CN103760105A - 一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法，属于煤化工技术领域。该方法在煤样与标准无烟煤质量比为1：5的基础上，将煤样与标准无烟煤混合后调湿配制成含水量10wt%的煤样与标准无烟煤的混合物，然后将煤样与标准无烟煤的混合物捣固成密度1.0-1.1g/cm3的煤饼，在860℃条件下焦化15min，冷却后秤取重量，将经过焦化处理冷却后的焦块放入在I型转鼓中转4min，然后将焦块用3mm圆孔筛进行筛分，称量筛上部分重量；再将筛上部分在I型转鼓中转4min，重复操作，使用公式算出粘结指数。本发明方法应用于捣固炼焦工艺中配合煤的粘结特性指数的测定，用于指导捣固炼焦。

Description

一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法

技术领域：

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法。

背景技术：

由于我国煤炭资源在地理分布及煤种比例上的差异性，以及快速发展的高炉冶炼技术对焦炭的特殊要求，导致优质煤资源严重短缺。在配合煤炼焦时，愈来愈多的企业使用捣固炼焦工艺，捣固炼焦在增加弱粘煤用量和降低配煤成本具有较明显的优势，同样的配煤结构中，捣固炼焦较顶装焦炉所得焦炭质量更好一些，为此在保持焦炭质量的前提下可多使用粘结性稍差的煤料，主要以增加高挥发份弱粘煤用量，进一步降低配煤成本。但使用比例范围和对焦炭质量的影响程度以及控制方法尚没有明确的界定。另外煤的粘结指数作为反映炼焦煤工艺特性的重要指标，受历史条件的限制，该指标仅反映顶装煤条件下的粘结特性，对捣固炼焦的适应性受到质疑。

第一，捣固炼焦工艺即将成为我国焦化发展新的趋势，且这种趋势已经在独立焦化企业中显现；

第二，捣固炼焦使用低灰低硫弱粘结或不粘结煤成为炼焦的必然，且诸多的独立焦化企业已经使用10%以上甚至更高比例的长焰煤配煤；

第三，显然在顶装焦炉配煤中配入适当的弱粘煤炼焦得到合格焦炭，是生产中较为急迫需要解决的技术难题。

第四，已有表征炼焦煤性质的指标，除常规灰分、硫分含量外，对于捣固焦炉用煤的评价需重新审视和界定，以便更好指导配煤。

依据上述启示，在解决生产实际中的若干问题中，首要的是确定捣固密室工艺中煤料的粘结特性评价，尤其是对不粘煤的评价和质量判定，主要问题包括：

第一，非炼焦煤往往是一种高煤化度、高碳含量的无烟煤类，或者是一种低煤化度、低碳含量的长焰煤类。在高温炭化时，煤颗粒不软化熔融，不会产生一定数量的胶质体，显微组分中惰质组分含量高，因此几乎无粘结性，其粘结指数、胶质层厚度均为零，因此，采用常规指标评价他们显然没有任何意义；

第二，工业生产已有使用非炼焦煤的实践，对煤种性质表征、煤种选择等方面均存在经验性的主观因素，尚没有科学的评价机制或方法。

为此，基于捣固炼焦技术的应用及推广，提出适应于捣固炼焦弱粘煤配煤的粘结性评价指标显得极为重要。

发明内容：

本发明针对现有技术存在上述问题，提供一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法。本发明方法是在GB/T5447-1997《烟煤粘结指数测定方法》、焦炭反应后强度试验和捣固炼焦的基础上提出的。

本发明所提供一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法的具体步骤如下：

（1）将煤样与标准无烟煤混合后调湿配制成含水量10wt%的煤样与标准无烟煤的混合物，所述煤样与标准无烟煤的质量比为1：5，然后将所述煤样与标准无烟煤的混合物放置在模具中使用压力机捣固至密度为1.0g/cm³-1.1g/cm³的煤饼，然后将煤饼放入坩埚内并加上压块，置入温度为860℃的马弗炉中焦化15min得到处理后的焦块，冷却后称取重量，记作为焦渣总重；

