壓力對黏結指數測定結果的影響探討

劉 向 坤

(1.國家煤炭質量監督檢驗中心，北京 100013； 2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室，北京 100013；3.煤炭科學技術研究院有限公司檢測分院，北京 100013)

黏結指數一是可以用它來評價煙煤在熱加工過程中的黏結能力；二是煙煤分類的主要工藝指標；三是通過黏結指數的高低確定該煤樣的主要用途，是適宜于煉焦，還是造氣或其他加工工藝；四是可以指導煉焦配煤或最經濟的配煤比。黏結指數是判別煙煤黏結性和結焦性的重要指標,可用來評價煙煤在熱加工過程中的黏結能力。

黏結指數(G值)測定是規范性很強的實驗，黏結指數測定的準確性受實驗條件的影響顯著，其測定結果隨實驗條件而變化。儀器設備、人員操作和煤樣存放時間都會對實驗結果的準確性造成不同程度的影響。關于黏結指數測定的注意事項，雖有不少探討，除了焦化時間、馬弗爐回溫速度、冷卻時間、樣品粒度等[4]，但還有些細節問題需引起注意。依據GB/T 5447—2014煙煤黏結指數測定方法，結合作者在黏結指數測定中實際操作經驗，來探討壓力角度和壓力時間對煙煤黏結指數的影響。

1 試驗方法

將一定質量的試驗煤樣和標準專用無煙煤(簡稱無煙煤)，在規定條件下混合，快速加熱成焦。所得焦塊在一定規定的轉鼓內進行強度檢驗，以焦塊的耐磨強度，即抗破壞力的大小來表示實驗煤樣的黏結能力。因此，煙煤黏結指數實質是試驗煙煤樣在受熱后，煤顆粒之間或煤粒與惰性組分顆粒間結合牢固程度的一種變量[5]。它是各種物理與化學變化過程的最終結果。

2 實驗設備

壓力器：能以6 kg質量壓力垂直壓緊試驗煤樣與專用無煙煤混合物的儀器，置于平穩固定的水平臺面上(見圖1)。

3 試驗

選擇四種不同量值的煤炭樣品，數值分布區域為0～18，20～40，40～60，60～90，分別編號為：MJ001,MJ002,MJ003,MJ004。按照GB/T 5447—2014國標要求，稱取5.00 g專用無煙煤，再稱取1.00 g的試驗煤樣放入坩堝，用攪拌絲將坩堝內混合物攪拌2 min，攪拌后，將坩堝壁上煤粉用刷子輕輕掃下。將壓塊置于坩堝中央，然后將其置于壓力器下，加壓30 s。將坩堝迅速放入馬弗爐恒溫區，準確加熱15 min。從爐中取出坩堝，放在空氣中冷卻到室溫后進行轉鼓試驗[1-3]。當測得黏結指數小于18時，需要更改專用無煙煤與試驗煤樣的比例為3∶3，重新試驗。

4 結果與討論

4.1 壓力器存在傾斜角度時對G值的影響

為保證壓力角度一致，使用厚度0.30 mm的單面刀片置于壓力器與壓塊之間。壓力時間為國家標準要求的30 s。在進行重復試驗時，同一樣品的兩個坩堝放在不同爐次、不同位置焦化。對所制備的4組樣品進行測定，結果列于圖2，以標準操作的測定值作為參考值，比較二者的異同。

由圖2可以看出，當壓力器與壓塊接觸面有角度傾斜時，4組實驗數據結果均偏低。其中MJ001號樣品測定值與參考值的偏差超過了國家標準規定的重復性限。隨黏結指數的增大，其影響逐漸減少。結果產生的原因是壓力不均勻，導致混合煤樣受壓小的部分不夠緊實，高溫焦化后產生的膠質體與無煙煤結合不牢固。

4.2 壓力時間對G值的影響

取上述煤樣進行不同壓力時間的G值測定，壓力時間分別設為15 s,45 s,60 s，其余操作不變，記錄測定結果，列于表1。

表1 不同壓力時間對G值的影響

由表1和圖2可以看出,G值當壓力時間大于30 s后，測定值變化不明顯；但當壓力時間少于15 s時，G值數值有變小的趨勢。

5 結語

按照GB/T 5447開展試驗時，若實驗結果產生偏差，可以考慮從壓力的角度分析原因：

1)黏結指數實驗中壓力盤與壓塊存在傾斜角度時，黏結指數測定結果會偏低，且量值越低，影響越顯著。

2)試驗過程中的加壓時間不應小于30 s，否則會導致測值偏低，且量值越低，影響越顯著。

參考文獻:

[1] GB/T 5447—2014,煙煤黏結指數測定方法[S].

[2] 李英華.煤質分析應用技術指南[M].北京：中國標準出版社，2009.

[3] 韓立亭.煤炭試驗方法標準及其說明[M].北京：中國標準出版社，2015.

[4] GB 474—2008,煤樣的制備方法[S].

[5] 陳 鵬.中國煤炭性質、分類和利用[M].北京:化學工業出版社，2001.