煤的粘結(jié)性與結(jié)焦性關(guān)聯(lián)分析

1、煤的粘結(jié)性與結(jié)焦性一、煤的粘結(jié)性與結(jié)焦性煤的粘結(jié)性是指粒度小于 0.2mm 的煤，在隔絕空氣受熱后粘結(jié)自身或其他惰性物質(zhì)成為焦 塊的能力; 煤的結(jié)焦性是指上述煤粒在隔絕空氣受熱后生成具有一定塊度和足夠強度的優(yōu) 質(zhì)焦炭的能力。煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性是煤的極為重要的性質(zhì)，是兩個既有區(qū)別，又有聯(lián)系的概念，一般很難將其嚴格區(qū)分開來。煤的粘結(jié)性強是結(jié)焦性好的必要條件，即是說結(jié)焦性好的煤，它的粘結(jié)性肯定為好;結(jié)焦性差的煤，其粘結(jié)性必定不好; 沒有粘結(jié)性的煤，不存在 結(jié)焦性。從而看出，煤的粘結(jié)能力在一定程度上反映了煤的結(jié)焦性。有時，粘結(jié)性好的煤，其結(jié)焦性不一定就好，這里面存在著膠質(zhì)體的質(zhì)量問題。如有的氣肥煤，粘

2、結(jié)性很強，但生成的焦炭裂隙多，機械強度差。所以，其結(jié)焦性并不好。表征煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性的指標很多：煙煤粘結(jié)指數(shù)(GR.I)和羅加指數(shù)(R.I)屬于粘結(jié)性指 標，膠質(zhì)層厚度 y 值既能反映煤的粘結(jié)性，又能表征煤的結(jié)焦性，其他如奧亞膨脹度和葛金干餾等指標，則很難說它們表征是煤的粘結(jié)性還是結(jié)焦性等。 1.煤的膠質(zhì)層指數(shù) 煤的膠質(zhì)層指數(shù)是原蘇聯(lián)尼 薩保什尼科夫(L.M.Sapozhnikov)等人在 1932 年提出的一種 姆 測定煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性的方法。主要是測定煤的膠質(zhì)層最大厚度 y 值、最終體積收縮度 x 值和體積曲線類型等三個參數(shù)和描述焦炭的特性等。 膠質(zhì)層指數(shù)的測定簡介如下： (1)方法概

3、要。 稱取 100g 粒度小于 1.5mm 的煤樣裝入一定規(guī)格的鋼制煤杯中， 在煤杯上面加 壓力盤， 在煤杯下面進行單側(cè)加溫。 當溫度升到一定數(shù)值后， 在杯內(nèi)形成一系列的等溫層面。 在溫度升到煤的軟化點以上時， 煤就開始軟化并形成粘稠狀的流體即膠質(zhì)體， 由膠質(zhì)體形成 的各層稱為膠質(zhì)層。溫度繼續(xù)升高到膠質(zhì)體開始固化時，煤就固化成半焦。由于煤杯是從底 部加熱的，煤杯內(nèi)的煤樣通?？煞譃樯喜课窜浕瘜印⒅胁磕z質(zhì)體層和下部半焦層三部分。在 整個測定過程中，煤杯下部開始生成膠質(zhì)體時，膠質(zhì)層較薄。隨著溫度的逐漸升高，膠質(zhì)體 層不斷變厚。溫度再繼續(xù)升高，最下部的膠質(zhì)層間開始固化，所以膠質(zhì)層厚度又開始減少。 在膠

4、質(zhì)體層厚薄變化的全過程中，用金屬探針測出膠質(zhì)體層的最大厚度，在溫度為 730時 測定結(jié)束。 在膠質(zhì)體層內(nèi)部，由于煤熱分解而產(chǎn)生氣體。但因膠質(zhì)體透氣性不好，而使氣體積聚在膠質(zhì) 體層內(nèi)，促使膠質(zhì)體產(chǎn)生膨脹。由于膨脹產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力使得壓在煤樣上的壓力盤上移，記錄 筆即開始在轉(zhuǎn)筒的米格紙上繪出各種形狀的體積變化曲線。 若熱解產(chǎn)生的氣體在膠質(zhì)體層和 半焦層都不能及時析出，膨脹的時間可以持續(xù)較長，記錄筆繪出的體積曲線多呈山型; 如氣 體能從半焦的裂隙中很快逸出，體積曲線多呈時起時伏的之字型; 如膨脹不大，氣體析出也 慢，則體積曲線多呈波型或微波型; 如膠質(zhì)體的透氣性好，或根本就沒有產(chǎn)生膠質(zhì)體，則體 積曲線就

