烟煤粘结指数的测定解析课件.ppt

烟煤粘结指数的测定,主讲人：梁东,2011.06,粘结指数测定,?,?,?,?,?,?,?,?,?,测定原理,方法要点,仪器设备,煤样及无烟煤,试验步骤,结果计算,补充试验,结果报告及精密度,测定中注意事项,概述,?,煤的粘结性和结焦性是炼焦用煤最重要的工艺性,质，用于炼焦的煤（或配煤）必须具有较好的粘,结性和结焦性，才能炼出质量合格的焦炭。,?,粘结指数（,G,值）是烟煤分类的主要指标，对于,确定烟煤的种类、判断单种煤质量的好坏、确定,经济合理的配比、研究配合煤的质量变化、预测,和提高焦炭质量十分重要。,测定原理,?,粘结指数是评价煤的塑性的一个指标。以,G,或,GR.I,表示。,粘结指数是,1976,年由中国煤炭科学研究院北京煤化学研究,所提出的，,1985,年制定了国家标准（,GB 5447,），,1986,年,成为中国煤炭分类国家标准中确定烟煤工艺类别的主要指,标之一。根据煤的粘结指数，可以大致确定该煤的主要用,途；利用煤的挥发分和粘结指数图，可以了解各种煤在炼,焦配煤中的作用，这对指导配煤，确定经济合理的配煤比,具有一定意义。粘结指数的测定原理与罗加指数的测定原,理相似，即以一定质量的试验煤样和专用无烟煤混合均匀，,在规定条件下加热成焦，所得焦炭在一定规格的转鼓内进,行强度检验，以焦块的耐磨强度表示试验煤样的粘结能力,.,煤样的制备,?,在测定煤的粘结指数时，煤样的制备执行,GB474-2008,，,其中规定煤样干燥可用温度不高于,50,且带空气循环装置,的干燥室或干燥箱进行，但在干燥后、称量前应将干燥煤,样置于环境温度下冷却并使之与大气适度达到平衡，冷却,温度视干燥温度而定，如在,40,下进行干燥，则一般冷却,3h,足够，但在下列情况下，不应在高于,40,温度下干燥：,?,易氧化煤；,?,受煤的氧化影响较大的测定指标（如粘结性和膨胀性）用,煤样；,?,空气干燥作为全水分测定的一部分。,方法要点,?,方法要点是将一定质量的试验煤样和专用无烟煤，在规定,的条件下混合，快速加热成焦，所得焦块在一定规格的转,鼓内进行强度检验，以焦块的耐磨强度，即抗破坏力的大,小来表示试验煤样的粘结能力。因此，烟煤粘结指数实质,是试验煤样在受热后，煤颗粒之间或煤粒与惰性组分颗粒,间结合牢固程度的一种度量，它是各种物理和化学变化过,程的最终结果。,仪器设备,?,（,1,）天平：精度不低于,0.001g,?,（,2,）瓷质专用坩埚和坩埚盖：见图,1,；,?,（,3,）搅拌丝：由直径,1,1.5mm,的金属丝制成，见图,2,图,2,坩埚,和盖,图,1,坩埚和盖,仪器设备,?,（,4,）镍铬钢压块：重,110115g,，,见图,3,，,?,（,5,）压力器：专用设备，以,6 kg,重量,压紧试验煤样与无烟煤混合物，见图,4,图,3,压块,图,4,压力器,仪器设备,?,（,6,）马弗炉：该炉具有均匀加,热带，其恒温区,(850,士,100,),长,度不小于,120mm,，并附有调压,器或恒温控制；,?,（,7,）转鼓试验装置：包括两个,转鼓、一台变速器和一台电动,机。转鼓转速必须保证,50,2,r/min,。转鼓内径,200mm,，深,70mm,，厚,2mm,，壁上铆有相距,180,、厚,3mm,的挡板两块，见,图,5,；,图,5,转鼓,仪器设备,?,（,8,）圆孔筛：筛孔直径,1mm,；,?,（,9,）坩埚架：由直径,34mm,镍,铬丝制成，见图,6,；,?,（,10,）秒表、干燥器、小镊子、,小刷子、带手柄平铲、搪瓷盘,（,300 mm,220mm,25mm,）,等。