淺析煉焦煤制樣粒度與黏結指數的關系

郭東升　張志煒　王昊

摘要 為了探討和分析煙煤黏結指數測定中煤樣粒度與黏結指數的關系，固定了檢測過程的標準無煙煤、檢測人員、檢測設備及工器具等影響因素后，選擇黏結指數高中低三個煤種，每個品種的樣品在0.1～0.2mm粒度范圍內的占比分不同梯度制取12個樣品，然后在檢測過程固定的條件下，進行黏結指數測定的大量試驗研究。試驗研究結果表明：煤樣粒度對黏結指數測定的影響較大，而且隨著煤樣中在0.1～0.2mm占比增大，黏結指數降低的趨勢。同時還對肥煤、焦精煤及焦煤黏結指數的氧化性做了一些實驗。

關鍵詞：黏結指數、制取、粒度、氧化性

中圖分類號：TQ533

1、前言

黏結指數是判別煙煤的黏結性、結焦性的一個關鍵性指標，是表征煙煤黏結性的主要參數。對指導配煤煉焦，確定經濟合理的配煤比具有重要意義。黏結指數也是確定煉焦用煤價格的一個重要指標。實際工作中，供需各方對黏結指數測定的準確性存有異議，大家在按照在煙煤黏結指數測定的國家標準GB/T5447-2014規定的條件逐一進行甄別的時候，最終的爭議點均落在制樣上，即煤樣粒度的差異上，所以為保證煉焦煙煤質量判定的公正有效性，提高黏結指數測定的準確性。我們對焦煤黏結指數與煤樣粒度的關系進行了系統深入探究。

黏結指數測定的原理是以一定量的試驗煙煤和專用無煙煤在規定條下混合均勻，快速加熱成焦，所得焦塊在一定規格的轉鼓內進行強度檢驗，其實質是煤顆粒之間結合牢固程度的一種度量，是各種物理和化學過程的最終結果。為了很好的說明煤樣粒度與黏結指數的關系，我們對影響黏結指數的其他因素盡量多做到穩定規范，如標準無煙煤、轉鼓、箱式高溫爐、壓塊、其他工器具及檢測人員。

1 ?檢測條件的驗證

首先用測定黏結指數標準物質對使用的設備、標準無煙煤及檢測人員等影響因素進行驗證，驗證檢測環節的可靠性。

1.1 使用的計量器具、設備均在檢定/校準有效期內，均滿足 GB/T 5447-2014 煙煤黏結指數測定方法的要求。

1.2 實驗前對電子天平進行檢查自校準、核查鎳鉻壓塊質量，確保壓塊在國標規定的110g～115g之間。

1.3 將樣品放入馬弗爐后，觀察爐溫在3min內能否升溫至（850±10）℃，滿足6min的要求。

1.4 黏結指數測定儀（ 轉鼓預置控制儀）轉鼓儀的轉速（50±0.5）r/min、滿足測定方法要求。

1.5用購買兩種煙煤黏結指數標準物質（GBW12022a、GBW12023a）和隨機帶的標準無煙煤與目前使用的標準無煙煤進行比對試驗，檢測結果見附表1

從上述表中分析，兩種標準無煙煤檢測煙煤黏結指數標準物質GBW12023a（認定值為82）和GBW12022a（認定值為42），其兩組檢測結果均不超方法規定的再現性臨界差;說明在黏結指數測定過程中使用的設備、標準無煙煤及檢測人員均是可靠的。

2 ?煤樣的選擇和制備

2.1 黏結指數量值設計和煤樣的選擇

根據酒泉鋼鐵（集團）有限公司采購的常用煉焦用煤黏結指數量值的范圍以及煤種的穩定性，決定選取黏結指數相對穩定的烏達肥煤、大武口焦精煤和用于氧化性實驗的相對不穩定的馬克焦煤，以3種黏結指數不同量值的煤樣作為實驗標的， 用以制備本次黏結指粒度實驗樣品。見附表2。

2.2 樣品制備

將料場取來的煤樣攤開， 放置于溫度不超過40℃、帶空氣循環裝置的干燥箱進行，但干燥后、稱樣前應將干燥煤樣置于環境溫度下冷卻并使之與大氣濕度達到平衡。冷卻時間視干燥溫度而定，如在40℃下進行干燥，干燥后，按照國家制樣標準要求， 將煤樣逐級破碎到粒度小于0.2 mm，再將小于0.2 mm 的樣品用檢定合格的150目標準篩分成兩份，一份為小于0.1mm，另一份為0.1mm～0.2mm，然后將兩份樣品充分混勻，按照粒度在0.1mm～0.2mm范圍內占比不同，配置成12個樣品。再將配置的每個小樣充分混均。見附表3.

