炼焦煤各显微组分在成焦中的作用

   显微组分

煤的各种基本性质，特别是炼焦煤的结焦性和黏结性，不仅与其工业分析和元素组成有关，更与煤的有机显微组分关系密切。了解炼焦煤的各显微组分在加热过程中的动态及其在成焦过程中的不同作用，从而掌握和运用其各自的内在规律，对提高和控制焦炭质量具有及其重要的意义。

1. 镜质组及其焦化后的衍生物

（1）镜质组是成焦的主体原料  

镜质组的性质和数量都决定它是成焦主体原料，它是成焦过程中在颗粒表面产生非挥发性液相的主体。煤粒表面的非挥发性液相是散装煤料能形成焦块的主要原因。镜质组在成焦过程中大致经历了如下变化：开始加热时，镜质组先软化熔融形成各向同性的胶质体；接着发生热裂解产生一些中间产物，它们缩聚成平面稠环大分子，这些大分子经相互平行堆砌而成中间相小球体；此后，随着温度的升高，小球体逐渐长大、聚焦、熔并；最后在固化温度下，形成各向异性的焦炭。

（2）焦炭多孔体的形成  

镜质组受热处于软化状态，分解气体的内压如小于胶质体的阻力，则形成封闭气孔；如气体能冲破胶质体阻力，固化时就成为开放气孔。后者约占90%以上。如果备煤和炼焦工艺条件固定，气孔系列参数主要取决于镜质体反射率分布及其区间。

（3）由镜质组衍生的焦炭显微结构对强度的影响  

焦炭中镶嵌结构是最耐受外力抗击的，因为镶嵌结构的光学结构单元的层片排列的方向是随机的，要断裂它，必须曲折进行，这比沿直线断裂所形成的断裂面积要大，故要消耗更多能量。因此，镶嵌结构多的焦炭的冷强度必然较高；各向同性结构由于反应性较高，分子层片来不及有序排列就交联固化，故焦质强度不高；流动型和片状结构的光学结构单元内部的层片排列趋向有序，比各向同性致密，但光学结构单元之间界面结合不一定很牢固。有人认为，其间的界面结合可能不是化学键而是范德华力结合的，对于各向异性结构的存在，通常认为对焦炭耐磨强度不利。

2. 惰质组及其焦化后的衍生物

惰质组在加热过程中有分解反应，但不软化，不会出现中间相过程，在成焦过程中视为惰性成分。它在不同变质程度的炼焦煤中虽均属惰性，但它的化学结构并非随着变质程度加深而一成不变，只是变化幅度小些。所谓惰性，即指其在煤中原有形状不变，也不会分解出非挥发性液相。它参与成焦，必须在其表面吸附一定量非自生的非挥发性液相。

惰质组在煤炼焦过程中与任何外加的瘦化煤和瘦化剂起同样瘦化作用，它可使焦块增大。惰质组成焦后的衍生物是丝质及破片状，光学性质基本上是各向同性。

3.壳质组及其焦化后的衍生物

壳质组在成焦过程中类似焦油类物质，分解后一部分小分子烃类物变成气体逸出，一部分相对分子质量较大的气体在煤料中反复回流，并有一部分在回流过程中进一步合成分子量较大的液相。壳质组在炼焦煤中数量本来就很少，且很多煤中的壳质组含挥发分又高，故残留的碳量很少，所以成焦后难以发现其痕迹，但一般认为，虽然属于活性组分，但壳质组对焦炭反应性是不利的。

炼焦煤中煤岩显微组分衍生的对应焦炭显微结构

注：∑ISO为焦炭显微结构中光学呈各向同性结构的总和。

各向同性

细粒镶嵌

纤维状

片状

丝质

破片

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