喬軍偉，李正越，陳美英，呂俊娥

稀缺高爐噴吹用煤地質(zhì)評價指標探討及應(yīng)用

喬軍偉1,2，李正越3，陳美英4，呂俊娥5

(1. 西安科技大學地質(zhì)與環(huán)境學院，陜西 西安 710054；2. 陜西省煤炭綠色開發(fā)地質(zhì)保障重點實驗室，陜西西安 710054；3. 中國煤炭地質(zhì)總局，北京 100038；4. 中國煤炭地質(zhì)總局勘查研究總院，北京 100039；5. 中國煤炭地質(zhì)總局航測遙感局，陜西 西安 710199)

高爐噴吹用煤可減少焦炭的使用量，是現(xiàn)代高爐降低生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟效益的重要技術(shù)措施。從高爐噴吹用煤的煤質(zhì)影響因素入手，在稀缺煤和優(yōu)質(zhì)煤煤質(zhì)評價的基礎(chǔ)上探討稀缺高爐噴吹用煤的地質(zhì)評價指標及分級參數(shù)。通過分析，將高爐噴吹原料用煤的煤質(zhì)評價指標劃分為工藝指標和經(jīng)濟指標兩大類，工藝指標是決定煤是否能用于高爐噴吹工藝的關(guān)鍵指標，經(jīng)濟指標主要影響高爐噴吹工藝的成本。煤類差異是高爐噴吹用煤選擇的首要因素，根據(jù)我國煤炭資源稟賦特征，提出無煙煤、貧煤、貧瘦煤是高爐噴吹用煤中的稀缺煤類。結(jié)合煤炭地質(zhì)勘查中對“優(yōu)質(zhì)煤”的評價標準，提出灰、硫、磷的含量是稀缺高爐噴吹用煤地質(zhì)評價的關(guān)鍵指標，要求灰分質(zhì)量分數(shù)不大于12.00%、全硫質(zhì)量分數(shù)不大于1.00%、磷分質(zhì)量分數(shù)不大于0.03%。利用該指標對我國無煙煤、貧煤、貧瘦煤分布的典型礦區(qū)進行煤質(zhì)評價和資源劃分，指出永城、西山、陽泉、潞安、二道嶺和汝箕溝礦區(qū)是我國稀缺高爐噴吹用煤的主要分布區(qū)，統(tǒng)計的稀缺高爐噴吹用煤保有資源量107億t，為我國稀缺高爐噴吹用煤的合理開采和充分利用提供了依據(jù)。

高爐噴吹用煤；稀缺煤；優(yōu)質(zhì)煤；煤質(zhì)評價；評價指標

稀缺煤是指具有十分重要的工業(yè)用途，利用途徑具有一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，且需求量大但資源量又相對較少的優(yōu)質(zhì)煤炭資源[1]?！度珖V產(chǎn)資源規(guī)劃(2008—2015年)》提出中國將推進建立特殊和稀缺煤種的礦產(chǎn)資源儲備，保護稀缺煤以維持其可持續(xù)開采。我國每年有8億t以上的煤炭作為原料被用于化工轉(zhuǎn)化，其中煤炭焦化占煤炭化工用量的80%以上[2]。截至2016年底，全國已查明的優(yōu)質(zhì)煉焦煤保有資源量1 236.29億t，其中已利用的729.42億t，已開發(fā)率高達59%，煉焦用煤后備資源不足[3]。中國生產(chǎn)了世界60%以上的生鐵[4]，鋼鐵生產(chǎn)對焦炭的消費需求占焦炭消費總量的85%左右[5]，煉焦煤是鋼鐵生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)原料，短期內(nèi)焦炭需求仍將保持在高位。尋找可替代焦炭的特殊原料成為鋼鐵冶煉界和煤炭地質(zhì)界共同關(guān)注的熱點[6-9]。為此，國內(nèi)在高爐噴吹用煤替代焦炭的可行性、工藝特性、配煤、燃燒性能等方面開展了廣泛研究[10-16]，提出了無煙煤、煙煤、褐煤、廢塑料等混合噴煤技術(shù)。其中，無煙煤和高變質(zhì)程度煙煤的混合噴煤技術(shù)已廣泛應(yīng)用于高爐煉鐵，高爐噴吹用煤已成為保障高爐煉鐵行業(yè)發(fā)展的重要生產(chǎn)原料。

