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(qiáng)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(gè)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(kāi)來(lái)。煤 的粘結(jié)性強(qiáng)是結(jié)焦性好的必要條件，即是說(shuō)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(méi)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(shí)，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(wèn)題。如有的氣肥煤，粘

2、結(jié)性很強(qiáng)， 但生成的焦炭裂隙多，機(jī)械強(qiáng)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(shuō)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(cè)定煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性的方法。主要是測(cè)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(xiàn)類(lèi)型等三個(gè)參數(shù)和描述 焦炭的特性等。膠質(zhì)層指數(shù)的測(cè)定簡(jiǎn)介如下：(1)方法概要。稱(chēng)

3、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(pán)，在煤 杯下面進(jìn)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(diǎn)以上時(shí)，煤就開(kāi)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(chēng)為膠質(zhì)層。溫度繼續(xù)升高到膠質(zhì)體開(kāi)始固化時(shí)，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(gè)測(cè)定過(guò)程中，煤杯下部開(kāi)始生成膠 質(zhì)體時(shí)，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(kāi)始固化，所以膠質(zhì)層厚度又開(kāi)始減少。在膠質(zhì)體層 厚薄變化的全過(guò)程

4、中，用金屬探針測(cè)出膠質(zhì)體層的最大厚度，在溫度為730C時(shí) 測(cè)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(pán)上移，記錄筆即開(kāi)始在轉(zhuǎn)筒的米格紙上繪出各種形 狀的體積變化曲線(xiàn)。若熱解產(chǎn)生的氣體在膠質(zhì)體層和 半焦層都不能及時(shí)析出， 膨脹的時(shí)間可以持續(xù)較長(zhǎng)，記錄筆繪出的體積曲線(xiàn)多呈山型；如氣 體能從半焦 的裂隙中很快逸出，體積曲線(xiàn)多呈時(shí)起時(shí)伏的之字型；如膨脹不大，氣體析出也 慢，則體積曲線(xiàn)多呈波型或微波型；如膠質(zhì)體的透氣性好，或根本就沒(méi)有產(chǎn)生膠 質(zhì)體，則體積曲線(xiàn)就呈平滑下降或平滑斜降形?？?/p>

5、之體積曲線(xiàn)共分為八種類(lèi)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(xiàn)就下降到最低點(diǎn)。以試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，記錄筆所處的點(diǎn)到零點(diǎn)線(xiàn)間的距離， 即為最終收縮度x值，若記錄筆所處的點(diǎn)在零點(diǎn)線(xiàn)以上時(shí)，則x值為負(fù)值。（2） 曲線(xiàn)測(cè)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(shí)間， 標(biāo)出各對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，以平滑曲線(xiàn)連接得上、下層面曲線(xiàn)。如果上部層面曲線(xiàn)呈之字 型，則可取各之字的中點(diǎn)繪出曲線(xiàn)，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520630C之間。y 取體積曲線(xiàn)的最終點(diǎn)與零點(diǎn)線(xiàn)間的距離為最終收縮度x值（mm）x

6、值，y值都 準(zhǔn)確到0.5mm。同一煤樣平行測(cè)定結(jié)果的允許誤差為：yW20mm 1mmy20mm 2mm x值3mm若y=0，即膠質(zhì)層厚度薄到測(cè)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(yàn)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(shí)，y值出現(xiàn)最大值，有些肥煤的y值可以超過(guò)60mm;當(dāng)煤的 Vdaf50% （褐煤）時(shí)，y值幾乎為零。不同牌號(hào)煤的y 值大致范圍表1-33煤種名稱(chēng)貧煤瘦煤y，mm焦煤肥煤氣煤不粘煤長(zhǎng)焰 煤弱粘煤W5

