淺析影響煙煤粘結(jié)指數(shù)測(cè)定的因素

●　山西省能源產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 杜婷

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淺析影響煙煤粘結(jié)指數(shù)測(cè)定的因素

●山西省能源產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 杜婷

摘要：粘結(jié)指數(shù)是判別煙煤粘結(jié)性和結(jié)焦性的一個(gè)重要指標(biāo)。根據(jù)所測(cè)粘結(jié)指數(shù)的數(shù)值可大致判定該煤種的主要用途，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有重要的指導(dǎo)意義。文章從采樣、制樣、試驗(yàn)測(cè)試環(huán)節(jié)及試驗(yàn)者本身分析了影響煙煤粘結(jié)指數(shù)的測(cè)定因素，并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：煙煤粘結(jié)指數(shù)影響因素

前言

粘結(jié)指數(shù)是在羅加指數(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種測(cè)定煙煤粘結(jié)性的方法，是判別煙煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性的重要指標(biāo)。方法是將一定質(zhì)量的試驗(yàn)煤樣和專用無煙煤按一定的比例在規(guī)定的條件下混合，快速加熱成焦，所得焦塊在一定規(guī)格的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，以焦塊的耐磨強(qiáng)度，表示試驗(yàn)煤樣的粘結(jié)能力。煤的結(jié)焦過程是一個(gè)極其復(fù)雜的工藝過程，是各種物理和化學(xué)變化過程的最終結(jié)果；準(zhǔn)確測(cè)定煙煤的粘結(jié)指數(shù)，就是用它來客觀評(píng)判煙煤在熱加工過程中的粘結(jié)能力。根據(jù)所測(cè)煙煤的數(shù)值，客觀反映出該煤種的主要用途，指導(dǎo)生產(chǎn)工藝中的煉焦配煤比例。

測(cè)定原理

煙煤粘結(jié)指數(shù)是參照采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 335-1974《硬煤——粘結(jié)力的測(cè)定——羅加試驗(yàn)法》，是在羅加指數(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種測(cè)定煙煤粘結(jié)性的方法。其單次測(cè)試時(shí)間縮短，對(duì)煤種的劃分更加準(zhǔn)確。測(cè)定原理：將一定質(zhì)量的試驗(yàn)煤樣和專用無煙煤（技術(shù)要求： 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的篩上率不大于4%），按一定的比例在規(guī)定的條件下混合，快速加熱成焦，所得焦塊在規(guī)格的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，根據(jù)焦塊的耐磨強(qiáng)度，即抗破壞力的大小，用規(guī)定的公式計(jì)算粘結(jié)指數(shù)（通常稱G值），以表示試驗(yàn)煤樣的粘結(jié)能力。

影響因素

煙煤粘結(jié)指數(shù)測(cè)定是一項(xiàng)規(guī)范性很強(qiáng)的試驗(yàn)，其測(cè)定結(jié)果隨測(cè)試條件的改變而變化，GB 5447-1997《煙煤粘結(jié)指數(shù)測(cè)定方法》對(duì)試驗(yàn)過程作出了相應(yīng)的規(guī)范，只有遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)要求，嚴(yán)格控制采樣、制樣和化驗(yàn)中的每一環(huán)節(jié)，才能保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確無誤，客觀判別出所測(cè)煤種的主要用途。

1.試樣的采取

新修訂的GB 475—2008《商品煤的人工采取方法》中對(duì)分析煤樣的采取作了詳細(xì)的規(guī)定，為了準(zhǔn)確無誤的采取煤樣，采樣人員要嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)中的規(guī)定，在不同的場(chǎng)所合理規(guī)范的采樣，這樣才能保證制樣和化驗(yàn)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確可靠性。

2.試樣的制備

煤炭試樣的制備是按規(guī)定把所選取的煤樣加工成少量的，具有代表性試樣的過程，包括煤炭的破碎、篩分、混合、縮分和干燥等試驗(yàn)工序，每一道工序作業(yè)規(guī)范與否均可影響所測(cè)煤樣的結(jié)果。通過長(zhǎng)期的試驗(yàn)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)樣品的干燥條件是影響煙煤粘結(jié)指數(shù)的主要因素，結(jié)果如表1所示。

