焦煤煤质结构特性对焦炭质量的影响研究.pdf

摘要为深入分析焦煤煤质特点及其对焦炭质量的影响，选取山西省 4 种焦煤作为试验用煤，利用常规分析、红外光谱、13C NMR、基氏流动度仪和奥亚膨胀度仪等对焦煤进行分析和表征，利用 40 kg 焦炉进行炼焦试验并评价焦炭质量。结果表明：变质程度相差较大的两种焦煤，煤中有机碳结构、基氏流动度和奥亚膨胀度特性也明显不同，并最终影响焦炭质量；即使焦煤变质程度接近，但有机碳结构参数也明显不同，特别是芳环取代度、芳香桥碳摩尔分数、芳香簇中平均碳原子数、每个芳香团簇上支链数及一个芳香团簇的平均分子质量，当这些参数较小时，焦炭反应性较低、反应后强度较高；此外，较高的碱性矿物组分含量，对焦炭的反应性具有催化作用，使得反应性较高，反应后强度较低。关键词焦煤；煤质特性；有机结构；40 kg 焦炉；焦炭质量文章编号：1005-9598(2023)-03-0106-06中图分类号：TQ530.2文献标识码：A焦煤煤质结构特性对焦炭质量的影响研究岳伟明1，王雷雷1，申岩峰2,3，王帅2,3，王美君2,3（1.山西焦化股份有限公司，山西洪洞 041606；2.太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室，山西太原 030024；3.太原理工大学 煤科学与技术教育部重点实验室，山西太原 030024）收稿日期：2023-02-14基金项目：山西焦化股份有限公司技术开发项目GFPMJS(2022)004第一作者：岳伟明（1976），男，汉族，山西大同人，高级工程师，学士，1999 年毕业于太原理工大学化学工程与工艺专业，现从事配煤炼焦方面的工作，E-mail：；通讯作者：王美君（1985），男，内蒙古清水河人，教授，主要研究方向为煤清洁转化，E-mail：。DOI：10.19889/ki.10059598.2023.03.029焦炭作为高炉冶炼的还原剂和渗碳剂，在提供热量的同时，也是炉料的支撑骨架，在高炉冶炼中起着不可替代的作用。基于我国高炉冶炼的现状，焦炭作为炼铁重要原料的地位在未来几十年内不会发生变化。随着先进大型高炉技术的迅速发展和落后小型高炉技术的逐渐淘汰，高炉冶炼对焦炭质量的要求越来越高。炼焦煤的使用可占炼焦总成本的 85%以上，其中，焦煤作为炼焦骨架煤种，由于长时间过度开采、储量日益减少，导致其在炼焦煤种中的价格相对较高1。在当前炼焦工业中，为了降低配煤成本，基于炼焦煤性质的差异，利用不同煤种间的相互作用，可将不同炼焦煤以一定比例配合得到入炉煤，进行焦化生产冶金焦。配煤中各煤种的比例不同，得到的焦炭强度也有所差异。鉴于优质焦煤、肥煤的稀缺，在保证焦炭质量的前提下，应尽可能多地配入弱黏结煤或高硫炼焦煤等劣质煤2-3。焦煤煤质特性的差异不仅使焦炭质量不同，而且影响与其配合的其他炼焦煤种4。随着现代仪器分析技术的发展，红外光谱及13C NMR等被广泛应用于煤的分析表征，通过对煤中有机化学结构的精细解析，可为深入研究煤质特点提供指导4-5。基于此，本文选取了 4 种焦煤，利用常规分析手段确定其基本煤质特点，用红外光谱及13C NMR 分析表征其有机化学结构，用基氏流动度仪和奥亚膨胀度仪分析其黏结成焦性能，深入分析焦煤煤质特点及其对焦炭质量的影响。1试验1.1煤样的选取与制备选取山西省 4 种焦煤（LLS、JX、MC、LW，均为洗精煤）作为试验煤样，在室温下分别进行研磨、破碎、筛分。1.2设备及方法使用今日中科科技（北京）有限公司生产的 ZK-引用格式：岳伟明，王雷雷，申岩峰，等.焦煤煤质结构特性对焦炭质量的影响研究J.煤化工，2023，51（3）：106-111.第 51 卷第 3 期2023 年 6 月煤 化 工Coal Chemical IndustryVol.51No.3Jun.2023第 51 卷第 3 期表 24 种焦煤的灰成分分析煤样LLSJXMCLW灰成分/%棕(SiO2)54.0649.8249.3044.86棕(Al2O3)37.3837.2541.9138.02棕(Fe2O3)2.143.982.804.70棕(TiO2)1.341.421.741.54棕(CaO)1.362.621.194.08棕(MgO)0.260.400.420.36棕(K2O)0.500.550.420.30棕(Na2O)0.410.440.350.18棕(SO3)0.320.860.422.93MCI1.112.021.312.71注：MCI=棕(Ad)棕(Fe2O3)+1.85棕(K2O)+2.2棕(Na2O)+1.6棕(CaO)+0.83棕(MgO)+0.9棕(MnO)/100-棕(Vd)棕(SiO2)+棕(Al2O3)。