筆者從高爐噴吹用煤的煤質(zhì)影響因素入手，在稀缺煤和優(yōu)質(zhì)煤煤質(zhì)評價的基礎(chǔ)上探討稀缺高爐噴吹用煤的地質(zhì)評價指標及分級參數(shù)，并結(jié)合典型礦區(qū)煤質(zhì)和資源分布開展稀缺高爐噴吹用煤的資源評價。

1 高爐噴吹用煤的意義

鋼鐵產(chǎn)品作為大宗金屬商品和建材原料，成本對其國際競爭力的影響十分明顯[17]。高爐噴吹用煤是指從高爐風口向爐內(nèi)噴吹磨細的煤粉，以替代焦炭起到提供熱量和還原劑的作用，減少焦煤使用量，是現(xiàn)代高爐降低生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟效益的重要技術(shù)措施[18]。高爐噴吹煤粉不僅可以有效減少鋼鐵冶煉對煉焦煤的需求，同時還是高爐冶煉過程中調(diào)節(jié)爐內(nèi)冶煉條件的有效手段[19]。

大型鋼鐵企業(yè)將提高高爐噴吹煤比作為降低焦炭需求提高經(jīng)濟效益的重要途徑。20世紀末，德國、荷蘭、英國部分高爐噴吹煤比達到200 kg/t，世界噴煤比最高紀錄為日本福山廠3號高爐的266 kg/t，焦炭替代率47.9%[20-21]。我國高爐噴煤比在20世紀90年代平均僅為58.5 kg/t，隨著重點企業(yè)新型煤粉噴吹工藝的形成、改善及高爐裝備水平的提高，到20世紀末噴煤比平均達到了118 kg/t，其中，寶鋼1號高爐噴煤比高達260.6 kg/t，焦炭替代率51%[22]，達到了世界領(lǐng)先水平。但是，我國各類鋼鐵企業(yè)技術(shù)力量參差不齊，大部分高爐煉鐵污染物排放和能耗與世界先進水平還存在差距。2019年上半年，我國鋼鐵協(xié)會會員單位平均焦比357.04 kg/t，與國際先進水平高爐焦比(＜300 kg/t)尚有較大差距；噴煤比平均144.72 kg/t，最高190.06 kg/t，最低僅81.55 kg/t[23]，大部分企業(yè)仍有較大的提升空間。但需要提出的是，提高噴煤比可以降低鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)成本，但是為了降低生產(chǎn)成本而選用價格較低的劣質(zhì)噴吹煤會適得其反，對高爐生產(chǎn)造成負面影響。因此，保障優(yōu)質(zhì)高爐噴吹用煤的穩(wěn)定供應(yīng)對提高中國鋼鐵產(chǎn)品的國際競爭力具有重要的戰(zhàn)略意義。

2 現(xiàn)行高爐噴吹用煤技術(shù)要求

我國煤炭工作者對高爐噴吹用煤的煤質(zhì)研究十分重視，早在20世紀末就提出了煤種和煤質(zhì)差異對高爐冶煉過程及技術(shù)經(jīng)濟指標具有重大影響。通過不同地區(qū)煤的高爐噴吹實驗研究，提出原料煤的煤質(zhì)對高爐噴吹的影響主要體現(xiàn)在煤類、粒度、元素組成、工藝特性等方面[11,16,24-25]。原國家煤炭工業(yè)局于2001年提出了GB/T 18512— 2001《高爐噴吹用無煙煤技術(shù)條件》，2002年提出了GB/T 18817—2002《高爐噴吹用煙煤技術(shù)條件》。2008年，中國煤炭工業(yè)協(xié)會將上述兩個標準合并后提出了GB/T 18512—2008《高爐噴吹用煤技術(shù)條件》，提出了無煙煤、貧煤、貧瘦煤及其他煙煤的煤質(zhì)技術(shù)指標(表1)，為鋼鐵企業(yè)在高爐噴吹原料用煤選擇上提供了評價依據(jù)和質(zhì)量控制標準。