5、呈平滑下降或平滑斜降形?？傊w積曲線共分為八種類型。如圖 1-24 所示。煤杯 內(nèi)的全部煤樣均形成半焦以后，由于體積的收縮，煤的體積曲線就下降到最低點。以試驗結(jié)束時，記錄筆所處的點到零點線間的距離，即為最終收縮度 x 值，若記錄筆所處的點在零點線以上時，則 x 值為負值。 (2)曲線測定結(jié)果的確定。根據(jù)記錄紙上所記錄的各上、下層面位置及相應(yīng)的時間，標出各對應(yīng)的點，以平滑曲線連接得上、下層面曲線。如果上部層面曲線呈之字型，則可取各之字的中點繪出曲線，如圖 1-25 所示。取膠質(zhì)層上、下部層面的最大距離作為膠質(zhì)層最大厚度 y 值(mm)， 值一般出現(xiàn)在 520630之間。 y 取體積曲線的最終點與

6、零點線間的距離為最終收縮度 x 值 (mm)。x 值，y 值都準確到 0.5mm。 同一煤樣平行測定結(jié)果的允許誤差為： y20mm 1mmy20mm 2mm x 值 3mm 若 y=0，即膠質(zhì)層厚度薄到測不出結(jié)果，應(yīng)注明焦塊熔合情況，如成塊、凝結(jié)或粉狀等。 (3)各種煤的膠質(zhì)層指數(shù) y 值變化范圍。不同煤的膠質(zhì)層厚度的范圍是不同的，如表 1-33 所 示。在一般情況下，煤的 y 值越大，粘結(jié)性越好。試驗表明 y 值隨煤化度的深淺呈現(xiàn)有規(guī)律 的變化。當 Vdaf 為 30%左右時，y 值出現(xiàn)最大值，有些肥煤的 y 值可以超過 60mm;當煤的 Vdaf50% (褐煤) 時，y 值幾乎為零。 不同

7、牌號煤的 y 值大致范圍 表 1-33 煤種名稱 貧煤 瘦煤 y，mm 焦煤 肥煤 氣煤 不粘煤 長焰煤 弱粘煤 5 09 (塊)0(粉) 012 12.525 25.560 5.525 0(粉) (塊)(4) 膠質(zhì)層指數(shù)測定法優(yōu)缺點： 優(yōu)點： 1) y 值有可加合性; 2) y 值對中等煤化度的煙煤的粘結(jié)性區(qū)分得較好; 3) y 值能夠較好地表征煤的結(jié)焦性。 缺點： 1) 測定時間長，效率低; 2)該法對弱粘結(jié)煤和強粘結(jié)煤適用性差，區(qū)分能力較弱圖 1-24 膠質(zhì)層體積曲線 1平滑下降; 2平滑斜降; 3波形; 4微波形; 5之字形; 6山形;7、8之、山混合形圖 1-25 膠質(zhì)層指數(shù)測定曲線

8、 3) 使用探針測定膠質(zhì)層厚度不夠嚴格，易受操作者主觀感覺的影響。 (5)焦塊技術(shù)特征分類。一般從六個方面對焦塊的技術(shù)特征進行鑒定和分類： 1)縫隙。以焦塊底面為準，分為無縫隙，少縫隙和多縫隙三種。 2)孔隙。指焦塊剖面的孔隙分布情況，分為小孔隙、小孔隙帶大孔隙和很多大孔隙等三種。 3)海綿體。海綿體指焦塊上部的蜂焦部分，分為無海綿體、小泡狀海綿體、大泡狀海綿體及 敞開式海綿體等四種。 4)綻邊。綻邊指有些煤的焦塊由于收縮應(yīng)力，而裂成裙狀周邊。按其高度可分為無綻邊、低 綻邊、中綻邊和高綻邊等四種。 5) 色澤。以焦塊斷面的顏色和光澤為準，分為黑色、深灰色和銀灰色等三種。 6)熔合情況。 焦炭熔

9、合情況分為粉狀的 (不結(jié)焦)、 凝結(jié)的、 部分熔合的和完全熔合的 (成塊) 等四種。 2. 煙煤的羅加指數(shù) (R.I.) 羅加指數(shù)英文縮寫 R.I.，波蘭文縮寫 LR。它是波蘭煤化學(xué)家 B.羅加教授于 1949 年提出的測 定煙煤粘結(jié)性的一種方法。我國于 1955 年引進該法，經(jīng)過研究、改進，現(xiàn)已制訂了國家標 準 GB554985煙煤羅加指數(shù)測定方法 。 (1)方法概要。稱取 1g 粒度為 0.2mm 以下的標準無煙煤煤樣(我國采用寧夏汝箕溝無煙煤， 粒度為 0.30.4mm，Ad4%，Vdaf7%)，在瓷質(zhì)羅加坩堝中混勻、鋪平。然后，加 115g 的鋼質(zhì)砝碼并在 6kg 的壓力下壓實 30s