棕(P2O5)0.860.600.831.25CT40 拟态加压环保试验焦炉进行 40 kg 焦炉试验。将煤样破碎、筛分，使粒径小于 3 mm 的煤样的质量分数为 83%，控制煤样的水分为 10%、堆密度为 750 kg/m3。在炼焦过程中，焦饼中心温度为 950，结焦时间为 18 h。1.3分析方法1.3.1红外光谱利用德国 BRUKER 公司生产的 VERTEX 70 型傅里叶红外光谱仪对煤样进行分析表征，采用 KBr 压片，试验条件：分辨率 8 cm-1、扫描范围 500 cm-14 000 cm-1、扫描次数 32 次，并对谱线作自动基线校正及平滑处理。1.3.213C NMR利用瑞士 BRUKER 公司生产的 Avance 芋 600 MHz 型核磁共振波谱仪进行13C CP/MAS/TOSS NMR 测定，磁场强度 14.09 T、稳定性小于 9 Hz/h、共振频率 150 MHz、交叉极化接触时间 2 ms，为消除芳香碳信号旋转边带，数据采集前加上 4 个间隔不等的 仔 脉冲形成 TOSS 序列。1.3.3基氏流动度利用美国普瑞 PL-6100 型基氏流动度测定仪测定煤样的基氏流动度特性。将 5 g 煤样放入煤甄中压实，然后放入预热至 315 的熔融焊料浴中，以 3/min 升温至 540，施加恒定力矩，测定过程中实时记录配合煤热解胶质体的最大流动度、软化温度及固化温度等参数。1.3.4奥亚膨胀度利用今日中科科技（北京）有限公司生产的 ZK-AY200D 奥亚膨胀度测定仪测定煤样的奥亚膨胀度。称取 4 g 粒度小于 0.2 mm 的煤样，成型后，将整套成型模放在打击器下打击，将制成的煤笔长度调整到60 mm0.25 mm（膨胀度 b 超过 300%改为半笔 30 mm）。根据挥发分大小将电炉升至预升温度当 棕(Vdaf)20%时，预升温度为 380；当 20%棕(Vdaf)26%时，预升温度为 350；当 棕(Vdaf)26%时，预升温度为 300，将装有煤笔的膨胀管放入电炉孔内，以 3/min 升温，记录数据。2结果与讨论2.1煤质指标及焦炭质量分析焦煤的基本分析、岩相分析和灰成分分析数据分别见表 1 和表 2。由表 1 可知：LLS 煤的变质程度最高，JX 煤和 MC 煤的变质程度接近，LW 煤的变质程度最低；LLS 煤和 JX 煤的黏结指数、胶质层最大厚度接近，LW 煤的这两项指标最高；在煤岩显微组成方面，LLS 煤和 LW 煤的镜质组含量相对较高，体积分数分别为 63.5%和 60.3%，JX 煤和 MC 煤中还有较高含量的惰质组，体积分数分别为 44.2%和 45.9%。由表 2 可知：JX煤和 LW 煤的碱性指数（MCI）相对较高，其中 LW 煤的MCI 达到 2.71。煤中矿物质，特别是碱性矿物质，对焦炭的气化反应有催化作用，因此 MCI 的高低将影响焦炭的反应性及反应后强度6。表 14 种焦煤的基本分析和岩相分析煤样LLSJXMCLW工业分析/%棕(Mad)0.700.780.490.76棕(Ad)10.2610.5011.1310.56棕(Vdaf)20.6922.4723.0227.08元素分析/%棕(Cdaf)89.5988.5889.1288.23棕(Hdaf)4.514.584.764.84棕(Ndaf)1.401.441.461.54棕(Sd)0.861.140.641.15棕(O)3.534.123.944.10G82799093Y/mm16.515.518.023.0注：Rmax为镜质组平均最大反射率，V 代表镜质组，I 代表惰质组，E 代表壳质组，M 代表矿物质。由差减法得到。Rmax/%1.461.381.371.18煤岩显微组分/%渍（V）63.555.153.160.3渍（I）36.044.245.938.3渍（E）0000渍（M）0.50.71.01.4岳伟明等：焦煤煤质结构特性对焦炭质量的影响研究40 kg 焦炉试验焦炭质量结果见表 3。