煤的結(jié)渣性教學(xué)文案

煤的結(jié)渣性

2.煤的熱解分類

按熱解終溫分三類：低溫干餾（500～600℃）中溫干餾（700～800℃）高溫干餾（950～1050℃）3.煤的熱解過程大致可分為三個階段：（1）第一階段：室溫～活潑分解溫度Td（300～350℃）即煤的干燥脫吸階段。煤的外形基本上沒有變化。在120℃以前脫去煤中的游離水；120～200℃脫去煤所吸附的氣體如CO、CO2和CH4等；在200℃以后，年輕的煤如褐煤發(fā)生部分脫羧基反應(yīng)，有熱解水生成，并開始分解放出氣態(tài)產(chǎn)物如CO、CO2.H2S等；近300℃時開始熱分解反應(yīng)，有微量焦油產(chǎn)生。煙煤和無煙煤在這一階段沒有顯著變化。（2）第二階段：活潑分解溫度Td～600℃這一階段的特征是活潑分解。以分解和解聚反應(yīng)為主，生成和排出大量揮發(fā)物（煤氣和焦油）。氣體主要是CH4及其同系物，還有H2.CO2.CO及不飽和烴等，為熱解一次氣體。焦油在450℃時析出的量最大，氣體在450～600℃時析出的量最大。煙煤在這一階段從軟化開始，經(jīng)熔融、流動和膨脹再到固化，出現(xiàn)了一系列特殊現(xiàn)象，在一定溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生了氣、液、固三相共存的膠質(zhì)體。

（3）第三階段（600～1000℃）又稱二次脫氣階段。以縮聚反應(yīng)為主，半焦分解生成焦炭，析出的焦油量極少。一般在700℃時縮聚反應(yīng)最為明顯和激烈，產(chǎn)生的氣體主要是H2，僅有少量的CH4，為熱解二次氣體。隨著熱解溫度的進一步升高，約在750～1000℃，半焦進一步分解，繼續(xù)放出少量氣體（主要是H2）。同時分解殘留物進一步縮聚，芳香碳網(wǎng)不斷增大，排列規(guī)則化，密度增加，使半焦變成具有一定強度或塊度的焦炭圖5-1典型煙煤的熱解過程

二、熱解過程中的化學(xué)反應(yīng)1．有機化合物熱解過程的一般規(guī)律煤的熱解是煤有機質(zhì)大分子中的化學(xué)鍵的斷裂與重新組合。有機物中主要的幾種化學(xué)鍵的鍵能見表5-1（1）在相同條件下，煤中各有機物的熱穩(wěn)定次序是：芳香烴>環(huán)烷烴>炔烴>烯烴>開鏈烷烴。（2）芳環(huán)上側(cè)鏈越長越不穩(wěn)定，芳環(huán)數(shù)越多其側(cè)鏈越不穩(wěn)定，不帶側(cè)鏈的分子比帶側(cè)鏈的分子穩(wěn)定。例如，芳香族化合物的側(cè)鏈原子團是甲基時，在700℃才斷裂；如果是較長的烷基，則在500℃就開始斷裂。（3）縮合多環(huán)芳烴的穩(wěn)定性大于聯(lián)苯基化合物，縮合多環(huán)芳烴的環(huán)數(shù)越多（即縮合程度越大），熱穩(wěn)定性越大。化學(xué)鍵鍵能/（kJ/mol）化學(xué)鍵鍵能/（kJ/mol）C芳—C芳2057.5250.9C芳—H425.3301.1C脂—H391.4284.7C脂—C脂332.1338.7C脂—O313.7

284.4C脂—C脂297.32．煤熱解中的主要化學(xué)反應(yīng)

