第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性一、烟煤的粘结性和结焦性粘结性和结焦性，是炼焦用煤最重要的工艺性质，因此，粘结性指数和结焦性指数是评价炼焦用煤的重要煤质指标。粘结性，是指煤在干馏时粘结其本身或外加惰性物质的能力（性能）。结焦性，是指煤经干馏能够结成焦炭的能力（性能）。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性一、烟煤的粘结性和结焦性粘结性和结焦性，是两种既有联系又有区别的炼焦用煤的工艺性质。煤的粘结性是煤是否具有结焦性的先决条件（或前提）。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性二、烟煤的热解过程烟煤的热解，是指煤在隔绝空气的条件下加热，煤在不同温度下发生一系列物理变化和化学反应的复杂过程。其结果是生成气体（煤气）、液体（焦油）、固体（半焦或焦炭）等产品。有粘结性烟煤的热解过程，大致可分成三个阶段：第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性二、烟煤的热解过程1、第一阶段（室温~300℃）干燥脱吸阶段脱水干燥和释放出吸附在煤毛细孔隙中的CO2、CO、CH4和N2等气体的脱吸过程。煤粒外形不发生变化。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性二、烟煤的热解过程2、第二阶段（300~550℃或600℃）粘结形成半焦阶段300~450℃期间，煤剧烈分解和软化，产生大量热分解气体（CH4等烃类，CO2、CO、CH4、H2和不饱和烃类）和焦油。当温度达到450℃以上~550℃（或600℃）期间，胶质体就分解，缩聚、固化成半焦。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性二、烟煤的热解过程2、第三阶段（550~750℃）半焦分解、缩聚，最后转变成具有一定强度和块度的焦炭。烟煤热解过程的第二阶段中所形成的胶质体，其数量和性质决定着烟煤的粘结性和结焦性。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性三、胶质体1、胶质体的形成当温度达到300~450℃左右时，煤粒开始分解、软化，不断的析出热解气体（H2、CO2、CO、CH4等烃类和不饱和烃类）和焦油，逐渐在煤粒表面形成一层含有气泡的焦油膜。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性三、胶质体1、胶质体的形成随着热解气体和焦油的不断产生，焦油膜就膨胀扩展流动，使得各个煤粒的焦油膜就汇聚在一起，形成气、液、固（尚未完全熔融分解的煤粒残余部分）三相为一体的粘稠混合物。这种三相混合物就叫做“胶质体”。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性三、胶质体2、胶质体的数量和性质与煤粘结成焦的关系煤经干馏时，能否生成优质焦炭，胶质体必须具备下列几个条：数量：胶质体应该有足够的数量的液相（即焦油）；性质：胶质体要有足够的温度间隔；胶质体的流动性要好；胶质体要有一定粘度。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性三、胶质体2、胶质体的数量和性质与煤粘结成焦的关系(1)胶质体应该有足够的数量的液相胶质体是煤粒进行自身粘结或粘结惰性物颗粒的基础。由于煤粒表面含气泡焦油的膨胀扩展和流动，才使得松散状态的煤粒相互黏黏在一起。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性三、胶质体2、胶质体的数量和性质与煤粘结成焦的关系(2)胶质体的性质温度间隔温度间隔，是指胶质体开始固化（成焦）的温度t固化与煤开始软化形成胶质体的温度t软化之间的温度差值，即：△t=t固化-t软化(℃)，△t代表了胶质体状态存在的时间的长短。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性三、胶质体2、胶质体的数量和性质与煤粘结成焦的关系(2)胶质体的性质流动性胶质体的流动性，对煤粒互相粘结或粘结惰性物颗粒的影响较大。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性三、胶质体2、胶质体的数量和性质与煤粘结成焦的关系(2)胶质体的性质透气性胶质体的透气性好或差，表明了煤热分解产生的气体，穿透胶质体逸出时所受到的阻力的大小。而阻力的大小，与胶质体粘度有关。胶质体的透气性差，即胶质体粘度大。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性三、胶质体2、胶质体的数量和性质与煤粘结成焦的关系(2)胶质体的性质膨胀性胶质体的膨胀性，除了与胶质体的粘度有关之外，还与热分解气体的析出强度（析出量，析出速度）有关。在一定的透气性下，气体析出强度大，则胶质体的膨胀性好，膨胀压力也就大，有利于粘结的好。所以，胶质体膨胀性好的煤，粘结性好。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性四、测定烟煤粘结性和结焦性的方法1.根据胶质体的数量和性质来判断的：GB479-《烟煤胶质层指数测定方法》GB5450-《烟煤奥亚膨胀计试验》2.根据焦块性状来判断：GB5448-《烟煤自由膨胀序数测定方法》GB1341-《煤的葛金低温干馏试验方法》第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第一节粘结性与结焦性四、测定烟煤粘结性和结焦性的方法3.