粘结指数测定仪常见问题及维护方法

1.煤质分析中的粘结指数测定与专用无烟煤的使用:

烟煤的粘结指数测定是将一定质量的试验煤样和专用无烟煤样(我国以宁夏汝萁沟矿生产的专用无烟煤为标准煤样),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煤样的粘结能力。粘结指数是判别煤的粘结性、结焦性的一个关键指标。

粘结指数是我国北京煤化所参考罗加指数测定原理提出的表征烟煤粘结性的一种指标。该指标的测定方法是按1:5或3:3的配比使烟煤和标准无烟煤混合后灼烧,测定其所得焦块的强度。烟煤的粘结指数(GR.I)与R.I不同之点在于:

1.专用无烟煤的统一加工及选定;

2.标准无烟煤的粒度由R.I法的0.3--0.4毫米,改为GR.I法的0.1--0.2毫米,扩大强粘煤的测值范围,同时由于无烟煤粒度与试验用烟煤粒度相近,容易混匀,减少指标误差,提高测定的重现性与稳定性;

3.在测定弱粘结性煤的粘结指数时,将无烟煤与烟煤的配比改为3:3,解决罗加法中对弱粘煤的测定不准的问题;

4.实现了机械搅拌,改善了试验条件,减少了人为误差;

5.将三次转鼓试验改为二次,并改变计算分式,简化了操作。这些改进受到国内有关煤炭、冶金化验单位的欢迎。GR.I法已被国内用于煤的分类,在扩大炼焦用煤范围及炼焦配煤、焦炭质量预测。

2.搅拌均匀度与搅拌时间对粘结指数的影响

粘结指数是炼焦工业一个很重要指标,它对指导炼焦配煤有很重要意义。粘结指数的测定受很多因素影响,其中搅拌最容易对测定结果造成影响,影响也最大。标准法测定粘结指数是将一定量的试验煤样与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测,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,其实质是煤样在受热后煤颗粒之间或煤样与惰性组分颗粒之间结合牢固程度的一种度量。

1、搅拌均度对粘结指数的影响

⑴标准法测定粘结指数中,测定结果除受煤阶、显微组分和还原程度内在因素的影响外,还受焦化温度、焦化时间马弗炉的回升速度、试样粒度和放置时间、混合煤样的均匀程度、转鼓的转速和时间、压块质量以及坩埚在马弗炉中放置位置等因素有关。而其中混合煤样搅拌均匀程度是试验过程中容易对测定结果造成较大影响且不易掌握的关键步骤,标准中规定了对混合煤样搅拌时坩埚及搅拌丝的倾角、转动方向及转速,但对怎样搅拌没有具体明确的规定。在试验过程中,按照标准规定的方法测定粘结指数,先前对混合煤样的搅拌采用的是圆形搅拌法,即搅拌时搅拌丝的圆环沿着坩埚壁与坩埚底相连接的部分运行,轨迹呈圆形,此搅拌方法与标准规定的搅拌方法大致相同。试验后的焦块大多数会有一个大小不一的坑隙,而粘结指数较低煤样,由于试验后的焦块较小或在转鼓作用力下形成几块焦块,没有发现坑隙,当采用3:3配比进行试验后的焦块,无论是单一焦块或是多个焦块均没有发现坑隙。

对混合煤样的搅拌采用椭圆形搅拌法,即搅拌时搅拌丝的圆环沿着坩埚壁与坩埚底相连接的部分及坩埚底直径的中间部分运行,轨迹大致呈椭圆形,试验中,用椭圆形搅拌方法所得转鼓试验后的焦块无论粘结指数的大小均没有发现坑隙。

用标样和一定数量的分析煤样分别用圆形搅拌法和椭圆形搅拌法对混合煤样进行搅拌,并按标准规定的方法测得煤样的粘结指数值和对应的焦块,通过对两种搅拌方法得出的结果和焦块对比后发现:①用圆形搅拌法得出的结果比用椭圆形搅拌法得出的结果低。