,图,6,坩埚架示意图,煤样及专用无烟煤,?,1.,煤样,?,粘结指数试验煤样，应是达到空气干燥状态、粒度小于,0.2mm,的分析煤样，其中,0.10.2m m,的煤粒占全部煤样的,2035%,。煤样粉碎后并在试验前，应混合均匀。,?,粘结指数试验煤样应装在密封的容器中，制样后到试验的,时司不应超过一星期。如超过一星期，应在报告中注明制,样和试验时间。,煤样及专用无烟煤,?,2.,无烟煤,?,粘结指数测定中所用的无烟煤，必须是宁夏汝箕沟煤矿的,专用无烟煤。其技术要求为：专用无烟煤采样、制样及质,量要求。,?,M,ad,2.5,；,A,d,4.0%,；,V,daf,8.0%,。,?,粒度为,0.1,0.2mm,，其中粒度大于,0.2mm,的筛上率应不大,于,4%,，粒度小于,0.1mm,筛下率不大于,6%,。,试验步骤,?,1,、先称取,5g,无烟煤，再称取,1g,试验煤样放入坩埚内，质,量应称准到,0.001g,。,?,2,、用搅拌丝坩埚内的混合物搅拌,2min,，搅拌方法是：坩,埚作,45,左右倾斜，逆时针方向转动，约,15r/min,，搅拌丝,按同样倾角作顺时针方向转动，约,150 r/min,，搅拌时搅拌,丝的圆环接触坩埚壁与相连接的圆孤部分。经,lmin45s,后,，一边继续搅拌，一边将坩埚与搅拌丝逐渐转至垂直位置,，,2min,时，搅拌结束，亦可用达到同样搅拌效果的机械,装置进行搅拌。在搅拌时，应防止煤样外溅。,试验步骤,?,3,、搅拌后，将坩埚壁上煤粉轻轻扫下，用搅拌丝轻轻将,混合煤样拨平，沿坩埚壁的层面略低,1-2mm,，以便压块将,混合物压紧后，使煤样表面处于同一平面。,?,4,、用镊子夹压块于坩埚中央，然后将其置于压力器下压,30,秒，加压时防止冲击。,?,5,、加压结束后，压块仍留在混合物上，加上坩埚盖，注,意从搅拌时开始，带有混合物的坩埚，应轻拿轻放，避免,受到撞击与振动。,试验步骤,?,6,、将带盖的坩埚放在在坩埚架中，用带手柄的平铲托起,坩埚架，放入预先升温到,850,的马弗炉内的恒温区。放,入坩埚后的,6min,内，炉温应恢复到,850,，以后炉温应保,持在,850,士,10,，从放入坩埚开始计时，焦化,15min,，之,后，将坩埚从马弗炉中取出，放置冷却到室温。若不立即,进行转鼓试验，则将坩埚放入干燥器中，马弗炉温度测量,点，应在两行坩埚中央。,?,7,、从冷却后的坩埚中取出压块。当压块上附有焦屑时，,应刷入坩埚内，称量焦渣总,t,，然后将其放入转鼓内，进,行第一次转鼓试验，转鼓试验后的焦块用,lmm,的圆孔筛进,行筛分，再称量筛上部分质量，然后，将其放入转鼓进行,第二次转鼓试验，重复筛分，称量操作。,结果计算,?,粘结指数,(G),按下式计算：,G,?,10,?,30,m,1,?,70,m,2,m,式中,m,焦化处理后焦渣总量，,g,；,m,1,第,1,次转鼓试验后，筛上部分的质量，,m,2,第,2,次转鼓试验后，筛上部分的质量，,计算结果取到小数第,1,位,g,；,g,；,补充试验,?,当测得,G,小于,18,时，需重作试验。此时，试验煤样和无烟,煤的比例改为,3,：,3,，即,3g,试验煤样与,3g,专用无烟煤，其余,试验步骤均与以上测定步骤相同。结果按下式计算：,30,m,1,?,70,m,2,G,?,5,m,式中符号意义与前式相同。,结果报告及精密度,?,取重复试验结果的算数平均值作为最终结果。报告值修约,到整数。,?,每一试验煤样应进行两次重复试验。