浅谈吉氏流动度特征指标在炼焦配煤中的应用

朱丽芳（云南大为制焦有限公司质检中心，云南 曲靖655038）

0 引言

煤的吉氏流动度是指煤样在干馏过程中形成胶质体时的可塑性[1]。其原理在于将煤样隔绝空气加热至一定温度时，煤样软化并呈现胶质体状；随着热解反应的持续进行，胶质体量不断增加，粘度下降而出现流动性，温度进一步升高，胶质体煤样的分解速度大于生成速度，因而不断转化为固体产物和煤气，直到胶质体全部转化为半焦状态。吉氏流动度可作为评价炼焦煤性质的主要表征指标。

吉氏流动度测定过程反映了煤受热后产生塑性体的性质[2]，包括塑性体流动性的大小、软化和固化温度的高低、软化温度区间的宽窄等，这些性质关系到炼焦过程中煤粒之间相互结合的程度，影响着煤结焦的均匀性，因此吉氏流动度指标可以用于指导配煤和焦炭强度的预测[3]，对于降低配煤成本、提高焦炭质量具有实质性意义。

1 实验

1.1 试验样品及其制备

根据国标《煤的塑性测定 恒力矩吉氏塑性仪法》GB/T 25213-2010 的要求制备试验所需的煤样。试样按GB/T 19494.1 或按GB 475 采取，按GB/T 19494.2 或GB 474 制备出4kg粒度小于6mm的试验室煤样。煤样在盘中摊开成薄层，于不超过40℃温度下干燥，使之与试验室大气达到平衡。达到平衡后，不再继续进行干燥，以确保煤样的塑性不因氧化而改变。干燥后，将煤样缩分出500g。将500g 煤样分成4 份，取其中一份用逐级破碎方法破碎到通过0.425mm 筛子。破碎时要最大限度地减少粉煤产率。所得试样中粒度小于0.2mm 细粉应少于最后试样的50%。

1.2 仪器及方法原理

JS1-1 型吉氏流动度测定仪，所用国标《煤的塑性测定 恒力矩吉氏塑性仪法》GB/T 25213-2010 进行试验。吉氏流动度测定仪为单溶浴，全自动操作系统，具有计算机采集试验结果输出，数据可靠，控制系统能够准确的显示即时温度、温度速率、即时胶质体流动度数值。

2 常用煤种(每个煤种10家分析结果)特征指标

通过对15#煤、25#煤、1/3煤、肥煤、瘦煤五种煤种分析结果对比，1/3煤、肥煤初始软化温度Ts、最大流动度温度Tmax、最后流动度温度Tf、固化温度Tr 均比其它煤种提前。25#煤、1/3 煤塑性区间(Tr-Ts)宽，15#煤、肥煤、瘦煤塑性区间(Tr-Ts)窄；1/3煤、肥煤的吉氏流动度较大，次之的25#煤，其他煤种的吉氏流动度相对较小，瘦煤和气煤的吉氏流动度比较小、甚至没有。

3 实践与验证

对库存煤及新采购的煤进行检测，建立了单种煤吉氏流动度分析数据库，利用配煤软件与吉氏流动度的数据库对接，建立了配煤技术模型，通过对六组实验与实际运行进行对比，发现变化情况如下：

3.1 初始软化温度（Ts），最后流动度温度（Tf）

理论初始软化温度平均在423.37℃，实际初始软化温度平均为413.67℃，理论与实际偏差9.70℃，对六组实验数据的比较，其中有一组偏差只有4.21℃，其他组偏差在10～11.29之间，因此、消除误差导致的偏差以外，理论与实际偏差相对稳定在10～11.29℃，有较好的重现性，初始软化温度可作为指导配煤。

理论最后流动度温度平均在494.03℃，实际最后流动度温度平均为494.83℃，理论与实际偏差-0.8℃，对六组实验数据的比较，其中有一组偏差只有-6.71℃，其他组偏差在-1.05～2.55℃之间，因此、消除误差导致的偏差以外，理论与实际偏差相对稳定在-2.0～2.0℃，有较好的重现性,吉氏流动度的最后流动度温度（Tf）可作为指导配煤。

