煤粘结指数测定影响因素的探讨

赵 泽 美

(山西省地质勘查局二一三地质队，山西 临汾 041000)



煤粘结指数测定影响因素的探讨

赵 泽 美

(山西省地质勘查局二一三地质队，山西 临汾 041000)

简单介绍了测定煤粘结指数的基本原理，从采样、制样、焦化等方面，总结了影响煤粘结指数测定的主要因素，并提出了几点确保粘结指数测定结果精确性的建议，以更加准确地划分煤的种类。

煤粉，粘结指数，煤样粒度，焦化温度

工业生产对煤的需求量不断增加，而煤粉的种类又非常多，其相应的粘结指数也各不一样，从30到100均有存在。我国的供煤厂很多，所测定的粘结指数波动范围非常大，但是，大多企业在购买煤材料时，均是以粘结指数作为依据的，常常会有生产厂家要求进行复检。煤的粘结指数可以直接反映煤质量的好坏，对焦炭质量、客户结算均具有直接的影响，也在一定程度上影响着企业的经济效益。所以，对煤粘结指数进行精确的测定非常重要。

1 测定煤的粘结指数的原理

煤粘结指数是根据ISO 335—1974这一国际标准，将罗加指数进行进一步的优化而得到的，可以用它来表示煤的粘结性。在测定粘结指数的过程中，将单次测定的实践尽量缩短，以便对煤的种类进行更加准确的划分。该指数测定的基本原理为：根据规定的比例，把试验煤的样品与专用的无烟煤进行混合，其中专用无烟煤的相关参数为：粒度在0.1 mm和0.2 mm之间，Vdaf<8.0%，Ad<4%，之后将混合后的煤进行快速的加热，使其成焦块，然后利用转鼓检验它的强度，最后，根据测试的强度结果，也就是焦块抗破坏能力的大小，计算出相应的粘结指数，用该指数来表示煤样的粘结性。所以，从本质上来说，粘结指数就是将煤样加热以后，其煤粒间、煤粒与惰性颗粒间相互结合时牢固性的表达，是一种综合表示煤样化学变化和所有特点的参数，可以记为G值或G指数[1]。

2 影响G值的因素

在测定G指数的过程中，影响最终测定结果的因素有很多，笔者基于G值测定的基本原理，将其分为了取样、制样、焦化等过程中因素。

2.1 影响取样过程的因素

1)煤样粒度。经实验证明，煤样粒度会对G值测定的准确性产生明显的影响。在粒度比较小的时候，G指数会相对较大，但是变化的程度会因煤的种类而异。产生这种现象的原因是煤的粒度比较小，与一样质量的烟煤相比，其表面积会大很多，使其煤粒和惰性煤粒充分结合，那么其粘结性就越好，相应的焦块的强度就会增大，所以，G值就会更高。但是，不同种类的煤样，包含的胶质体成分的数量是不同的，致使其粘结性有所不同，所测得的G值的变化幅度就有所不同。

2)放置时间。当焦化温度、焦化时间、煤粒度相同时，放置时间也会影响无灰煤G指数的大小。实验证明，随着放置时间的增加，无灰煤的G值会呈现出逐渐降低的趋势，而且当放置时间在5 d之内的时候，G值变化幅度较小；当大于5 d的时候，G值会显著降低。究其原因可能是，在放置的时候，无灰煤会产生氧化反应，粘结性受到影响，随着放置时间的增加，G值就会变小，所以，无灰煤试样的放置时间不宜大于5 d。

2.2 影响制样过程的主要因素

1)煤样和专用无烟煤的配比。在GB 474—1996中，为了增加G指数测定范围的程度，以便增强辨识强粘煤的能力，推出了加大专用无烟煤含量的方法，在烟煤的G指数超过18的时候，将煤样与无烟煤的配比变更为1∶5。但是，实践发现，这种更改对G指数的测定范围并没有很大幅度的提高。所以，有专家将两者的比例设定为0.7∶5.3和0.8∶5.2，结果发现，随着煤样和专用无烟煤比例的降低，G指数的测定范围会随之增大，但是测定结果的标准误差也会相应地增加。

2)制样时间。有学者用粒度均超过0.2 mm的煤样进行了实验，设定了不同的制样时间(30 s,90 s)。实验结果表明，随着制样时间的延长，煤样的G指数呈现出逐渐降低的趋势。究其原因可能是，制样时间的延长会致使煤样的温度升高，产生氧化反应，粘结能力受到影响，G值逐渐减小。此外，不同的煤种类，会受到不同程度的影响，通常G指数较低的煤所受的影响比较大。所以，应当根据相关的标准把握好制样的时间，所测得的G值才能比较准确。

3)煤样的干燥条件。试样的制备指的是把采取的煤样制备成具有代表性的少量样品，工序复杂，包括破碎、筛选、混合等步骤，每道工序的操作是否规范均对G值测定结果具有一定的影响。

大量的实验结果表明，样品的干燥条件对G指数准确性的影响非常明显，并且不一样的干燥条件，G指数测定结果的误差会很大。在国家标准中有对煤样干燥条件的规定：当温度小于50 ℃时，应当对煤样进行适当的干燥，其方法为：把采取的煤样摊开置于盘中，在低于50 ℃的条件下进行干燥处理。

2.3 影响焦化过程的主要因素

1)焦化时间。经实验证明，随着焦化时间增加，G指数呈现出逐渐增加的趋势(试样1)，但是，当烟煤的G指数非常高的时候，这种变化就不会很显著(试样2)，表1是不同焦化时间下煤样G值的变化。

