淺談吉氏流動度特征指標在煉焦配煤中的應(yīng)用

朱麗芳（云南大為制焦有限公司質(zhì)檢中心，云南 曲靖655038）

0 引言

煤的吉氏流動度是指煤樣在干餾過程中形成膠質(zhì)體時的可塑性[1]。其原理在于將煤樣隔絕空氣加熱至一定溫度時，煤樣軟化并呈現(xiàn)膠質(zhì)體狀；隨著熱解反應(yīng)的持續(xù)進行，膠質(zhì)體量不斷增加，粘度下降而出現(xiàn)流動性，溫度進一步升高，膠質(zhì)體煤樣的分解速度大于生成速度，因而不斷轉(zhuǎn)化為固體產(chǎn)物和煤氣，直到膠質(zhì)體全部轉(zhuǎn)化為半焦狀態(tài)。吉氏流動度可作為評價煉焦煤性質(zhì)的主要表征指標。

吉氏流動度測定過程反映了煤受熱后產(chǎn)生塑性體的性質(zhì)[2]，包括塑性體流動性的大小、軟化和固化溫度的高低、軟化溫度區(qū)間的寬窄等，這些性質(zhì)關(guān)系到煉焦過程中煤粒之間相互結(jié)合的程度，影響著煤結(jié)焦的均勻性，因此吉氏流動度指標可以用于指導(dǎo)配煤和焦炭強度的預(yù)測[3]，對于降低配煤成本、提高焦炭質(zhì)量具有實質(zhì)性意義。

1 實驗

1.1 試驗樣品及其制備

根據(jù)國標《煤的塑性測定 恒力矩吉氏塑性儀法》GB/T 25213-2010 的要求制備試驗所需的煤樣。試樣按GB/T 19494.1 或按GB 475 采取，按GB/T 19494.2 或GB 474 制備出4kg粒度小于6mm的試驗室煤樣。煤樣在盤中攤開成薄層，于不超過40℃溫度下干燥，使之與試驗室大氣達到平衡。達到平衡后，不再繼續(xù)進行干燥，以確保煤樣的塑性不因氧化而改變。干燥后，將煤樣縮分出500g。將500g 煤樣分成4 份，取其中一份用逐級破碎方法破碎到通過0.425mm 篩子。破碎時要最大限度地減少粉煤產(chǎn)率。所得試樣中粒度小于0.2mm 細粉應(yīng)少于最后試樣的50%。

1.2 儀器及方法原理

JS1-1 型吉氏流動度測定儀，所用國標《煤的塑性測定 恒力矩吉氏塑性儀法》GB/T 25213-2010 進行試驗。吉氏流動度測定儀為單溶浴，全自動操作系統(tǒng)，具有計算機采集試驗結(jié)果輸出，數(shù)據(jù)可靠，控制系統(tǒng)能夠準確的顯示即時溫度、溫度速率、即時膠質(zhì)體流動度數(shù)值。

2 常用煤種(每個煤種10家分析結(jié)果)特征指標

通過對15#煤、25#煤、1/3煤、肥煤、瘦煤五種煤種分析結(jié)果對比，1/3煤、肥煤初始軟化溫度Ts、最大流動度溫度Tmax、最后流動度溫度Tf、固化溫度Tr 均比其它煤種提前。25#煤、1/3 煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)寬，15#煤、肥煤、瘦煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)窄；1/3煤、肥煤的吉氏流動度較大，次之的25#煤，其他煤種的吉氏流動度相對較小，瘦煤和氣煤的吉氏流動度比較小、甚至沒有。

3 實踐與驗證

對庫存煤及新采購的煤進行檢測，建立了單種煤吉氏流動度分析數(shù)據(jù)庫，利用配煤軟件與吉氏流動度的數(shù)據(jù)庫對接，建立了配煤技術(shù)模型，通過對六組實驗與實際運行進行對比，發(fā)現(xiàn)變化情況如下：

3.1 初始軟化溫度（Ts），最后流動度溫度（Tf）

理論初始軟化溫度平均在423.37℃，實際初始軟化溫度平均為413.67℃，理論與實際偏差9.70℃，對六組實驗數(shù)據(jù)的比較，其中有一組偏差只有4.21℃，其他組偏差在10～11.29之間，因此、消除誤差導(dǎo)致的偏差以外，理論與實際偏差相對穩(wěn)定在10～11.29℃，有較好的重現(xiàn)性，初始軟化溫度可作為指導(dǎo)配煤。

理論最后流動度溫度平均在494.03℃，實際最后流動度溫度平均為494.83℃，理論與實際偏差-0.8℃，對六組實驗數(shù)據(jù)的比較，其中有一組偏差只有-6.71℃，其他組偏差在-1.05～2.55℃之間，因此、消除誤差導(dǎo)致的偏差以外，理論與實際偏差相對穩(wěn)定在-2.0～2.0℃，有較好的重現(xiàn)性,吉氏流動度的最后流動度溫度（Tf）可作為指導(dǎo)配煤。

