趙 澤 美

(山西省地質(zhì)勘查局二一三地質(zhì)隊，山西 臨汾 041000)

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煤粘結(jié)指數(shù)測定影響因素的探討

趙 澤 美

(山西省地質(zhì)勘查局二一三地質(zhì)隊，山西 臨汾 041000)

簡單介紹了測定煤粘結(jié)指數(shù)的基本原理，從采樣、制樣、焦化等方面，總結(jié)了影響煤粘結(jié)指數(shù)測定的主要因素，并提出了幾點確保粘結(jié)指數(shù)測定結(jié)果精確性的建議，以更加準(zhǔn)確地劃分煤的種類。

煤粉，粘結(jié)指數(shù)，煤樣粒度，焦化溫度

工業(yè)生產(chǎn)對煤的需求量不斷增加，而煤粉的種類又非常多，其相應(yīng)的粘結(jié)指數(shù)也各不一樣，從30到100均有存在。我國的供煤廠很多，所測定的粘結(jié)指數(shù)波動范圍非常大，但是，大多企業(yè)在購買煤材料時，均是以粘結(jié)指數(shù)作為依據(jù)的，常常會有生產(chǎn)廠家要求進行復(fù)檢。煤的粘結(jié)指數(shù)可以直接反映煤質(zhì)量的好壞，對焦炭質(zhì)量、客戶結(jié)算均具有直接的影響，也在一定程度上影響著企業(yè)的經(jīng)濟效益。所以，對煤粘結(jié)指數(shù)進行精確的測定非常重要。

1 測定煤的粘結(jié)指數(shù)的原理

煤粘結(jié)指數(shù)是根據(jù)ISO 335—1974這一國際標(biāo)準(zhǔn)，將羅加指數(shù)進行進一步的優(yōu)化而得到的，可以用它來表示煤的粘結(jié)性。在測定粘結(jié)指數(shù)的過程中，將單次測定的實踐盡量縮短，以便對煤的種類進行更加準(zhǔn)確的劃分。該指數(shù)測定的基本原理為：根據(jù)規(guī)定的比例，把試驗煤的樣品與專用的無煙煤進行混合，其中專用無煙煤的相關(guān)參數(shù)為：粒度在0.1 mm和0.2 mm之間，Vdaf<8.0%，Ad<4%，之后將混合后的煤進行快速的加熱，使其成焦塊，然后利用轉(zhuǎn)鼓檢驗它的強度，最后，根據(jù)測試的強度結(jié)果，也就是焦塊抗破壞能力的大小，計算出相應(yīng)的粘結(jié)指數(shù)，用該指數(shù)來表示煤樣的粘結(jié)性。所以，從本質(zhì)上來說，粘結(jié)指數(shù)就是將煤樣加熱以后，其煤粒間、煤粒與惰性顆粒間相互結(jié)合時牢固性的表達，是一種綜合表示煤樣化學(xué)變化和所有特點的參數(shù)，可以記為G值或G指數(shù)[1]。

2 影響G值的因素

在測定G指數(shù)的過程中，影響最終測定結(jié)果的因素有很多，筆者基于G值測定的基本原理，將其分為了取樣、制樣、焦化等過程中因素。

2.1 影響取樣過程的因素

1)煤樣粒度。經(jīng)實驗證明，煤樣粒度會對G值測定的準(zhǔn)確性產(chǎn)生明顯的影響。在粒度比較小的時候，G指數(shù)會相對較大，但是變化的程度會因煤的種類而異。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是煤的粒度比較小，與一樣質(zhì)量的煙煤相比，其表面積會大很多，使其煤粒和惰性煤粒充分結(jié)合，那么其粘結(jié)性就越好，相應(yīng)的焦塊的強度就會增大，所以，G值就會更高。但是，不同種類的煤樣，包含的膠質(zhì)體成分的數(shù)量是不同的，致使其粘結(jié)性有所不同，所測得的G值的變化幅度就有所不同。

2)放置時間。當(dāng)焦化溫度、焦化時間、煤粒度相同時，放置時間也會影響無灰煤G指數(shù)的大小。實驗證明，隨著放置時間的增加，無灰煤的G值會呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，而且當(dāng)放置時間在5 d之內(nèi)的時候，G值變化幅度較小；當(dāng)大于5 d的時候，G值會顯著降低。究其原因可能是，在放置的時候，無灰煤會產(chǎn)生氧化反應(yīng)，粘結(jié)性受到影響，隨著放置時間的增加，G值就會變小，所以，無灰煤試樣的放置時間不宜大于5 d。