7、09 （塊）0（粉）012 12.525 25.560 5.525 0（粉）（塊）（4）膠質(zhì)層指數(shù)測(cè)定法優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1） y值有可加合性；2） y值對(duì)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(diǎn)： 1）測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)，效率低；2）該法對(duì)弱粘結(jié)煤和強(qiáng)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(xiàn)1一平滑下降；2平滑斜降；3一波形；4一微波形；5之字形；6 一山形;7、8一之、山混合形圖1-25膠質(zhì)層指數(shù)測(cè)定曲線(xiàn)3）使用探針測(cè)定膠質(zhì)層厚度不夠嚴(yán)格，易受操作 者主觀感覺(jué)的影響。（5）焦塊技術(shù)特征分類(lèi)。一般從六個(gè)方面對(duì)焦塊的技術(shù)特征 進(jìn)行鑒定和分類(lèi)：1）縫隙。以

8、焦塊底面為準(zhǔn)，分為無(wú)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(wú)海綿體、 小泡狀海綿體、大泡狀海綿體及敞開(kāi)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?fàn)钪苓?。按其高度可分為無(wú)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(xiě)R.I.，波蘭文縮寫(xiě)LR。它是波蘭

9、煤化學(xué)家B.羅加教授于 1949年提出的測(cè) 定煙煤粘結(jié)性的一種方法。我國(guó)于1955年引進(jìn)該法，經(jīng)過(guò)研 究、改進(jìn)，現(xiàn)已制訂了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB554985煙煤羅加指數(shù)測(cè)定方法。（1） 方法概要。稱(chēng)取1g粒度為0.2mm以下的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)煙煤煤樣（我國(guó)采用寧夏汝箕溝 無(wú)煙煤，粒度為0.30.4mm，Ad4%，Vdaf7%），在瓷質(zhì)羅加坩蝸中混勻、鋪 平。然后，加115g的鋼質(zhì)砝碼并在6kg的壓力下壓實(shí)30s。加上坩蝸蓋，放 入850+ 10C的馬弗爐內(nèi)灼燒15min。取出后冷卻，稱(chēng)得焦塊重量Q，再把全 部焦塊放在孔徑為1mm的圓孔篩上過(guò)篩。將篩上大于1mm的焦塊再稱(chēng)重得a。 然后放入羅加鼓中轉(zhuǎn)動(dòng)5min，轉(zhuǎn)速

10、為50+ 2r/min。再把鼓內(nèi)的焦塊放入1mm 圓孔篩上過(guò)篩，篩上物又一次稱(chēng)重得b。然后，再把大于1mm的焦塊按上法分別 進(jìn)行第二次和第三次各為5min的轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)，并分別稱(chēng)出大于1mm的焦塊重量 c和d。按下式計(jì)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(yàn)前大于1mm的焦渣 重量，g； b 第二次轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后大于1mm的焦渣重量，g； c 第三次轉(zhuǎn) 鼓試驗(yàn)后大于1mm的焦渣重量，g； d第四次轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后大于1mm的焦渣重 量，g。計(jì)算結(jié)果取到小數(shù)第一位。每一試驗(yàn)煤樣應(yīng)分別進(jìn)行兩次重復(fù)試驗(yàn)。同一化驗(yàn)室平行測(cè)定誤差不得超過(guò)3, 不同化驗(yàn)室誤差不得超過(guò)5。以平行試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均，作

11、為最終結(jié)果，報(bào) 告結(jié)果時(shí)取整數(shù)。（2）各種煤的羅加指數(shù)變化范圍。煤的牌號(hào)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(guó)各種煤的 羅加指數(shù)大致范圍見(jiàn)表1-34。我國(guó)各類(lèi)煤的羅加指數(shù)大致范圍表1-34煤種 長(zhǎng)焰煤氣煤R.I. 15肥煤焦煤瘦煤貧煤不粘煤弱粘煤1590 8092 6085 1060 10N1040 0（3）羅加指數(shù)測(cè)定法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì)中等及較弱粘結(jié)煤有較強(qiáng)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(jiǎn)易、快速、用煤量少，易于 推廣。缺點(diǎn)：1）對(duì)羅加指數(shù)R.I.大于75的強(qiáng)粘結(jié)性煤區(qū)分能力較差，特別 是特強(qiáng)粘結(jié)性煤還需用其他指標(biāo)來(lái)正確區(qū)分。2）