10、。 加上坩堝蓋， 放入 850 10的馬弗爐內(nèi)灼燒 15min。 取出后冷卻，稱得焦塊重量 Q，再把全部焦塊放在孔徑為 1mm 的圓孔篩上過篩。將篩上大 于 1mm 的焦塊再稱重得 a。然后放入羅加鼓中轉(zhuǎn)動 5min，轉(zhuǎn)速為 50 2r/min。再把鼓內(nèi)的焦 塊放入 1mm 圓孔篩上過篩，篩上物又一次稱重得 b。然后，再把大于 1mm 的焦塊按上法分 別進行第二次和第三次各為 5min 的轉(zhuǎn)鼓試驗，并分別稱出大于 1mm 的焦塊重量 c 和 d。 按下式計算羅加指數(shù)：式中 Q焦化處理后焦渣重量，g; a第一次轉(zhuǎn)鼓試驗前大于 1mm 的焦渣重量，g; b 第二次轉(zhuǎn)鼓試驗后大于 1mm 的焦渣重量

11、，g; c 第三次轉(zhuǎn)鼓試驗后大于 1mm 的焦渣重量，g; d第四次轉(zhuǎn)鼓試驗后大于 1mm 的焦渣重量，g。 計算結(jié)果取到小數(shù)第一位。每一試驗煤樣應(yīng)分別進行兩次重復(fù)試驗。同一化驗室平行測定誤差不得超過 3，不同化驗室 誤差不得超過 5。以平行試驗結(jié)果的算術(shù)平均，作為最終結(jié)果，報告結(jié)果時取整數(shù)。 (2) 各種煤的羅加指數(shù)變化范圍。 煤的牌號不同， 其粘結(jié)性能不一樣， 羅加指數(shù)的數(shù)值各異， 一般在 092 之間變化。我國各種煤的羅加指數(shù)大致范圍見表 1-34。 我國各類煤的羅加指數(shù)大致范圍 表 1-34 煤種 長焰煤 氣煤 R.I. 15 肥煤 焦煤 瘦煤 貧煤 不粘煤 弱粘煤 1590 8092

12、 6085 1060 101040 0(3) 羅加指數(shù)測定法的優(yōu)缺點： 優(yōu)點： 1)對中等及較弱粘結(jié)煤有較強的區(qū)分能力，與 y 值和 b 值等有一定的相關(guān)性。 2) 該法簡易、快速、用煤量少，易于推廣。 缺點： 1)對羅加指數(shù) R.I.大于 75 的強粘結(jié)性煤區(qū)分能力較差，特別是特強粘結(jié)性煤還需用其他指 標來正確區(qū)分。 2)對羅加指數(shù) R.I.小于 20 的弱粘結(jié)性煤，測定值的重現(xiàn)性較差。 3. 煙煤的粘結(jié)指數(shù) (GR.I.) 煙煤的粘結(jié)指數(shù)記作 GR.I.，簡寫為 G。它是中國用以表征煙煤粘結(jié)性的主要指標之一。粘 結(jié)指數(shù)是在羅加指數(shù)的基礎(chǔ)上進行改進的一種測定煙煤粘結(jié)性的方法。 其原理和試驗用

13、的儀 器與羅加指數(shù)完全相同，試驗方法也基本上相同。 (1)方法概要。粘結(jié)指數(shù)測定的全過程，大體上和羅加指數(shù)差不多。不同的是： 所用的標準 無煙煤，粒度改為 0.10.2mm，焦塊的轉(zhuǎn)鼓次數(shù)改為 2 次，并省去了轉(zhuǎn)鼓試驗前焦塊的第 一次過篩。每次測定時間比羅加指數(shù)有所減少。 粘結(jié)指數(shù) G 按下式計算：式中 m焦化處理后焦渣重量，g; m1第一次轉(zhuǎn)鼓試驗后篩上部分的重量，g; m2第二次轉(zhuǎn)鼓試驗后篩上部分的重量，g。 如果測得的 G18，需重做試驗，測定結(jié)果按下式計算：式中符號意義均與上式相同。 每一試驗煤樣應(yīng)進行二次重復(fù)試驗。當 G18 時，同一化驗室兩次平行測定值之差不得超過 3，不同化驗室間

