劉 向 坤

(1.國家煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京 100013； 2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100013；3.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司檢測分院，北京 100013)

黏結(jié)指數(shù)一是可以用它來評(píng)價(jià)煙煤在熱加工過程中的黏結(jié)能力；二是煙煤分類的主要工藝指標(biāo)；三是通過黏結(jié)指數(shù)的高低確定該煤樣的主要用途，是適宜于煉焦，還是造氣或其他加工工藝；四是可以指導(dǎo)煉焦配煤或最經(jīng)濟(jì)的配煤比。黏結(jié)指數(shù)是判別煙煤黏結(jié)性和結(jié)焦性的重要指標(biāo),可用來評(píng)價(jià)煙煤在熱加工過程中的黏結(jié)能力。

黏結(jié)指數(shù)(G值)測定是規(guī)范性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，黏結(jié)指數(shù)測定的準(zhǔn)確性受實(shí)驗(yàn)條件的影響顯著，其測定結(jié)果隨實(shí)驗(yàn)條件而變化。儀器設(shè)備、人員操作和煤樣存放時(shí)間都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成不同程度的影響。關(guān)于黏結(jié)指數(shù)測定的注意事項(xiàng)，雖有不少探討，除了焦化時(shí)間、馬弗爐回溫速度、冷卻時(shí)間、樣品粒度等[4]，但還有些細(xì)節(jié)問題需引起注意。依據(jù)GB/T 5447—2014煙煤黏結(jié)指數(shù)測定方法，結(jié)合作者在黏結(jié)指數(shù)測定中實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，來探討壓力角度和壓力時(shí)間對(duì)煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響。

1 試驗(yàn)方法

將一定質(zhì)量的試驗(yàn)煤樣和標(biāo)準(zhǔn)專用無煙煤(簡稱無煙煤)，在規(guī)定條件下混合，快速加熱成焦。所得焦塊在一定規(guī)定的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)，以焦塊的耐磨強(qiáng)度，即抗破壞力的大小來表示實(shí)驗(yàn)煤樣的黏結(jié)能力。因此，煙煤黏結(jié)指數(shù)實(shí)質(zhì)是試驗(yàn)煙煤樣在受熱后，煤顆粒之間或煤粒與惰性組分顆粒間結(jié)合牢固程度的一種變量[5]。它是各種物理與化學(xué)變化過程的最終結(jié)果。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

壓力器：能以6 kg質(zhì)量壓力垂直壓緊試驗(yàn)煤樣與專用無煙煤混合物的儀器，置于平穩(wěn)固定的水平臺(tái)面上(見圖1)。

3 試驗(yàn)

選擇四種不同量值的煤炭樣品，數(shù)值分布區(qū)域?yàn)?～18，20～40，40～60，60～90，分別編號(hào)為：MJ001,MJ002,MJ003,MJ004。按照GB/T 5447—2014國標(biāo)要求，稱取5.00 g專用無煙煤，再稱取1.00 g的試驗(yàn)煤樣放入坩堝，用攪拌絲將坩堝內(nèi)混合物攪拌2 min，攪拌后，將坩堝壁上煤粉用刷子輕輕掃下。將壓塊置于坩堝中央，然后將其置于壓力器下，加壓30 s。將坩堝迅速放入馬弗爐恒溫區(qū)，準(zhǔn)確加熱15 min。從爐中取出坩堝，放在空氣中冷卻到室溫后進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)[1-3]。當(dāng)測得黏結(jié)指數(shù)小于18時(shí)，需要更改專用無煙煤與試驗(yàn)煤樣的比例為3∶3，重新試驗(yàn)。

4 結(jié)果與討論

4.1 壓力器存在傾斜角度時(shí)對(duì)G值的影響

為保證壓力角度一致，使用厚度0.30 mm的單面刀片置于壓力器與壓塊之間。壓力時(shí)間為國家標(biāo)準(zhǔn)要求的30 s。在進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，同一樣品的兩個(gè)坩堝放在不同爐次、不同位置焦化。對(duì)所制備的4組樣品進(jìn)行測定，結(jié)果列于圖2，以標(biāo)準(zhǔn)操作的測定值作為參考值，比較二者的異同。

由圖2可以看出，當(dāng)壓力器與壓塊接觸面有角度傾斜時(shí)，4組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果均偏低。其中MJ001號(hào)樣品測定值與參考值的偏差超過了國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重復(fù)性限。隨黏結(jié)指數(shù)的增大，其影響逐漸減少。結(jié)果產(chǎn)生的原因是壓力不均勻，導(dǎo)致混合煤樣受壓小的部分不夠緊實(shí)，高溫焦化后產(chǎn)生的膠質(zhì)體與無煙煤結(jié)合不牢固。

4.2 壓力時(shí)間對(duì)G值的影響

取上述煤樣進(jìn)行不同壓力時(shí)間的G值測定，壓力時(shí)間分別設(shè)為15 s,45 s,60 s，其余操作不變，記錄測定結(jié)果，列于表1。

表1 不同壓力時(shí)間對(duì)G值的影響

由表1和圖2可以看出,G值當(dāng)壓力時(shí)間大于30 s后，測定值變化不明顯；但當(dāng)壓力時(shí)間少于15 s時(shí)，G值數(shù)值有變小的趨勢。

5 結(jié)語

按照GB/T 5447開展試驗(yàn)時(shí)，若實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏差，可以考慮從壓力的角度分析原因：

1)黏結(jié)指數(shù)實(shí)驗(yàn)中壓力盤與壓塊存在傾斜角度時(shí)，黏結(jié)指數(shù)測定結(jié)果會(huì)偏低，且量值越低，影響越顯著。

2)試驗(yàn)過程中的加壓時(shí)間不應(yīng)小于30 s，否則會(huì)導(dǎo)致測值偏低，且量值越低，影響越顯著。

參考文獻(xiàn):

[1] GB/T 5447—2014,煙煤黏結(jié)指數(shù)測定方法[S].

[2] 李英華.煤質(zhì)分析應(yīng)用技術(shù)指南[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[3] 韓立亭.煤炭試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)及其說明[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[4] GB 474—2008,煤樣的制備方法[S].

[5] 陳 鵬.中國煤炭性質(zhì)、分類和利用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001.