炼焦用煤胶质层指数和奥亚膨胀度指标的局限性分析

雷亚丽，王岩凰

（汾西矿业集团煤质运销中心，山西 介休 032000）

在对肥煤进行判定时，存在较多的指标，其中以下两种指标是非常重要的，针对干燥无灰基挥发分（Vdaf%）而言，在其介于10%～20%之间，胶质层指数大于25 mm，膨胀度大于150%的煤种，即为16 号肥煤；在Vdaf%介于20%～28%之间，胶质层指数大于25 mm，膨胀度大于150%的煤种，即为26 号肥煤；在Vdaf%介于28%～37%之间，胶质层指数大于25 mm，膨胀度大于220%的煤种，即为36 号肥煤；在对其他煤种进行评价时，这两项指标也为关键的指标，比如焦煤，被大力推广于炼焦公司。伴随国外资源的涌入，出现炼焦煤塑性差异较大的情况。

1 胶质层指数介绍

对于烟煤塑性的表征，它为一项重要的指标，针对胶质层，通过其最厚值以及收缩度来进行表征。通过对测定仪的使用，对煤样进行加热处理，在达到一定温度之后，逐渐产生胶质体，同时产生多个部分，比如“半焦层”。借助探针测定厚度的改变，同时绘制指数曲线，据此计算最大厚度，针对最终点以及零点线，根据二者之间的距离，计算收缩度。在对粘结性进行测定时，往往会采取这一方法，在煤的分类上，存在着多项参数，尤其是胶质层指数[1]。实际上，这一参数存在局限性，比如，煤样用量偏多，有着较大误差，重现性不理想等。

2 奥亚膨胀度概述

膨胀度测定方法诞生于1926 年，通过几年的发展，被推广于一些西欧国家，在1953 年的时候，对于煤的分类，将奥亚膨胀度规定为关键指标。现如今，在区分肥煤以及别的煤类时，常常会利用该指标。此种方式常常通过慢热加热，进一步来测定黏结性。以下为根本的方法：把10 g 煤样和1 mL 水进行混合，前者的粒度不超过0.15 mm，于钢模内根据既定的方式，制备煤样本（其长度达到6 cm），放在膨胀管内，同时在上方放膨胀杆，它可以不受约束滑动。把以上装置放入电炉，进行加热处理，这时温度已达到330 ℃，以3 ℃/min 进行加温，直到温度达到500～550 ℃。在温度超过一定值时，煤会逐渐分解，析出挥发组分，之后是胶质体，伴随持续地析出，煤样本慢慢变短，紧接着膨胀杆降低，即为煤收缩。在处于塑性状态的情况下，并且填充所有空隙时，膨胀杆停止降低，煤的收缩完成。在此之后，伴随温度的变大，塑性体逐渐膨胀，同时促使杆上升，即为煤膨胀。在处于固化点时，成为半焦状态，膨胀杆不再运行。煤性质存在差异，膨胀高度以及速度也不一样。一般情况下，煤化程度偏大或者偏小，膨胀度均相对较小；而煤化度一般的煤种，黏结性理想，膨胀度也较大。所以，通过膨胀度试验可以充分体现煤的黏结性。这一方法误差较小，重现性理想，能够很好区分黏结性。另外，膨胀度和煤质量最大厚度存在线性关系。

3 试验分析

选择四组炼焦煤，无论是其膨胀度，还是胶质层指数，都是一样的，对其镜质组的相关参数进行测定，其中包括组分以及塑性等。根据既定的测定方式，完成对指数以及膨胀度的测试；根据国标标准来测定反射率，标准片是0.59 以及1.71 双标，选用进口的显微光度计；根据矿物测定方式，完成对组分的测定，根据流动度测定规范，进一步来测定塑性；根据光学组织测定标准，完成对结构的测定[2]。

