王 波

（晉能控股煤業(yè)集團煤質(zhì)管理監(jiān)測中心山西大同037003）

0 前言

煤的結(jié)焦過程是由許多環(huán)節(jié)構(gòu)成的一個及其復(fù)雜的工藝過程。黏結(jié)指數(shù)作為表征煙煤黏結(jié)指數(shù)的主要參數(shù)，常用來指導(dǎo)煉焦配煤［1］。在生產(chǎn)礦井及煉焦煤使用單位經(jīng)常用到這一指標(biāo)，其測定的準(zhǔn)確度尤為重要。通過測定煙煤的黏結(jié)指數(shù)，能夠很好反映出煤炭的質(zhì)量情況，同時對企業(yè)的整體效益也會帶來影響［2］。

煙煤黏結(jié)指數(shù)的測定是一個規(guī)范性很強的試驗，測定結(jié)果受采樣、制樣、化驗等環(huán)節(jié)和煤樣時效性的影響。本文通過分析煙煤黏結(jié)指數(shù)的原理、測定步驟，選取三個具有代表性的煙煤煤樣進行試驗研究，分析了煤樣檢測過程對煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響因素。

1 煙煤黏結(jié)指數(shù)測定的原理

將一定質(zhì)量的試驗煤樣和專用無煙煤，按1：5 或3：3 的配比使煙煤和標(biāo)準(zhǔn)無煙煤在規(guī)范的條件下混合，快速加熱成焦，所得焦塊在一定規(guī)格的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)進行強度檢驗，用規(guī)定的公式計算黏結(jié)指數(shù)，以表示試驗煤樣的黏結(jié)能力。從本質(zhì)上說，黏結(jié)指數(shù)是把煤樣經(jīng)過加熱處理后，表征煤粒間、煤粒與惰性顆粒間的牢固性能。

2 煤樣檢測過程對煙煤黏結(jié)指數(shù)測定的影響因素

2.1 專用無煙煤的選擇

按照國標(biāo)要求，專用無煙煤采用的是寧夏汝箕溝煤礦的專用無煙煤。專用無煙煤的技術(shù)要求必須達到Ad＜4%，Vdaf＜8.0%，粒度為0.1 mm～0.2 mm，其中0.1 mm 的篩下率不大于6%；大于0.2 mm 的篩上率應(yīng)小于4%。

2.2 試驗煤樣與無煙煤的混合程度對黏結(jié)指數(shù)的影響

本文通過人工攪拌和機械攪拌兩種方式對三個煤樣與專用無煙煤混合程度對黏結(jié)指數(shù)的影響進行了研究。

表1 人工攪拌與機械攪拌對煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響

從測定的結(jié)果可以看出：人工攪拌和機械攪拌對2、3號煤樣的黏結(jié)指數(shù)影響較小，對1號煤樣的影響略大，但是沒有超過測定的重復(fù)性限。人工攪拌和機械攪拌都能使煤樣混合均勻，在不具備機械攪拌的條件下，人工攪拌完全可以滿足測定要求。所以，在試驗過程中，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，攪拌時間應(yīng)控制在2 min之內(nèi)，確保煙煤和無煙煤充分混合。同時進行攪拌操作時應(yīng)當(dāng)盡可能地將攪拌絲深入坩堝底部，并依照同一方向攪拌。

2.3 壓塊對煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響

煙煤黏結(jié)指數(shù)的測定對壓塊有很嚴(yán)格的要求，壓塊一般由鎳鎘鋼制成，質(zhì)量為110 g～115 g，壓塊的直徑為31 mm。壓塊在灼燒的過程中，持續(xù)使用多次會因氧化作用而剝蝕，質(zhì)量可能會降低。所以每次做實驗之前，必須稱量壓塊的質(zhì)量，質(zhì)量不能少于110g。因為壓塊的質(zhì)量越小，煤粒間黏結(jié)性越差，測定所得G值也會相應(yīng)減小。

壓塊的直徑對黏結(jié)指數(shù)也會帶來影響。按照國標(biāo)的要求［3］，壓塊的直徑為31 mm。有研究表明，壓塊的直徑越大，與煤粒的接觸面積越大，測定的黏結(jié)指數(shù)也會偏高［4］。

用鑷子將壓塊置于坩堝中央，研究了壓力器靜壓時間對黏結(jié)指數(shù)的影響。選取上述三個樣品進行研究。

圖1 壓力器靜壓時間對煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響

通過上圖可以看出：隨著靜壓時間的增加，3種樣品的黏結(jié)指數(shù)呈現(xiàn)增加的趨勢，但是都在靜壓時間為30 s時趨于穩(wěn)定?？赡茉蚴牵簤毫ζ黛o壓時間太短，無煙煤和煙煤沒有完全融合，隨著時間的增加，無煙煤和煙煤結(jié)合緊密，當(dāng)時間達到30 s時，兩者結(jié)合狀態(tài)趨于穩(wěn)定，這時時間再增加，對黏結(jié)指數(shù)的影響較小。

