如何準確測定煤的哈氏可磨性指數(shù)

田小鵬

煤的可磨性是指煤在規(guī)定條件下，磨制成粉的難易程度，在現(xiàn)代工業(yè)和煤炭科研中都起著重要的作用。隨著粉煤流態(tài)化技術(shù)的發(fā)展，很多工業(yè)部門特別是動力用煤部門都需要將煤制成粉狀加以利用，這時就需要根據(jù)煤的可磨性來設(shè)計磨煤機，選擇磨煤機的容量，預(yù)測磨煤機所需的動力及磨煤機的產(chǎn)率和能耗，或者根據(jù)煤的可磨性來選擇適合某種特定型號磨煤機的煤種和煤源。可見，煤的可磨性是煤加工利用過程中的一個重要指標，是制粉系統(tǒng)設(shè)計與運行中的一個必不可少的參數(shù)。因此，準確測定煤的可磨性指數(shù)意義重大。

測定煤的可磨性指數(shù)有哈德格羅夫法（簡稱哈氏法）和全蘇熱工研究所法（簡稱VTI法），大多數(shù)國家普遍采用哈氏法作為標準方法。其測定值——哈氏可磨性指數(shù)HGI是一個無量綱的物理量，可用來衡量煤的可磨性，其值的大小反映了不同煤破碎成粉的相對難易程度。HGI值越大，說明在消耗一定能量的條件下，相同量規(guī)定粒度的煤樣磨制成粉的細度越細，或者說對相同量規(guī)定粒度的煤樣磨制成相同細度時所消耗的能量越少。但由于可磨性實驗操作的不便，存在一定的誤差。本文從煤樣制備、測定過程以及正確繪制與使用校準圖等3方面闡述了如何準確測定煤的哈氏可磨性指數(shù)。

1 方法提要

將一定粒度范圍和質(zhì)量的煤樣，經(jīng)哈氏可磨性測定儀研磨后，在規(guī)定的條件下篩分，稱量篩上煤樣的質(zhì)量，由研磨前的煤樣總量減去篩上煤樣質(zhì)量得到篩下煤樣的質(zhì)量，再從由標準煤樣繪制的校準圖上查得哈氏可磨性指數(shù)值。

2 煤樣的制備

正確制備可磨試樣是準確測定可磨性指數(shù)的關(guān)鍵一步。制備可磨性試樣一定要按照標準規(guī)定的要求，采用逐級破碎的方法制樣。破碎不能太快，否則會使煤樣過于粉碎，一方面制出的試樣不能真實代表所測煤的硬度，另一方面出樣率也會明顯下降，這樣即使以后的步驟符合規(guī)定，所得到的測定結(jié)果也不能如實地反映出煤在生產(chǎn)和利用中的粉碎特性。因此，要首先按照GB474-2008《煤樣的制備方法》所規(guī)定的原則將煤樣破碎到小于6mm，達到空氣干燥狀態(tài)后，再進行下一步的逐級破碎。逐級破碎時要采用篩分——破碎——篩分的方法，即先篩出大于1.25mm的煤樣，調(diào)節(jié)好破碎機的間距，使其僅能破碎最大的顆粒，然后篩分；調(diào)間距，將篩上物再破碎、篩分，如此反復(fù)直至煤樣全部通過了1.25mm篩。最后，再用0.63mm的篩子篩分，棄去篩下物，留取0.63mm～1.25 mm粒度的煤樣供測定使用。在制樣過程中，破碎后的每次篩分要盡量充分，以防止重復(fù)破碎。要特別注意的是：不能用＜3 mm粒度來制備試樣，因為它一般不是按逐級破碎的方式制得的，其中煤粉量較多，用它制備可磨性試樣一般難以達到45%的出樣率，試樣的代表性差。由大量的試驗得知，從＜3mm開始制備試樣的出樣率大多在30%～40%之間，從＜6mm開始制備試樣的出樣率一般都能達到45%以上，滿足標準規(guī)定的要求。