14、報告值之差不得超過 4。當 G18 時，同一化驗室兩次平行測定值之差不得 超過 1，不同化驗室間報告值之差不得超過 2。以平行試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，作為最終結(jié) 果。報告結(jié)果取整數(shù)。 (2) 各種煤的粘結(jié)指數(shù)變化范圍。煤的變質(zhì)程度不同，粘結(jié)性不一樣。一般中等煤化度的肥 煤粘結(jié)性最好，G 值最大。我國各種煤的粘結(jié)指數(shù)范圍在 0110 內(nèi)變化，見表 1-35。 我國各類煙煤粘結(jié)指數(shù)的大致范圍 表 1-35 煤種 氣煤 肥煤 焦煤 瘦煤 貧煤 不粘煤 長焰煤 弱粘煤 540GR.I. 1590 90110 4090 560 5 (3)粘結(jié)指數(shù)測定法的優(yōu)缺點：優(yōu)點： 1)該法較羅加法更為簡易、方便，操作

15、步驟減少。 2)該法較羅加法對各種煤的區(qū)分更為靈敏，特別適合于區(qū)分中等煤化度煤的粘結(jié)性。缺點： 1)對肥煤的區(qū)分仍不能滿足要求，還要借助 y 值和 b 值。 2)對弱粘結(jié)性煤的平行測定，誤差較大。 4.煙煤的奧亞膨脹度 (b%) 19261929 年奧蒂伯爾(E.Audibert)創(chuàng)立了奧亞膨脹度試驗，它是測定煙煤結(jié)焦性的方法之 一。1933 年由亞努(C.Arnu)作了改進?，F(xiàn)在該法為西歐各國所廣泛采用。b 值的測定簡介如 下： (1) 方法概要。將煤樣制成一定規(guī)格的煤筆，放在一根鐵制膨脹管內(nèi)，其上再放置一根能在 管內(nèi)自由滑動的膨脹鋼桿。將上述裝置放入電爐內(nèi)，以 3/min 的升溫速度進行加

16、熱，記錄 膨脹桿的位移曲線。 以位移曲線的最大距離占煤筆原始長度的百分數(shù)， 表示煤樣膨脹度的大 小，典型的膨脹曲線如圖 1-26 所示。圖中 DT 為軟化溫度，膨脹桿下 0.5min 時的溫度;ST 為始脹溫度，膨脹桿下降到最低點后，開始上升時的溫度;FT 為固化溫度，膨脹停止移動時 的溫度;a 為最大收縮度， 膨脹桿下降的最大距離占煤筆長度的百分數(shù);b 為最大膨脹度， 膨脹 桿上升的最大距離占煤筆長度的百分數(shù)。圖 1-26 體積曲線 根據(jù)測定時記錄的曲線可以算出五個基本參數(shù)，即軟化溫度 DT、始脹溫度 ST、固化溫度 FT;最大收縮度 a、最大膨脹度 b。各種煤的奧亞膨脹度的曲線一般分為四種

17、類型，如圖 1-27 所示。 1)正膨脹，即圖 1-27 的 a 圖，是標準的膨脹曲線; 2)負膨脹，圖 1-27 的 b 圖，指收縮后膨脹桿回升的最大高度低于開始下降時位置，b 值以 負值表示; 3) 僅收縮，圖 1-27 的 c 圖，指收縮后膨脹桿沒有回升，則 b 值以 “僅收縮”表示; 4)傾斜收縮，圖 1-27 的 d 圖，指最終的收縮曲線不是完全水平的，而是緩慢向下傾斜的， 規(guī)定以 500處的收縮值報出。 奧亞膨脹度試驗結(jié)果，均取兩次重復(fù)測定的算術(shù)平均值，計算結(jié)果取到小數(shù)第一位，報告結(jié) 果取整數(shù)。 同一煤樣分別在不同爐次進行的兩次測定結(jié)果之差，按表 1-36 的規(guī)定。 b 值測定結(jié)果

18、允許誤差 表 1-36 參 數(shù) 同一實驗室 不同實驗室 15三個特性溫度 T， 7膨脹度 b5(1+) 5(2+)注：表中是兩次平行測定結(jié)果的平均值。(2)各種煤的 b 值變化范圍 煤種不同其奧亞膨脹能力不一樣，以中等煤化度的肥煤膨脹性能 好，有些肥煤呈強膨脹性，b 值可高達 700%以上，一般肥煤的 b 值都在 150%以上，長焰煤 和貧煤等變質(zhì)程度淺的和深的煙煤， 則不具有膨脹性。 我國各種煙煤膨脹度的變化范圍如表 1-37 所示。 我國各牌號煤的膨脹度 b 值范圍 表 1-37 煤種 長焰煤 不粘煤 13 弱粘煤 號氣煤 12 號 肥氣煤 肥煤 焦煤 瘦煤 貧煤b，% 僅收縮 僅收縮 僅