3.2 煤塑性区间(Tr-Ts)

利用理论配合煤拟合数据与实际配合煤数据进行对比，理论煤塑性区间(Tr-Ts)平均在73.66℃，实际煤塑性区间(Tr-Ts)平均为85.67℃，理论与实际偏差-12.0℃，对六组实验数据的比较，其中有两组偏差大于15℃，其它组偏差在9.5～10.5℃之间，因此、消除误差导致的偏差以外，理论与实际偏差相对稳定在9.5～10.5℃，有较好的重现性，因此、吉氏流动度的煤塑性区间(Tr-Ts)可作为指导配煤。

3.3 最大流动度（amax）

利用理论配合煤拟合数据与实际配合煤数据进行对比：

生产三级焦时：理论最大流动度（amax）平均在4430dd/min，实际最大流动度（amax）平均为1421dd/min，理论与实际偏差2409dd/min；

生产80C冶金焦时：理论最大流动度（amax）平均在2746dd/min，实际最大流动度（amax）平均为544dd/min，理论与实际偏差2202dd/min。

从实验数据得出，理论值与实际值偏差在2202～2409dd/min 之间，在实际生产过程中，结合客户对焦炭质量的要求，三级焦的配合煤最大流动度不小于1100dd/min，80C 冶金焦的配合煤最大流动度控制在不小于300dd/min，生产的焦炭质量满足客户的要求。

3.4 通过实验与实际生产比对，形成了配合煤质量控制的指标要求，情况如下：

3.4.1 80C冶金焦配合煤质量要求：

灰分：13.5%～14%，挥发分：26%～29%，硫分：0.4%～0.75%，G：73%～78%，X:>34mm，Y：12～16mm，配合煤细度（<3mm 占比）>85%，最大流动度amax：>300dd/min，煤塑性区间(Tr-Ts):>82℃，初始软化温度Ts：410～430℃，最后流动度温度Tf：490～500℃。

3.4.2 三级焦配合煤质量要求：

灰分：10.0%～10.5%，挥发分：26%～29%，硫分：0.4%～0.75%，G：78%～83%，X:>34mm，Y：14～18mm，配合煤细度（<3mm 占比）>85%，最大流动度amax：>140dd/min，煤塑性区间(Tr-Ts):>85℃，初始软化温度Ts：410～430℃，最后流动度温度Tf：490～502℃。

4 结语

（1）吉氏流动度对于全面评价炼焦煤的质量特性具有重要意义，且其检测自动化程度高，操作简便，人为影响因素小，评价较客观。

（2）吉氏流动度对弱黏煤和强黏煤均有较好的区分能力，特别是对中等黏结程度的炼焦煤，区分能力要优于其他黏结性指标。

（3）吉氏流动度的最大流动度温度与炼焦煤的变质程度呈现良好的相关性，在一定范围内反映炼焦煤的变质程度，为炼焦煤质量的全面评价提供了参考。

（4）吉氏流动度利用初始软化温度、最后流动温度、煤塑性区间和最大流动度能够指导配煤炼焦，理论与实际存在一定的偏差，但偏差值波动较小，可以作为炼焦配煤理论依据。

（5）由于炼焦煤从开采、洗选、运输、储存、使用，需要一定的时间，如果在采购时策划不周密，会导致部分煤在煤场上存放时间过长，由于煤在与空气接触会发生氧化，导致煤质发生变化，最终影响产品质量，利用吉氏流动度可以很好的检测煤质因存放时间的长短，煤质质量发生较大变化，同时可以利用此特性来指导使用单位和采购单位，容易变质的煤尽可能少采购，采购后尽快使用。

（6）在配煤炼焦生产过程中，为了保证结焦的均匀性，应充分考虑不同变质程度煤的结焦区间，使不同煤的软化温度区间充分衔接，并使得惰性组分能够得到充分黏结从而确保焦炭质量，降低炼焦成本，提高经济效益。