4 结果研究以及讨论

4.1 指数值与膨胀度值表征塑性的局限性

下页表1 所示为炼焦煤变质度、指数值、膨胀度值以及塑性。变质度、指数以及膨胀度一样的炼焦煤塑性悬殊。各矿点炼焦煤存在一样或悬殊不大的变质度、指数以及膨胀度，不过从高温塑性上来看，却有着突出的不同，软化温度超出7～19 ℃的范围，流动度约低于82%～93%，相对高的软化温度、流动度不大等，都可能影响到小球体生成，换句话来讲，有碍于产生光学组织结构。

表1 炼焦煤变质度、指数值、膨胀度值以及塑性

4.2 组分表征塑性局限性

表2 所示为炼焦煤变质度、组分以及塑性指标。以往煤化学观点指出，就镜质组而言，其属于活性组分，其中存在相对优质的煤。实际上，根据表2 来分析，Banga 煤、massey 煤等与贵州、赵城煤等进行对比，前者镜质组含量约超过后者7%～22%，不过所存在的高温塑性较低。这与含量无关，主要由于活性较低造成的，前者的分子结构，存在相对小的热解活性，然而所产生的胶质体，却存在很好的缩聚活性。前者热解所产生的分子，极有可能产生铰链键。显而易见，只按照含量的多少，来对结焦性进行判断，可能会存在一定的偏差。根据相关资料得知，活性不高和其成因有着很大的联系。

表2 炼焦煤变质度、组分以及塑性指标

4.3 指数值与膨胀度值表征结构局限性

表3 所示为炼焦煤变质度、指数值、膨胀度以及结构构成。根据表3 中所含信息可知：变质度一样、指数值以及膨胀度一样，或这些参数悬殊不大的单种煤，在组织结构上存在着较大的不同。各矿点炼焦煤存在一样或悬殊不大的变质度、指数以及膨胀度，不过从组织结构上来看，却存在显著的不同，在镶嵌结构上，与后者进行对比，前者要低于27%～50%。反射率在1.0%～1.2%间的煤种，以成焦特点来分析，属于一种粗粒结构。实际上，因为性质独特，再加上塑性不够理想，从而促使纤维化转变。在色区尺寸方面，前者表现出纤维化特点，而后者则表现出镶嵌结构特点[3]。

表3 炼焦煤变质度、指数值、膨胀度以及结构

4.4 指数值以及膨胀度的局限性影响

根据以上探究得知，即便各矿点炼焦煤存在一样或悬殊不大的变质度、指数以及膨胀度，不过以高温塑性来分析，却存在着较大的不同，导致组织结构较为悬殊。软化温度、固化温度相对高，流动度较小，能够促进小球体生成，即助于产生组织结构的改善。而以镶嵌结构来分析，有着很强的差异性，裂纹通常向着层片曲折方向，同时有着大量分支，断面很大，若要开裂的话，则会耗用一定能量，因此不易开裂，或即便开裂，也极有可能中止，避免产生较大的裂缝。另一方面，单元间通过化学键连接，存在相对大的内聚力，出现开裂的几率较小。所以，镶嵌结构含量多的煤种，有着相对理想的冷、热态强度，较为合理。

5 结论

变质度、指数以及膨胀度一样，或者这些参数较为接近的炼焦煤塑性悬殊，软化温度的差值介于7～19 ℃，流动度的差值约介于82%～93%。软化温度相对大，流动度较小，可以促进小球体生成。以镶嵌结构来分析，其含量差值介于27%～50%之间。镜质组含量多的煤种，其塑性并不一定理想，只按照含量的多少，来对结焦性进行判断，这样可能会存在一定的偏差。变质度、指数值以及膨胀度相同，或这些参数悬殊不大的单种煤，在组织结构上存在着较大的不同，进而在成焦之后，会直接决定相应的冷、热态强度。总而言之，通过胶质层指数以及膨胀度，来对结焦性进行表征时，会有着一定的局限性，对奥亚膨胀度这一指标的合理评价，不但与变质度有关，而且与焦煤的塑性以及组织结构也是相当有关的。