19、收縮 僅收縮5 -20200 180680 0200 僅收縮 不軟化 185 30圖 1-27 典型膨脹曲線 (3) 奧亞膨脹度測定法的優(yōu)缺點：優(yōu)點： 1)奧亞膨脹度不僅能反映膠質(zhì)體的數(shù)量，還能反映膠質(zhì)體的質(zhì)量，所以 b 值能表征煤的粘結(jié) 性和結(jié)焦性。 2)對中、強粘結(jié)性的焦煤、肥煤、氣肥煤等的區(qū)分，靈敏度大，與 y 值成正比直線關(guān)系。 缺點： 1) b 值測定結(jié)果受煤樣氧化的影響比較大，因此，煤樣制成后應(yīng)立即進行測定，否則應(yīng)對煤 樣進行充氮氣保護或低溫保存。 2)對弱粘結(jié)性煤的區(qū)分靈敏度差。在我國在 G 85 時，才用 b 值和 y 值并列來區(qū)分煤類。 5. 煤的自由膨脹序數(shù) (F.S.I.

20、) 煤的自由膨脹序數(shù)也稱坩堝膨脹指數(shù)。 是表征煤的膨脹性和粘結(jié)性的指標之一。 雖然它的區(qū) 分靈敏度不高，只有 19。但目前西歐和日本等國仍用它來評定煤的粘結(jié)性，在國際貿(mào)易 中也使用該指標來評價煉焦煤的優(yōu)劣。下面簡介一下自由膨脹序數(shù)的測定。 (1)方法概要。 稱取 1 0.1g 粒度小于 0.2mm 的煤樣， 放入瓷制的自由膨脹序數(shù)坩堝中加蓋后， 進行快速加熱，要求在 1.5min 內(nèi)升溫到 800 10， 2.5min 升溫到 820 5。待揮發(fā)物全部 析出后(不得少于 2.5min)，把坩堝從加熱爐中取出，冷卻后取出焦餅，與一組標準焦塊的側(cè) 面圖(圖 1-28)進行比較。如果煤樣經(jīng)加熱后不能

21、粘結(jié)，焦塊成粉狀，其膨脹序數(shù)為 0;如果焦 餅的體積沒有膨脹，并放在平板上，很小心地加一塊 500g 的砝碼，若焦餅粉碎，則膨脹序 數(shù)為 1/2;若只碎成 23 塊，則膨脹序數(shù)定為 1。如果焦餅膨脹，找出它的最大側(cè)面，然后 和圖 1-28 所示的標準焦塊側(cè)面圖進行對照，與標準圖相符者，該序數(shù)即為煤的自由膨脹序 數(shù)號。 同一煤樣要進行 5 次測定， 取其算術(shù)平均值， 并修約(以 0.2 舍， 入的方法取 0.5 即 1/2) 到 0.3 1/2 后報出結(jié)果。 (2) 各種煤的自由膨脹序數(shù)變化范圍。煤的自由膨脹序數(shù)變化的范圍較小，最小的為 0，最 大的為 9，其間共分 0、1/2、1、11/2、2

22、9 共 19 個序數(shù)號。年輕煙煤和年老煙煤的膨脹 序數(shù)數(shù)值小，中等變質(zhì)程度的肥、焦煤膨脹序數(shù)數(shù)值大。我國各種煤的自由膨脹序數(shù)如表 1-38 所示。圖 1-28 標準焦塊側(cè)形圖及其相應(yīng)的膨脹序數(shù) 我國各類煤的 FSI 值 表 1-38 煤 種 長焰煤 不 粘 煤 弱粘煤 13 號氣煤 12 肥 號 肥 煤 煤 焦 煤 瘦煤 貧 煤FSI 0 0 1 1/2496 5 1 9 9 0 1(3) 自由膨脹序數(shù)測定法的優(yōu)缺點： 優(yōu)點： 1) 該測定方法簡單，便于操作，儀器設(shè)備容易制作。 2) 測定速度快，能在幾分鐘內(nèi)就得出測定結(jié)果。 缺點： 1) 用肉眼觀察焦塊來判定序數(shù)，主觀性強，人為誤差大。 2)

