煤粘结性黏结性

煤的粘结性是煤干馏时形成胶质体所显示的一种特性，是结焦的必要条件，与煤的结焦性密切相关。在烟煤干馏时，显示软化、熔融的煤叫粘结性煤。以肥煤的粘结性最强。贫煤和不粘煤等在干馏时不能软化、熔融而形成胶质体，为非粘结性煤。

最早和最简单测定煤的粘结性的方法是观察测定挥发分产率后所得焦渣的特征，它反映了煤在加热后本身互相粘结的能力，对不同焦渣特征给出定性描述并从1～8给以编号，以表明煤的不同粘结性。比它区分能力更大一些的有首先由美国提出的坩埚膨胀序数。但各国测定煤的粘结性方法，尚不完全一致。中国在波兰提出的罗加指数测定方法的基础上，经进一步加以改善后，于80年代提出了烟煤粘结指数测定方法(GB5447)，并将该方法推荐给了国际标准化组织(ISO)。国外还有用测定煤的结焦性和塑性体形状而间接反映煤的粘结性的方法，如用烟煤胶质层最大厚度Y值(mm)来判断煤的结焦性;用奥阿膨胀度b值(%)和收缩度a值(%)等参数表明烟煤膨胀性(煤在干馏时体积发生膨胀或收缩的性能)和塑性(煤在干馏时形成胶质体的粘稠、流动、透气等性能);用吉泽勒流动度来表示煤的塑性等。

又称G指数。以在规定条件下烟煤加热后粘结专用无烟煤的能力表征的烟煤粘结性指标。其实质是煤在隔绝空气受热后，煤颗粒之间和煤与惰性添加物颗粒间结合牢固程度的一种度量，它是各种物理和热化学变化过程的最终结果。根据煤样粘结指数的大小，可以大致确定该煤的主要用途，是适于炼焦、还是气化或其它加工工艺等。中国煤炭分类(GB5751) 中，将粘结指数作为表征粘结性的主要指标，即烟煤分类的主要技术参数。其测定方法要点是：将一定质量的煤样和专用标准无烟煤，按1 5的比例在规定条件下混合，快速加热成焦，所得焦块在一定规格的转鼓(罗加转鼓)内进行强度检验，以焦块的抗磨强度大小来表示煤的粘结能力，实验结果以符号GR.I.表示。粘结指数G_R.I.计算公式如下：

式中m为煤样焦化处理后焦渣总量，g;m₁为第一次转鼓试验后，筛上部分的质量，g;m₂为第二次转鼓试验后，筛上部分的质量，g;如G_R.I.小于18，则需再按煤样与无烟煤以3 3的比例进行试验。

(R.I.) 由波兰B.Roga提出的，测定烟煤受热后粘结无烟煤的粘结力表征的烟煤粘结性指标。罗加指数高的煤，其粘结性好，可以根据罗加指数的大小来判断烟煤粘结能力的大小。国际硬煤分类中用它作为确定粘结性强弱的一项指标，我国也将此方法定为国家标准方法 (GB5449)。其测定方法要点是：将一定质量的煤样与5倍质量的惰性物(专用无烟煤)按规定条件混合均匀后，在隔绝空气下快速加热成焦，将得到的焦炭在特定的转鼓中进行转鼓试验，测定其耐磨强度，以罗加指数(R. I.)表示，计算公式如下：

式中m为煤样焦化后得焦炭的总质量，g;m′₁为第一次转鼓试验前筛上部分的质量，g;m1为第一次转鼓试验后筛上部分的质量，g;m₂为第二次转鼓试验后筛上部分的质量，g。