根据焦块耐磨强度来判断：GB5449-《烟煤罗家指数测定方法》GB5447-《烟煤粘结指数测定方法》由于各种试验测定方法是从不同角度来判断煤的粘结性和结焦性，因此，用它们测得的指数来衡量煤的粘结性，结焦性，都有一定的局限性，没有哪一种指数有通用性，即适用于区分烟煤中12中牌号煤之间的粘结性强弱和结焦性优劣。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第二节烟煤胶质层指数的测定胶质层指数测定方法，是前苏联的萨保什尼柯夫和巴列维奇两人在1932年提出的。至今仍然得到广泛应用。这种方法是一种能测得多种烟煤结焦性指标的方法，主要指标有：胶质层最大厚度，以符号y表示，简称y值最终体积收缩度，以x表示，简称x值体积曲线类型半焦技术特征以上四种通称为胶质层指数。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第二节烟煤胶质层指数的测定一、各项胶质层指数的测定1.胶质层最大厚度y值（mm）胶质层指数的测定，是模拟工业焦炉的碳化室，对装有煤样的煤杯进行底部等速升温干馏（最初30min以7~8℃升温，到250℃后以3℃/min升温）干馏。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第二节烟煤胶质层指数的测定一、各项胶质层指数的测定1.胶质层最大厚度Y值（mm）Y值的测得，是从400~450℃开始，按一定的时间间隔，用特制的带刻度的探针分别探测一次胶质体上部层面和下部层面，得到一个厚度值，然后根据若干次探测的数据中取出最大厚度y值。（y值一般在520~630℃出现）第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第二节烟煤胶质层指数的测定一、各项胶质层指数的测定1.胶质层最大厚度y值（mm）第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第二节烟煤胶质层指数的测定一、各项胶质层指数的测定2.体积曲线类型胶质层体积动态变化的曲线。这条曲线就称为“体积曲线”。由于各种牌号的烟煤所形成的胶质体数量和性质不同，因此测得的体积曲线的形状也各异。为了便于作为胶质层指数来使用，通常将体积曲线分成8中类型。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第二节烟煤胶质层指数的测定一、各项胶质层指数的测定2.体积曲线类型(1)平滑下降型020406080100120140160250310370430490550610670730时间，min温度，℃（1）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（2）250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min胶质体的数量不多，厚度不大，且透气性好，胶质体体积不膨胀，或膨胀压力不足以抬起压力盘，最后在恒压的压力盘作用下成半焦体积收缩。体积逐渐收缩，形成平滑下降型体积曲线。可能出现这种类型体积曲线的烟煤，有不粘煤、弱粘煤、瘦煤和贫煤等。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第二节烟煤胶质层指数的测定一、各项胶质层指数的测定2.体积曲线类型(2)平滑斜降型020406080100120140160250310370430490550610670730时间，min温度，℃（1）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（2）250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min胶质体数量少且透气性很好，加之热解气体析出量也少，所以胶质体体积收缩幅度小而慢，形成平滑斜降型体积曲线。可能出现平滑斜降型体积曲线的煤，有1/2中粘煤，弱粘煤，不粘煤、长焰煤或气煤等。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第二节烟煤胶质层指数的测定一、各项胶质层指数的测定2.体积曲线类型(3)波型020406080100120140160250310370430490550610670730时间，min温度，℃（1）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（2）250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min020406080100120140160时间，min形成波型体积曲线的原因是由于热解气体析出量少，但逸散速度也较慢，因此胶质体的膨胀与收缩的幅度不大，变化频率也不高。有可能出现波型曲线的有气煤、气肥煤和焦煤。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定第二节烟煤胶质层指数的测定一、各项胶质层指数的测定2.体积曲线类型(4)微波型020406080100120140160250310370430490550610670730时间，min温度，℃（1）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（2）250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670730温度，℃250310370430490550610670