表1 高爐噴吹原料煤主要技術(shù)指標

3 高爐噴吹用煤的影響因素

在煤炭的工業(yè)利用中，煤質(zhì)對煤炭利用的影響可以劃分為工藝指標和經(jīng)濟指標兩大類，其中，工藝指標是指能否滿足特定利用工藝要求的關(guān)鍵指標；經(jīng)濟指標是指對特定利用工藝生產(chǎn)成本有較大影響的指標。焦炭在高爐煉鐵中的用途是提供熱量和還原劑，基于對生產(chǎn)成本的要求，價格相對較低的高爐噴吹用煤被用于部分替代焦炭，但其主要作用仍然是提供熱量和還原劑。前人在煤質(zhì)對高爐噴吹工藝的影響方面開展了大量研究，根據(jù)高爐噴吹原料用煤技術(shù)條件和稀缺煤調(diào)查研究成果[26]，煤質(zhì)對高爐噴吹的影響主要體現(xiàn)在煤類、粒度、灰分、全硫、哈氏可磨指數(shù)、磷分、鈉鉀總量、全水分、煙煤膠質(zhì)層指數(shù)等方面。

3.1 工藝指標

在高爐噴吹技術(shù)中，首要考慮指標是煤類，可用于高爐噴吹的煤類有變質(zhì)程度較高的無煙煤、貧煤、貧瘦煤，變質(zhì)程度較低的弱黏煤、不黏煤、長焰煤，以及黏結(jié)指數(shù)小于50的氣煤[27]；而焦煤、肥煤等由于黏結(jié)性太強容易導致風口結(jié)焦而不適用于高爐噴吹。由此可見，可用于高爐噴吹的煤都是黏結(jié)性相對較弱的煤，煤類和黏結(jié)性是高爐噴吹用煤的工藝指標，是決定能不能用于高爐噴吹的關(guān)鍵指標。另外，在煙煤中，膠質(zhì)層指數(shù)與黏結(jié)性正相關(guān)，也是高爐噴吹用煤的工藝指標。

隨著煤炭制粉、輸送系統(tǒng)安全措施和檢測手段的完善及噴煤工藝的改進，噴吹煙煤技術(shù)得到大力發(fā)展，大部分高爐從噴吹無煙煤向噴吹無煙煤和煙煤的混煤方向發(fā)展[28-29]，許多高爐采用混煤噴吹技術(shù)也取得了良好的效果。部分高爐還開展了褐煤的高爐噴吹實驗研究[30]，或者將低變質(zhì)的煤進行熱解提質(zhì)后作為高爐噴吹用煤[9]。無煙煤具有焦炭置換比高但反應(yīng)性差的特征；高揮發(fā)分煙煤燃燒性和反應(yīng)性好但具有較強的爆炸性、置換比較低；低揮發(fā)分煙煤反應(yīng)性比無煙煤好、爆炸性微弱，且置換比較高。無煙煤與煙煤的混噴在生產(chǎn)上有助于提高噴吹量和燃燒率，降低生產(chǎn)成本，但是煙煤混合比例超過45%~55%時，混煤的爆炸性將逐漸增強，不利于操作。這是由于揮發(fā)分產(chǎn)率與燃燒性、爆炸性密切相關(guān)，過高的揮發(fā)分產(chǎn)率會在生產(chǎn)中引發(fā)安全隱患[31]。揮發(fā)分產(chǎn)率較高時，煤粉的發(fā)熱量較低、燃燒性、爆炸性較高，會導致焦炭置換比較低。揮發(fā)分產(chǎn)率大于10%的煤粉爆炸性突顯，容易引發(fā)安全隱患；揮發(fā)分產(chǎn)率大于25%時則具有很強的爆炸隱患[11]。揮發(fā)分產(chǎn)率隨煤變質(zhì)程度的增高呈下降趨勢，低變質(zhì)程度的煙煤往往具有較高的揮發(fā)分產(chǎn)率，但是混煤的應(yīng)用在客觀上降低最終高爐噴吹煤粉的揮發(fā)分產(chǎn)率。為了提高高爐噴吹工藝的安全性，揮發(fā)分產(chǎn)率也應(yīng)作為高爐噴吹用煤工藝指標的重要關(guān)聯(lián)指標。