由表 3 可知：LLS 焦的抗碎强度（M40）最低，LW 焦的最高，JX 焦和 MC 焦的接近；在耐磨强度（M10）方面，4 种焦炭差别不大；LLS 焦和 MC 焦的反应性（CRI）及反应后强度107-2023 年煤 化 工501001502000化学位移图 24 种焦煤的13C NMR 谱图芳香碳脂肪碳（CSR）接近，MC 焦的 CRI 最低、CSR 最高；LW 焦的 CRI及 CSR 最弱。结合表 2 中 JX 煤和 LW 煤较高的 MCI，这与两种焦煤更高的反应性一致。焦炭质量的差异与煤化学结构及煤质特性直接相关，并且影响焦炭机械强度、反应性及热强度等特性的因素各不相同。表 340 kg 焦炉试验焦炭质量结果煤样LLSJXMCLW棕(Mad)0.100.100.100.10棕(Ad)12.4612.9513.7713.56棕(Vdaf)1.421.111.081.14棕(Sd)0.650.990.550.94M4076.480.480.484.2M106.26.06.36.6CRI10.716.910.421.3CSR81.175.282.069.7单位：%2.2焦煤化学结构分析2.2.1红外光谱分析煤中含有不同类型的官能团，即使所选的 4 种煤同属于焦煤，但由于其化学结构不同，表现出的红外光谱特征也有所差异。4 种焦煤的红外光谱图见图 1。由图 1 可知：3 430 cm-1处为羟基吸收峰，3 000 cm-13 100 cm-1、2 800 cm-13 000 cm-1、1 600 cm-1、700 cm-1900 cm-1处分别为煤中芳烃 C-H 伸缩振动、脂肪烃C-H伸缩振动、芳环 C=C 骨架振动及芳烃 C-H 面外弯曲振动的吸收峰7。由于 LW 煤在 4 种焦煤中的变质程度最低，因此 2 800 cm-13 000 cm-1处的脂肪烃 C-H 伸缩振动明显高于其他三种煤。由于 2 800 cm-13 000 cm-1处的脂肪烃 C-H 伸缩振动峰是 CH3、CH2、CH 基团的总包吸收峰，因此，将 LLS 煤在 2 800 cm-13 000 cm-1处的谱图分峰拟合，其他 3 种煤用同样方法得到相应信息，同时根据 2 925 cm-1及 2 960 cm-1处吸收峰的面积比可得到 4 种焦煤红外光谱结构参数 A(CH2)/A(CH3)，用来表征煤中脂肪链的长度，结果见表 4。一般情况下，随着煤变质程度的加深，烷基脂肪侧链不断脱落，CH3基团逐渐减少，连接芳环的 CH2基团逐渐增多。由表 4 可知：LLS 煤的 A(CH2)/A(CH3)值最大，表明其在4 种焦煤中的变质程度最高。2.2.213C NMR 分析4 种焦煤的13C NMR 谱图如图 2 所示。由图 2 可知：在化学位移 0220 范围内主要呈现两个主峰群，分别是535 的脂碳峰和 105165 的芳碳峰；此外，在 165220 还包含一些羧基和羰基的峰，但这部分碳的比例明显较少；芳碳峰的强度明显高于脂碳峰，表明焦煤结构中芳碳原子占主要地位。由于煤结构复杂，实际测得的13C NMR 谱图为煤中不同物质的总包结果，因此，根据煤中不同类型有机碳的化学位移，将煤的13C NMR 谱图进行分峰拟合，得到 16个不同类型有机碳的相对含量（见表 5）。脂肪碳官能团主要包括羧基（faC1）、羰基（faC2）、醚基（falO1,falO2）、甲基及其衍生物（fal1fal5），芳香碳官能团主要包括质子化芳碳（farH）、桥接芳碳（farB）、分支碳（fala,farS）、氧接芳碳（farO1,farO2,farO3）。在甲基及其衍生物中，fal2和fal5呈现规律性变化，均随焦煤中挥发分的降低而减小，与变质程度有较好的相关性；其他 3 个碳结构参数中，除 fal3外，对于 fal1和 fal4，LLS 煤和 MC 煤中这两个参数的相对含量均小于其他 2 种焦煤。对于 farH，LLS 煤和 MC 煤中的相对含量均大于 JX 煤和 LW 煤，由于成煤环境、产地的不同，即使煤化程度接近，煤中有机碳结构的演化也会有所不同。根据文献8的方法，计算煤中不同碳骨架的结构参数，结果见表 6。脂肪碳与芳香碳的比值 xfal/xfar与煤的变质程度有关。