（1）分解溫度（<300～350℃）以下的反應(yīng)析出的物質(zhì)有CO、CO2.H2O（化學(xué)結(jié)合的）、H2S（少量）、甲酸（痕量）、草酸（痕量）和烷基苯類（少量）。其中CO、CO2.H2O等主要起源于化學(xué)吸附表面配合物（如過氧化、氫物或氫過氧化物）或包藏在煤中的化合物。脫羥基作用、脫羧基作用和含氧方式的重排等?；瘜W(xué)反應(yīng)如下：（2）活潑分解階段（分解溫度～550℃）的反應(yīng)①裂解反應(yīng)a．煤基本結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵如-CH2-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-S-S-等是煤結(jié)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)，受熱時先斷裂使煤成為許多“自由基碎片”。b．脂肪側(cè)鏈裂解生成氣態(tài)烴，如CH4.C2H6和C2H4等。c．含氧官能團裂解難易程度不一致。煤中含氧官能團的穩(wěn)定順序為。羥基不易脫除，在高溫和有水存在時生成水。羰基可在400℃左右裂解生成CO；羧基在200℃以上即能分解生成CO2；在500℃以上含氧雜環(huán)斷開，放出CO。d．煤中以脂肪結(jié)構(gòu)為主的低分子化合物受熱后不斷分解，生成較多的揮發(fā)性產(chǎn)物。②一次熱解產(chǎn)物和二次熱解反應(yīng)a．裂解反應(yīng)：b．芳構(gòu)化反應(yīng)：c．加氫反應(yīng)：d．縮合反應(yīng)：（3）二次脫氣階段的反應(yīng)（約550～900℃）三、影響煤熱解的因素１．煤化程度

（1）隨著煤化程度的提高，煤開始熱解的溫度逐漸升高，如表5-2所示。可見，各種煤中褐煤的開始分解溫最低，無煙煤最高。表5-2煤中有機質(zhì)開始分解的溫度種類泥炭褐煤煙煤無煙煤長焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤溫度/℃<100～160～170～210～260～300～320～380

(2)煤化程度不同的煤在同一熱解條件下，所得到的熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率是不相同的。各種煤化程度的煤中，中等煤化程度的煤具有較好的黏結(jié)性和結(jié)焦性。表5-3不同煤化程度煤干餾至500℃時熱解產(chǎn)物的平均分布煤種焦油/（L/t）輕油/（L/t）水/（L/t）煤氣/（m3/t）次煙煤A次煙煤B高揮發(fā)分煙煤A高揮發(fā)分煙煤B高揮發(fā)分煙煤C中揮發(fā)分煙煤低揮發(fā)分煙煤86.164.7130.0127.0113.079.436.17.15.59.79.28.07.14.2—11725.246.666.817.213.4—70.561.565.556.260.554.9２．煤巖組成

鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組為活性組分，絲質(zhì)組和礦物組為惰性組分。煤氣產(chǎn)率以殼質(zhì)組最高，惰質(zhì)組最低，鏡質(zhì)組居中；焦油產(chǎn)率以殼質(zhì)組最高，惰質(zhì)組沒有，鏡質(zhì)組居中；焦炭產(chǎn)率惰質(zhì)組最高，鏡質(zhì)組居中，殼質(zhì)組最低；３．粒度

配煤煉焦粒度一般以3～0.5mm為宜。過大，黏結(jié)性好的煤粒與黏結(jié)性較差的煤?；虿火そY(jié)的惰性粒子的分布就不均勻；過小，粒子比表面就增大，接觸面增加，堆密度就會降低，惰性粒子表面的膠質(zhì)體液膜就會變薄，而膠質(zhì)體是比較黏稠的，變形粒子表面形成不連續(xù)的膠質(zhì)體，所得焦炭強度就會降低。表5-4加熱速度對煤熱分解溫度的影響煤的加熱速度/(℃/min)溫度/℃氣體開始析出氣體最大析出510204060255300310347355435458486503515４．加熱條件隨著對煤的加熱速度的提高，氣體開始析出和氣體最大析出的溫度均有高，液態(tài)產(chǎn)物增加、膠質(zhì)體的塑性范圍加寬、黏度減小、流動度增大及膨脹度顯著提高。

