關(guān)于提高煙煤粘結(jié)指數(shù)測定準(zhǔn)確性的思考

胡博 張婧蔚(新疆維吾爾自治區(qū)煤炭煤層氣測試研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

對(duì)煤進(jìn)行粘結(jié)指數(shù)的測定需要在相應(yīng)的規(guī)定下，使用規(guī)定的無煙煤與試驗(yàn)煤樣進(jìn)行混合，將其進(jìn)行加熱，使其快速成焦，然后使用轉(zhuǎn)鼓對(duì)焦塊的耐磨強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)出煤樣的粘結(jié)能力。煤的結(jié)焦性與粘結(jié)性指數(shù)是對(duì)煤進(jìn)行評(píng)價(jià)的主要標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)進(jìn)行煤分類的重要依據(jù)。煙煤，特別是煉焦煤，它的粘結(jié)指數(shù)不僅僅是一個(gè)工藝性的指標(biāo)，同時(shí)更是一個(gè)較為關(guān)鍵的計(jì)價(jià)指標(biāo)。

1 煙煤粘結(jié)指數(shù)測定用煤樣

1.1 煤樣的制備與存放

由于煤炭在存儲(chǔ)的過程當(dāng)中十分容易受到風(fēng)化，煤炭在風(fēng)化后的碳含量極低，但是氧的含量卻會(huì)增加，導(dǎo)致煤炭的粘結(jié)指數(shù)直線下降。所以在進(jìn)行采集粘結(jié)指數(shù)測定的煤樣時(shí)，必須嚴(yán)格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采集工作，采取并未受到破壞已經(jīng)碎裂的煤樣。在采集樣品的過程中，還要對(duì)樣品的防氧化工作重點(diǎn)防范，因?yàn)槊簶邮艿窖趸髸?huì)使粘結(jié)指數(shù)的測定以及其粘結(jié)的能力受到一定的影響，所以對(duì)采集樣品的時(shí)間要進(jìn)行嚴(yán)格的把控，時(shí)間不得超過7天。煤樣存放的時(shí)間也不宜過長，因?yàn)殚L時(shí)間存放會(huì)導(dǎo)致煤樣逐漸產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，最終影響煤樣的粘結(jié)指數(shù)測定的結(jié)果，如果存放時(shí)間在7天之內(nèi)，那么不會(huì)對(duì)煤樣的粘結(jié)指數(shù)測定造成太大的影響，因此將煤樣確定后，需要在7天之內(nèi)得出粘結(jié)指數(shù)的測定結(jié)果。

進(jìn)行煤樣制備的方法：制樣的制備是需要嚴(yán)格按照國家級(jí)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行的，粒度的組成決定了粘結(jié)指標(biāo)的測值，如果是0.1～0.2毫米之間的粒級(jí)，且其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于其自身的20%，這種數(shù)據(jù)所代表的就是粒度偏細(xì)且粘結(jié)數(shù)值過高；如果在0.1～0.2毫米之間，且質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于其自身的35%，則表示試樣的粒度組成偏粗，而且粘結(jié)指數(shù)較小。所以，最終得出的結(jié)論是，被檢測樣品的粒級(jí)必須要在0.1～0.2毫米之間，且比例必須嚴(yán)格控制在20%～35%，對(duì)于煤樣的存放必須放在相對(duì)較封閉干燥的容器內(nèi)，且需要放置在陰涼處保存。

另外，進(jìn)行煙煤粘結(jié)指數(shù)的測定時(shí)，不僅要嚴(yán)格要求煤樣的粒度，另外還需要注重煤樣的狀態(tài)，需要在空氣干燥的環(huán)境下進(jìn)行煤樣的制備。但是在實(shí)際的操作過程當(dāng)中，干燥不夠以及過量的干燥時(shí)有發(fā)生。在干燥不夠的情況下進(jìn)行煤樣的粘結(jié)指數(shù)測定，煤樣依然存在一定的水分，這些水分一般是機(jī)械的吸附使煤粒結(jié)合了，由于吸附的作用，使煤粒之間的結(jié)合過于緊密，雖然這樣的煤樣在加熱的過程當(dāng)中，水分會(huì)蒸發(fā)，但是在加熱的過程尤為迅速，煤粒之間的結(jié)合比無水分的煤粒結(jié)合更加緊固，得出的測定結(jié)果就會(huì)過高。而在干燥過量的情況下進(jìn)行測定，不僅煤炭外在的水分會(huì)消失，煤炭內(nèi)的水分也在消耗，這些水分消耗后，會(huì)使煤炭的內(nèi)部呈現(xiàn)空虛的狀態(tài)，使煤炭變形，進(jìn)而導(dǎo)致粘結(jié)性較低。因此在進(jìn)行測定時(shí)，必須要在符合標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境下、選擇標(biāo)準(zhǔn)的干燥方式進(jìn)行。