23、測定值與其他粘結(jié)性指標比較有時會出現(xiàn)倒置現(xiàn)象， 這是方法本身的弱點， 無法進行補救。 3) 加熱用的電爐絲，因受熱強度太大，易氧化損壞，使用壽命短。 6. 煤的葛金焦型 葛金焦型試驗又稱葛金干餾試驗。是英國人葛萊(T.Gray)和金(J.G.King)兩人于 1932 年提出 的一種既能測定煤的粘結(jié)性， 又能同時測定煤的低溫焦油產(chǎn)率、 煤氣和氨等產(chǎn)物的一種試驗 方法，另外還可以表征煤的結(jié)焦性。它是英國煤分類的主要粘結(jié)性指標，也是國際硬煤分類 的結(jié)焦性指標之一。 煤的葛金焦型試驗方法如下。 (1)方法概要。將 20g 粒度小于 0.2mm 的煤樣(或配加電極炭的煤樣)放入石英或硬質(zhì)玻璃干 餾管中

24、，進行隔絕空氣加熱，以 5/min 的速度升溫到 600，在此保溫 15min。根據(jù)收集 的焦油、煤氣、氨和熱解水的重量，以求出這些干餾產(chǎn)物的收率。再根據(jù)殘留在干餾管中半 焦的重量求出半焦收率， 觀察半焦粘結(jié)情況與一套標準焦型對比來區(qū)分各種類型， 即得葛金 焦型。 (2)葛金焦型的確定。膨脹性很強的煤，常須配入不同配比的電極炭，才能達到既不膨脹也 不收縮的標準焦。然后，根據(jù)在 20g 煤中配入電極炭的克數(shù) x 來確定焦型 Gx，x 一般為 1 12 間的任一數(shù)字。 葛金焦型的檢查與分類參照焦渣特征或自由膨脹序數(shù)可粗略地估計出煤樣的葛金焦型范圍見表 1-39。如焦渣特征 為 14 號或自由膨脹序

25、數(shù)為 01/2 的煤，其葛金焦型多為 AB 型。焦渣特征為 56 號 或自由膨脹序數(shù)為 13 時，葛金焦型多在 CG 型之間。焦渣特征為 68 號時，自由膨脹序數(shù)為5 或9，葛金焦型為 FG4 或 G3G10。葛金焦型與自由膨脹序數(shù)的關(guān)系 表 1-39 FSI 01 G-K AB C-D DE DG2 3 FSI G-K G1G2 G3G4 G5 G845 67 89 (3)葛金焦型試驗測定法的優(yōu)缺點： 優(yōu)點： 葛金焦型試驗的優(yōu)點是可以比較全面地了解煤的各種熱分解產(chǎn)物和煉焦用煤 (含配煤) 的 情況。 缺點： 1)根據(jù)半焦狀況來判定焦型只是定性的，缺乏數(shù)量的概念，往往帶有人為的主觀性。 2)對

26、于強膨脹性的煤，需要多次配入不同比例的電極炭，方能達到既不膨脹又不收縮的標準 焦，操作繁復(fù)。 7. 煤的基氏塑性指數(shù) 煤的基氏塑性常以最大流動度和最大流動溫度表示，它是德國人基塞勒(K.Gieseler) 于 1934 年提出來的。該方法系在規(guī)定的條件下，對煤樣進行加熱，并給裝在煤樣中的攪拌槳以一定 的扭矩， 隨著煤的受熱后軟化， 攪拌槳可以旋轉(zhuǎn)。 根據(jù)攪拌槳轉(zhuǎn)速， 可以測得最大流動度 (常 以 lg 表示) 和最大流動的溫度。 基氏塑性的測定是將 4.5g 粒度在 0.42mm 以下的煤樣與攪拌槳一起壓裝在煤杯中，攪拌槳 軸上施加 100g 的力矩。在 3/min 的升溫速度下，煤樣逐漸軟化

27、、熔融和固化。在整 cm 個過程中攪拌槳的轉(zhuǎn)速從零升到最大后又降為零。 這樣就測得了煤的基氏塑性指標： 最大流 動度 max 和塑性溫度值分別為： 軟化溫度(Tp)， 最大流動度溫度(Tmax)、 再固化溫度 (Tk)。 煤的基氏塑性最大流動度 max 代表了煤的塑性體處于最稀薄狀態(tài)時的特性， 但不能表示整 個塑化階段的特性。 如肥煤的曲線較平坦而且較寬， 這說明它停留在較大流動性時的時間較 長，因此適應(yīng)性較大，可供配合的煤種比較廣泛。有些 1/3 焦煤的最大流動性雖然很大，但 曲線陡而尖，說明它處于較大流動性時的時間較短。圖 1-29 列出了氣煤、肥煤、焦煤和瘦 煤等幾種煉焦煤的基氏塑性曲線