煤熱解的終點溫度不同，熱解產(chǎn)品的組成和產(chǎn)率也不相同，如下頁表5-5所示。表5-5不同終溫下干餾產(chǎn)品的分布與性狀產(chǎn)品分布與性狀最終溫度/℃600℃低溫干餾800℃中溫干餾1000℃高溫干餾固體產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)率/%焦炭/%焦油煤氣/（標）Nm3/t（干煤）半焦80～829～10120中溫焦75～776～7200高溫焦70～723.5320產(chǎn)品性狀焦炭著火點/℃機械強度揮發(fā)分/%450低10490中～5700高<2焦油密度中性油/%酚類/%焦油鹽基/%瀝青/%游離碳/%中性油成分<160251～2121～3脂肪烴、芳烴150.515～201～230～5脂肪烴、芳烴>135～401.5～2574～7芳烴煤氣主要成分/%氫氣甲烷315541385525煤氣中回收的輕油產(chǎn)率/%組成1.0脂肪烴為主粗苯—汽油1.0芳烴50%粗苯1～1.5芳烴90%５．壓力提高熱分解過程中外部的氣體壓力可以使液態(tài)產(chǎn)物的沸點提高，因而它們在熱解過程中的煤料內(nèi)暫時聚集量增大，有利于煤的膨脹，煤的膨脹性和結(jié)焦性以及所產(chǎn)生的焦炭的氣孔率都有所增大。采用搗固裝煤法提高了熱分解過程中的氣體壓力，增大了氣體析出的阻力，同時縮小了煤粒間的空隙，改善了煤粒間的接觸，因而減少了黏結(jié)所需要的液體量，從而使煤的黏結(jié)性大為改善。６．其他因素煤形成過程或貯存過程中受到氧化（約在30℃開始，50℃以上加速），會使煤的氧含量增加，黏結(jié)性降低甚至喪失；在煉焦過程中配入某些添加劑可以改善、降低或完全破壞煤的黏結(jié)性，添加劑可分為有機和惰性兩大類。石油瀝青、煤焦油瀝青、溶劑精制煤和溶劑抽提物等屬于有機添加劑，添加適量可改善煤的黏結(jié)性。惰性添加劑如CaO、MgO、Fe3O4.SiO2.Al2O3和焦粉等，可使配合煤瘦化第二節(jié)煤的黏結(jié)和成焦機理

一、膠質(zhì)體的來源和性質(zhì)

1.膠質(zhì)體的概念當煤樣在隔絕空氣條件下加熱至一定溫度時，煤粒開始分解并有氣體產(chǎn)物析出，隨著溫度的不斷上升，有焦油析出，在350～420℃時，煤粒的表面上出現(xiàn)了含有氣泡的液相膜，此時液相膜開始軟化，許多煤粒的液相膜匯合在一起，形成了氣、液、固三相為一體的黏稠混合物，這種混合物稱為膠質(zhì)體。2.膠質(zhì)體的來源（1）煤熱解時結(jié)構(gòu)單元之間結(jié)合比較薄弱的橋鍵斷裂，生成自由基，其中一部分分子量不太大，含氫較多，使自由基穩(wěn)定化，形成液體產(chǎn)物；（2）在熱解時，結(jié)構(gòu)單元上的脂肪側(cè)鏈脫落，大部分揮發(fā)逸出，少部分參加縮聚反應(yīng)形成液態(tài)產(chǎn)物；（3）煤中原有的低分子量化合物——瀝青受熱熔融變?yōu)橐簯B(tài)；（4）殘留固體部分在液態(tài)產(chǎn)物中部分溶解和膠溶。3.膠質(zhì)體的性質(zhì)（1）穩(wěn)定性：溫度間隔△T（2）透氣性：阻礙氣體析出的難易程度（3）流動性：流動度（4）膨脹性：膨脹壓力二、煤的黏結(jié)成焦機理圖5-2膠質(zhì)體的生成及轉(zhuǎn)化示意圖a-轉(zhuǎn)化開始階段；b-開始形成半焦階段c-煤粒強烈軟化和半焦破裂階段1-煤；2-膠質(zhì)體；3-半焦1.煤黏結(jié)成焦機理概述要使煤黏結(jié)得好，應(yīng)滿足下列條件：（1）具有足夠數(shù)量的高沸點液體，能將固體粒子表面潤濕，并將粒子間的空隙填滿；（2）膠質(zhì)體應(yīng)具有足夠大的流動性、不透氣性和較寬的溫度間隔；（3）膠質(zhì)體應(yīng)具有一定黏度，有一定氣體生成量，能產(chǎn)生膨脹；（4）黏結(jié)性不同的煤粒應(yīng)在空間均勻分布；（5）液態(tài)產(chǎn)物與固體粒子間應(yīng)有較好的附著力；（6）液態(tài)產(chǎn)物進一步分解縮合得到的固體產(chǎn)物和未轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟墓腆w粒子本身要有足夠的機械強度。2.影響焦炭強度的主要因素（1）煤熱解時生成膠質(zhì)體的數(shù)量多，流動性好，熱穩(wěn)定性好，形成液晶相的能力強，則黏結(jié)性好，焦炭強度高；（2）煤中未液化部分和其他惰性物質(zhì)的機械強度高，與膠質(zhì)體的浸潤能力和附著力強，同時分布均勻，則焦炭強度高；（3）焦炭氣孔率低，氣孔小，氣孔壁厚和氣孔壁強度高則焦炭強度高；（4）焦炭裂紋少則強度高。第三節(jié)煤的黏結(jié)性（結(jié)焦性）指標