12、對(duì)羅加指數(shù)R.I.小于20的 弱粘結(jié)性煤，測(cè)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(jiǎn)寫(xiě)為G。它是中國(guó)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(jìn)行改進(jìn)的一種測(cè)定煙煤粘結(jié)性的方法。其原理 和試驗(yàn)用的儀 器與羅加指數(shù)完全相同，試驗(yàn)方法也基本上相同。（1）方法概要。 粘結(jié)指數(shù)測(cè)定的全過(guò)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(wú) 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(yàn)前 焦塊的第一次過(guò)篩。每次測(cè)定時(shí)間比羅加指數(shù)有所減少。粘結(jié)指數(shù)G按下式 計(jì)算：式中m焦化處理后焦渣重量，g;m1第一次轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后篩

13、上部分的重量， g; m2第二次轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后篩上部分的重量，g。如果測(cè)得的G18，需重做試 驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果按下式計(jì)算：式中符號(hào)意義均與上式相同。每一試驗(yàn)煤樣應(yīng)進(jìn)行二次重復(fù)試驗(yàn)。當(dāng)GN18時(shí)， 同一化驗(yàn)室兩次平行測(cè)定值之差不得超過(guò)3,不同化驗(yàn)室間報(bào)告值之差不得超過(guò)4。當(dāng)G18時(shí)，同一化驗(yàn)室兩次平行測(cè)定值之差不得超過(guò)1,不同化驗(yàn)室間報(bào) 告值之差不得超過(guò)2。以平行試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值，作為最終結(jié)果。報(bào)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(guó)各種煤的粘結(jié)指數(shù)范 圍在0110內(nèi)變化，見(jiàn)表1-35。我國(guó)各類(lèi)煙煤粘結(jié)指數(shù)的大

14、致范圍表1-35 煤種氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤不粘煤長(zhǎng)焰煤弱粘煤540GR.I. 1590 90110 4090 560 W5 (3)粘結(jié)指數(shù)測(cè)定法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）該法較羅加法更為簡(jiǎn)易、方便，操作步驟減少。2）該法較羅加法對(duì)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(diǎn)：1）對(duì)肥 煤的區(qū)分仍不能滿(mǎn)足要求，還要借助y值和b值。2）對(duì)弱粘結(jié)性煤的平行測(cè) 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(yàn)，它是測(cè)定煙煤結(jié)焦性的方法之一。1933年由亞努 （C.Arnu）作了改進(jìn)?，F(xiàn)在該法為西歐各國(guó)所廣泛采用。b值的測(cè)

15、定簡(jiǎn)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(dòng)的膨脹鋼桿。將上述裝置放入電爐內(nèi)，以3C/min的升溫 速度進(jìn)行加熱，記錄膨脹桿的位移曲線(xiàn)。以位移曲線(xiàn)的最大距離占煤筆原始長(zhǎng) 度的百分?jǐn)?shù)，表示煤樣膨脹度的大小，典型的膨脹曲線(xiàn)如圖1-26所示。圖中 DT為軟化溫度，膨脹桿下0.5min時(shí)的溫度;ST為始脹溫度，膨脹桿下降到最 低點(diǎn)后，開(kāi)始上升時(shí)的溫度；FT為固化溫度，膨脹停止移動(dòng)時(shí)的溫度;a為最大 收縮度，膨脹桿下降的最大距離占煤筆長(zhǎng)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(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)。圖1-26體積曲線(xiàn)根據(jù)測(cè)定時(shí)記錄

