煤中的硫分有40%進入煤氣，煤氣中的硫分偏高，將增加脫硫塔的負荷，影響脫硫效果，增加了運行成本，并且對設備的腐蝕增加，大幅降低了設備使用年限。

4）煉焦煤揮發分的價值量化。煉焦煤1%干基揮發分帶來的價值損失=1%固定碳價值-1%揮發分產生的煤氣價值。

5）煉焦煤黏結指標的價值量化。同類煤中，一般G值高結焦性好，根據歷史經驗及采購合同，定價基準：以同類煤月均值為基準，G值每超出基準±1，測算性價比價格隨著調整±5 元/t。氣肥煤和肥煤中，一般Y值高黏結性好。根據歷史經驗及采購合同，定價基準：以同類煤月均值為基準，Y值每超出基準±1，測算性價比價格隨著調整±5元/t。

6）煉焦煤結焦性指標的價值量化。根據北京科技大學許滿興教授的介紹，M40提高1%，焦比降低0.005 6 t；M10下降0.2%，焦比降低0.007 t；CRI 升高1.0%，焦比升高0.003 t；CSR下降1.0%，焦比升高0.006 t：焦炭M40升高1%的效益=0.0056×噸焦價格；焦炭M10每降低0.2%的效益=0.007×噸焦價格；焦炭CRI 升高1%的效益損失=0.003×噸焦價格；焦炭CSR降低1%的效益損失=0.006×噸焦價格。

7）各指標的量化分配權重指數。根據關注程度及各指標對焦炭質量的影響，結合本廠實際情況，分配權重指數如下：硫分為1、灰分為1、揮發分為 0.5、黏結指數G值為 0.5、Y值為 0.5、M40為 0.5、M10為0.5、CRI為0.5、CSR為0.5（單種煤所煉焦炭的抗碎強度M40、耐磨強度M10、反應性CRI、反應后強度CSR均由小焦爐試驗數據得出，由于與大焦爐存在一定誤差，故分配權重指數相對小一些）。

8）煉焦煤質量量化指數的公式。根據以上分析，確定煉焦煤性價比相對量化指數的公式為：

煉焦煤性價比量化指數=同類煤月均價格-（煉焦煤硫分-同類煤硫分均值）/0.1×0.1%硫分帶來的價值損失×1-（煉焦煤灰分-同類煤灰分均值）×1%灰分帶來的價值損失×1-（煉焦煤干基揮發分-同類煤干基揮發分均值）×1%揮發分帶來的價值損失×0.5＋（煉焦煤G值-同類煤G值均值）×5×0.5＋（煉焦煤Y值-同類煤Y值均值）×5×0.5＋（煉焦煤M40-同類煤M40均值）×M40升高1%的效益×0.5-（煉焦煤M10-同類煤M40均值）/0.5%×焦炭M10每降低0.2%的效益×0.5-（煉焦煤CRI-同類煤CRI 均值）×焦炭CRI 升高1%的效益損失×0.5＋（煉焦煤CSR-同類煤CSR 均值）×焦炭CSR 降低1%的效益損失×0.5-煉焦煤進廠價格。

9）煉焦煤性價比量化指數測算模型的建立。根據煉焦煤性價比量化指數公式，建立測算模型，將來煤的各項指標代入后就可立即出現性價比量化指數，指數越高說明性價比越高，進廠焦煤的性價比量化指數測算簡示如表1所示。

表1 進廠焦煤的性價比量化評價指數

5 結 語

該研究一是將以往的煉焦煤定性評價轉化為定量評價，二是將煉焦煤的多項質量指標量化為質量評估值，兼顧其他分析指標，綜合判定煉焦煤的適用性，有利于指導采購和后續生產。