3.2 經(jīng)濟指標

影響高爐噴吹工藝的其他煤質(zhì)指標均屬于經(jīng)濟指標，可劃分為經(jīng)濟正效應(yīng)指標、經(jīng)濟負效應(yīng)指標及其他指標。高爐噴吹用煤在高爐煉鐵中作為熱量來源和還原劑，則與熱量、還原性正相關(guān)的煤質(zhì)指標都屬于經(jīng)濟正效應(yīng)指標，主要有發(fā)熱量、固定碳含量、反應(yīng)性等[32-34]；與熱量、還原性負相關(guān)及為高爐煉鐵帶來雜質(zhì)造成鋼鐵品質(zhì)下降的指標都屬于經(jīng)濟負效應(yīng)指標，與發(fā)熱量負相關(guān)的指標有灰分、全水分，帶來有害元素的指標有全硫、磷分、鈉鉀總量[35-37]。另外，高爐噴吹用煤需要磨成煤粉后使用，但煤粉磨制需要消耗大量的能源，通常將能夠滿足于高爐正常生產(chǎn)要求且能耗最低的粒度定為最優(yōu)粒度[38]，反映為以哈氏可磨指數(shù)65~90較為適宜[39]。因此，粒度和哈氏可磨指數(shù)也是高爐噴吹用煤評價的重要經(jīng)濟指標。

4 稀缺高爐噴吹用煤地質(zhì)評價指標

根據(jù)地質(zhì)勘查階段煤炭資源利用規(guī)劃原則，煉焦用煤首先用于煤炭焦化，其余煤炭再按照煤質(zhì)特征分別規(guī)劃其用途[40]?？捎糜诟郀t噴吹的煤涵蓋了除煉焦煤、褐煤以外幾乎所有煤類，但是不同的煤類在高爐噴吹中的使用效果不同、供需關(guān)系也不同。從高爐噴吹技術(shù)要求來看，高爐噴吹用煤應(yīng)優(yōu)先選擇無煙煤及價格相對較低的貧煤和貧瘦煤[41]，而煙煤在用于高爐噴吹混煤時要嚴格控制煙煤的混入比例。據(jù)最新全國煤炭資源潛力評價，我國累計探明煤炭保有資源/儲量中，無煙煤為2 420億t、高變質(zhì)煙煤為913億t，分別占全國的12.48%和4.71%；低變質(zhì)煙煤為9 516億t，占全國的49.08%(圖1)。低變質(zhì)煙煤的資源量遠大于無煙煤、貧煤、貧瘦煤的資源量，因此，無論從優(yōu)選煤類還是資源量來看，變質(zhì)程度較高的無煙煤、貧煤和貧瘦煤都應(yīng)是高爐噴吹用煤的稀缺煤類。

圖1 我國不同變質(zhì)程度煤炭資源量占比

對稀缺高爐噴吹用煤的評價仍然應(yīng)當關(guān)注其工藝指標和經(jīng)濟指標，但是已優(yōu)選的煤類已經(jīng)滿足高爐噴吹的工藝指標，在稀缺高爐噴吹用煤煤質(zhì)評價中不需再次關(guān)注工藝指標。作為部分替代焦炭使用的高爐噴吹用煤，還應(yīng)達到有效降低高爐煉鐵生產(chǎn)成本的要求，煤炭地質(zhì)勘查中應(yīng)采用高爐噴吹用煤煤質(zhì)評價的經(jīng)濟指標開展優(yōu)質(zhì)煤炭資源評價。顧廣明等[42]、李小彥等[43]將優(yōu)質(zhì)煤定義為自然條件下灰分質(zhì)量分數(shù)小于15.00%、硫分質(zhì)量分數(shù)小于1.00 %、磷質(zhì)量分數(shù)小于0.05 %的煤炭資源。但原煤煤質(zhì)評價與商品煤煤質(zhì)評價不同，商品原料煤是經(jīng)過洗選、粉碎等加工處理后的煤炭，參數(shù)要求往往高于原煤的煤質(zhì)參數(shù)。在煤炭用途確定以前，應(yīng)按照優(yōu)質(zhì)煤的要求對煤炭資源進行評價。因此，對稀缺高爐噴吹用煤原煤進行地質(zhì)評價時，優(yōu)先選擇優(yōu)質(zhì)煤的評價指標進行評價，對指標參數(shù)的選擇則參照優(yōu)質(zhì)煤質(zhì)參數(shù)和高爐噴吹用煤技術(shù)條件參數(shù)綜合分析。