1.2 選購專用無煙煤

進(jìn)行煙煤粘接指數(shù)的測定，所選取的煤樣需要選擇寧夏汝箕溝煤礦按照GB14181的規(guī)定所制成的，因該煤樣已經(jīng)通過國家煤檢中心的檢測鑒定了。鑒定無煙煤的技術(shù)要求分別有：煤的水分小于要2.5%；灰分要小于4%；，揮發(fā)分要小于8%；粒度需要保持在0.1～0.2毫米之間；超過0.2毫米以上的不可超過4%，且小于0.1毫米的不可超過6%。

2 煙煤粘結(jié)指數(shù)的測定

2.1 正確的攪拌方法與時(shí)間控制

煤樣是否能夠均勻的混合，完全是由攪拌時(shí)間及方法來掌控的，將兩者均勻的混合在一起，才能保證測定結(jié)果的精準(zhǔn)度，所以在進(jìn)行試樣時(shí)，必須嚴(yán)格的按照國家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將坩堝角度傾斜為45°，并對(duì)其進(jìn)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使其旋轉(zhuǎn)頻率保證在每分鐘15r，與此同時(shí)攪拌需要進(jìn)行順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，并使其動(dòng)作頻率保持在每分鐘150r，而且要求攪拌絲的環(huán)部與干鍋底部和底部相連部分能夠緊密進(jìn)行攪拌，這樣才可以保證煤樣與無煙煤之間的能夠攪拌均勻，同時(shí)還要保證整個(gè)攪拌過程必須控制在2分鐘之內(nèi)。

2.2 馬弗爐的溫度控制與回升速度

攪拌好的混合物必須嚴(yán)格按照國標(biāo)規(guī)定方法進(jìn)行下一步程序，需要將混合物放入850℃的馬弗爐內(nèi)，顱內(nèi)溫度的標(biāo)準(zhǔn)是為850℃，不可大于或者小于10℃，這樣才能保證混合物的焦化效果。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所表明(如表1)，焦化時(shí)間相同、溫度不同的情況下，最終得出的結(jié)果也會(huì)有所不同。測定結(jié)果會(huì)隨著爐內(nèi)溫度升高而升高。在馬弗爐進(jìn)行加熱時(shí)效率不足，就會(huì)導(dǎo)致溫度回升較慢，使焦化時(shí)間縮短，所以最終的測定結(jié)果就會(huì)偏低，基于此便可以利用提升顱內(nèi)溫度的方法來解決這一問題，以此來保證流程嚴(yán)格按照國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，符合溫度回升速度的基本要求。

表1 煤樣的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

2.3 壓塊質(zhì)量及方法

用制定規(guī)格的壓塊來進(jìn)行外力的加壓，使以及熔融的煤粒粘結(jié)無煙煤。實(shí)驗(yàn)證明，壓塊質(zhì)量的大小直接影響著粘結(jié)度，所以在壓塊選擇時(shí)一定要選擇國標(biāo)規(guī)定的鎳銘鋼壓塊，且其重量必須保持在110～115克之間。壓塊在經(jīng)過多次的使用后會(huì)出現(xiàn)剝蝕現(xiàn)象，所以工作人員要對(duì)壓塊進(jìn)行監(jiān)控，將質(zhì)量小于100克的壓塊及時(shí)進(jìn)行更換，以免影響到最終的測定結(jié)果。

2.4 轉(zhuǎn)鼓時(shí)間和轉(zhuǎn)速

粘結(jié)指數(shù)所表示的是煤樣在制定條件下形成的焦塊的耐磨程度以及抗破壞力的大小的指數(shù)，而轉(zhuǎn)速與時(shí)間直接影響著破壞力的大小，轉(zhuǎn)速越快時(shí)間越長，焦塊所承受的研磨力也就越大，粘結(jié)的指數(shù)也就會(huì)越小。因此，在進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速鑒定時(shí)，需要邀請(qǐng)有資質(zhì)的相關(guān)部門來進(jìn)行鑒定，以此保證轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到每分鐘50r，并將轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間保證在5分鐘以內(nèi)，使其總轉(zhuǎn)速保證在每分鐘250r。

3 煙煤連接指數(shù)測樣及制定影響因素

3.1 煙煤采制影響因素

我國的粘結(jié)指數(shù)測定的標(biāo)準(zhǔn)是以寧夏汝箕溝所產(chǎn)的烏木煙煤作為測量標(biāo)準(zhǔn)的。無煙煤與煙煤的區(qū)別不是很大，所以很容易造成混淆的狀況。所以我們要注意的就是在每一次打開煙煤測試樣品袋時(shí)，必須要對(duì)不同批次的樣品進(jìn)行平衡測試，以此來保證標(biāo)準(zhǔn)樣品的質(zhì)量。煤樣的粒徑是否合乎標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于G值確定的影響非常大。在《煙煤粘結(jié)指標(biāo)測定》當(dāng)中明確的指出了：顆粒的尺寸應(yīng)為0.2毫米，應(yīng)占總體煤樣的20%，剩余的粒度應(yīng)在0.2毫米以下。

