衛(wèi)星星

（山西省地質(zhì)勘查局二一二地質(zhì)隊，山西長治046000）

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速率不斷增加，工業(yè)生產(chǎn)中對于能源的需求數(shù)量也逐漸增多，而煤炭是非常重要的一種工業(yè)用能源。但是，煤粉的種類相對來說較多，而且不同煤粉所擁有的粘結(jié)指數(shù)也存在一定的差異，粘結(jié)指數(shù)有著很大的波動。目前，國內(nèi)供煤企業(yè)非常多，而不同供煤廠之間煤粉的粘結(jié)指數(shù)差異性較大，而且，在煤炭采購的過程中，基本上均是以煤炭粘結(jié)指數(shù)作為質(zhì)量驗收工作的重要依據(jù)，在采購過程中均會對這一指數(shù)進(jìn)行檢驗。通過測定煤粘結(jié)指數(shù)，能夠更好反映出來煤炭的質(zhì)量情況，會直接的影響到焦炭質(zhì)量以及客戶結(jié)算，同時也會對企業(yè)的整體效益帶來影響。因此，確保煤粘結(jié)指數(shù)測定過程中精準(zhǔn)性是尤為關(guān)鍵的工作。

2 煤粘結(jié)指數(shù)測定的原理

在進(jìn)行煤粘結(jié)指數(shù)測定的過程中，主要是用于評價煤炭的粘結(jié)性能。進(jìn)行粘結(jié)指數(shù)的測定時，要盡可能把單次測定的時間減少，這樣才可以確保更為精準(zhǔn)地劃分不同煤炭種類。在進(jìn)行煤粘結(jié)指數(shù)測定過程中，采用的相關(guān)原理如下：依照相關(guān)的規(guī)定比例，將測試煤樣和測試專用的無煙煤加以混合處理，所使用的專用無煙煤應(yīng)當(dāng)滿足下列要求：煤炭顆粒的粒徑在0.1～0.2mm范圍中，揮發(fā)分在8%以內(nèi)，灰分值在4%以內(nèi)，然后把混合之后煤樣快速地加熱處理，確保煤炭顆粒能夠轉(zhuǎn)變?yōu)榻箟K，在通過轉(zhuǎn)鼓對焦塊的強度進(jìn)一步檢測。然后依據(jù)所得的測試數(shù)據(jù)，即焦塊抗破壞強度值，進(jìn)一步地計算得到煤粘結(jié)指數(shù)，通過此指數(shù)具體數(shù)值表示煤的粘結(jié)性能。因此，從根本上而言，煤粘結(jié)指數(shù)便是把煤樣進(jìn)行加熱處理之后，表示煤粒間、煤粒與惰性顆粒間結(jié)合的牢固性能，可以表示為G值或者是G指數(shù)。

3 影響G值的因數(shù)分析

3.1 取樣過程中的影響因素

3.1.1 煤樣粒度的影響

通過實驗得出，煤樣的粒度值將影響到煤G值的測定結(jié)果，所得實驗數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 不同煤種粒度波動G值變化情況

我們能夠看出，若是煤炭的粒度相對小，則G值將會相應(yīng)的增加，不過，G值波動的情況還會受到煤種的不同而有所差異。之所以會出現(xiàn)此種結(jié)果，主要是由于煤炭顆粒粒徑相對較小時，與相同質(zhì)量煤樣對比而言，會擁有更大的表面積，從而能夠讓煤粒和惰性顆粒結(jié)合的更加充分與牢靠，相應(yīng)的粘結(jié)性能也會越好，測定所得G值便會越高。不過，針對不同類別的煤炭顆粒而言，由于煤炭顆粒之中所含有的膠質(zhì)體具體成分以及數(shù)量存在一定差異，使得不同煤種的粘結(jié)性也會存在差異，對應(yīng)的G值變化幅度同樣也會存在差異。

3.1.2 放置時間

若是其他條件不發(fā)生變化，則放置時間同樣會對G值有所影響。通過實驗得出，在放置時間不斷的加長情況下，煤炭G值將表現(xiàn)為不斷減小的變化態(tài)勢，同時，若是放置時間沒有超過5d，G值所產(chǎn)生的變化相對較小，而若是放置時間超過了5d之后，則G值便明顯的減少。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因是煤炭顆粒放置的過程中，會發(fā)生一定的氧化反應(yīng)，從而使得煤粘結(jié)指數(shù)會受相應(yīng)影響。而在放置時間不斷增加情況下，測定得到的G值便會隨之降低。因此，在進(jìn)行煤粘結(jié)指數(shù)測定的過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能的在短期內(nèi)進(jìn)行。