表1　不同干燥條件粘結(jié)指數(shù)特定情況

數(shù)據(jù)表明：不同的干燥條件，對(duì)G值產(chǎn)生較大的實(shí)驗(yàn)誤差，GB 474—2008《煤樣的制備方法》中關(guān)于煤樣的干燥條件規(guī)定如下：煤樣在低于50℃下做適當(dāng)干燥。具體操作方法：將煤樣放入盤中，攤成均勻的薄層，于溫度不超過50℃下干燥。

3. 煤樣粒度

有的試驗(yàn)人員認(rèn)為測(cè)定粘結(jié)指數(shù)的煤樣可用一般分析煤樣替代，這是完全錯(cuò)誤的。因?yàn)橐话惴治雒簶拥牧６刃∮?.2 mm，而GB/T 5447-1997規(guī)定：測(cè)定煙煤粘結(jié)指數(shù)的煤樣粒度應(yīng)小于0.2 mm，其中0.1 mm～0.2 mm粒級(jí)應(yīng)占全部煤樣的20%～35%。大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)：煤樣粒度組成偏細(xì)，G值偏高，反之偏低。煤樣粒度組成對(duì)粘結(jié)指數(shù)的影響是較大的，它直接影響測(cè)值的準(zhǔn)確性。制樣人員要嚴(yán)格控制煤樣粒度在規(guī)定范圍內(nèi)，才能準(zhǔn)確無誤地測(cè)定粘結(jié)指數(shù)的數(shù)值。

在制樣過程中制樣人員應(yīng)嚴(yán)格遵守GB 474—2008《煤樣的制備方法》，首先對(duì)煤樣進(jìn)行逐級(jí)破碎（需提前對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行破碎時(shí)間試驗(yàn)，以便實(shí)際制樣時(shí)能控制研磨時(shí)間使粉碎后的煤樣粒度正好符合要求范圍），逐次篩取小于0.2 mm粒級(jí)，直至全部煤樣小于0.2 mm。在煤樣通過0.2 mm篩子后，必須檢查其粒度組成，計(jì)算0.1 mm～0.2 mm粒度的比例是否達(dá)到國(guó)標(biāo)中要求的20%～35%，具體檢查方法為：先將制成的小于0.2 mm粒度的分析煤樣充分?jǐn)嚢杈鶆?，用孔?.1 mm的篩子過篩，如篩上物含量正好在20%～35%之間，則表明粒度符合要求；如篩上物含量超過35%，則取出超過部分的煤粒再破碎到通過0.1 mm的篩子，最后把篩上物和篩下物混合均勻后再進(jìn)行篩分檢查；如篩上物含量不足20%，則該煤樣作廢，應(yīng)重新制樣。

試驗(yàn)環(huán)節(jié)

1.專用無煙煤的質(zhì)量

國(guó)標(biāo)要求采用的無煙煤為寧夏汝箕溝煤礦的專用無煙煤，并且具有一定的技術(shù)要求，有些地方購進(jìn)的無煙煤雖是寧夏汝箕溝煤礦的專用無煙煤，大多數(shù)符合技術(shù)要求，但有時(shí)粒度、灰分達(dá)不到要求，例如：有次在兩個(gè)試驗(yàn)室對(duì)比試驗(yàn)中，僅僅對(duì)同一制樣的樣品，在同一試驗(yàn)室中檢驗(yàn)，因其中一個(gè)使用的無煙煤的粒度較大，導(dǎo)致最后的G值偏低。

所以，專用無煙煤的質(zhì)量是否符合要求直接影響G值的測(cè)定結(jié)果和準(zhǔn)確性，專用無煙煤粒度、灰分高于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，G值偏低，不能代表煤的真實(shí)值。

2.攪拌方法與時(shí)間

在煙煤粘結(jié)指數(shù)的測(cè)定過程中，關(guān)鍵是專用無煙煤與所測(cè)煤樣的攪拌是否均勻。GB/T 5447-1997規(guī)定：試驗(yàn)者先稱一定量的專用無煙煤，后稱取適量的分析試樣；將二者混合時(shí)攪拌方法一定要正確，即將坩堝45°左右傾斜，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，攪拌絲按同樣傾角做順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌時(shí)間2 min。在實(shí)際操作中，由于試驗(yàn)者的主觀因素：秒表是否能準(zhǔn)確記時(shí)和攪拌過程中的頻率，導(dǎo)致不同分析者的測(cè)定誤差較大。所以通常采取新老交替，以老帶新的工作機(jī)制進(jìn)行試驗(yàn)上崗訓(xùn)練。嚴(yán)格規(guī)范所試人員試驗(yàn)動(dòng)作的規(guī)范可行性。