⑵随粘结指数的降低,用圆形搅拌法得出的结果比用椭圆形搅拌法得出的结果偏低的程度增大,且对应的焦块上出现的坑隙也较大。

⑶用椭圆形搅拌法得出的标样结果比用圆形搅拌法得出的结果再现性要好。用圆形搅拌法得出的结果与用椭圆形搅拌法得出的结果的偏离程度跟粘结指数的大小成何种关系尚论据不足,但通过分析总结可以得出,用椭圆形搅拌法比用圆形搅拌法搅拌混合煤样的搅拌均度更高,所得出的检测结果更准确、可靠,重复性和再现性也较好。其原因是当采用圆形搅拌法进行搅拌时,由于坩埚的直径大于36mm,而搅拌丝的直径是8mm,位于坩埚底中央的部分混合煤样搅拌不到,使得这一部分混合煤样搅拌不均匀或不够均匀而降低了焦块的耐磨强度,从而导致测定结果偏低,且煤样的粘结指数越低,在相同的转鼓作用力下,导致其焦块耐磨强度降低的程度越大,越容易破坏。而对于粘结指数较高的煤样,虽然位于坩埚底中央的部分混合煤样搅拌也不均匀或不够均匀,但由于其自身的粘结能力较强,焦化后呈熔融粘结状态,不易破坏,并有银白色光泽,所以圆形搅拌法对强粘结性的煤样影响很小。在对混合煤样进行搅拌时,由于坩埚倾角为45°左右,混合煤样主要集中在坩埚底的下部分并随坩埚转动,用椭圆形搅拌法集中对混合煤样进行搅拌,能使专用无烟煤和煤样充分混合,搅拌均度更高,检测所得出的结果更准确、可靠。重复测定中,前后测定保持一定的搅拌状态,所得出的检测结果重复性和再现性更好。

2、搅拌时间对粘结指数的影响

在粘结指数的测定中,对混合煤样的搅拌时间也直接影响检测结果的准确性,标准检测法中规定搅拌时间为2min,就是要保证对混合煤样的搅拌达到一定的均匀程度,即搅拌均度,而且搅拌时间对不同粘结指数的影响也是不同的。对一定数量的煤样检测时分别以2min和1min30s对混合煤样进行搅拌,通过对检测数据的对比及分析,搅拌时间对粘结指数的检测结果有一定的影响,对粘结指数比较高的煤样,搅拌时间为1min30s与搅拌时间为2min所得检测结果相比较影响不大,对粘结指数相对较低的煤样,搅拌1min30s所得检测结果影响较大,且随粘结指数的降低影响越显著,所得检测结果偏低程度增大。当采用3:3配比进行粘结指数的测定时,减少搅拌时间也会对检测结果有同样的影响。其原因是减少搅拌时间,使得对混合煤样搅拌的均匀程度降低,降低了焦块的耐磨强度,从而导致粘结指数的检测结果偏低,且在相同的转鼓作用力下,粘结指数越低的煤样,其焦块的耐磨强度受搅拌时间的影响越大,越容易破坏。在粘结指数的测定过程中,虽然适当减少搅拌时间对粘结性比较高的煤样和3:3配比时试验中粘结指数接近17的煤样影响较小,但在实际试验过程中,由于在测定之前不知道其结果,且现行粘结指数的标准测定法对强粘结性的煤的区分能力不足,因此测定时应严格按照标准规定的时间进行搅拌,以保证对混合煤样的搅拌达到一定的均匀程度,测得更加准确、可靠的结果。总之,在粘结指数的测定中,测定结果受搅拌均度、焦化温度、焦化时间、马弗炉的回升速度等众多因素的影响,且搅拌均度和搅拌时间对不同粘结性的煤样的测定结果影响不同,而搅拌时间实质上是通过影响混合煤样的搅拌均度而影响粘结指数的测定结果。对混合煤样的搅拌是容易影响也是影响较大的一个关键步骤,也是该项测定中较难掌握的一个步骤。因此,在粘结指数测定,按照规定的时间,选择适当的搅拌方法搅拌使混合煤样达到一定的搅拌均度,从而测出更加准确、可靠的结果。同时在重复测定时,保持一定的搅拌状态以得到更好的重复性和再现性。但搅拌均度和搅拌时间对不粘煤,即粘结指数为0的煤无意义。

3.粘结指数测定仪的试验步骤及计算公式:

试验步骤:

1 、先称取5g专用无烟煤,再称取1g试验煤样放入坩埚,重量称准到0.001g。

2 、用搅拌丝将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,每分钟约15r,搅拌丝按同样倾角作顺时针方向转动,每分钟约150r,搅拌时,搅拌丝的圆环接触坩埚壁与底相连接的圆弧部分。经1min45s后,一边继续搅拌,一边将坩埚与搅拌丝逐渐转到垂直位置,约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。

3、 搅拌后,将坩埚壁上煤粉轻轻扫下,用搅拌丝轻轻将混合物拨平,沿坩埚壁的层面略低1mm~2mm,以便压块将混合物压紧后,使煤样表面处于同一平面。

4 、用镊子加压块于坩埚中央,然后将其置于压力器下压30s,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。

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±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1mm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5min 即250r。重量都称准到0.01g。

结果计算:

粘结指数(G)按式(1)计算:

G=10+(30m1+70m2)/m 

式中:m——焦化处理后焦渣总重,g;

m1——第一次转鼓试验后,筛上部分的重量,g;

m2——第二次转鼓试验后,筛上部分的重量,g。

计算结果取到小数第一位。

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