（2）将步骤（1）得到的所述焦化处理冷却后的焦块放入I型转鼓装置的转鼓内，进行第一次转鼓操作，转鼓操作后的焦块用3mm圆孔筛进行筛分，再称量筛上部分的重量，然后将筛分后筛上部分的焦块放入所述转鼓进行第二次转鼓操作，再次筛分、称重，每次转鼓操作时间4min即100转，每次称量都准确到0.001g；

（3）利用公式（1-1）计算所述煤样的粘结特性指数G：

$G=10+\frac{{30m}_1+70m_2}{m}---(1-1)$

式中：G—试验煤样的粘结特性指数；

m—焦化处理后焦渣总重，g；

m₁—第一次转鼓操作后，筛上部分的重量，g；

m₂—第二次转鼓操作后，筛上部分的重量，g；

将步骤（2）得到的焦渣总重m、第一次转鼓操作后的筛上部分的重量m₁以及第二次转鼓操作后的筛上部分的重量m₂数据利用公式（1-1）即可计算出所述煤样的粘结特性指数。

所述I型转鼓装置为转鼓转速25r/min的转体装置，其中转鼓为长度300mm、内径70mm的钢制圆筒。

本发明方法应用于捣固炼焦工艺中配合煤的粘结特性指数的测定，用于指导捣固炼焦。

附图说明：

图1I型转鼓装置结构示意图；

图2淮南1/3焦煤粘结性变化趋势示意图；

图3西曲焦煤粘结性变化趋势示意图；

图4梅山配合煤添加长焰煤的粘结性变化趋势示意图；

图5马钢配合煤添加长焰煤的粘结性变化趋势；

图中：1：转鼓，2：电机，3：调速器，4：支架。

具体实施方式：

本发明所提供的一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法具体步骤如下：

①在烧杯中准确称量4g的实验煤样和20g的处理后的标准无烟煤，质量应称准到0.001g。

②用搅拌丝将烧杯中的混合物搅拌4min。搅拌方法是：烧杯作45°左右倾斜，逆时针方向转动，每分钟约15转，搅拌丝按同样倾角作顺时针方向转动，每分钟约150r，搅拌时，搅拌丝的圆环接触烧杯壁与底相连接的圆弧部分。经1min45s后，一边继续搅拌，一边将烧杯与搅拌丝逐渐转到垂直位置，2min时，前期搅拌结束，用移液管吸取2.3ml的水滴在混合物上，再继续搅拌2min，使水与混合煤样混合均匀。在搅拌时，应防止煤样外溅。

③搅拌后，将烧杯内的煤粉用钥匙分批移到成型模具内，用搅拌丝轻轻将混合物拨平

④在煤粉上方放一大小适中的石棉纸。用镊子将加压块于模具中央，然后将其置于成型压力机下加压成型，成型压力在15MPa，压至煤饼密度为1.0-1.1g/cm³，加压时应防止冲击。

⑤加压结束后，压块仍留在混合煤上，并将煤饼和压块转移到专用的坩埚内，带有煤饼的坩埚应轻拿轻放，避免受到撞击与振动。

⑥将带盖的坩埚放置在坩埚架中，用带手柄的平铲托起坩埚架，放入预先升温到860℃的马弗炉内的恒温区。放入坩埚后的6min内，炉温应恢复到860℃，以后炉温应保持在860±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。

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。称量焦渣总重，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3mm圆孔筛进行筛分，再称量筛上部分重量，然后，将其放入转鼓进行第二次转鼓试验，重复筛分、称重操作。每次转鼓试验4min即100转。每次称量都准确到0.001g，利用公式（1-1）计算所述煤样的粘结特性指数G。

本发明所用的主要设备有：

坩埚，上口径50mm、下底40mm、容积50ml、耐高温，不变形的台状型的钢制品。

压块，直径40mm，高度30mm的耐高温钢材质的圆柱。

压力机装置，使坩埚中煤样受力均匀的压力装置。

本发明方法能准确的反映出捣固条件下煤的粘结特性指数，并且根据所测定的煤的粘结特性指数能很好地用于指导炼焦。

实施例1：选取不同地区的煤样，煤样基本性质如表1，分别采用国家标准中规定的粘结指数测定方法与本发明的捣固粘结特性指数测定方法对比。实验条件为：将煤样统一研磨至0.2mm以下，煤样与标准无烟煤质量比为1:5，煤样质量为4g，煤样与标准无烟煤混合后进行调湿，水分为10wt%，混合均匀为在模具中加压成型至密度为1.0-1.1g/cm³，然后放入坩埚中，在860℃的马弗炉中炭化15min，取出后放入干燥器中冷却至室温，称重后分别放入自制的I型转鼓旋转4min后称重，重复试验转鼓试验。使用公式（1-1）计算出粘结特性指数的数值。实验结果如下表2所示。