在對(duì)煤樣進(jìn)行分析時(shí)，會(huì)遇到很多不合格的樣品，確定不合格樣品應(yīng)該取20%～35%的樣品下限來確定，這樣評(píng)定不合格樣品的方式可以很好的保證分析結(jié)果在允許范圍內(nèi)，使煤樣的質(zhì)量得到保證。由于試驗(yàn)環(huán)境的不同，會(huì)出現(xiàn)較低的顆粒，最低的尺寸也在0.2毫米以下，但在正常的試驗(yàn)環(huán)境下，顆粒尺寸會(huì)在小于0.2毫米，且0.1毫米與0.2毫米之間的比例則在20%和35%，在這種情況下，進(jìn)行試驗(yàn)前需要對(duì)煤樣進(jìn)行均勻的混合。

3.2 材質(zhì)樣方法程序的影響因素

在進(jìn)行煙煤的樣品制作時(shí)，需要經(jīng)過幾個(gè)流程：破碎、收縮、混合。在進(jìn)行煙煤的試樣制備時(shí)，如果在最終破碎階段時(shí)磨削的時(shí)間過長，這樣會(huì)影響粘結(jié)劑指標(biāo)測量的測量結(jié)果。因此，技術(shù)人員在進(jìn)行樣品制備時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行破碎、混合、收縮的過程進(jìn)行分析，過程中還要嚴(yán)格控制磨削時(shí)間，以免對(duì)最終分析結(jié)果產(chǎn)生影響。根據(jù)具體數(shù)據(jù)我們可以看出磨削時(shí)間一旦過長就會(huì)出現(xiàn)煤樣過細(xì)的情況，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)的指數(shù)下降。所以在進(jìn)行粘結(jié)指數(shù)的測定時(shí)，應(yīng)將煤樣的消磨時(shí)間控制在1.5分鐘左右，并且還要用特殊的無煙煤作為其自身的粘結(jié)標(biāo)準(zhǔn)值。接下來就要對(duì)攪拌的時(shí)間與方法、壓塊放置及溫度回升的時(shí)間進(jìn)行分析，分析后的結(jié)果要與國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。在對(duì)比的過程中我們發(fā)現(xiàn)，最終結(jié)果要比國際標(biāo)準(zhǔn)焦化標(biāo)準(zhǔn)要高，在抽樣員進(jìn)行取樣時(shí)，要取煤堆下一米的樣煤，煤樣的采集會(huì)對(duì)粘結(jié)指數(shù)的最終結(jié)果產(chǎn)生非常大的影響。采用代表性的煤樣可對(duì)粘結(jié)指標(biāo)的最終結(jié)果的測定起到良好的作用。樣品進(jìn)行加工過程中要依次進(jìn)行破碎、混合、收縮流程，工作人員需要對(duì)各流程的數(shù)據(jù)作出針對(duì)性分析，嚴(yán)格控制破碎顆粒尺寸及破碎時(shí)間，避免對(duì)后期分析造成影響。磨削的過程過長，煤樣就會(huì)產(chǎn)生過細(xì)的情況，影響到最終的粘結(jié)指數(shù)結(jié)果，導(dǎo)致粘結(jié)指數(shù)過低。所以工作人員在進(jìn)行粘結(jié)指標(biāo)樣品制定時(shí)，應(yīng)選取封閉式破碎機(jī)在1.5分鐘內(nèi)進(jìn)行破碎，并且破碎機(jī)的工作時(shí)間不可超過2分鐘。

4 結(jié)語

在進(jìn)行煙煤粘結(jié)指數(shù)的測定時(shí)，需要全方面的對(duì)能夠產(chǎn)生影響的因素進(jìn)行分析，并注意過程當(dāng)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)與細(xì)節(jié)，只有嚴(yán)格遵循國家提出的標(biāo)準(zhǔn)以及操作規(guī)范，才能夠進(jìn)一步使煙煤指數(shù)的準(zhǔn)確率得到保證。另外，根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)可知，使用手工將煤樣進(jìn)行碾碎時(shí)，需要進(jìn)行層層的過篩，但是按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以及方式進(jìn)行粘結(jié)指數(shù)測定的煤樣進(jìn)行制備，可以使得煤樣最初的物理化學(xué)性能以及工藝的特性得到保證，使得測定結(jié)果更加真實(shí)。