3 測定過程中應(yīng)注意的事項

（1）測定時首先用二分器從制好的試樣中縮分出約120g，用0.63mm篩振篩5min除去煤粉，保證初始粒度符合要求。然后再用二分器將之分為兩份，供兩次重復(fù)測定用。

（2）要確保哈氏儀在測定時運轉(zhuǎn)60±0.25轉(zhuǎn)后自動停止。因此，在放入試樣進行研磨以前，要試運轉(zhuǎn)哈氏儀，檢查儀器是否正常，并將計數(shù)器恢復(fù)到零位。

（3）要防止試樣研磨前的外加破碎，確保所要求的總垂直力284N±2N均勻施加在8個鋼球上。研磨前的外加破碎是指在研磨以前，由于操作的原因所造成的破碎。例如將試樣倒入研磨碗后移動鋼球，沒有把落在鋼球上和研磨碗凸起部位的煤樣掃到球的周圍；在將研磨碗掛到機座兩側(cè)的螺栓上時，研磨環(huán)的十字槽與主軸下端的十字頭要反復(fù)幾次才能對準等，這些都能使試樣遭到外加破碎。因此進行這一操作時，一定要將鋼球盡可能地均勻放好再倒入試樣，將球上及研磨碗凸起部位的煤樣用軟毛刷輕輕地掃到球的周圍；掛研磨碗時，應(yīng)先仔細觀察主軸下端的十字頭停留的位置朝向，再放置研磨環(huán)，用盡可能少的次數(shù)掛好研磨碗，擰緊螺絲，確保總垂直力均勻施加在8個鋼球上。

（4）清掃篩底時，要將粘在底上的煤粉清刷干凈，每次清刷時，動作都一定要輕緩，以免煤粉飛揚，同時還要防止篩上的煤樣從蓋縫中漏出，并要保證振篩時間。

4 校準圖的正確繪制與使用

4.1 繪制校準圖

繪制校準圖時要使用4個一組的標準可磨性煤樣，它們的哈氏可磨性指數(shù)值分別約為40、60、80、110。將標準煤樣的每個煤樣，按標準規(guī)定的操作步驟，用本單位的哈氏儀重復(fù)測定4次，計算出0.071mm篩下煤樣的質(zhì)量，取其算術(shù)平均值。作圖時在直角坐標紙上，以標樣的篩下煤樣的質(zhì)量平均值為縱坐標，以其哈氏指數(shù)值為橫坐標，標出以上4個煤樣的坐標點，根據(jù)最小二乘法原則將4個點連成一條直線，所得的直線就是所用哈氏儀的校準圖。

4.2 使用校準圖

由于篩下物粒度細小，試驗中難免有所損失，如直接用稱量所得的篩下物質(zhì)量進行結(jié)果處理，則會導(dǎo)致結(jié)果準確性較差，產(chǎn)生系統(tǒng)偏低。所以應(yīng)嚴格遵循國家標準的規(guī)定，用總樣量減去篩上物質(zhì)量的差作為篩下物的質(zhì)量，然后使用校準圖查得哈氏可磨性指數(shù)值，這樣就可以消除由于儀器設(shè)備及操作人員等可變因素引起的系統(tǒng)誤差，得到準確的、在國際上都一致的可磨性指數(shù)測定結(jié)果，而不用通過一元線形回歸建立的方程式去計算結(jié)果。

另外，在校準圖上一般可查得的可磨性指數(shù)值為30～120，這基本上滿足了我國絕大多數(shù)煤種的測定要求，但是有個別地區(qū)煤的可磨性指數(shù)值超出了這個范圍。遇到這種情況，可將校準圖上的直線適當延長。由于校準圖上的直線是根據(jù)4個標準煤樣的試驗數(shù)據(jù)按照最小二乘法的原則作出的，因此適當延長校準直線，一般產(chǎn)生的誤差不會太大。

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