16、的曲線(xiàn)可以算出五個(gè)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(xiàn)一般分為四種類(lèi)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(xiàn)；2）負(fù)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(kāi)始下降時(shí)位置，b值以負(fù)值表示；3）僅收縮，圖1-27的c 圖，指收縮后膨脹桿沒(méi)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(xiàn)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(bào)出。奧亞膨脹度試驗(yàn)結(jié)果，均取兩次重復(fù)測(cè)定的算術(shù)平均值， 計(jì)算結(jié)果取到小數(shù)第一位，報(bào)告結(jié)果取整數(shù)

17、。同一煤樣分別在不同爐次進(jìn)行的 兩次測(cè)定結(jié)果之差，按表1-36的規(guī)定。b值測(cè)定結(jié)果允許誤差表1-36參數(shù) 同一實(shí)驗(yàn)室不同實(shí)驗(yàn)室15三個(gè)特性溫度T，C 7膨脹度b5(1+)5(2+)注：表中是兩次平行測(cè)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(qiáng)膨脹性，b值可高達(dá)700%以上，一般肥煤的b 值都在150%以上，長(zhǎng)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(guó)各種煙煤膨脹度的變化范圍如表1-37所示。我國(guó)各牌號(hào)煤的膨脹度 b值范圍表1-37煤種長(zhǎng)焰煤不粘煤13弱粘煤號(hào)氣煤12號(hào)肥氣煤 肥煤焦煤瘦煤貧煤b，%僅收縮僅

18、收縮僅收縮僅收縮5 -20200 180680 0200僅收縮不 軟化18530圖1-27典型膨脹曲線(xiàn)(3)奧亞膨脹度測(cè)定法的優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：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(duì)中、強(qiáng)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(xiàn)關(guān)系。缺點(diǎn)：1） b值測(cè)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(jìn)行測(cè)定，否則應(yīng)對(duì)煤樣進(jìn)行充氮 氣保護(hù)或低溫保存。2）對(duì)弱粘結(jié)性煤的區(qū)分靈敏度差。在我國(guó)在G85時(shí)，才 用b值和y值并列來(lái)區(qū)分煤類(lèi)。5.煤的自由膨脹序數(shù)（F.S.I.）煤的自由膨 脹序數(shù)也稱(chēng)坩蝸膨脹指數(shù)。是表征

19、煤的膨脹性和粘結(jié)性的指標(biāo)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(guó)仍用它來(lái)評(píng)定煤的粘結(jié)性， 在國(guó)際貿(mào)易中也使用該指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)煉焦煤的優(yōu)劣。下面簡(jiǎn)介一下自由膨脹序數(shù) 的測(cè)定。（1）方法概要。稱(chēng)取1土 0.1g粒度小于0.2mm的煤樣，放入瓷制 的自由膨脹序數(shù)坩蝸中加蓋后，進(jìn)行快速加熱，要求在1.5min內(nèi)升溫到800 土 10C，2.5min升溫到820土 5C。待揮發(fā)物全部 析出后（不得少于 2.5min），把坩蝸從加熱爐中取出，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(jìn)行比較。如果煤樣經(jīng)加熱后不能粘結(jié)，焦塊成粉狀，其膨脹序數(shù)為0; 如果焦餅的體積沒(méi)有膨脹，并

20、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(biāo)準(zhǔn)焦塊側(cè)面圖進(jìn)行對(duì)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(hào)。同一煤樣要進(jìn)行5次測(cè) 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(bào)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 9共19個(gè)序數(shù)號(hào)。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(guó)各種煤的自由膨

21、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(guó)各類(lèi)煤的FSI值表1-38 煤種長(zhǎng)焰煤不粘煤弱粘煤13號(hào)氣煤12肥號(hào)肥煤煤焦煤瘦 煤貧煤FSI 001 1/20（3）自由膨脹序數(shù)測(cè)定法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）該測(cè)定方法簡(jiǎn)單，便于操作， 儀器設(shè)備容易制作。2）測(cè)定速度快，能在幾分鐘內(nèi)就得出測(cè)定結(jié)果。缺點(diǎn)：1） 用肉眼觀察焦塊來(lái)判定序數(shù)，主觀性強(qiáng)，人為誤差大。2）測(cè)定值與其他粘結(jié)性 指標(biāo)比較有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒置現(xiàn)象，這是方法本身的弱點(diǎn)，無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)救。3）加 熱用的電爐絲，因受熱強(qiáng)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(yàn)又稱(chēng)葛金干餾試驗(yàn)。是英國(guó)人葛萊（T.Gra