從經(jīng)濟性和實用性的角度出發(fā)，煤粉置換焦炭后應(yīng)當保持渣量的不增加，即高爐噴吹用煤的最高灰分產(chǎn)率應(yīng)當?shù)陀谒褂媒固康幕曳之a(chǎn)率，盡可能選擇灰分產(chǎn)率較低的煤炭資源[35]。根據(jù)近些年高爐噴吹用煤的煤粉灰分產(chǎn)率技術(shù)要求，煤粉灰分質(zhì)量分數(shù)一般以小于12%~15%為宜[20]。因此，稀缺高爐噴吹用煤原煤灰分質(zhì)量分數(shù)定為不大于12%。硫分是高爐煉鐵過程中的不利因素，鋼鐵中硫分質(zhì)量分數(shù)超過0.07%時會造成產(chǎn)品產(chǎn)生熱脆性而無法使用[35-37]，在冶煉過程中需要用石灰進行脫硫處理；當硫分每增加1%時，石灰石消耗量要增加20%，焦炭消耗量增加18%~24%[44]，則高爐噴吹用煤中的硫分含量越低越好；參照高爐噴吹用煤技術(shù)要求和稀缺高爐噴吹用煤資源劃分要求，稀缺高爐噴吹用煤地質(zhì)評價中全硫質(zhì)量分數(shù)定為不大于1.0%。煤中磷分含量雖然遠低于硫分，但是煤炭在焦化過程中磷分幾乎全部殘留在焦炭中，含磷焦炭造成鋼鐵產(chǎn)品中磷分含量過高而產(chǎn)生冷脆性，嚴重影響鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量。在我國冶金行業(yè)標準中，鐵合金用焦炭磷質(zhì)量分數(shù)小于0.045%；焦炭產(chǎn)品出口磷質(zhì)量分數(shù)標準是小于0.03%[45]，對應(yīng)的進入煉焦爐的煉焦煤中磷質(zhì)量分數(shù)應(yīng)當在0.018%~0.023%[46]。根據(jù)煉焦煤磷分的要求，在稀缺高爐噴吹用煤地質(zhì)評價中，磷分質(zhì)量分數(shù)應(yīng)不大于0.03%。

綜上，在煤炭地質(zhì)勘查中將稀缺高爐噴吹用煤定為灰分質(zhì)量分數(shù)不大于12.00%、全硫質(zhì)量分數(shù)不大于1.00%、磷分質(zhì)量分數(shù)不大于0.03%的優(yōu)質(zhì)無煙煤、貧煤、貧瘦煤。

5 地質(zhì)評價指標應(yīng)用

無煙煤、貧煤和貧瘦煤在我國分布范圍廣泛，主要分布在華北賦煤區(qū)的山西、河南、陜西、寧夏，華南賦煤區(qū)的云南、貴州、四川、湖北、湖南、福建、江西，以及西北賦煤區(qū)的甘肅、青海(圖2)。對這些地區(qū)的以往煤炭地質(zhì)勘查中的煤質(zhì)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，對于灰分、硫分、磷分含量較低且能夠落入稀缺高爐噴吹用煤地質(zhì)評價范圍的典型礦區(qū)進行篩選，篩選出河北峰峰、河南永城、山西西山、陽泉、潞安、晉城、內(nèi)蒙古二道嶺、寧夏汝箕溝、青?；∩降鹊V區(qū)的部分煤質(zhì)指標滿足稀缺高爐噴吹用煤地質(zhì)評價要求。對典型礦區(qū)主要煤質(zhì)指標進行統(tǒng)計，見表2。