28、。圖 1-29 幾種典型的基氏塑性曲線 基氏塑性指數(shù)的優(yōu)點是對中強粘結(jié)性煤或中等粘結(jié)性煤有較好的區(qū)分能力， 同時它不僅能測 定單種煤的膠質(zhì)體的最大流動度，而且也能測定配煤膠質(zhì)體的最大流動度及最大流動溫度， 用以指導(dǎo)煉焦配煤。 該法的缺點是在測定中受人為的和儀器的影響較大， 不同化驗室之間的 測定誤差較大，可比性較差; 對強粘結(jié)性煤的區(qū)分能力較差，其測定結(jié)果誤差更大?；狭鲃佣仁敲绹⑷毡镜葒鴱V泛應(yīng)用的指標。我國已引進該試驗方法，用它來研究加熱速 度對煤的粘結(jié)性的影響是很有成效的。 8. 煤的粘結(jié)度 我國冶金系統(tǒng)最近提出了一種測定煤粘結(jié)性的新指標， 稱為煤粘結(jié)度。 其基本原理與粘結(jié)指 數(shù)相似，都

29、是羅加指數(shù)測定方法的改進型。 測定方法是按照煤的粘結(jié)性強弱，分別制取煤樣和無煙煤之比為 1g ：5g，2.5g：3.5g， 6g： 0g。標準無煙煤樣用的汝箕溝礦西溝平硐 101 巷道產(chǎn)的煤，粒度為 0.10.2mm。在煤樣焦 化前，在坩堝內(nèi)壁四周加入 6g 以上揮發(fā)分(Vdaf)大于 37%的，粒度小于 0.5mm 的褐煤或無 粘結(jié)性的長焰煤粉，目的是防止煤樣被氧化。坩堝和試樣放入 330的爐中緩慢升溫，要求 在 10min 左右把爐溫回升到 330。然后以 3/min 勻速升溫，當爐溫達到 600 時，結(jié)束 試驗。冷卻后，取出鋼塊，把坩堝中的半焦倒在孔徑為 1mm 的方孔篩上過篩。將篩上物

30、稱 重后放入羅加轉(zhuǎn)鼓中轉(zhuǎn)動 5min，計 250r，篩去小于 1mm 的焦末。篩上物再轉(zhuǎn) 250r，再過 篩，稱重。 粘結(jié)度 (N) 按下式計算：式中 g1第一次轉(zhuǎn)鼓試驗后小于 1mm 的半焦重，g; g2第二次轉(zhuǎn)鼓試驗后小于 1mm 的半焦重，g; g第一次轉(zhuǎn)鼓試驗前小于 1mm 的半焦重，g; B與試驗煤樣、無煙煤的比例有關(guān)的常數(shù)，當比例為 1：5 時，B 值取 143;比 例為 2.5：3.5 時，B 值取 80; 比例為 6：0 時，B 值取 17。 當煤樣和無煙煤的比例取 15 進行試驗時，若 30g1+50g2/g20 時，同一化驗室的允許誤差為 4 個單位;當 N20 時，同一化

31、驗室的允許誤差為 1 個 單位。 煤的粘結(jié)度的優(yōu)點是粘結(jié)性的區(qū)分范圍比較大， 尤其對強粘結(jié)性的肥煤類的區(qū)分更好， 所以 對煉焦配煤有一定的指導(dǎo)作用。不足之處是操作比較麻煩、費時，對有些煤樣需要進行三次 以上的配比試驗才能得出結(jié)果，因此因效率較低而較難推廣。 9. 煤的 200kg 焦爐試驗 煤的 200kg 焦爐試驗是一種半工業(yè)性的煉焦試驗， 該試驗焦爐爐體由一個炭化室和兩個燃燒 室構(gòu)成，每個燃燒室有三個立火道，一個水平煙道和一個煙道管。還有推焦機、熄焦車各一 臺， 一個裝煤斗以及一臺小型洗煤機等主要設(shè)備， 有的還配有搗固機等。 試驗焦爐 (炭化室) 的主要尺寸是： 1640mm 有效高 90

32、0mm 全長 450mm 有效長 800mm 寬度 1050mm 有效容積 0.32m3 全高 試驗焦爐的主要操作技術(shù)指標是：結(jié)焦時間 立火道標準溫度 裝爐煤細度( 80mm、 8060mm、 6040mm、 4020mm、 2010mm 及80mm 及 8060mm 的焦炭按比例取出總量為 50kg 進行轉(zhuǎn)鼓試驗。轉(zhuǎn)鼓是一個直徑 1m、高 1m 的圓柱體，速度 為 25r/min，共轉(zhuǎn) 4min。轉(zhuǎn)鼓試驗后的焦炭，以 M40 代表抗碎強度，即塊度大于 40mm 含 量的百分數(shù);以 M10 代表焦炭的耐磨強度，即塊度小于 10mm 含量的百分數(shù)。一般都用這兩 個指標來衡量焦炭的機械性能。M40