22、y）和金（J.G.King）兩人于 1932年提出的一種既能測(cè)定煤的粘結(jié)性，又能同時(shí)測(cè)定煤的低溫焦油產(chǎn)率、 煤氣和氨等產(chǎn)物的一種試驗(yàn)方法，另外還可以表征煤的結(jié)焦性。它是英國(guó)煤分 類(lèi)的主要粘結(jié)性指標(biāo)，也是國(guó)際硬煤分類(lèi)的結(jié)焦性指標(biāo)之一。煤的葛金焦型試 驗(yàn)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，進(jìn)行隔絕空氣加熱，以5C/min的速度 升溫到600C，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(duì)比來(lái)區(qū)分各種類(lèi)型

23、，即得葛金焦型。（2） 葛金焦型的確定。膨脹性很強(qiáng)的煤，常須配入不同配比的電極炭，才能達(dá)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(lái)確定 焦型Gx，x 一般為112間的任一數(shù)字。葛金焦型的檢查與分類(lèi)參照焦渣特征或自由膨脹序數(shù)可粗略地估計(jì)出煤樣的葛金焦型范圍見(jiàn)表1-39。 如焦渣特征為14號(hào)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(hào) 或自由膨脹序數(shù)為13時(shí)，葛金焦型多在CG型 之間。焦渣特征為68號(hào)時(shí)，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 DG

24、23 FSI G-K G1G2 G3G4 NG5 NG84567 89 (3)葛金焦型試驗(yàn)測(cè)定法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：葛金焦型試驗(yàn)的優(yōu) 點(diǎn)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(diǎn)：1)根據(jù)半焦?fàn)顩r來(lái)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(duì)于強(qiáng)膨脹性的煤，需要多次配入不同比例的電極炭，方能達(dá) 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(dòng)度和最大流動(dòng)溫度表示，它是德國(guó)人基塞勒(K.Gieseler)于 1934年提出來(lái)的。該方法系在規(guī)定的條件下，對(duì)煤樣進(jìn)行加熱，并給裝在煤樣 中的攪拌槳以一定的扭矩，隨著煤的

25、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(cè)得最大流動(dòng)度a (常以lga表示)和最大流動(dòng)的溫度。基 氏塑性的測(cè)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3C/min的升溫速度下，煤樣逐漸 軟化、熔融和固化。在整cm個(gè)過(guò)程中攪拌槳的轉(zhuǎn)速?gòu)牧闵阶畲蠛笥纸禐榱恪?這樣就測(cè)得了煤的基氏塑性指標(biāo)：最大流動(dòng)度amax和塑性溫度值分別為： 軟化溫度(Tp)，最大流動(dòng)度溫度(Tmax)、再固化溫度(Tk)。煤的基氏塑性最 大流動(dòng)度amax代表了煤的塑性體處于最稀薄狀態(tài)時(shí)的特性，但不能表示整 個(gè)塑化階段的特性。如肥煤的曲線(xiàn)較平坦而且較寬

