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(yán)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

2、質(zhì)量問題。 如有的氣肥煤，粘結(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(biāo)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(biāo)，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(biāo)，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(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：

3、(1) 方法概要。 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(dāng)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?、 中部膠質(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

4、膠質(zhì)層厚度又開始減少。 在膠質(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 C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)

5、體的透氣性好， 或根本就沒有產(chǎn)生膠 質(zhì)體，則體 積曲線就呈平滑下降或平滑斜降形。 總之體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(biāo)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

6、度 y值(mm),值一般出現(xiàn)在520630C之間。y 取體積曲線的最終點與零點線間的距離為最終收縮度x值(mm)。x值，y值都準(zhǔn)確到0.5mm。同一煤樣平行測定結(jié)果的允許誤差為：y < 20mm 1mmy>20mm2mmx 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(dāng) Vdaf 為30%左右時，y值出現(xiàn)最大值，有些肥煤的y

7、值可以超過60mm當(dāng)煤的 Vdaf<1 3% (無煙煤) 和 Vdaf>50% (褐煤) 時， y 值幾乎為零。 不同牌號煤的 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) 0 12 12.5 25 25.5 60 5.5 25 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-

8、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 3) 使用探針測定膠質(zhì)層厚度不夠嚴(yán)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(zhǔn)，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

9、邊指有些煤 的焦塊由于收縮應(yīng)力，而裂成裙?fàn)钪苓叀０雌涓叨瓤煞譃闊o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(zhǔn)，分為黑色、深 灰色和銀灰色等三種。 6) 熔合情況。 焦炭熔合情況分為粉狀的 ( 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(biāo) 準(zhǔn)GB5549 85煙煤羅加指數(shù)測定方法。(1) 方法概要。稱取 1g 粒

10、度為 0.2mm 以下的標(biāo)準(zhǔn)無煙煤煤樣 (我國采用寧夏汝箕溝 無煙煤，粒度為0.30.4mm Ad<4% Vdaf<7%),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。 加上坩堝蓋， 放 入850 ± 10 C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

11、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， 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

12、。 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<10無煙煤、褐 煤>1590 >80 92 >60 85 >10 60 < 10> 10 40 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

13、. 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(biāo)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn) 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

14、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; m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，go如果測得的G<18，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(dāng)G> 18時, 同一化驗室兩次平行測定值之差不得超過 3 ，不同化驗室間報告值之差不得超過4。當(dāng) G<18 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

15、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<5 025 >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

16、 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 C/min的升溫 速度進行加熱， 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?jǐn)?shù)， 表示煤樣膨脹度的大 小，典型的膨脹曲線如圖

17、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?jǐn)?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?jǐn)?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類型， 如圖 1-27 所示。 1) 正膨脹，即圖 1-27 的 a 圖，是標(biāo)準(zhǔn)的膨脹曲線 ; 2) 負膨脹，圖 1

18、-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 500C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 ，C 7膨脹度

19、 b 5(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 僅收縮 僅收縮 5 -20200 1 80 680 0200 僅收縮 不 軟化 185 30圖 1-27

20、 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) 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(biāo)之一。 雖然

21、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(biāo)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 C, 2.5min升溫到820 ± 5 C。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(biāo)準(zhǔn)焦塊的側(cè) 面圖 ( 圖 1-28) 進行比較。如果煤樣經(jīng)加熱后不能粘結(jié)， 焦塊成粉

22、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 2 3 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(biāo)準(zhǔn)焦塊側(cè)面圖進行對照， 與標(biāo)準(zhǔn)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、

23、2 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(biāo)準(zhǔn)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 1 3 號氣煤 1 2 肥 號 肥 煤 煤 焦 煤 瘦 煤貧煤FSI 00 1 1/26 5 1 9 9(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) 測

24、定值與其他粘結(jié)性 指標(biāo)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 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(biāo)， 也是國際硬煤分類 的結(jié)焦性指標(biāo)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

25、中，進行隔絕空氣加熱，以 5 C/min的速度 升溫到600 C,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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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

26、征 為14號或自由膨脹序數(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 6 8 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 0 1 G-K AB C-D DE DG2 3 FSI G-K G1 G2 GA G4 > G5 > G8567 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?fàn)顩r來判定焦型只是定性的，缺乏數(shù)量的概念，

27、往往帶有人 為的主觀性。 2) 對于強膨脹性的煤，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(biāo)準(zhǔn) 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 a (常以lg a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

28、 C/min的升溫速度下，煤樣逐漸軟化、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(biāo)： 最大流 動度 a 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 a 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。

29、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。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。基氏流動度是美國、 日本等國廣泛應(yīng)用的指標(biāo)。 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

30、金系 統(tǒng)最近提出了一種測定煤粘結(jié)性的新指標(biāo)， 稱為煤粘結(jié)度。 其基本原理與粘結(jié) 指 數(shù)相似，都是羅加指數(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(biāo)準(zhǔn)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 C的爐中緩慢升溫，要求 在10min左右把爐溫回升到330 C。然后以3 C/min勻 速升溫，當(dāng)爐溫