,G,指数,18,时，重复,性限为,3,，再现性临界差为,4,；,G18,时，重复性限为,1,，再现性临界差为,2,。,结果报告及精密度,?,各种煤的粘结指数变化范围。煤的变质程度不同，粘结性不一样。一,般中等煤化度的肥煤粘结性最好，,G,值最大。我国各种煤的粘结指数,范围在,0,110,内变化，见表,5,。,?,?,表,5,我国各类烟煤粘结指数的大致范围,煤种,GR.I.,气煤,肥煤,焦煤,瘦煤,贫煤,5,不粘煤,5,长焰煤,0,25,弱粘煤,5,40,15,90,90,110,40,90,5,60,测定中注意事项,?,焦化温度,?,根据在相同焦化时间,(15min),、不同焦化温度,(830,，,850,和,870,),下的试验结果，证明随焦化温度的升高，,G,指数有偏高的趋势，而煤种不同，偏高的幅度也不相同，,因此，试验中应严格按照,GB 5447,烟煤粘结指数测定方,法规定，将焦化温度控制在,(850,10),。,测定中注意事项,?,焦化时间,?,同一焦化温度,(850,),，不同焦化时间,(10min,，,13min,，,15min,和,17min),的试验证明，随焦化时间的延长，,G,指数略,有偏高，但不太明显。为了保证结果的准确可靠性，必须,严格按,GB/T5447-1997,规定控制焦化时间为,15 min,。,测定中注意事项,?,马弗炉温度回升速度,?,按照国标规定，当煤样放人马弗炉后,6min,内，炉温应恢复,到,850,。因为回升速度的快慢，直接影响到在有效的焦,化温度下的焦化时间，从而影响试验结果。回升速度慢，,有效焦化温度下的时间短，测定结果偏低。故实际操作中,必须严格控制炉温的回升速度。如果由于马弗炉加热效率,不够，造成温度回升速度过慢，则可用适当提高煤样入炉,温度的方法来保证回升速度符合要求,。,测定中注意事项,?,试验煤样粒度和放置时间,?,为了提高测定结果的准确定，必须小心制样，最好用逐级破碎的方法,，尽量减少小于,0.1mm,粒度级的比例，使,0.1,0.2mm,粒度级的比例达,到,20%,35%,。,?,如果,0.1,0.2 mm,粒级的质量百分数小于,20,，意味着在试样中小于,0.1 mm,的,份量较多，粒度组成偏细，,G,值有偏高的趋势，但偏高的幅度随煤种不同而,异；反之，如,0.1-0.2 mm,粒级的质量百分数大于,35%,，说明试样的粒度组成偏,粗，,G,值有偏低的可能。因此试验煤样的制备粒度是影响粘结指数,G,值的重要,指标。必须将煤样经过破碎、筛分、混合、缩分、干燥等工序，按照规定将,较大量的煤样加工成少量的具有代表性且粒度组成合乎规定的试验样品，是,保证结果准确性的首要条件。为了提高测定结果的准确度，最好用逐级破碎,的方法，尽量减少小于,0.1 mm,粒级煤的比例，使,0.1-0.2 mm,粒级煤的比例达,到,20%-35%,，同时将整个采样、制样、化验的周期，控制在,7,天内。,测定中注意事项,?,试验煤样粒度和放置时间,?,测定粘结指数必须采制新鲜煤样，因为煤样氧化后会影响,其粘结能力，特别是低阶烟煤，氧化的影响尤为显著。因,此，随煤样放置时间的增长，,G,指数逐渐下降，但一般在,7d,内无显著变化。因此制成试验煤样后，必须在,7d,内进行,粘结指数测定并报出结果。但夏天室温过高，煤样测定前,宜放入冰箱冷藏室保存。,测定中注意事项,?,煤样与无烟煤的混合均匀程度,?,两者混合越均匀，结果越可靠；因此，试验中应严格地按,照,GB/T 5447,规定的方法，将试样充分混合均匀。