3. 壓塊質(zhì)量

壓塊的作用是施加一個(gè)外力，促使熔融的煤粒去粘結(jié)無煙煤。壓塊的質(zhì)量直接影響煤樣和無煙煤的粘結(jié)程度。壓塊質(zhì)量過大，粘結(jié)指數(shù)會(huì)偏高，過小則偏低。GB 5447—1997中對(duì)壓塊的材質(zhì)和質(zhì)量進(jìn)行了要求：使用鎳鉻鋼材質(zhì)的壓塊，質(zhì)量為110 g～l15 g。連續(xù)使用一段時(shí)間后，試驗(yàn)者必須確認(rèn)壓塊的質(zhì)量。如達(dá)不到要求，就做廢棄處理，重新購置新的壓塊。注意放入壓塊前，用攪拌絲將混合物小心地?fù)芷剑⑹寡刿釄灞诘膶用媛缘蚻 mm～2 mm，以便壓塊將混合物壓緊后，使煤樣表面處于同一平面。否則，會(huì)使沿壁的外圈混合試樣在放入壓塊后，無法置于該壓塊下，致使所測(cè)結(jié)果偏低。

4. 馬弗爐的溫度控制

試驗(yàn)者必須對(duì)馬弗爐做定期的溫度校核，檢查溫度測(cè)量點(diǎn)是否在兩行坩堝中央，并及時(shí)調(diào)整。煤樣在放入馬弗爐后6 min內(nèi)爐溫必須恢復(fù)到850℃，以保證有效溫度下的結(jié)焦時(shí)間。現(xiàn)在大部分試驗(yàn)室采用溫度程控儀控制爐溫，根據(jù)多次試驗(yàn)，為了保證溫度能在6 min內(nèi)有效恢復(fù)到850℃，入爐前把溫度控制在860℃，但要快速開關(guān)爐門，保持在（850±10）℃至l5 min結(jié)焦結(jié)束。目前我國(guó)研制的陶瓷馬弗爐保溫效果好，溫度回升也快，對(duì)煙煤粘結(jié)指數(shù)的測(cè)定有其實(shí)際的作用。

5.轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)

粘結(jié)指數(shù)的最后試驗(yàn)環(huán)節(jié)就是把所稱取的煤樣結(jié)焦后，在指定的轉(zhuǎn)鼓中轉(zhuǎn)取，轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)保證在50轉(zhuǎn)/min，轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后的焦塊用1 mm圓孔篩進(jìn)行篩分，在篩分的過程中不能用力過大，以免把所需要的焦末篩出去，造成試驗(yàn)的誤差。將篩上物全部稱量，以保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

建議

通過大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，煙煤粘結(jié)指數(shù)的測(cè)定是一項(xiàng)很主觀的試驗(yàn)，雖然在采樣、制樣、化驗(yàn)等環(huán)節(jié)國(guó)標(biāo)中都作了相應(yīng)的規(guī)范要求，但為了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，筆者建議：

1. 化驗(yàn)室要建立起專門的技術(shù)規(guī)范，試驗(yàn)人員要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)中的每項(xiàng)規(guī)定去做，以準(zhǔn)確測(cè)定所試煤樣的結(jié)果。隨著化驗(yàn)設(shè)備智能化的不斷升級(jí)，諸如焦化溫度、焦化時(shí)間等影響因素用合格的電腦溫控設(shè)備均可解決。

2. 注意煤樣烘干的溫度不超過50℃及制備樣品的粒度組成比例， 在分析測(cè)試過程中注意攪拌方法和時(shí)問，注意轉(zhuǎn)鼓是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常（定期進(jìn)行校對(duì)）。

3. 試驗(yàn)室要定期組織對(duì)采樣、制樣人員和化驗(yàn)者進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，不斷提高檢驗(yàn)人員的理論水平，采用交叉的方式提高所試人員的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 李英華. 煤質(zhì)分析應(yīng)用技術(shù)指南［M］.第1版. 北京： 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.11.