31、達到600 C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(dāng)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(dāng)煤樣和

32、無 煙煤的比例取1 : 5進行試驗時，若30g1+50g2/g<4，須再按2.5 : 3.5的比例 重 做試驗。 若 30g1+50g2/g 的值仍小于 4 ，須再按 6 ：0 的比例再一次重做試 驗。若這時煤樣 雖能粘結(jié)成半焦塊， 可進行轉(zhuǎn)鼓試臉， 但 30g1+50g2/g 的值還 是小于 4 ，還要按 6 : 0 的比 例重做試驗，但只進行一次轉(zhuǎn)鼓試驗，且轉(zhuǎn)鼓只 轉(zhuǎn) 25r 。粘結(jié)度的測定結(jié)果要按下式計算：式中g(shù)1轉(zhuǎn)鼓試驗后，大于1mm的半焦重，g; g轉(zhuǎn)鼓試驗前，大于1mm的半焦重，g。當(dāng)N>20時，同一化驗室的允許誤差為4個單位；當(dāng)N < 20時， 同一化驗室的允許

33、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?fàn)t試驗 煤的 200kg 焦?fàn)t試驗是一種半工業(yè)性的煉焦試驗， 該試驗焦?fàn)t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?fàn)t （ 炭化室 ） 的主要尺寸是： 1640mm 有效

34、高 900mm 全長 450mm 有效長 800mm 寬度 1050mm 有效容積 0.32m3 全高 試驗焦?fàn)t的主 要操作技術(shù)指標(biāo)是：結(jié)焦時間 立火道標(biāo)準(zhǔn)溫度 裝爐煤細度 (<3mm) 一次裝煤量 (干基) 16h( 般焦餅中心溫度950E) 1050 ± 10 C 85 ± 3% 230kg搗固時，裝煤量一般為 250kg ( 干基) ，結(jié)焦時間一般為 18h 左右。 煉出的焦 炭用經(jīng)過落下試驗后的篩分組成，轉(zhuǎn)鼓試驗以檢驗其強度。篩分級別有> 80mm、8060mm 60 40mm 40 20mm 20 10mm及<10mm六個級別。把>80mm

35、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?jǐn)?shù) ; 以 M10 代表焦炭的耐磨強度， 即塊度小于 10mm 含量的百分?jǐn)?shù)。一般都用這兩 個指標(biāo)來衡量焦炭的機械性能。 M40 越大， M10 越小的焦炭，其機械性能越好。 200kg 焦?fàn)t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?fàn)t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

36、結(jié)焦性 ; 可為選擇合適的粘結(jié)性指標(biāo)和為不同煉 焦煤牌號 的劃分提供參考依據(jù)。 200kg 焦?fàn)t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(zhǔn)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。 10. 煤的各種粘結(jié)性和結(jié)焦性指標(biāo)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(biāo)， 尤其是評價煉焦煤質(zhì)量的主要指標(biāo)。 然而， 還沒有 一個指標(biāo)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(biāo)反映著不同的側(cè) 面。 所以

37、， 要研究了解各種粘結(jié)性和結(jié)焦性指標(biāo)間的關(guān)系， 掌握不同指標(biāo)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(dāng)好的對應(yīng)關(guān)系：FSI 0 1/2 1 2 4 >4R.I. 0 5 >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) (FSI) 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(dāng)y<7mm時，貝U FSI<3;若y>40mm時，貝U

38、FSI=89。需要指 出的是， FSI 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，氣煤貝 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 (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

39、 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(dāng)y值在49mm時，b值 一般在 -29 1%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

40、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(dāng)y=15mm左右時，G=6CH90以上；當(dāng)y=10mm左 右時，G=4575;當(dāng)G>90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(dāng)y=0時，而G=020間 變化， G 值比 y 值靈敏得多。 11. 我國各種煤的粘結(jié)性、 結(jié)焦性指標(biāo)的變化范 圍 表 1-40 列出了我國從泥炭到石煤的各種不同牌號煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性指標(biāo) 的變化范圍。從 表中可以看出，煙煤各種粘結(jié)性和結(jié)焦性指標(biāo)之間的相關(guān)性及 其相關(guān)關(guān)系：lg a max和b值對FSI與FSI對y值之間相關(guān)關(guān)系稍差外， 其他指標(biāo)間都有極好的相關(guān)性。 我國不同牌號煤主要粘結(jié)性指標(biāo)的一般變化范 圍 表1-40 煤 的牌y， mm號 粘 結(jié) 指R.I. 數(shù)GR.I. 0 0 0 025 0 >10 90 9 48 >40 95 >85 110 >60 95 >5 60 0 5 0 0 0 0 0 0 0 015 0 15 85