当用机,械搅拌器时，必须预先进行对比试验，确认其试验结果与,人工搅拌一致，且精密度良好，方可使用。在气温高，湿,度大的地区，试验煤样容易结块，在机械搅拌前，要先将,结块的煤弄碎，然后再用机械搅拌装置将试验煤样与专用,无烟煤混合，否则会因搅拌不匀而造成结果超差。,测定中注意事项,?,转鼓转速和时间,?,粘结指数是表示煤样在规定条件下所成焦块的耐磨强度或,对破坏抗力大小的指标，而转速和时间与研磨力或破坏力,的大小有关。速度越快，时间越长，焦块所受的研磨力也,越大，,G,数就越小。因此国标规定，转鼓速度为,(50,士,2)r/,min,，,5min,内总转速为,(250,士,10)r/min,。,测定中注意事项,?,压块质量,?,使用压块可施加一个外力，促使熔融的煤粒去粘结无烟煤。压块质量,越大，粘结越好，,G,指数也会偏高。国标规定，用镍铬钢压块，质量,为,110-115g,。镍铬钢块的寿命相对较长，若用其它压块，如碳钢，经,多次试验后，压块会因氧化剥蚀掉铁皮，质量减轻，影响测定结果。,然而，由于经多次试验后，压块会因氧化作用而剥蚀，其质量会减轻,，所以应经常检验压块的质量，当它小于,110g,时，就不宜再使用。,测定中注意事项,?,坩埚在马弗炉内的放置位置,?,测定某一煤样的粘结指数时，一般需要作两次重复试验，,得到两个测定结果后取平均值作为报出结果。在进行重复,性试验时，同一样品的两个坩埚，应在不同炉次焦化，而,且要求这两个坩埚在不同炉次焦化时，放在不同的位置。,测定中注意事项,?,进行补充试验前的预先估计,?,对于,G,指数小于,18,的弱粘结性煤，往往需要进行两种配比,试验，有些无效测定在所难免。我们统计了弱粘结性煤与,挥发分测定时焦渣号的关系，发现凡有焦渣号为,1,号、,2,号、,3,号的烟煤煤样，无须进行,1,：,5,配比的粘结指数测定，可,直接按,3,：,3,配比进行试验。这里前提是先要测定煤的挥发,分并得出该煤样的焦渣号。,烟煤粘结性指数分级,烟煤粘结指数的分级,序号,1,2,3,4,5,6,级别名称,不粘结煤,弱粘结煤,中粘结煤,中强粘结煤,强粘结煤,特强粘结煤,代号,BNM,RNM,ZNM,ZQN,QNN,TQN,粘结指数（,G,R.I,），,%,0,5,5,30,30,50,50,65,65,85,85,?,粘结指数是烟煤分类的主要指标之一，如烟煤粘结指数大于,85,时，再,用胶质层最大厚度,Y,（,mm,）或奥亚膨胀度,b,值（,%,）的大小来区别肥,煤与其他烟煤；粘结指数,85,时均为非肥煤类。其他如贫煤和贫瘦煤,、瘦煤和焦煤以及气煤,1/3,焦煤的划分都需要利用粘结指数。所以，,根据粘结指数的大小进行分级对评价烟煤的粘结性强弱具有十分重要,的实际意义。,无烟煤技术指标对粘结性的影响,?,水分对粘结指数值的影响,将粘结指数用无烟煤放在盛水的干燥器中吸潮两天后测定无烟煤的水,分含量和烟煤的,G,值，结果如下表所示：,表,1,无烟煤的水分含量和,G,值的关系,名称,标样编号,吸潮前,M,ad,(%),烟煤,G,值,吸潮后,M,ad,(%),烟煤,G,值,粘结指数用无烟煤,GSB03-1603-2003,1.11,28.11,2.88,43.62,国标规定粘结指数用无烟煤的水分,Mad,小于,2.5%,，而实际不同批次的无烟煤,水分,Mad,在,1.0%,左右。由表可见水分在正常范围内，不同批次不同水分值的,粘结指数用无烟煤对烟煤,G,值的变化不明显。当水分大于,2.5%,时,G,值变化较明,显。