2.3 樣品的均勻性檢查試驗

隨機選擇一個樣品，檢測灰分，驗證樣品的均勻性，檢測結果見附表4。

從上述灰分檢測數據分析，7次檢測結果3倍的標準偏差（RSD）小于方法規定的重復性限要求，說明制備的樣品是均勻的。

3 ?0.1mm～0.2mm范圍粒度分布對黏結指數結果的影響試驗

分別將烏達肥煤、大武口焦精煤和馬克焦煤進行制樣，每個品種在0.1mm～0.2mm粒度范圍內占比從0～100%制備12個樣品，逐一對每個樣品采用相同的檢測方法、相同的檢測設備、相同的標準無煙煤及相同的檢測人員。

3.1 烏達肥煤0.1mm～0.2mm范圍粒度分布黏結指數結果的試驗，見附表5。

從附表5分析，對于黏結指數量值高的肥煤，0.1mm～0.2mm范圍粒度占比在0%和100%的黏結指數的極差是10，從圖1和圖2分析，隨著在粒度在0.1mm～0.2mm范圍的占比增加，其黏結指數存在下降的趨勢;粒度分布在20%～35%的黏結指數差是2，說明對于黏結指數量值高樣品，制樣時0.1mm～0.2mm范圍的粒度只要控制在20%～35%，盡管隨著粒度占比增加，期黏結指數降低，但是檢測結果不超國家標準規定的再現性臨界差的要求。

3.2 大武口焦精煤在0.1mm～0.2mm范圍粒度分布黏結指數結果的試驗，見附表6。

從附表6分析，對于黏結指數量值中等的焦精煤，0.1mm～0.2mm范圍粒度占比在0%和100%的黏結指數的極差是13，從圖3和圖4分析，隨著在粒度在0.1mm～0.2mm范圍的占比增加，其黏結指數存在下降的趨勢較肥煤明顯;粒度分布在20%～35%的黏結指數差是3，說明對于黏結指數量值中等樣品，制樣時0.1mm～0.2mm范圍的粒度只要控制在20%～35%，盡管隨著粒度占比增加，其黏結指數降低，但是檢測結果不超國家標準規定的再現性臨界差的要求。

3.3 馬克焦煤在0.1mm～0.2mm范圍粒度分布黏結指數結果的試驗，見附表7。

從附表7分析，對于黏結指數量值低的焦煤，0.1mm～0.2mm范圍粒度占比在0%和100%的黏結指數的極差是22，從圖5和圖5分析，隨著在粒度在0.1mm～0.2mm范圍的占比增加，其黏結指數存在下降的趨勢比肥煤、焦精煤更明顯;粒度分布在20%～35%的黏結指數差是5，說明對于黏結指數量值低樣品，制樣時0.1mm～0.2mm范圍的粒度即使控制在20%～35%，隨著粒度占比增加，其黏結指數降低顯著，甚至占比在20%和35%的檢測結果超過了國家標準規定的再現性臨界差的要求。

4 ?結論

實驗表明，隨著0.1mm～0.2mm粒度部分所占的比例增大，黏結指數呈下降趨勢，而煤種不同，幅度又有所不同。對黏結指數量值低的煤影響最大，即使制樣在0.1mm～0.2mm粒度控制在20%～35%，也存在黏結指數超再現性臨界差的規定的風險。對黏結指數量值中等和高的的煤影響相對較小。所以建議，當供需雙方在給煤炭交易時存在爭議的，特別是大型鋼鐵集團和礦業集團之間，雙方制樣部門在制備黏結指數量值低的煉焦煤時，最好0.1mm～0.2mm粒度控制在20%～35%，且雙方在0.1mm～0.2mm粒度越接近越好。

參考文獻：

【1】煙煤黏結指數測定方法/GB/T 5447-2014

【2】煤樣的制備方法/GB 474-2008

【3】煙煤黏結指數標準物質的研制 煤質技術2010年第2期