表1 不同焦化时间对G指数的影响

2)焦化温度。相关实验表明，随着焦化温度的变化，原煤、无灰煤的G指数会呈现出显著的差异，而且，通常在一样的焦化温度条件下，无灰煤的G值会比原煤的G值高。随着焦化温度的提高，原煤的G值会慢慢增加，当焦化温度大于850 ℃时，会因为煤样变成焦块，其G值变化幅度很小；但是，随着焦化温度的提高，无灰煤的G值会呈现出先升高后降低的趋势，并且会在850 ℃焦化温度下呈现出最大值。究其原因可能和煤中的惰性颗粒含量相关，在烟煤中，惰性颗粒会有支撑焦炭的功能，可以在一定程度上维持焦炭强度的大小；但是，在无灰煤中，所含惰性颗粒很少，所以形成的焦块强度很小，当温度非常高的时候，焦块很有可能会破裂，所以，在850 ℃以后，无灰煤的G值会呈现出降低的趋势。此外，因为无灰煤所含的惰性成分比原煤少很多，所以，无灰煤的G指数会比原煤大很多。

3)转鼓的时间和速度。相关实验表明，随着转鼓速度的增大、转动时间的延长，焦块承受的摩擦力也会随之增大，其粘结性也会受到影响，G指数随之降低。所以，根据相关的标准，在实验中应当确保2次转鼓都应该达到每5 min 200 r，同时把1 mm的筛上的煤样作为称量无，来确保G值测定的准确性。

4)压块质量。大量的实验表明，压块质量会对无烟煤、煤样的粘结性产生很大的影响。而且，通常情况下，随着压块质量的增加，粘结性能会越好，G指数也会随之增加。因此，在实验的过程中，一定要根据相关的标准来选择压块的质量，一般铂铬钢压块的质量在110 g～115 g之间，在持续使用了一定的时间之后，一定要重新测量一下，倘若已经不能满足规定的要求，就应该果断的放弃使用。在将压块放进去之前，一定要将坩埚壁上已经搅拌好的样品清理下去，让它稍微低于坩埚中间的混合样，然后把压块放进去，这样做的目的是让坩埚中的混合样品可以全部在压块的下方，否则的话，所测得的G指数会偏低。

2.4 其他因素的影响

1)灰分。有研究者用具有不同比例灰分的煤料进行了灰分对G指数影响的测试。实验结果表明，灰分可以显著影响煤样的G指数，并且，随着灰分比例的增大，G指数会呈现出注浆降低的趋势。此外，不同种类的煤灰受到不同程度的影响。所以，当G值测定实验中没有减灰的规定，那么所测得的G指数就可以更加真实地反映灰分含量不同时，同一种煤的粘结能力，对炼焦配煤行业有着重要的指导作用。

2)煤样混合时的均匀度。由于搅拌时间、方法的不同，煤样、无烟煤混合时的均匀度就会有所不同，因此，在实验中一定要根据相关的标准来确定时间、流程，通常搅拌的时间是2 min，这样煤样、专用无烟煤会进行充分的混合。但是，不同的操作人员之间会有误差的出现，因此，在具体操作的时候，同一个试样一定要按照一个方法来进行。此外，在搅拌的过程中，应当尽量把搅拌棒触碰到坩埚的最底部，并按照顺时针的方向将搅拌棒沿着锅壁进行搅拌，控制好搅拌的速度，并保证能在2 min的时间内可以升至规定的标准速度；搅拌的同时，另一只手要把坩埚按照逆时针的方向旋转45°[2]。

3 保证G指数测定结果准确性的建议

经过上述讨论，我们了解到G指数的测定试验是非常主观的，虽然当前已经有国家标准对G指数的测定过程(采样、制样、焦化等等)进行了规范，但是，为了进一步提高G指数测定结果的准确性，笔者提出了以下建议：

1)应该定期对G指数测定的相关人员(采样、制样、焦化等等)进行专业培训，提高他们的专业知识，还可以通过交叉的方法培养他们的综合素质。2)在具体的操作过程中，应注意的事项有：烘干煤样时的温度不宜大于50 ℃、样品制备时煤样和专用无烟煤的比例、搅拌的速度和时间、转鼓的运行情况等等。3)相关部门应当制定一定的技术标准，而检测人员应当根据标准中的规定进行操作，以保证煤样G指数测定结果的准确性。此外，先进智能化技术在G指数测定设备中的应用，使得焦化时间、温度等问题得到了有效的解决[3]。

4 结语

在G指数的测定试验中，G值的准确度会受到很多因素的影响，随着试验条件的变化，G值也会呈现出不同的变化，所以，G值测定试验一定要操作规范。当G指数的测定结果呈现出一定的差异的时候，应当综合考虑各种因素的影响，并针对具体的情况采取相应的措施。

[1] 吴 琨,郑 丽,魏风英.煤粘结指数测定影响因素探讨[J].新疆钢铁,2015(1):20-23.

[2] 刘 敏,刘志鹏.影响烟煤粘结指数准确性的主要因素分析[A].2014中国选煤发展论坛论文集[C].2014:7.

[3] 李立业,黄世平,李 伟,等.无灰煤粘结指数测定影响因素研究[J].燃料与化工,2016(1):42-43，45.

Exploration on factors influencing coal caking index determination

Zhao Zemei

(ShanxiGeologySurveyBureauNo.213GeologyDepartment,Linfen041000,China)

The paper briefly introduces basic principles of coal caking index determination, summarizes major factors influencing coal caking index determination from aspects of sampling, sample preparation and coking, and puts forward some suggestions for guaranteeing caking index determining results accuracy, with a view to definitely distinguish coal categories.

coal powder, caking indexes, coal sample granularity, coking temperature

1009-6825(2016)32-0096-02

2016-09-04

赵泽美(1983- )，女，助理工程师

TQ533.3

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