33、 越大，M10 越小的焦炭，其機械性能越好。 200kg 焦爐煉焦試驗方法的優(yōu)點是：該煉焦試驗接近于煤的實際煉焦工藝條件，其試驗結(jié)果 與工業(yè)焦爐生產(chǎn)之間有較好的相關(guān)關(guān)系。 它可以為煉焦生產(chǎn)選擇合理的配煤方案提供可靠的 技術(shù)依據(jù); 可用來鑒定單種煤的結(jié)焦性; 可為選擇合適的粘結(jié)性指標和為不同煉焦煤牌號 的劃分提供參考依據(jù)。200kg 焦爐試驗的不足之處是：它不能代替工業(yè)性大爐試驗和爐組試 驗，M40 和 M10 與大爐試驗數(shù)據(jù)之間有時還有較大的差別。在試驗爐操作時，因受火焰的 影響， 立火道的測溫還不太準確; 膨脹壓力的測定也存在重現(xiàn)性不好和誤差較大以及煤氣放 空不能計量，自動化水平低等問題。

34、10.煤的各種粘結(jié)性和結(jié)焦性指標之間的關(guān)系 煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性是煤的工藝性能的主要指標， 尤其是評價煉焦煤質(zhì)量的主要指標。 然而， 還沒有一個指標能充分反映各種煤的粘結(jié)性與結(jié)焦性，只是不同的指標反映著不同的側(cè)面。 所以， 要研究了解各種粘結(jié)性和結(jié)焦性指標間的關(guān)系， 掌握不同指標的適用范圍和審核測試 結(jié)果都有一定的實際意義。 (1) 自由膨脹序數(shù) (FSI)和羅加指數(shù)之間有相當好的對應(yīng)關(guān)系：FSI 01/2 124 4R.I. 05 510 2045 45 (2)自由膨脹序數(shù)與葛金指數(shù)相關(guān)，可以互換，見表 1-43。而與基氏流動度兩者都不相關(guān)。 (3)膠質(zhì)層最大厚度(y 值)與自由膨脹序數(shù)(FS

35、I)間的關(guān)系：兩者之間總的趨勢是煙煤的 FSI 隨 y 值的增高而增大。例如： 當 y7mm 時，則 FSI40mm 時，則 FSI=89。需要指 出的是，F(xiàn)SI 值不僅隨粘結(jié)性的增高而加大，而且還隨煤的揮發(fā)分的升高而降低。例如： y=10mm 左右的氣煤和瘦煤， 兩者的 FSI 值不一樣， 瘦煤的 FSI=5 6， 而氣煤的 FSI=23。 相差 3 左右。其原因是煤在加熱時，瘦煤因揮發(fā)分少，氣體析出少而使 FSI 值變高，氣煤則 不然， 由于氣體大量析出促使焦塊的膨脹高度降低。 所以， 在使用 FSI 值判斷煤的粘結(jié)性時， 還應(yīng)考慮揮發(fā)分 (Vdaf) 值的大小。 (4)膠質(zhì)層最大厚度 (

36、y 值)與奧亞膨脹度(b 值)之間的關(guān)系：煙煤的 y 值與 b 值之間具有很明 顯的正比直線關(guān)系，即 b 值隨 y 值的增大而增大。兩者間的相關(guān)系數(shù) r 為 0.92。例如：y 值 大于 25mm 的肥煤，b 值在 150%以上;y 值大于 30mm 的肥煤或氣肥煤，b 值在 200%以上;y 值大于 40mm 以上的特強粘結(jié)煤，b 值可高達 400%以上。從我國的煤質(zhì)特征看，y 值最大 可達 60mm，個別的 b 值可高達 780%。對于弱粘結(jié)煤，當 y 值在 49mm 時， b 值一般在 -291%之間; 對于 y 值小于 15mm 的煙煤，b 值均不超過 80%。(5)膠質(zhì)層最大厚度(y 值)與粘結(jié)指數(shù)(GR.I)之間的關(guān)系：粘結(jié)指數(shù) G 值是隨著膠質(zhì)層最大厚 度 y 值的增大而增大，但兩者之間不呈正比直線關(guān)系。在 y 值小于 30mm 以前， G 值隨 y 值的加大而明顯增加，在 y 值大于 30mm 以后，G 值隨 y 值的增加就不明顯。當 y=15mm 左右時，G=6090 以上; 當 y=10mm 左右時，G=4575; 當 G90 時， y=1655mm。這 就說明，對于中等粘結(jié)性的煤，G 值的區(qū)分能力比 y 值強。對于弱粘性煤也是如此，當 y=0 時，而 G=020 間變化，G 值比 y 值靈敏得多。 11. 我國各