2.2 影響制樣過程的主要因素

1)煤樣和專用無煙煤的配比。在GB 474—1996中，為了增加G指數(shù)測定范圍的程度，以便增強辨識強粘煤的能力，推出了加大專用無煙煤含量的方法，在煙煤的G指數(shù)超過18的時候，將煤樣與無煙煤的配比變更為1∶5。但是，實踐發(fā)現(xiàn)，這種更改對G指數(shù)的測定范圍并沒有很大幅度的提高。所以，有專家將兩者的比例設(shè)定為0.7∶5.3和0.8∶5.2，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著煤樣和專用無煙煤比例的降低，G指數(shù)的測定范圍會隨之增大，但是測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)誤差也會相應(yīng)地增加。

2)制樣時間。有學(xué)者用粒度均超過0.2 mm的煤樣進行了實驗，設(shè)定了不同的制樣時間(30 s,90 s)。實驗結(jié)果表明，隨著制樣時間的延長，煤樣的G指數(shù)呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢。究其原因可能是，制樣時間的延長會致使煤樣的溫度升高，產(chǎn)生氧化反應(yīng)，粘結(jié)能力受到影響，G值逐漸減小。此外，不同的煤種類，會受到不同程度的影響，通常G指數(shù)較低的煤所受的影響比較大。所以，應(yīng)當(dāng)根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)把握好制樣的時間，所測得的G值才能比較準(zhǔn)確。

3)煤樣的干燥條件。試樣的制備指的是把采取的煤樣制備成具有代表性的少量樣品，工序復(fù)雜，包括破碎、篩選、混合等步驟，每道工序的操作是否規(guī)范均對G值測定結(jié)果具有一定的影響。

大量的實驗結(jié)果表明，樣品的干燥條件對G指數(shù)準(zhǔn)確性的影響非常明顯，并且不一樣的干燥條件，G指數(shù)測定結(jié)果的誤差會很大。在國家標(biāo)準(zhǔn)中有對煤樣干燥條件的規(guī)定：當(dāng)溫度小于50 ℃時，應(yīng)當(dāng)對煤樣進行適當(dāng)?shù)母稍?，其方法為：把采取的煤樣攤開置于盤中，在低于50 ℃的條件下進行干燥處理。

2.3 影響焦化過程的主要因素

1)焦化時間。經(jīng)實驗證明，隨著焦化時間增加，G指數(shù)呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(試樣1)，但是，當(dāng)煙煤的G指數(shù)非常高的時候，這種變化就不會很顯著(試樣2)，表1是不同焦化時間下煤樣G值的變化。

表1 不同焦化時間對G指數(shù)的影響

2)焦化溫度。相關(guān)實驗表明，隨著焦化溫度的變化，原煤、無灰煤的G指數(shù)會呈現(xiàn)出顯著的差異，而且，通常在一樣的焦化溫度條件下，無灰煤的G值會比原煤的G值高。隨著焦化溫度的提高，原煤的G值會慢慢增加，當(dāng)焦化溫度大于850 ℃時，會因為煤樣變成焦塊，其G值變化幅度很?。坏?，隨著焦化溫度的提高，無灰煤的G值會呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，并且會在850 ℃焦化溫度下呈現(xiàn)出最大值。究其原因可能和煤中的惰性顆粒含量相關(guān)，在煙煤中，惰性顆粒會有支撐焦炭的功能，可以在一定程度上維持焦炭強度的大??；但是，在無灰煤中，所含惰性顆粒很少，所以形成的焦塊強度很小，當(dāng)溫度非常高的時候，焦塊很有可能會破裂，所以，在850 ℃以后，無灰煤的G值會呈現(xiàn)出降低的趨勢。此外，因為無灰煤所含的惰性成分比原煤少很多，所以，無灰煤的G指數(shù)會比原煤大很多。

3)轉(zhuǎn)鼓的時間和速度。相關(guān)實驗表明，隨著轉(zhuǎn)鼓速度的增大、轉(zhuǎn)動時間的延長，焦塊承受的摩擦力也會隨之增大，其粘結(jié)性也會受到影響，G指數(shù)隨之降低。所以，根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，在實驗中應(yīng)當(dāng)確保2次轉(zhuǎn)鼓都應(yīng)該達到每5 min 200 r，同時把1 mm的篩上的煤樣作為稱量無，來確保G值測定的準(zhǔn)確性。

4)壓塊質(zhì)量。大量的實驗表明，壓塊質(zhì)量會對無煙煤、煤樣的粘結(jié)性產(chǎn)生很大的影響。而且，通常情況下，隨著壓塊質(zhì)量的增加，粘結(jié)性能會越好，G指數(shù)也會隨之增加。因此，在實驗的過程中，一定要根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來選擇壓塊的質(zhì)量，一般鉑鉻鋼壓塊的質(zhì)量在110 g～115 g之間，在持續(xù)使用了一定的時間之后，一定要重新測量一下，倘若已經(jīng)不能滿足規(guī)定的要求，就應(yīng)該果斷的放棄使用。在將壓塊放進去之前，一定要將坩堝壁上已經(jīng)攪拌好的樣品清理下去，讓它稍微低于坩堝中間的混合樣，然后把壓塊放進去，這樣做的目的是讓坩堝中的混合樣品可以全部在壓塊的下方，否則的話，所測得的G指數(shù)會偏低。