由表 6 可知：与 LW 煤相比，其他 3 种焦煤，特别是 LLS 煤，xfal/xfar明显更低，表明其34002800220016001000 4004000波数/cm-1LLSJXMCLW图 14 种焦煤的红外光谱图表 44 种焦煤的红外光谱结构参数煤样LLSJXA(CH2)/A(CH3)5.263.89煤样MCLWA(CH2)/A(CH3)4.294.36LLSJXMCLW108-第 51 卷第 3 期438456474492420510温度/图 34 种焦煤的基氏流动度曲线2000150010005000姻LLS荫JX银MC LW表 64 种焦煤的碳骨架结构参数煤样LLSJXMCLWxfal/xfar0.2130.2330.2440.324Nxfar/%46.35046.36146.69443.165Cn0.2420.2440.4080.498啄0.4190.4310.3830.441xb/%0.2740.3090.2940.336Ca13.715.514.716.8S.C.1.311.571.442.24MW233.469270.782255.733312.079注：xfal/xfar为脂肪碳与芳香碳摩尔比，Nxfar为非质子化碳摩尔分数，Cn为平均亚甲基链长，啄 为芳环取代度，xb为芳香桥碳摩尔分数，Ca为芳香簇中平均碳原子数，S.C.为每个芳香团簇上支链数，MW为一个芳香团簇的平均分子质量。表 54 种焦煤中不同类型有机碳的化学位移及相对含量碳类型脂肪甲基芳香甲基脂肪族 C(2)亚甲基次甲基季碳氧亚甲基氧甲氧基正氧芳族质子化正氧芳香支化芳香质子化芳香桥头碳烷基化芳香碳酚和酚醚羧基羰基符号fal1falafal2fal3fal4fal5falO1falO2farO1farO2farHfarBfarSfarO3faC1faC2化学位移10151522222829363743445050607090101112115119120127129132132145150165170180180220相对摩尔分数/%LLS2.0525.5551.9932.3501.8511.2580.6821.1331.1355.71926.18819.91017.7598.6803.2970.437JX2.9774.9262.8641.8322.4771.4260.9610.6970.9087.73522.95421.42416.3998.5393.4560.426MC2.3835.2493.9652.0241.8971.7770.7930.9120.5794.14426.59021.53515.7709.3892.4500.543LW2.4787.3654.2772.6132.6022.3671.9280.2642.3378.19020.03021.20313.0208.9421.6900.695碳结构-CH3CH3-CH2-CH2-CH3-CH2-CH2-CH2-C-H-C-CH2-O-CH-O-OCHOC-CHCC-CC-O-COOH/ROC脂肪结构和侧链官能团较少，芳构化程度较高；此外，平均亚甲基链长 Cn与煤化程度也有较高的相关性；其他参数 啄、xb、Ca、S.C.及 Mw的共同特点是：LLS 煤和 MC煤的这些碳骨架结构参数均小于 JX 煤和 LW 煤，由此也可以发现，虽然按照 GB/T 57512009 中国煤炭分类，所选 4 种煤同属焦煤，但煤中不同类型有机碳的结构与含量均有所差异，进而影响煤的黏结性及结焦性，并造成炭化过程中成焦行为及得到焦炭质量的差异。正是基于 LLS 煤和 MC 煤的有机碳结构与其他 2种焦煤的不同，结合表 3 数据，导致 LLS 焦和 MC 焦的反应性和反应后强度接近，且优于 JX 焦和 LW 焦。2.3焦煤基氏流动度及奥亚膨胀度分析4 种焦煤的基氏流动度曲线如图 3 所示，对应的基氏流动度参数如表 7 所示，奥亚膨胀度参数如表 8所示。岳伟明等：焦煤煤质结构特性对焦炭质量的影响研究109-2023 年煤 化 工由表 7 可知：LLS 煤和 JX 煤的 琢max最小，LW 煤的琢max达到 1 800 dd/min。从 LW 煤到 LLS 煤，Ts、Tmax、Tr逐渐升高，固软温度区间变窄。由表 8 可知：LW 煤的 b值及膨胀区间（驻T忆）均为最大；从 LW 煤到 LLS 煤，b值和 驻T忆有减小的趋势；Ts与 T2、Tmax与 T3对应较好；当煤的流动度最大时，膨胀度也达到最大且随温度的进一步升高开始固化。煤成焦过程中产生的胶质体的数量和性质对煤的黏结性和成焦性至关重要，胶质体中的液相是形成胶质体的基础，对黏结性起作用的主要是液相中的不挥发或不易挥发组分。在煤热解过程中，煤中结构单元之间结合比较薄弱的桥键断裂后，可以形成自由基碎片，其中一部分相对分子质量不太大，含氢较多，使自由基稳定化，形成液体产物，以芳香族化合物居多。