膨胀度(Dilatometer)试验方法最早是由法国Audibert提出的，后由Arnu作了改进，故称之为奥-阿膨胀度试验。该方法是直接测定烟煤粘结性的一种重要方法，在区分中等以上粘结性煤，特别是强粘结性煤方面，具有其它指标无法比拟的优点。以膨胀度b值(%)和收缩度a值(%)表征烟煤的粘结和结焦能力，不仅能反映胶质体的量，还能表征胶质体的质。奥阿膨胀度试验已被列为国际硬煤分类的重要指标，中国煤炭分类(GB5751)将其列为辅助指标。其测定方法要点是： 将煤样按规定方法制成一定规格的煤笔，放在一根标准口径的膨胀管内，其上放置膨胀杆。然后将装有煤笔的膨胀管放入专用电炉内，以规定的升温速度进行加热，记录膨胀杆的位移曲线。以膨胀杆上升的最大距离占煤笔原始长度的百分数表示煤样最大膨胀度b值，以膨胀杆下降的最大距离占煤笔原始长度的百分数表示煤样最大收缩度a值。

烟煤胶质层指数测定中利用探针测出的胶质体上、下层面差的最大值。代表符号Y。

胶质层指数(Plastometer index)由萨波日尼科夫提出的一种表征烟煤结焦性的指标。以胶质层最大厚度Y值、最低收缩度X值等表示。测定是模拟工业焦炉的炭化室，通过对特制煤杯中的煤样进行单侧加热，使其形成一系列的等温层面。各层面温度由加热端开始依次递降，并使煤杯中煤样相应形成半焦层、胶质层和未软化的煤样层3个部分。测出胶质体的最大厚度Y值 (mm)，用以表示煤的结焦性; 在试验终了时测得收缩度X值(mm)，用以表示半焦收缩的程度。由于胶质层最大厚度Y值直接反映了煤的胶质体的特性和数量，是评价煤的结焦性好坏的一个标志，它被列为中国煤炭分类(GB5751)的一项工艺性指标。此外，利用Y值可以指导配煤炼焦。其测定方法要点是：将一定质量和规定粒度的煤样装入一定规格的煤杯中，按规定的速度单侧加热煤杯，并记录胶质体上部层面位置随温度体积变化的曲线，即胶质层体积曲线。利用金属探针测量胶质体的最大厚度Y值(mm)，以胶质层上、下部层面曲线间沿纵坐标方向的最大距离作为胶质层最大厚度; 以试验结束时体积曲线终点与零点线间的距离作为最终收缩度X值。

曾称自由膨胀序数。在规定条件下，以煤在坩埚中加热所得焦块膨胀程度的序号表征煤的膨胀性和粘结性的指标。它主要取决于煤在受热过程中的熔融情况、胶质期间的析气情况和胶质体的不透气性，在一定程度上能反映煤的粘结性。国际硬煤分类中被选用为分类指标之一，在炼焦工业中用它来评价煤的结焦特性，在动力用煤中用它来表征煤在各种燃烧设备中的结焦倾向。其测定方法测定要点是：将一定质量的煤样放在专用的坩埚中，在专用炉内按规定的方法(电炉或煤气)加热。加热过程中，煤被快速干馏分解而生成不同形状和大小的焦块，将所得焦块的最大侧型与一组带序号的标准侧型图比较，从而定出相应的序号，其表达的序数是0～9，以每1/2为一个间隔。

又称管式低温干馏试验。由英国Gray和King两人提出的一种低温干馏试验方法，用以测定煤炭热解产物产率和焦型。它是一个多指标的综合性试验，既可以得到表征煤炭结焦性的低温干馏焦型 (A、B、C……Gx) 又可以了解煤炭热分解产物的产率，如可得到半焦产率 (CR)、焦油产率(Ta_r)和总水产率。其测定方法要点是：将一定量的煤样放在玻璃或石英干馏管中，然后送入干馏炉内，以规定的速度隔绝空气加热。煤经干燥、软化、热分解后生成胶质体，并放出挥发物(煤气、焦油、水蒸气等)，最终形成半焦。收集试验过程中生成的焦油和水，根据各种产物的质量求得半焦、热解水和焦油的产率，并将焦炭与一组标准焦型比较定出型号。