2.4 其他因素的影響

1)灰分。有研究者用具有不同比例灰分的煤料進行了灰分對G指數(shù)影響的測試。實驗結(jié)果表明，灰分可以顯著影響煤樣的G指數(shù)，并且，隨著灰分比例的增大，G指數(shù)會呈現(xiàn)出注漿降低的趨勢。此外，不同種類的煤灰受到不同程度的影響。所以，當(dāng)G值測定實驗中沒有減灰的規(guī)定，那么所測得的G指數(shù)就可以更加真實地反映灰分含量不同時，同一種煤的粘結(jié)能力，對煉焦配煤行業(yè)有著重要的指導(dǎo)作用。

2)煤樣混合時的均勻度。由于攪拌時間、方法的不同，煤樣、無煙煤混合時的均勻度就會有所不同，因此，在實驗中一定要根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來確定時間、流程，通常攪拌的時間是2 min，這樣煤樣、專用無煙煤會進行充分的混合。但是，不同的操作人員之間會有誤差的出現(xiàn)，因此，在具體操作的時候，同一個試樣一定要按照一個方法來進行。此外，在攪拌的過程中，應(yīng)當(dāng)盡量把攪拌棒觸碰到坩堝的最底部，并按照順時針的方向?qū)嚢璋粞刂伇谶M行攪拌，控制好攪拌的速度，并保證能在2 min的時間內(nèi)可以升至規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)速度；攪拌的同時，另一只手要把坩堝按照逆時針的方向旋轉(zhuǎn)45°[2]。

3 保證G指數(shù)測定結(jié)果準(zhǔn)確性的建議

經(jīng)過上述討論，我們了解到G指數(shù)的測定試驗是非常主觀的，雖然當(dāng)前已經(jīng)有國家標(biāo)準(zhǔn)對G指數(shù)的測定過程(采樣、制樣、焦化等等)進行了規(guī)范，但是，為了進一步提高G指數(shù)測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，筆者提出了以下建議：

1)應(yīng)該定期對G指數(shù)測定的相關(guān)人員(采樣、制樣、焦化等等)進行專業(yè)培訓(xùn)，提高他們的專業(yè)知識，還可以通過交叉的方法培養(yǎng)他們的綜合素質(zhì)。2)在具體的操作過程中，應(yīng)注意的事項有：烘干煤樣時的溫度不宜大于50 ℃、樣品制備時煤樣和專用無煙煤的比例、攪拌的速度和時間、轉(zhuǎn)鼓的運行情況等等。3)相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)制定一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而檢測人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定進行操作，以保證煤樣G指數(shù)測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，先進智能化技術(shù)在G指數(shù)測定設(shè)備中的應(yīng)用，使得焦化時間、溫度等問題得到了有效的解決[3]。

4 結(jié)語

在G指數(shù)的測定試驗中，G值的準(zhǔn)確度會受到很多因素的影響，隨著試驗條件的變化，G值也會呈現(xiàn)出不同的變化，所以，G值測定試驗一定要操作規(guī)范。當(dāng)G指數(shù)的測定結(jié)果呈現(xiàn)出一定的差異的時候，應(yīng)當(dāng)綜合考慮各種因素的影響，并針對具體的情況采取相應(yīng)的措施。

[1] 吳 琨,鄭 麗,魏風(fēng)英.煤粘結(jié)指數(shù)測定影響因素探討[J].新疆鋼鐵,2015(1):20-23.

[2] 劉 敏,劉志鵬.影響煙煤粘結(jié)指數(shù)準(zhǔn)確性的主要因素分析[A].2014中國選煤發(fā)展論壇論文集[C].2014:7.

[3] 李立業(yè),黃世平,李 偉,等.無灰煤粘結(jié)指數(shù)測定影響因素研究[J].燃料與化工,2016(1):42-43，45.

Exploration on factors influencing coal caking index determination

Zhao Zemei

(ShanxiGeologySurveyBureauNo.213GeologyDepartment,Linfen041000,China)

The paper briefly introduces basic principles of coal caking index determination, summarizes major factors influencing coal caking index determination from aspects of sampling, sample preparation and coking, and puts forward some suggestions for guaranteeing caking index determining results accuracy, with a view to definitely distinguish coal categories.

coal powder, caking indexes, coal sample granularity, coking temperature

1009-6825(2016)32-0096-02

2016-09-04

趙澤美(1983- )，女，助理工程師

TQ533.3

A