2.4 焦化時間對煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響

仍然選用上述3 個煤樣，分別選取不同焦化時間12 min、15 min、18 min進行試驗，結(jié)果如下：

表2 焦化時間對煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響

從上述結(jié)果可以看出：隨著焦化時間的增加，3個煤樣G值都有增加的趨勢，但不顯著，都在測定的重復(fù)性限范圍之內(nèi)?？赡茉蚴窃?50±10℃時，煤樣在短時間內(nèi)就形成了性質(zhì)穩(wěn)定的焦樣。試驗過程中，為了獲得重復(fù)性和再現(xiàn)性都好的測定結(jié)果，必須將焦化時間控制為15 min，同時要定期對秒表進行檢驗。

2.5 焦化溫度對煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響

選取上述三個煤樣，分別選取了不同的焦化溫度830℃、850℃、870℃進行試驗，結(jié)果如下：

表3 焦化溫度對煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響

上述結(jié)果表明：隨著溫度的升高，3個煤樣的G值有偏高的趨勢，但偏高的幅度不大?？赡茉蚴请S著溫度的增加，無煙煤的G值呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，在840℃～860℃時達到最大，但是無煙煤中所含的惰性顆粒較少，隨著溫度的增加，焦塊會出現(xiàn)綻裂的現(xiàn)象。煙煤的惰性顆粒相對較多，其有一定的支撐作用，能夠有效地維持焦炭強度值。若是焦化溫度超過了860℃，測定的G值相對而言變化不大。

2.6 回升速度對煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響

按照國標(biāo)規(guī)定，當(dāng)煤樣放入馬弗爐后6 min 以內(nèi)，爐溫應(yīng)恢復(fù)到850℃?；厣俣鹊目炻苯佑绊懙接行Ы够瘻囟认碌慕够瘯r間，從而影響試驗結(jié)果。

回升速度慢，有效焦化溫度下的焦化時間就會縮短，這樣就會使測定結(jié)果偏低?；厣俣瓤欤行Ы够瘻囟认碌慕够瘯r間就會延長，測定結(jié)果就會偏高。因此，測定粘結(jié)指數(shù)時應(yīng)嚴(yán)格控制馬弗爐溫度的回升速度［5］。同時，每年要定期對馬弗爐進行校驗，確保測定的準(zhǔn)確性。

2.7 轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速及時間對煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響

黏結(jié)指數(shù)是表示煤樣在規(guī)定的條件下所成焦塊的耐磨強度即抗破壞力的大小的指標(biāo)，轉(zhuǎn)速和時間與破壞力的大小有關(guān)。隨著轉(zhuǎn)速和時間的相應(yīng)增大，焦塊所承受的摩擦力也會增大，使得黏結(jié)指數(shù)的測定值偏低［6］。所以，實驗過程中，一定要保證每次轉(zhuǎn)鼓實驗5 min 250轉(zhuǎn)。

2.8 存放時間對煙煤黏結(jié)指數(shù)的影響

當(dāng)煤粒度、煤與無煙煤混合程度，焦化時間、焦化溫度、轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速都一樣的情況下，煤樣放置時間長短對煤樣的黏結(jié)指數(shù)影響較大。放置時間過長，容易使煤樣氧化，煤的黏結(jié)性呈現(xiàn)減小的趨勢［7］。按照國標(biāo)要求，試驗煤樣應(yīng)裝在密閉的容器中，制樣后到試驗時間不應(yīng)超過5天。

3 結(jié)語

（1）煙煤黏結(jié)指數(shù)受很多因素的影響，本文通過試驗驗證了攪拌方式、壓力器的靜壓時間、焦化時間、焦化溫度對黏結(jié)指數(shù)的影響。結(jié)果表明：人工攪拌完全可以替換機械攪拌，壓力器的靜壓時間為30 s時，黏結(jié)指數(shù)的黏結(jié)性能達到穩(wěn)定；煤樣在850±10℃，15 min時，焦塊快速形成，而且隨著溫度和時間的增加，黏結(jié)指數(shù)的變化不大。

（2）為了獲得準(zhǔn)確的測定結(jié)果，要注意煤樣檢測的每一個環(huán)節(jié)，同時要規(guī)范操作。 當(dāng)檢測值出現(xiàn)異常時，應(yīng)認(rèn)真檢查各項影響因素，有針對性的解決問題。