第九章煤的粘结性和结焦性指数测定选编课件

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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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。

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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

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。

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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

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

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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

热解气体析出强度很小，逸散速度也较慢，因此胶质体的膨胀和收缩幅度很小，形成微波型体积曲线。气煤、气肥煤和焦煤可能出现这类曲线。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

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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(5)之字型

热解气体析出强度很大而胶质体的透气性不好，使胶质体很快膨胀，但又很快逸散使体积收缩，较快频率体积的膨胀和收缩的变化，就形成之字型体积曲线。有可能出现这类曲线的煤，有气肥煤、焦煤。肥煤有可能出现之字形很大的体积曲线。

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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(6)山型

热解气体析出强度大，但胶质体的透气性很差，不断析出的气体使胶质体随温度升高而持续膨胀，直到胶质体固化收缩产生裂隙而逸出气体。肥煤常出现这类体积曲线。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(7)之山混合型

胶质体形成后的前期，虽然透气性差，但胶质体数量比较少，气体仍能较快逸出，因此胶质体的膨胀与收缩频率交替。但随着胶质体数量增多，其透气性更差，所以胶质体持续膨胀，直到胶质体逐渐固化而体积收缩。肥煤一般形成这种曲线。

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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(8)山之混合型

其形成原因与之山混合型相反。肥煤有可能出现（7）、（8）两类型体积曲线。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

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第二节烟煤胶质层指数的测定一、各项胶质层指数的测定3.最终体积收缩度x值（mm）第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

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第二节烟煤胶质层指数的测定一、各项胶质层指数的测定4.焦块技术特征的鉴定焦块技术特征鉴定，就是对试验结束后所得到的半焦的性状进行观察和描述。国标规定从缝隙、孔隙、海绵体、绽边、色泽和融合情况六个方面对半焦进行技术特征鉴定。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

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第二节烟煤胶质层指数的测定二、各项胶质层指数的适用性1.胶质层最大厚度y值在各项胶质层指数中，y值是应用最广最多的一项指数。y值的大小，直接反映出烟煤生成胶质体的数量，因此它是从胶质体数量的角度来表征烟煤粘结性的一种指标。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

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第二节烟煤胶质层指数的测定二、各项胶质层指数的适用性1.胶质层最大厚度y值

y值只适用于区分强粘结性和中等粘结性烟煤之间的粘结性强弱。而区分弱粘结性的各种牌号烟煤时，灵敏度差，误差大。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

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第二节烟煤胶质层指数的测定二、各项胶质层指数的适用性2.体积曲线类型体积曲线虽然反映出胶质体的性质，如透气性、膨胀性、热解气体析出强度等有关性质。但缺乏量的关系，只能定性的反映胶质体性质。因此，只能作为一项辅助指标，大致估计烟煤的牌号。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

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第二节烟煤胶质层指数的测定二、各项胶质层指数的适用性3.最终体积收缩度x值

x值的大小反映了烟煤结成半焦后体积收缩的程度，因此可以大致推测焦炉出焦的难易程度。有足够的体积收缩度才便出焦。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

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第二节烟煤胶质层指数的测定二、各项胶质层指数的适用性4.焦块技术特征只是定性地判断焦块的品质，是结焦性的一项辅助指标。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

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第三节烟煤罗加指数的测定方法

罗加指数测定方法是波兰化学家罗加提出的一种判断烟煤粘结性的方法。它属第三类测定方法，根据焦块耐磨强度判断烟煤的粘结能力。一、基本原理

1g煤样与5g专用无烟煤（惰性物质）混匀后，在坩埚内隔绝空气快速加热成焦，将所得焦块放入罗加转鼓中转磨。计算出焦块耐磨强度指数——罗加指数（R.I）。根据罗加指数值的大小来评价烟煤粘结性。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第三节烟煤罗加指数第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第三节烟煤罗加指数的测定方法二、关于对专用无烟煤的要求国际上有关的罗加指数测定方法中规定，无烟煤的灰分Ad<4%，挥发份Vdaf为5~6%，产地罗马尼亚。我国国家标准中规定，测定我国烟煤的罗加指数的专用无烟煤的特性参数应符合以下要求：第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第三节烟煤罗加指数第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第三节烟煤罗加指数的测定方法二、关于对专用无烟煤的要求国家标准规定一律用宁夏汝箕沟矿西沟平峒101大巷的无烟煤。产地：宁夏平罗县汝箕沟煤矿西沟平峒101大巷，并经国家煤质检验中心进行质量鉴定，发放合格证，方准予出售。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第三节烟煤罗加指数第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第三节烟煤罗加指数的测定方法三、罗加法的实用性对于y值在10~15mm的中等粘结性烟煤，罗加指数测值一般在15~75左右，其数值范围较大，所以罗加指数容易区分中等粘结性烟煤之间粘结性强弱。因此，罗加法主要适用于中等粘结性烟煤。罗加指数法对于各种强粘结性烟煤（y值>25mm）的粘结性强弱，区分能力较差，因为R.I值在80~92之间。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第三节烟煤罗加指数第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数的测定

