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焦炭光学组织的测定与分析
马学刚
（济南钢铁集团总公司 技术中心，山东 济南 250101）
摘 要：在分析了煤变质程度、煤岩相组成等对焦炭光学组织的影响，以及焦炭光学组织与焦炭性质之间的关系的基础上,指出以粒状镶嵌组织为主的焦炭更符合高炉的要求。
关键词：焦炭；光学组织；测定方法；各向异性
中图分类号：TF526.1
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文献标识码：B 文章编号：1004-4620(2003)02-0037-03
Measurement and Analysis of Coke Optical Texture
MA Xue-gang
(The Technical Center of Jinan Iron and Steel Group,Jinan 250101,China)
Abstract：On the basis of analyzing the influences of coal degenerative degree and the coal petrographic constituents on coke optical texture and the relation between the coke optical texture and its quality,points out that the coke with grain enchasing texture is according with the needs of blast furnace.
Key words：coke;optical texture;measurement method;anisotropy
1 前 言
焦炭的光学组织决定了焦炭的冶金性能。目前，对焦炭冶金性能指标的测定，仅限于宏观性能，如M40、M10等。因此，对焦化生产中出现的异常现象只能从宏观上去寻找原因，忽视了微观组织对性能的影响。试图通过对焦炭光学组织的测定与分析探讨焦炭光学组织对性能的影响。
2 焦炭的光学组织及其测定方法
2.1 分类与命名
在偏反光显微镜下可观察到：焦炭由气孔与气孔壁组成。焦炭本身是一种不均匀的物质，具有多种结构形态，它们的光学性质也不相同。具体的分类与命名见表1。 2.2 测定原理
将由焦炭试样制成的光片置于偏反光显微镜下，用白光入射，在正交偏光下插入石膏检板，用油浸物镜观察焦炭气孔壁的组织。根据等色区尺寸、形态、突起等特征进行鉴定。用数点法统计各光学组织的体积百分数。 2.3 试样的采取和制备
2.3.1 试样的采取和粉碎 取样按GB1997-89规定进行。将破碎到1mm的试样混匀，缩分出40～50g，粒度必须全部小于1.0mm(方孔筛)，弃去其中小于0.071mm级细粒。但不应过分粉碎,要求小于0.071mm级细粒不得多于总量的15%。取0.071～1.0mm级试样4～5g用于制片。
2.3.2 光片的制备 光片的制备方法按原煤炭部推荐标准MT116.1-86规定进行。粉焦光片直径不得小于22mm，其中胶结物所占体积应小于1/3。抛光后表面应光洁，无明显麻点，无擦痕和污物，光学组织的界面应清晰、特征分明。 2.4 测定方法
2.4.1 调节显微镜 将试样放置在带有胶泥的载片上压平后置于载物台上，调整好焦距，然后矫正物镜中心；调节光源、孔径光圈和视域光圈，使视域亮度适中，光线均匀，成像清晰；调节起偏镜和检偏镜，使之正交，插入石膏检板(1λ)，使视域呈现一级红的干涉色。
表1 焦炭光学组织划分类别
焦炭光学 组织来源 [1]
类别 各向同性 镜下特征 气孔边缘平滑、表面平坦 由煤中熔融组分形成的组织 细粒镶嵌各向异性单元尺寸小于1.0μm 状 镶嵌状 中粒镶嵌各向异性单元尺寸：1.0～5.0μm 状 粗粒镶嵌各向异性单元尺寸：5.0～10.0μm 状 不完全纤各向异性单元尺寸：宽小于10.0μm，长维状 10.0～30.0μm 完全纤维各向异性单元尺寸：宽小于10.0μm，长不状 小于30.0μm 纤维状 片状 由煤中惰丝质及破性组分形片状 成的组织 基础各向异性 热解炭 各向异性单元尺寸长及宽均不小于10.0μm 保持煤中原有丝质结构及其它一些小片状惰性结构，呈各向同性或各向异性 由高煤化度的贫煤及无烟煤形成的组织等色区尺寸与颗粒尺寸接近 沿焦炭气孔及裂隙周边所形成的气相沉积，多呈镶边状，亦见有镶嵌状 其它组织 2.4.2 对粉焦光片的测定 确定移动步长，保证400个以上有效测点均匀布满全片，点距以0.3～0.5mm、行距一般以0.5～0.8mm为宜。从试样的一端开始，鉴定十字丝交点下的物质属何种光学组织，记入相应的计数键中，随后按预定的步长沿固定方向移动一步，若遇胶结物、气孔、裂隙、光学组织中的胞腔作为无效点，不予统计。当一行测定结束时，以预定的行距移动一行，继续进行该行的测定，直到测点布满全片为止。
3 结果与讨论
3.1 影响焦炭光学组织的因素
影响焦炭光学组织的因素主要有煤的变质程度、岩相组成以及加工条件等。 3.1.1 煤变质程度的影响 对焦炭光学组织影响最大的是煤变质程度。煤变质程度升高，其焦炭中的各向同性结构逐渐减少，各向异性结构逐渐增多，微晶的大颗粒结构也逐渐增多(见图1～4)。
图1 各向同性组织(×500)
图2 中粒镶嵌状组织(×500)
图3 粗粒镶嵌状组织(×500)
图4 完全纤维状组织(×500)
变质程度较低的烟煤(镜质组反射率Rmax小于0.80)，形成各向同性组织较多的焦炭。 随煤变质程度增加,焦炭中各向同性组织减少,粒状镶嵌组织增多。当煤的镜质组反射率达1.6时焦炭中的纤维组织最多,且片状组织也明显增多。气煤形成以各向同性结构为主的焦炭;肥焦煤形成的焦炭各向异性明显,其中以粒状镶嵌结构、纤维状结构较多。
3.1.2 煤岩相组成的影响 焦炭光学组织中的丝质与破片状，主要由丝质组转化而来。煤中的丝碳基本上以原来的形状保存在焦炭中。丝碳化基质基本上转变为
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