3.2 煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)

利用理論配合煤擬合數(shù)據(jù)與實際配合煤數(shù)據(jù)進行對比，理論煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)平均在73.66℃，實際煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)平均為85.67℃，理論與實際偏差-12.0℃，對六組實驗數(shù)據(jù)的比較，其中有兩組偏差大于15℃，其它組偏差在9.5～10.5℃之間，因此、消除誤差導(dǎo)致的偏差以外，理論與實際偏差相對穩(wěn)定在9.5～10.5℃，有較好的重現(xiàn)性，因此、吉氏流動度的煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)可作為指導(dǎo)配煤。

3.3 最大流動度（amax）

利用理論配合煤擬合數(shù)據(jù)與實際配合煤數(shù)據(jù)進行對比：

生產(chǎn)三級焦時：理論最大流動度（amax）平均在4430dd/min，實際最大流動度（amax）平均為1421dd/min，理論與實際偏差2409dd/min；

生產(chǎn)80C冶金焦時：理論最大流動度（amax）平均在2746dd/min，實際最大流動度（amax）平均為544dd/min，理論與實際偏差2202dd/min。

從實驗數(shù)據(jù)得出，理論值與實際值偏差在2202～2409dd/min 之間，在實際生產(chǎn)過程中，結(jié)合客戶對焦炭質(zhì)量的要求，三級焦的配合煤最大流動度不小于1100dd/min，80C 冶金焦的配合煤最大流動度控制在不小于300dd/min，生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量滿足客戶的要求。

3.4 通過實驗與實際生產(chǎn)比對，形成了配合煤質(zhì)量控制的指標要求，情況如下：

3.4.1 80C冶金焦配合煤質(zhì)量要求：

灰分：13.5%～14%，揮發(fā)分：26%～29%，硫分：0.4%～0.75%，G：73%～78%，X:>34mm，Y：12～16mm，配合煤細度（<3mm 占比）>85%，最大流動度amax：>300dd/min，煤塑性區(qū)間(Tr-Ts):>82℃，初始軟化溫度Ts：410～430℃，最后流動度溫度Tf：490～500℃。

3.4.2 三級焦配合煤質(zhì)量要求：

灰分：10.0%～10.5%，揮發(fā)分：26%～29%，硫分：0.4%～0.75%，G：78%～83%，X:>34mm，Y：14～18mm，配合煤細度（<3mm 占比）>85%，最大流動度amax：>140dd/min，煤塑性區(qū)間(Tr-Ts):>85℃，初始軟化溫度Ts：410～430℃，最后流動度溫度Tf：490～502℃。

4 結(jié)語

（1）吉氏流動度對于全面評價煉焦煤的質(zhì)量特性具有重要意義，且其檢測自動化程度高，操作簡便，人為影響因素小，評價較客觀。

（2）吉氏流動度對弱黏煤和強黏煤均有較好的區(qū)分能力，特別是對中等黏結(jié)程度的煉焦煤，區(qū)分能力要優(yōu)于其他黏結(jié)性指標。

（3）吉氏流動度的最大流動度溫度與煉焦煤的變質(zhì)程度呈現(xiàn)良好的相關(guān)性，在一定范圍內(nèi)反映煉焦煤的變質(zhì)程度，為煉焦煤質(zhì)量的全面評價提供了參考。

（4）吉氏流動度利用初始軟化溫度、最后流動溫度、煤塑性區(qū)間和最大流動度能夠指導(dǎo)配煤煉焦，理論與實際存在一定的偏差，但偏差值波動較小，可以作為煉焦配煤理論依據(jù)。

（5）由于煉焦煤從開采、洗選、運輸、儲存、使用，需要一定的時間，如果在采購時策劃不周密，會導(dǎo)致部分煤在煤場上存放時間過長，由于煤在與空氣接觸會發(fā)生氧化，導(dǎo)致煤質(zhì)發(fā)生變化，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量，利用吉氏流動度可以很好的檢測煤質(zhì)因存放時間的長短，煤質(zhì)質(zhì)量發(fā)生較大變化，同時可以利用此特性來指導(dǎo)使用單位和采購單位，容易變質(zhì)的煤盡可能少采購，采購后盡快使用。

（6）在配煤煉焦生產(chǎn)過程中，為了保證結(jié)焦的均勻性，應(yīng)充分考慮不同變質(zhì)程度煤的結(jié)焦區(qū)間，使不同煤的軟化溫度區(qū)間充分銜接，并使得惰性組分能夠得到充分黏結(jié)從而確保焦炭質(zhì)量，降低煉焦成本，提高經(jīng)濟效益。