实施例2：选取不同比例的高挥发份低阶弱（不）粘煤分别与炼焦煤混合，煤样基本性质如表一，在国标和捣固条件下进行粘结性的实验，利用新设计的粘结特性指数测试装置进行实验。实验条件统一采用：取煤样质量为4g，无烟煤质量为20g，混合均匀后进行加压成型至密度为1.0-1.1g/cm³。放入马弗炉中在860℃条件下焦化15min。取出后在干燥器中冷却至室温。称量焦渣总重，然后将其放入自制I型转鼓内，进行转鼓试验，转后焦块用3mm圆孔筛进行筛分，再称量筛上部分重量，然后，再进行转鼓试验，重复筛分、称重操作。每次转鼓试验4min即100转。使用公式（1-1）计算出粘结特性指数的数值。

利用淮南1/3焦煤在两种条件下添加不同比例的长焰煤进行的粘结性实验，得出的粘结性变化趋势图如图2所示，

实施例3：选取西曲焦煤，在国标和捣固条件下分别添加不同比例的长焰煤，煤样的粘结性变化趋势如图3所示：

实施例4：采用梅山配合煤分别使用国家标准和捣固方法测定粘结性，在配合煤中分别添加0%，2%，4%，6%，8%的长焰煤。得出粘结性变化趋势如图4所示：

实施例5：采用马钢配合煤的实验条件与梅山配合煤相同，得出其粘结性变化趋势如图5所示。

无论是单种煤还是梅山与马钢的配合煤在捣固条件下其粘结指数的下降趋势都呈现出一条直线，但梅山配合煤的下降速率较马钢配合煤快，这说明在相似的配合煤指标下（国标下的G值），其具体的煤质性质还是有着差异。虽然两种条件下的粘结指数下降图示虽然不趋于相同，但粘结指数都随着弱粘煤的添加而下降。捣固条件下的下降更明显，所以捣固条件下的粘结指数更能说明添加弱粘煤后粘结指数的下降规律。

表1煤质分析数据

表2国标与本发明下粘结特性指数

Claims (2)

1.一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法，其特征在于该测定方法具体步骤如下：

（1）将煤样与标准无烟煤混合后调湿配制成含水量10wt%的煤样与标准无烟煤的混合物，所述煤样与标准无烟煤的质量比为1：5，然后将所述煤样与标准无烟煤的混合物放置在模具中使用压力机捣固至密度为1.0-1.1g/cm³的煤饼，然后将煤饼放入坩埚内并加上压块，置入温度为860℃的马弗炉中焦化15min得到处理后的焦块，冷却后称取重量，记作为焦渣总重；

（2）将步骤（1）得到的所述焦化处理冷却后的焦块放入I型转鼓装置的转鼓内，进行第一次转鼓操作，转鼓后的焦块用3mm圆孔筛进行筛分，再称量筛上部分的重量，然后将筛分后筛上部分的焦块放入所述转鼓进行第二次转鼓操作，再次筛分、称重，每次转鼓操作时间4min即100转，每次称量都准确到0.001g；

（3）利用公式（1-1）计算所述煤样的粘结特性指数G：

$G=10+\frac{30m_1+70m_2}{m}---(1-1)$

式中：G—试验煤样的粘结特性指数；

m—焦化处理后焦渣总重，g；

m₁—第一次转鼓操作后，筛上部分的重量，g；

m₂—第二次转鼓操作后，筛上部分的重量，g；

将步骤（2）得到的焦渣总重m、第一次转鼓操作后的筛上部分的重量m₁以及第二次转鼓操作后的筛上部分的重量m₂数据利用公式（1-1）即可计算出所述煤样的粘结特性指数。

2.根据权利要求1所述的一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法，其特征在于所述的I型转鼓装置为转鼓转速25r/min的转体装置，其中所述转鼓为长度300mm、内径70mm的钢制圆筒。

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