随着热解反应的进行，液相产物不断增多，胶质体黏度降低，直至达到最大流动度9。结合 LW 煤的 棕(Vdaf)为 27.08%，黏结指数和胶质层最大厚度分别为 93 和 23.0 mm，镜质组含量也相对较高，在 4 种焦煤中，其性质更接近于肥煤，热解过程中煤中较多脂碳结构的分解及适宜分子量芳碳结构的存在，使其生成的液相产物最多，流动度和膨胀度均最大。MC 煤的流动度和膨胀度次之，LLS 煤和 JX 煤则相差不大。虽然流动度和膨胀度较大，胶质体数量和性质均较好，成焦过程中能够黏结更多的惰性物质，但如果过大，则在收缩过程中会产生较多裂纹，反而影响焦炭强度，这也与 4 种焦煤的焦炭质量相对应8。虽然所选的 4 种煤均属焦煤，由于 LLS 煤和 LW煤的变质程度相差较大，造成煤中有机碳结构、基氏流动度和奥亚膨胀度特性差异明显，并最终影响焦炭质量。LLS 煤、JX 煤和 MC 煤变质程度接近，但 LLS 煤和 MC 煤中 啄、xb、Ca、S.C.及 Mw等有机碳结构参数均小于 JX 煤。此外，煤中矿物质的组成，特别是碱性矿物组分含量较高，对焦炭的反应性具有催化作用，这些因素的共同作用，使得 LLS 焦和 MC 焦的反应性及反应后强度接近，而 JX 焦和 LW 焦具有相对较高的反应性，较低的反应后强度。在实际炼焦配煤过程中，为了保证焦炭质量及保护优质焦煤资源，应综合考虑所选炼焦煤的煤质特点，对炼焦煤进行差异化选用。3结论（1）LLS 煤在 4 种焦煤中的变质程度最高，其A(CH2)/A(CH3)值也最大；fal2和 fal5均随焦煤中挥发分的降低而减小，与变质程度有较好的相关性；LLS煤和 MC 煤中 fal1、fal4的相对含量均小于其他 2 种焦煤，而 farH均大于其他 2 种焦煤；LLS 煤的 xfal/xfar更低，脂肪结构和侧链官能团较少，芳构化程度较高；LLS 煤和 MC 煤的啄、xb、Ca、S.C.及 Mw等碳骨架结构参数均小于其他 2 种焦煤。（2）在 4 种焦煤中，LW 煤中较多脂碳结构的分解及适宜分子量芳碳结构的存在，使热解过程中生成的液相产物最多，流动度和膨胀度最大；MC 煤的流动度和膨胀度次之，LLS 煤和 JX 煤则相差不大。虽然流动度和膨胀度较大，胶质体数量和性质均较好，成焦过程中能黏结更多的惰性物质，但如果过大，在收缩过程中会产生较多裂纹，反而影响焦炭强度。（3）煤中有机碳结构及矿物质组成的差异，共同影响了焦炭质量。LLS 焦的 M40最低，LW 焦最高，JX 焦和 MC 焦接近；4 种焦炭的 M10均差别不大。LLS 焦和MC 焦的 CRI 及 CSR 接近，LW 焦的 CRI 及 CSR 均弱于其他 3 种焦。参考文献：1 李丽英.我国炼焦煤中长期供需预测研究J.煤炭工程，2019，51（7）：150-155.2 许笑松，席远龙，高宇莺.优化配煤、降低成本、稳定焦炭质量的研究与实践J.煤炭加工与综合利用，2022（6）：20-24.3 杨庆彬，程欢，闫立强，等.1/3 焦煤配比变化对首钢5 500 m3高炉用焦炭质量的影响J.煤炭转化，2022，45（4）：82-91.4 LEE S，YU J L，MAHONEY M，et al.A study on the表 74 种焦煤的基氏流动度参数煤样LLSJXMCLW起始软化温度Ts/442433430412最大流动度温度Tmax/483477473461固化温度 Tr/508507509502固软温度区间驻T/66747990最大流动度 琢max/(dd min-1)1501507501800lg琢max2.182.182.883.26表 84 种焦煤的奥亚膨胀度参数煤样LLSJXMCLW最大收缩度a/%29293232最大膨胀度 b/%0-92865软化温度 T1/382379363344开始膨胀温度T2/435435418403固化温度 T3/479470470470膨胀区间吟T忆/9791107126110-第 51 卷第 3 期Exploration and practice of hydrogenation system transformationin hydrogen peroxide production plantWang Mingbin(Shanxi Lubao Xinghai New