3.2 制樣環(huán)節(jié)的影響因素

3.2.1 煤樣與專用無煙煤混合比例

GB474-1996標(biāo)準(zhǔn)之中，為了能夠進(jìn)一步強化對強粘煤辨識的水平，提出了通過增加專用無煙煤摻合比例的測試方法，若是煙煤G指數(shù)大于18情況下，此時把煙煤和無煙煤之間的摻合比例設(shè)定成1∶5。不過，通過實踐之后得出，此種變化并不能夠顯著地增加G值測定范圍。因此，一些學(xué)者把煙煤和專用無煙煤的摻合比例設(shè)置成0.7∶5.3以及0.8∶5.2，通過實驗測試之后得出，在煙煤與專用無煙煤摻合比例逐漸減少的同時，G值測定范圍會有所增加，不過，相應(yīng)的誤差同樣會隨之增大。

3.2.2 制樣時間

有學(xué)者采用了煤炭粒徑均大于0.2mm的煤炭顆粒開展測定工作，在不同的制樣時間之下對煤樣粘結(jié)指數(shù)進(jìn)行測定。通過實驗得出，在制樣時間不斷增加的過程中，所測定得到的G值卻有所減小。之所以會導(dǎo)致這一現(xiàn)象，這主要是因為由于制樣時間增加，使得煤樣自身的溫度有所升高，導(dǎo)致煤樣便會發(fā)生氧化反應(yīng)，因此，煤樣粘結(jié)性能會表現(xiàn)出下降的趨勢。并且，煤炭的種類有所差異，其對G值的影響也有所差異。一般來說，若是G值相對低的煤，制樣時間對于煤粘結(jié)指數(shù)的影響相對較大。因此，在進(jìn)行粘結(jié)指數(shù)的實際測定過程中，需要結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確地控制制樣時長，從而確保測定所得結(jié)果更為精準(zhǔn)。

3.2.3 煤樣干燥條件

所謂試樣制備是指將采集的煤樣制備成為擁有較強代表性的樣品，在整個制樣過程中需要經(jīng)過多個工序，其中包含煤炭的破碎、煤炭的篩選以及煤樣的混合等不同工序，而任何工序出現(xiàn)了變化均會導(dǎo)致測定的結(jié)果會發(fā)生變化。經(jīng)過大量的試驗得出，制樣過程中的干燥程度會在很大程度上影響到粘結(jié)指數(shù)測定的準(zhǔn)確性，而且在不同的干燥條件之下，所測定得出的實際結(jié)果也會存在較大誤差。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制備煤樣時若是溫度低于50℃，則要求需要將煤樣進(jìn)行干燥處理，具體的干燥過程為：將收集到的煤樣鋪攤開來，放置于托盤之中，在溫度不超過50℃環(huán)境中完成整個干燥處理過程。

3.3 焦化過程對G值的影響分析

3.3.1 焦化時間

在大量的試驗之后得出，焦化的時間越長，則G值便會隨之增大，具體數(shù)據(jù)見表1。不過，若是煤炭G值相對高時，此變化便相對較小。

表1 焦化時間的差異對G值具體影響

3.3.2 焦化溫度

通過實驗證明了，在焦化溫度逐漸變化過程中，煤炭顆粒的G值同樣也隨之發(fā)生較大波動。同時，一般對于相同焦化溫度而言，無煙煤測定所得G值要較原煤測定所得G值大一些。在焦化溫度逐步增加的過程中，原煤測定所得G值表現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，而若是焦化溫度值超過了850℃，此時由于煤炭顆粒已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槊簤K，所以，測定所得G值相對而言變化不大。不過，在焦化問題逐步增加過程中，無煙煤測定所得G值則首先表現(xiàn)為增大趨勢，隨后又出現(xiàn)減小趨勢，同時當(dāng)焦化溫度值大于850℃情況下，測定所得G值為最大。之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，主要的原因是由于煤炭之中含有一定惰性顆粒，而對于煙煤而言，惰性顆粒會發(fā)揮一定的支撐作用，能夠有效地維持焦炭強度值。不過，對于無煙煤而言，其中包含惰性顆粒相對少，因此，其所構(gòu)成的焦塊強度也會相對較低，在溫度不斷增大過程中，焦塊此時會出現(xiàn)破裂問題，因此，在焦化溫度超過了850℃之后，在對無煙煤G值進(jìn)行測定過程中，其表現(xiàn)為逐漸減少的發(fā)展態(tài)勢。