26、，這說(shuō)明它停留在較大流動(dòng) 性時(shí)的時(shí)間較長(zhǎng)，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(dòng)性雖然很大，但曲線(xiàn)陡而尖，說(shuō)明它處于較大流動(dòng)性時(shí)的時(shí)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(xiàn)。圖1-29幾種典型的基氏塑性曲線(xiàn) 基氏塑性指數(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)中強(qiáng)粘結(jié)性煤或中 等粘結(jié)性煤有較好的區(qū)分能力，同時(shí)它不僅能測(cè)定單種煤的膠質(zhì)體的最大流動(dòng) 度，而且也能測(cè)定配煤膠質(zhì)體的最大流動(dòng)度及最大流動(dòng)溫度，用以指導(dǎo)煉焦配 煤。該法的缺點(diǎn)是在測(cè)定中受人為的和儀器的影響較大，不同化驗(yàn)室之間的測(cè) 定誤差較大，可比性較差；對(duì)強(qiáng)粘結(jié)性煤的區(qū)分能力較差，其測(cè)定結(jié)果誤差更大?；狭鲃?dòng)

27、度是美國(guó)、日本等國(guó)廣泛應(yīng)用的指標(biāo)。我國(guó)已引進(jìn)該試驗(yàn)方法，用它來(lái) 研究加熱速度對(duì)煤的粘結(jié)性的影響是很有成效的。8.煤的粘結(jié)度我國(guó)冶金系 統(tǒng)最近提出了一種測(cè)定煤粘結(jié)性的新指標(biāo)，稱(chēng)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(cè)定方法的改進(jìn)型。測(cè)定方法是按照煤的粘結(jié)性強(qiáng)弱， 分別制取煤樣和無(wú)煙煤之比為1g ：5g，2.5g：3.5g，6g： 0g。標(biāo)準(zhǔn)無(wú)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， 在坩蝸內(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(wú)粘結(jié)性的長(zhǎng)焰煤粉，目的是防止煤樣被氧化。坩蝸和試樣放入330C的 爐中

28、緩慢升溫，要求在10min左右把爐溫回升到330C。然后以3C/min勻 速升溫，當(dāng)爐溫達(dá)到600C時(shí)，結(jié)束試驗(yàn)。冷卻后，取出鋼塊，把坩蝸中的半 焦倒在孔徑為1mm的方孔篩上過(guò)篩。將篩上物稱(chēng)重后放入羅加轉(zhuǎn)鼓中轉(zhuǎn)動(dòng) 5min，計(jì)250r，篩去小于1mm的焦末。篩上物再轉(zhuǎn)250r，再過(guò)篩，稱(chēng)重。粘 結(jié)度(N)按下式計(jì)算：式中g(shù)1第一次轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后小于1mm的半焦重，g; g2第二次轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后小于1mm的半焦重，g; g第一次轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)前小于1mm的半焦重，g; B與試驗(yàn)煤樣、無(wú)煙煤的比例有關(guān)的常數(shù)，當(dāng)比例為1： 5時(shí)，B值取143; 比例為2.5： 3.5時(shí)，B值取80;比例為6： 0時(shí)，B值取17。

29、當(dāng)煤樣和無(wú) 煙煤的比例取1 : 5進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，若30g1+50g2/g20時(shí)，同一化驗(yàn)室的允許誤差為4個(gè)單位;當(dāng)NW20時(shí)， 同一化驗(yàn)室的允許誤差為1個(gè)單位。煤的粘結(jié)度的優(yōu)點(diǎn)是粘結(jié)性的區(qū)分范圍 比較大，尤其對(duì)強(qiáng)粘結(jié)性的肥煤類(lèi)的區(qū)分更好，所以對(duì)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(fèi)時(shí)，對(duì)有些煤樣需要進(jìn)行三次以上的配 比試驗(yàn)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(yàn) 煤的200kg焦?fàn)t試驗(yàn)是一種半工業(yè)性的煉焦試驗(yàn)，該試驗(yàn)焦?fàn)t爐體由一個(gè)炭化 室和兩個(gè)燃燒室構(gòu)成，每個(gè)燃燒室有三個(gè)立火道，一個(gè)水平煙道和一個(gè)煙道管。 還有推焦機(jī)、熄焦車(chē)各一臺(tái)，一個(gè)裝煤斗以及一臺(tái)小型