Material Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 047500,China)AbstractThe process flow of hydrogen peroxide production by the anthraquinone method was introduced.In responseto the problems of working fluid partial flow or trench flow in the hydrogenation system of the hydrogen peroxide productionunit,large emissions of gas generated by side reaction together with hydrogen gas,big pressure difference of the hydrogenationtower,incompletely filtered powdered alumina retained in the hydrogenation tower,excessive aging of the catalyst,and lowhydrogen peroxide output volume,modifications had been made to the hydrogenation tower忆s internal components,secondaryfilters for working fluid had been added,high-efficiency catalysts and the hydrogenation liquid cooler had been replaced.After the renovation,the pressure difference of the hydrogenation tower was reduced,and the working fluid flow was increased,solving the problems of partial flow or trench flow,improving the phenomenon of local overreaction in the hydrogenation tower.The venting flow rate of the hydrogenation tail gas was reduced from about 75 m3/h to 50 m3/h,reducing the loss of hydrogengas.The output volume of the hydrogen peroxide increased from 290 t/d to 430 t/d,achieving full load operation output.Key wordshydrogen peroxide;hydrogenation system;anthraquinone method;yield;tower pressure;renovation（上接第 88 页）structural transition in the plastic layer duringcoking of Australian coking coalsusingSyn-chrotron micro-CT and ATR-FTIRJ.Fuel，2018，233：877-884.5 陈丽诗，王岚岚，潘铁英，等.固体核磁碳结构参数的修正及其在煤结构分析中的应用J.燃料化学学报，2017，45（10）：1153-1163.6 李文广，申岩峰，郭江，等.长焰煤分选组分对高硫炼焦煤热解硫变迁及焦反应性的调控J.燃料化学学报，2021，49（7）：881-889.7 HE X Q，LIU X F，NIE B S，et al.FTIR and Raman spec-troscopy characterization of functional groups invarious rank coalsJ.Fuel，2017，206：555-563.8 CUI B，SHEN Y，GUO J，et al.A study of coking mecha-nism based on the transformation of coal struc-tureJ.Fuel，2022，328：125360.9 曹贵杰.