烟煤黏结指数测定中的影响因素

王 波

（晋能控股煤业集团煤质管理监测中心山西大同037003）

0 前言

煤的结焦过程是由许多环节构成的一个及其复杂的工艺过程。黏结指数作为表征烟煤黏结指数的主要参数，常用来指导炼焦配煤［1］。在生产矿井及炼焦煤使用单位经常用到这一指标，其测定的准确度尤为重要。通过测定烟煤的黏结指数，能够很好反映出煤炭的质量情况，同时对企业的整体效益也会带来影响［2］。

烟煤黏结指数的测定是一个规范性很强的试验，测定结果受采样、制样、化验等环节和煤样时效性的影响。本文通过分析烟煤黏结指数的原理、测定步骤，选取三个具有代表性的烟煤煤样进行试验研究，分析了煤样检测过程对烟煤黏结指数的影响因素。

1 烟煤黏结指数测定的原理

将一定质量的试验煤样和专用无烟煤，按1：5 或3：3 的配比使烟煤和标准无烟煤在规范的条件下混合，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，用规定的公式计算黏结指数，以表示试验煤样的黏结能力。从本质上说，黏结指数是把煤样经过加热处理后，表征煤粒间、煤粒与惰性颗粒间的牢固性能。

2 煤样检测过程对烟煤黏结指数测定的影响因素

2.1 专用无烟煤的选择

按照国标要求，专用无烟煤采用的是宁夏汝箕沟煤矿的专用无烟煤。专用无烟煤的技术要求必须达到Ad＜4%，Vdaf＜8.0%，粒度为0.1 mm～0.2 mm，其中0.1 mm 的筛下率不大于6%；大于0.2 mm 的筛上率应小于4%。

2.2 试验煤样与无烟煤的混合程度对黏结指数的影响

本文通过人工搅拌和机械搅拌两种方式对三个煤样与专用无烟煤混合程度对黏结指数的影响进行了研究。

表1 人工搅拌与机械搅拌对烟煤黏结指数的影响

从测定的结果可以看出：人工搅拌和机械搅拌对2、3号煤样的黏结指数影响较小，对1号煤样的影响略大，但是没有超过测定的重复性限。人工搅拌和机械搅拌都能使煤样混合均匀，在不具备机械搅拌的条件下，人工搅拌完全可以满足测定要求。所以，在试验过程中，应当依据相应的标准完成整个试验过程。一般情况下，搅拌时间应控制在2 min之内，确保烟煤和无烟煤充分混合。同时进行搅拌操作时应当尽可能地将搅拌丝深入坩埚底部，并依照同一方向搅拌。

2.3 压块对烟煤黏结指数的影响

烟煤黏结指数的测定对压块有很严格的要求，压块一般由镍镉钢制成，质量为110 g～115 g，压块的直径为31 mm。压块在灼烧的过程中，持续使用多次会因氧化作用而剥蚀，质量可能会降低。所以每次做实验之前，必须称量压块的质量，质量不能少于110g。因为压块的质量越小，煤粒间黏结性越差，测定所得G值也会相应减小。

压块的直径对黏结指数也会带来影响。按照国标的要求［3］，压块的直径为31 mm。有研究表明，压块的直径越大，与煤粒的接触面积越大，测定的黏结指数也会偏高［4］。

用镊子将压块置于坩埚中央，研究了压力器静压时间对黏结指数的影响。选取上述三个样品进行研究。

图1 压力器静压时间对烟煤黏结指数的影响

通过上图可以看出：随着静压时间的增加，3种样品的黏结指数呈现增加的趋势，但是都在静压时间为30 s时趋于稳定。可能原因是：压力器静压时间太短，无烟煤和烟煤没有完全融合，随着时间的增加，无烟煤和烟煤结合紧密，当时间达到30 s时，两者结合状态趋于稳定，这时时间再增加，对黏结指数的影响较小。

2.4 焦化时间对烟煤黏结指数的影响

仍然选用上述3 个煤样，分别选取不同焦化时间12 min、15 min、18 min进行试验，结果如下：

表2 焦化时间对烟煤黏结指数的影响

从上述结果可以看出：随着焦化时间的增加，3个煤样G值都有增加的趋势，但不显著，都在测定的重复性限范围之内。可能原因是在850±10℃时，煤样在短时间内就形成了性质稳定的焦样。试验过程中，为了获得重复性和再现性都好的测定结果，必须将焦化时间控制为15 min，同时要定期对秒表进行检验。

2.5 焦化温度对烟煤黏结指数的影响

选取上述三个煤样，分别选取了不同的焦化温度830℃、850℃、870℃进行试验，结果如下：

表3 焦化温度对烟煤黏结指数的影响

上述结果表明：随着温度的升高，3个煤样的G值有偏高的趋势，但偏高的幅度不大。可能原因是随着温度的增加，无烟煤的G值呈现先增大后减小的趋势，在840℃～860℃时达到最大，但是无烟煤中所含的惰性颗粒较少，随着温度的增加，焦块会出现绽裂的现象。烟煤的惰性颗粒相对较多，其有一定的支撑作用，能够有效地维持焦炭强度值。若是焦化温度超过了860℃，测定的G值相对而言变化不大。

2.6 回升速度对烟煤黏结指数的影响

按照国标规定，当煤样放入马弗炉后6 min 以内，炉温应恢复到850℃。回升速度的快慢直接影响到有效焦化温度下的焦化时间，从而影响试验结果。

回升速度慢，有效焦化温度下的焦化时间就会缩短，这样就会使测定结果偏低。回升速度快，有效焦化温度下的焦化时间就会延长，测定结果就会偏高。因此，测定粘结指数时应严格控制马弗炉温度的回升速度［5］。同时，每年要定期对马弗炉进行校验，确保测定的准确性。

2.7 转鼓的转速及时间对烟煤黏结指数的影响

黏结指数是表示煤样在规定的条件下所成焦块的耐磨强度即抗破坏力的大小的指标，转速和时间与破坏力的大小有关。随着转速和时间的相应增大，焦块所承受的摩擦力也会增大，使得黏结指数的测定值偏低［6］。所以，实验过程中，一定要保证每次转鼓实验5 min 250转。

2.8 存放时间对烟煤黏结指数的影响

当煤粒度、煤与无烟煤混合程度，焦化时间、焦化温度、转鼓的转速都一样的情况下，煤样放置时间长短对煤样的黏结指数影响较大。放置时间过长，容易使煤样氧化，煤的黏结性呈现减小的趋势［7］。按照国标要求，试验煤样应装在密闭的容器中，制样后到试验时间不应超过5天。

3 结语

（1）烟煤黏结指数受很多因素的影响，本文通过试验验证了搅拌方式、压力器的静压时间、焦化时间、焦化温度对黏结指数的影响。结果表明：人工搅拌完全可以替换机械搅拌，压力器的静压时间为30 s时，黏结指数的黏结性能达到稳定；煤样在850±10℃，15 min时，焦块快速形成，而且随着温度和时间的增加，黏结指数的变化不大。

（2）为了获得准确的测定结果，要注意煤样检测的每一个环节，同时要规范操作。 当检测值出现异常时，应认真检查各项影响因素，有针对性的解决问题。