又称吉氏流动度，曾称基斯勒流动度。由Gieseler提出的以测定煤的最大流动度和特征温度表征烟煤塑性的指标。吉氏法利用固定力矩带动插入煤样中一个可转动的搅拌器，当煤样在隔绝空气的条件下受热产生胶质体时，随着胶质体的流变性的变化，对搅拌器施加不同的阻力，使搅拌器的转动速度发生相应的变化。由此可测出煤在加热条件下的多种特性指标： 开始软化温度 (T_p)、最大流动温度(T_max)、固化温度(T_k)、胶质体温度间隔(T_r—T_p)和胶质体最大流动度 (α_max)，这些指标在研究煤的流变性、热分解动力学和指导配煤炼焦中都有着重要作用。使用吉氏法测定煤的塑性在美国、日本、波兰等国家及ISO已建立起标准方法。其测定方法要点如下：将一定规格、质量的煤样装入吉氏管中，在隔绝空气条件下加热。插入煤样中的搅拌器随着煤样受热产生的胶质体流变性的变化，其转动速度也发生变化，记录其指针的位置。以指针转动到1℃时所对应的温度作为开始软化温度Tp;以指针最大转动角速度所对应的温度作为最大流动温度T_max; 以指针开始停止转动时所对应的温度作为固化温度T_k; 以 (T_k-T_p)作为胶质体的温度间隔; 以指针最大的转动角速度作为最大流动度αmax。一般以肥煤的流动度最大。 2100433B

煤的组织与结构是相当复杂的，宏观表现有以下几种性质：

(1)粘结性：煤从350℃加热到500℃的过程中，会放出气体和焦油，同时软化熔融而失去原形，显示出流动性，煤的这种性质称为粘结性。

(2)收缩性：将已经软化熔融的煤在高温下进一步加热，分解出胶体质，使其硬化收缩而形成焦炭的性质。

(3)结焦性：煤的粘结和收缩性质总称为结焦性。对于炼制高炉用焦的原煤，不仅要求灰分低，含硫、磷低，而且在干馏结束时应具有强粘结性，能形成坚实的焦炭。

(4)氧化变质：煤暴露于大气中，即使在常温下也会慢慢地同氧反应而变质，导致结焦性变坏，发热量降低。这种现象称为氧化变质。一般来说，煤化程度低的煤越易氧化变质。煤在存放过程中要注意保护，防止氧化变质。

气煤分为3类：

1. 弱粘结性气煤 此种煤在成焦过程中自身粘结不足，胶质体稀薄，热稳定性较差。

这类气煤的主要矿区有兖州的兴隆庄、南屯，徐州矿区的庞庄、新河，新汶矿区的禹村，抚顺矿区的 老虎台，黑龙江的城子河、小恒山，四川省的永州、威远等。

2. 中等粘结性气煤 它们在成焦过程中自身可以粘结，但缺少赋予的粘结力。其胶质体的热稳定性也比弱粘结 性气煤好些。

这类气煤的主要矿区有徐州的东城、夹河、大屯，淮北的芦岭，新汶的华丰，肥城的国家庄、曹庄， 枣陶矿区的柴里，淮南的谢一，抚顺的龙凤，鹤岗的南山，通化的湾沟，四川的永容等。

3. 中等偏强粘结性气煤 它们在成焦过程中除满足其自身的粘结外，尚有富余的粘结力。

这类气煤在我国生产的炼焦煤中占有相当大的比例，可在配煤中多配用。主要矿区有淮南的望丰岗， 徐州的贾旺，新汶的孙村、张庄、良庄，山东的陶庄、官桥，肥城的杨庄，萍乡的高坑，开滦的唐山、赵 各庄，邯郸的邢台，内蒙的乌达，北票的台吉、三宝，黑龙江的双鸭山等 。