在以上典型礦區(qū)中，峰峰、晉城和弧山礦區(qū)煤中灰分質(zhì)量分數(shù)相對較高，最小值接近或者大于12.00%，而其他礦區(qū)中都有部分煤能夠滿足灰分質(zhì)量分數(shù)小于12.00%的要求；特別是二道嶺、汝箕溝礦區(qū)煤中灰分質(zhì)量分數(shù)平均值為9.59%~10.06%，幾乎所有的煤都能直接滿足稀缺高爐噴吹用煤的要求。各礦區(qū)的硫分特征與灰分產(chǎn)率存在一定差異，峰峰和潞安礦區(qū)煤中硫變化范圍較大，為0.29%~ 7.71%，且平均值高達2.63%~3.01%，僅有部分原煤能達到稀缺高爐噴吹用煤的硫分要求；其他礦區(qū)煤中硫質(zhì)量分數(shù)平均值為0.25%~0.57%，幾乎所有的煤不經(jīng)處理即可滿足高爐噴吹硫質(zhì)量分數(shù)小于1.0%的標準。在典型礦區(qū)的磷分指標中，僅有峰峰礦區(qū)磷的質(zhì)量分數(shù)平均值高于0.03%，其他礦區(qū)煤中磷分含量平均值都能滿足稀缺高爐噴吹用煤的要求。

表2 典型礦區(qū)稀缺高爐噴吹用煤主要煤質(zhì)指標[26]

注：11.55~35.45/21.56表示最小~最大/平均值，其他數(shù)據(jù)同；PW表示貧煤，WY表示無煙煤，PS表示貧瘦煤。

圖2 高爐噴吹無煙煤、貧煤、貧瘦煤分布(據(jù)特殊和稀缺煤炭資源調(diào)查成果修編)

綜合煤質(zhì)特征來看，稀缺高爐噴吹用煤主要分布在永城、西山、陽泉、潞安、二道嶺和汝箕溝礦區(qū)。

按照本次確定的稀缺高爐噴吹用煤地質(zhì)評價指標，對典型礦區(qū)的無煙煤、貧煤、貧瘦煤進行資源計算，可劃分出稀缺高爐噴吹用煤保有資源量107億t。其中，山西省92億t、河南省10億t、河北省4億t、內(nèi)蒙古1億t。按照2019年中國粗鋼產(chǎn)量9.8億t、最高煤比230 kg/t來計算，每年高爐噴吹用煤需求量2.254億t，現(xiàn)有稀缺高爐噴吹用煤可以滿足高爐冶煉企業(yè)使用47 a，能夠基本滿足我國鋼鐵企業(yè)對高爐噴吹用煤的需求。但需要指出的是，稀缺高爐噴吹用煤地質(zhì)評價指標不能夠替代高爐噴吹用煤原料用煤的技術(shù)條件要求。旨在采用有限的關(guān)鍵指標在地質(zhì)勘查階段劃分出可供規(guī)?；_發(fā)的優(yōu)質(zhì)高爐噴吹用煤資源。該研究有利于摸清我國稀缺高爐噴吹用煤的資源規(guī)模和分布特征，促進典型礦區(qū)稀缺高爐噴吹用煤合理開發(fā)，為鋼鐵企業(yè)優(yōu)選稀缺高爐噴吹原料用煤提供決策依據(jù)。

6 結(jié)論

a. 高爐噴吹用煤是降低高爐生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟效益的重要技術(shù)措施，有利于提高中國鋼鐵產(chǎn)品的國際競爭力?，F(xiàn)行高爐噴吹用煤技術(shù)條件提出了無煙煤、貧煤、貧瘦煤和其他煙煤的評價指標及參數(shù)，按照不同指標對高爐噴吹工藝的影響可以劃分為工藝指標和經(jīng)濟指標。工藝指標包括煤類、黏結(jié)指數(shù)和膠質(zhì)層厚度；經(jīng)濟指標包括灰分、硫分、磷分、鈉鉀含量、粒度、哈氏可磨指數(shù)等。