故粘结指数用无烟煤一般用塑料桶包装，贮存在干燥、阴凉处。,无烟煤技术指标对粘结性的影响,?,灰分对粘结指数值的影响,取不同灰分准备用作粘结指数用无烟煤的原料,(,筛分粒度合乎国家标准,GB/T,5447-1997,的要求,),。对不同种类煤实验，发现煤中灰分含量增多，粘结指数,值随之减小，但对不同种类的煤，其影响程度不同。,灰分对中等粘结性煤的测,定值影响最大，如表,3,所示。相对来说，对强粘结煤与弱粘结煤测定值的影响较小,。,表,2,无烟煤的灰分与,G,值的关系,由表,2,可见灰分在,4.0%,以下对,G,值影响相对较小，而灰分大于,4.0%,时随,V,d,的升高,G,值下,降较大。粘结指数用无烟煤要求灰分,4.0%,。,表,3 G,值与干燥基灰分和影响因子的关系,注：表,3,中,G,为粘结指数差值，,A,为干燥基灰分差值。,无烟煤技术指标对粘结性的影响,?,挥发分对粘结指数值的影响,?,实验发现，随粘结指数用无烟煤挥发分升高，测定烟煤的,G,值不断降,低。挥发分在,8.0%,之内，,G,值变化较平缓，当挥发分大于,8.0%,时，,G,值急剧降低。粘结指数用无烟煤挥发分指标规定为,8.0%,。,。,无烟煤技术指标对粘结性的影响,?,不同粒度对粘结指数,G,值的影响,?,对相同灰分、挥发分的粘结指数用无烟煤材料，大于,0.2 mm,粒度的无,烟煤样占的比例越多，,G,值相对较高。小于,0.1 mm,粒度的无烟煤样占,的比例越多，,G,值相对较低。但,0.1 mm,的无烟煤样在,6%,以内和,0.2,mm,的无烟煤样在,4%,以内,G,值变化不大。故粘结指数用无烟煤的粒度,在,0.1,0.2mm,间的比例大于,90%,。,无烟煤技术指标对粘结性的影响,?,不同批次间粘结指数用无烟煤的技术指标考察,?,取不同批次的粘结指数用无烟煤，在两年内进行稳定性考察，结果如,表,4,所示。,?,表,4,不同批次无烟煤指标的跟踪考察结果,w/%,S,t,，,d,0.17,0.16,0.16,0.18,0.20,0.18,0.19,0.04,M,ad,1.27,1.32,1.21,1.37,0.93,0.80,0.90,0.57,A,d,2.40,2.24,2.30,2.36,2.42,3.03,3.10,0.86,V,daf,6.50,6.50,6.85,6.66,6.48,6.16,6.10,0.75,G,值,40.10,40.05,39.45,40.75,40.12,39.68,39.24,1.51,批次,1,2,3,4,5,6,7,生产时间,2001.3,2002.6,2002.10,2003.1,2003.5,2003.8,2004.3,变动值,由表中结果可见，粘结指数用无烟煤在三年内变化不明显，其有效期定为三年。,烟煤粘结指数的分级,表,6,烟煤粘结指数的分级,序号,1,2,3,4,5,6,级别名称,不粘结煤,弱粘结煤,中粘结煤,中强粘结煤,强粘结煤,特强粘结煤,代号,BNM,RNM,ZNM,ZQN,QNN,TQN,粘结指数（,G,R.I,）,%,0,5,5,30,30,50,50,65,65,85,85,粘结指数是烟煤分类的主要指标之一，如烟煤粘结指数大于,85,时，再用胶质,层最大厚度,Y,（,mm,）或奥亚膨胀度,b,值（,%,）的大小来区别肥煤与其他烟煤；粘,结指数,85,时均为非肥煤类。其他如贫煤和贫瘦煤、瘦煤和焦煤以及气煤,1/3,焦煤,的划分都需要利用粘结指数。所以，根据粘结指数的大小进行分级对评价烟煤的,粘结性强弱具有十分重要的实际意义。,