30、洗煤機(jī)等主要設(shè)備，有 的還配有搗固機(jī)等。試驗(yàn)焦?fàn)t（炭化室）的主要尺寸是：1640mm有效高900mm 全長(zhǎng)450mm有效長(zhǎng)800mm寬度1050mm有效容積0.32m3全高試驗(yàn)焦?fàn)t的主 要操作技術(shù)指標(biāo)是：結(jié)焦時(shí)間立火道標(biāo)準(zhǔn)溫度 裝爐煤細(xì)度（3mm） 一次裝煤量（干基） 16h（一般焦餅中心溫度N950C） 1050 10C 85+ 3% 230kg搗固時(shí)，裝煤量一般為250kg （干基），結(jié)焦時(shí)間一般為18h左右。煉出的焦 炭用經(jīng)過(guò)落下試驗(yàn)后的篩分組成，轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)以檢驗(yàn)其強(qiáng)度。篩分級(jí)別有80mm、 8060mm、6040mm、4020mm、2010mm 及80mm 及 8060mm的焦炭按比例取

31、出總量為50kg進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)。轉(zhuǎn)鼓是一個(gè)直徑1m、 高1m的圓柱體，速度為25r/min,共轉(zhuǎn)4min。轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后的焦炭，以M40代 表抗碎強(qiáng)度，即塊度大于40mm含量的百分?jǐn)?shù)；以M10代表焦炭的耐磨強(qiáng)度， 即塊度小于10mm含量的百分?jǐn)?shù)。一般都用這兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量焦炭的機(jī)械性能。 M40越大，M10越小的焦炭，其機(jī)械性能越好。200kg焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)方法的優(yōu) 點(diǎn)是：該煉焦試驗(yàn)接近于煤的實(shí)際煉焦工藝條件，其試驗(yàn)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(lái)鑒定單種煤的結(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(hào)的劃分提供參考依據(jù)。2

32、00kg焦?fàn)t試驗(yàn)的不足之處是：它不能代替工 業(yè)性大爐試驗(yàn)和爐組試 驗(yàn)，M40和M10與大爐試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間有時(shí)還有較大的差 別。在試驗(yàn)爐操作時(shí)，因受火焰的影響，立火道的測(cè)溫還不太準(zhǔn)確；膨脹壓力 的測(cè)定也存在重現(xiàn)性不好和誤差較大以及煤氣放空不能計(jì)量，自動(dòng)化水平低等 問(wèn)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(píng)價(jià)煉焦煤質(zhì)量的主要指標(biāo)。然而，還沒(méi)有 一個(gè)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，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(cè)試結(jié)果都有一定的實(shí)際意義。（1）自由膨脹序數(shù)

33、（FSI）和羅 加指數(shù)之間有相當(dāng)好的對(duì)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(jiàn)表1-43。而與基氏流動(dòng)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(shì)是煙煤的FSI隨y值的增高而增 大。例如：當(dāng)y7mm時(shí)，則FSI40mm時(shí)，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=56, 而氣煤的FSI=23。相差3左右。其原因是煤在加熱時(shí)，瘦煤因

34、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(shí)，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(xiàn)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(qiáng)粘結(jié)煤，b值可高達(dá)400%以上。從我國(guó)的煤質(zhì)特征看，y值最大可達(dá) 60mm，個(gè)別的b值可高達(dá)780%。對(duì)于弱粘結(jié)煤，當(dāng)y值在49mm時(shí)，b值 一般在-291%之間；對(duì)于y值小于15mm的煙煤，b值均不超過(guò)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(xiàn)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(shí)，G=6090以上；當(dāng)y=10mm左 右時(shí)，G=4575;當(dāng)G90時(shí)，y=1655mm。這 就說(shuō)明，對(duì)于中等粘結(jié)性的煤， G值的區(qū)分能力比y值強(qiáng)。對(duì)于弱粘性煤也是如此，當(dāng)y=0時(shí)，而