b. 根據(jù)高爐噴吹用煤技術(shù)條件和我國煤炭資源量稟賦特征，確定無煙煤、貧煤、貧瘦煤是高爐噴吹用煤的首選煤類。結(jié)合“優(yōu)質(zhì)煤”評價指標和高爐噴吹原料煤技術(shù)條件，提出煤炭地質(zhì)勘查階段對稀缺高爐噴吹用煤的關(guān)鍵評價指標為灰分、硫分和磷分等經(jīng)濟指標。

c. 采用稀缺高爐噴吹用煤的地質(zhì)評價指標對我國無煙煤、貧煤、貧瘦煤分布的典型礦區(qū)進行煤質(zhì)評價，達到稀缺高爐噴吹用煤地質(zhì)評價指標的礦區(qū)主要有永城、西山、陽泉、潞安、二道嶺和汝箕溝礦區(qū)，可劃分稀缺高爐噴吹用煤107億t。

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Discussion and application of geological evaluation index of scarce coal injected into blast furnace

QIAO Junwei1,2, LI Zhengyue3, CHEN Meiying4, LYU Jun’e5

(1. College of Geology and Environment, Xi’an University of Science and Technology, Xi’an 710054, China; 2. Shaanxi Provincial Key Laboratory of Geological Support for Coal Green Exploitation, Xi’an 710054, China; 3. China National Administration of Coal Geology, Beijing 100038, China; 4. General Prospecting Institute, China National Administration of Coal Geology, Beijing 100039, China; 5. Aerophoto Grammetry & Remote Sensing Bureau, China National Administration of Coal Geology, Xi’an 710199, China)

Coal injected into blast furnace can reduce the use of coke, is an important technical measure to reduce the production cost and improve the economic benefit of modern blast furnace.From the influential factors of quality of coal injected into blast furnace and on the basis of evaluation of quality of high-quality coal and scarce coal, the geological evaluation indexes and the grading parameters of scarce coal injected into blast furnace were discussed. The evaluation indexes of coal quality for blast furnace are divided into process index and economic index. Process index is the key index to determine whether coal can be used in blast furnace injection process. Economic index mainly affects the cost of blast furnace injection process. According to the characteristics of coal resources in China, anthracite, lean coal and meager-lean coal are the rare coal for blast furnace. Combined with the evaluation standard of "high quality coal" in coal geological exploration, it is proposed that ash, sulfur and phosphorus are the key indexes for geological evaluation of scarce coal for blast furnace, it is required that the ash mass fraction is less than 12.00%, the total sulfur mass fraction less than1.00% and the phosphor mass fraction less than 0.03%. Using these indexes, the coal quality evaluation and resource division of typical mining areas of anthracite, lean coal and meager-lean coal in China are carried out. It is proposed that Yongcheng, Xishan, Yangquan, Lu’an, Erdaoling and Rujigou mining areas are the main distribution areas of scarce blast furnace coal, and the remaining resources of scarce blast furnace coal are 10.7 billion tons. It provides a basis for the rational exploitation and full utilization of the coal injected into blast furnace in China.

coal injected into blast furnace injection;scarce coal; high quality coal; coal quality evaluation; evaluation index

P618.11；TQ53

A

10.3969/j.issn.1001-1986.2020.02.009

1001-1986(2020)02-0049-08

2019-11-19；

2020-02-28

陜西省自然科學基礎(chǔ)研究計劃企業(yè)聯(lián)合基金項目(2019JL-01)；中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(1212011085511，DD20160187)

Enterprise Joint Fund Project of Shaanxi Natural Science Basic Research Plan(2019JL-01)；Geological Survey Project of China Geological Survey(1212011085511，DD20160187)

喬軍偉，1985年生，男，河南洛陽人，博士，高級工程師，從事煤炭資源及煤地質(zhì)學研究. E-mail：qiaojunwei@xust.edu.cn

喬軍偉，李正越，陳美英，等. 稀缺高爐噴吹用煤地質(zhì)評價指標探討及應(yīng)用[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2020，48(2)：49–56.

QIAO Junwei，LI Zhengyue，CHEN Meiying，et al. Discussion and application of geological evaluation index of scarce coal injected into blast furnace[J]. Coal Geology & Exploration，2020，48(2)：49–56.

(責任編輯 范章群)