烟煤粘结指数测定方法是我国煤炭科学研究院北京煤化所针对罗加指数法对于强粘结性煤之间的粘结性强弱区分能力差、对弱粘结性煤的测定重复性差的缺陷，提出了改进的方法。粘结指数测定法，用粘结指数符号为GR.I。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数的测定一、方法的原理

GR.I法的测定原理与R.I法相同，也是通过测定焦块的耐磨强度来判断煤的粘结性强弱。以焦块的耐磨强度，即以抗破坏力的大小表示烟煤的粘结能力。G指数实质是烟煤在受热后，煤粒之间与惰性物质颗粒之间结合牢固程度的一种度量。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数的测定二、方法要点将1g试验煤样（空气干燥状态）与5g专用无烟煤放入专用坩埚中，按规定的操作方法仔细混匀。在马弗炉内快速加热成焦。将焦块称重后放入转鼓内进行第一次转磨（5min），将转磨后的焦块筛分（孔径1mm圆筛孔），称出筛上物重量。将筛上物放入转鼓内进行第二次转磨（5min），然后筛分并称出筛上物重量。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数的测定三、结果计算第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数的测定四、补充实验当测得的GR.I<18时，需要重做试验。此时，将试验煤样与专用无烟煤样的配比改为3：3，即3g试验煤样与3g无烟煤混合，试验步骤相同。计算结果则按下式计算：第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数的测定五、粘结指数法对罗加法的主要改进将专用无烟煤的颗粒，由罗加法的0.3~0.4㎜改为0.1~0.2㎜，使强粘结性煤的测值范围（G在70~100之间，而R.I在80~92之间）扩大，从而提高了对强粘结性煤的区分能力，因此G指数既适用于区分中粘煤，也适用于区分强粘性煤。为了解决罗加法对弱粘结性煤的测值不准确，重复性差等缺陷，对弱粘结性烟煤的测定，改用3：3（3g试验煤样和3g专用无烟煤）的配比。（增加了煤量，减少无烟煤量，提高了焦块的耐磨性。）转鼓转磨次数改为2次，并减少了称重次数。简化了测定结果计算公式。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第四节烟煤粘结指数第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第五节烟煤坩埚膨胀序数的测定

一、方法要点、原理

1g煤样在专用坩埚内被快速加热（4min内生到820±5℃），使形成的胶质体快速析气膨胀并很快固化成焦块。然后，将所得焦块的最大侧形与一组编有序号的标准焦块侧形图比较，取与其相似的标准焦形序号的自由膨胀序数作为测定结果。序数越大，则表示煤的粘结性越强。标准焦形图及其相应的序号（序数），见教材P198图9-19.第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第五节烟煤坩埚膨胀第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第五节烟煤坩埚膨胀序数的测定第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第五节烟煤坩埚膨胀第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第五节烟煤坩埚膨胀序数的测定二、方法的适用性坩埚膨胀序数测定方法使一种通过测定煤的膨胀性来判断其粘结性的方法。坩埚膨胀序数的大小，取决于胶质体的数量和性质。但是由于测定结果是根据焦块外形确定其自由膨胀序数，因此对强粘结性烟煤的粘结性区分能力差，尤其是外形与相邻标准焦外形相似，难免有主观因素影响，出现误差。这是本法的缺点。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第五节烟煤坩埚膨胀第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第六节烟煤奥亚膨胀度试验

这种实验方法使1926年法国的奥蒂伯茨（Audiberts）提出的，1932年又经亚纽（Arnu）改进的烟煤粘结性测定方法。所以通常又称为“奥亚膨胀度试验”。试验所得的一项指标——最大膨胀度b值（奥亚膨胀度）被列为国际煤炭分类的重要指标。在我国煤炭分类中，b值是烟煤类划分牌号的重要指标之一。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第六节烟煤奥亚膨胀第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第六节烟煤奥亚膨胀度试验一、方法要点和原理煤形成的胶质体由于热解气体的析出，积聚而膨胀，胶质体的数量与性质决定着膨胀性。因此，将煤样制成的煤笔上端放置一根能在膨胀管中升降滑动的膨胀杆（也可叫活塞），在电炉中加热后，膨胀杆就会随着胶质体的膨胀动态而位移。最后可根据膨胀杆的位移曲线（奥亚膨胀曲线）得到相关的特征参数。第九章煤的粘结性和结焦性指数测定

第六节烟煤奥亚膨胀