基氏流动度在配煤炼焦中的应用J.煤化工，2020，48（2）：60-63.Study on effect of structural property of coking coal on coke qualityYue Weiming1,Wang Leilei1,Shen Yanfeng2,3,Wang Shuai2,3,Wang Meijun2,3(1.Shanxi Coking Group Co.,Ltd.,Hongtong Shanxi 041606,China;2.State Key Laboratory of Clean and EfficientCoal Utilization,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024,China;3.Key Laboratory of CoalScience and Technology,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024,China)AbstractIn order to deeply analyze the characteristics of different coking coals and their effect on coke quality,fourcoking coals from Shanxi Province were selected and analyzed by conventional analysis,FTIR,13C NMR,Gieseler fluidity,andAudibert-Arnu dilatometer.40 kg coke oven was selected for coking test and coke quality evaluation.The results showed thatthe organic carbon structure,fluidity,and Audibert-Arnu dilatation characteristics of the two coking coals with big differencesin metamorphism were also significantly different,and the coke quality was ultimately affected.Even if the degree of cokingcoal metamorphism was close,the structural parameters of organic carbon were obviously different.Especially for the degree ofaromatic ring substitution,mole fraction of aromatic bridge carbons,average number of carbon atoms per aromatic cluster,number of side chains per cluster,and average molecular weight of a cluster,when their values were low,the coke reactivitywas also relatively low,and the strength after reaction was high.In addition,the higher content of alkaline mineral componentshad a catalytic effect on the coke reactivity,leading to high reactivity and low strength after the reaction.Key wordscoking coal;coal property;organic structure;40 kg coke oven;coke quality岳伟明等：焦煤煤质结构特性对焦炭质量的影响研究111-