3.3.3 轉(zhuǎn)鼓時間以及速度

通過實驗得出，在轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速不斷增大，同時轉(zhuǎn)動時間進(jìn)一步延長時，焦塊所承受摩擦力也會相應(yīng)增加，隨之粘結(jié)性同樣會被影響，此時測定所得G值會有所減少。因此，依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，進(jìn)行實驗的過程中，需要保證2次轉(zhuǎn)鼓的速率均為50r/min，從而保證所得測定結(jié)果的精準(zhǔn)性。

3.3.4 壓塊質(zhì)量

壓塊質(zhì)量同樣也會在一定程度上對粘結(jié)指數(shù)造成影響，同時，在壓塊質(zhì)量不斷增加情況下，通常粘結(jié)指數(shù)會逐漸增大，測定所得G值也會相應(yīng)增大。所以，進(jìn)行實驗時，需要結(jié)合有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，選用適宜的壓塊質(zhì)量，通常鉑鉻鋼壓塊質(zhì)量一般為110～115g左右，而且持續(xù)地使用較長時間后，需要進(jìn)行再次的檢定。若是無法達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，則應(yīng)立即棄用。在壓塊還未放入前，要確保將坩堝壁之上攪拌完成的試樣全部清理下來，確保周邊的試樣能夠較中間試樣低，再將壓塊放置其中，如此便可以確保所有煤樣均置于壓塊之下，從而保證測定結(jié)果的精準(zhǔn)性。

3.4 其他影響因素

3.4.1 灰分

一些研究人員采用灰分比例不同的煤炭顆粒開展了相關(guān)試驗，分析灰分對于煤粘結(jié)指數(shù)的影響。通過試驗得出，煤的灰分能夠在很大程度上影響煤粘結(jié)指數(shù)，同時，在煤炭灰分不斷變大的情況下，測定所得G值表現(xiàn)為不斷的減少。并且，煤炭的種類有所差異，灰分對于G值的影響程度同樣也有所差異。因此，在進(jìn)行G值測定的過程中，不能夠進(jìn)行減灰處理，這樣才可以確保所得測定結(jié)果能夠更為真實反映出煤實際的粘結(jié)指數(shù)，這對于煉焦配煤作業(yè)起到了極為重要的指導(dǎo)作用。

3.4.2 混合均勻度

因為在測定過程中，攪拌的時間、方法有所差異，便會使得煤樣和專用無煙煤之間混合的均勻度存在差異。所以，在實際試驗過程中，要求應(yīng)當(dāng)依據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)完成整個試驗過程，一般情況下攪拌時間控制在2min之內(nèi)，如此，便能夠確保煙煤以及專用無煙煤可以更加充分地得到混合。并且在進(jìn)行攪拌操作時，應(yīng)當(dāng)確保盡可能地將攪拌棒深入之坩堝的底部位置，并依照同一方向攪拌。

4 確保G值測定準(zhǔn)確性的措施

（1）要進(jìn)一步地強化操作人員培訓(xùn)與教育工作，確保人員的專業(yè)知識能夠得以進(jìn)一步提升，并且能夠利用交叉學(xué)習(xí)方式提升他們整體素養(yǎng)。

（2）實際操作階段，要確保樣品烘干溫度值控制在50℃之內(nèi)，并且控制攪拌的速率以及時間，控制轉(zhuǎn)鼓的運行狀況。

（3）有關(guān)部門要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)編制相應(yīng)的操作規(guī)范，在實際測定過程中，需要依照標(biāo)準(zhǔn)之中相關(guān)的規(guī)定完成操作，從而確保煤粘結(jié)指數(shù)的測定工作更為準(zhǔn)確。

5 結(jié)語

煤粘結(jié)指數(shù)的測定過程中，測定結(jié)果的精準(zhǔn)性會被很多因素所影響，在試驗的實際條件存在改變時，測定的結(jié)果也會隨之發(fā)生改變。因此，在進(jìn)行煤粘結(jié)指數(shù)的測定過程中，要確保所有操作更為規(guī)范。在測定數(shù)據(jù)存在差異情況下，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真分析差異的具體原因，從而采取有效措施加以解決，保證測定結(jié)果的精準(zhǔn)性。