概念：黏結(jié)性是指煤在隔絕空氣條件下加熱時，形成具有可塑性的膠質(zhì)體，黏結(jié)本身或外加惰性物質(zhì)的能力。煤的結(jié)焦性是指在工業(yè)條件下將煤煉成焦炭的性能。煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性關(guān)系：結(jié)焦性包括保證結(jié)焦過程能夠順利進行的所有性質(zhì)，黏結(jié)性是結(jié)焦性的前提和必要條件。黏結(jié)性好的煤，結(jié)焦性不一定就好（如肥煤）。但結(jié)焦性好的煤，其黏結(jié)性一定好。測定煤黏結(jié)性和結(jié)焦性的方法可以分為以下三類：（1）根據(jù)膠質(zhì)體的數(shù)量和性質(zhì)進行測定，如膠質(zhì)層厚度、基氏流動度、奧亞膨脹度等。（2）根據(jù)煤黏結(jié)惰性物料能力的強弱進行測定，如羅加指數(shù)和黏結(jié)指數(shù)等。（3）根據(jù)所得焦塊的外形進行測定，如坩堝膨脹序數(shù)和葛金指數(shù)等。一、膠質(zhì)層指數(shù)

1.測定要點：模擬工業(yè)煉焦條件，對裝在煤杯中的煤樣進行單側(cè)慢速加熱，在煤杯內(nèi)的煤樣形成一系列等溫層面，而這些層面的溫度由上而下依次遞增。溫度相當于軟化的層面以下的煤都軟化形成膠質(zhì)體（如圖所示），在溫度相當于固化點的層面以下則結(jié)成半焦。因而煤樣中形成了半焦層、膠質(zhì)層和未軟化的煤樣層三部分。在試驗過程中最初在煤杯下部生成的膠質(zhì)層比較薄，以后逐漸變厚，然后又逐漸變薄。因此，在煤杯中部常出現(xiàn)膠質(zhì)層厚度的最大值。測定結(jié)束后由記錄的體積變化曲線可以決定最終收縮度和體積曲線類型。

膠質(zhì)層指數(shù)

2.膠質(zhì)層體積曲線類型圖5-5膠質(zhì)層指數(shù)測定曲線加工示意圖圖5-4膠質(zhì)層體積曲線類型圖二、奧亞膨脹度

１．測定原理將粒度小于0.15mm的煤樣10g與1mL水混勻，在鋼模內(nèi)按規(guī)定方法壓制成煤筆（長60mm），放在一根內(nèi)部非常光潔的標準口徑的膨脹管內(nèi)，其上放置一根連有記錄筆的能在管內(nèi)自由滑動的鋼桿（膨脹桿）。將上述裝置放入已預(yù)熱到330℃的電爐中加熱，升溫速度保持3℃/min。加熱至500～550℃為止。在此過程中，煤受熱達到一定溫度后開始分解，首先析出一部分揮發(fā)分，接著開始軟化析出膠質(zhì)體。隨著膠質(zhì)體的不斷析出，煤筆開始變形縮短，膨脹桿隨之下降——標志煤的收縮。當煤筆完全熔融呈塑性狀態(tài)充滿煤筆和膨脹管壁間的全部空隙時，膨脹桿不再下降，收縮過程結(jié)束。然后隨著溫度的升高，塑性體開始膨脹并推動膨脹桿上升——標志煤的膨脹。當溫度達到該煤樣的固化點時，塑性體固化形成半焦，膨脹桿停止運動。

2.表示方法

以膨脹桿上升的最大距離占煤筆原始長度的百分數(shù)作為煤的膨脹度（b%）；以膨脹桿下降的最大距離占煤筆原始長度的百分數(shù)作為最大收縮度（a%），圖5-6為一典型煙煤的體積膨脹曲線示意圖。圖5-6體積膨脹曲線示意圖T1——軟化溫度，即膨脹桿下降0.5m時的溫度（℃）；T2——開始膨脹溫度，即膨脹桿下降到最低點后開始上升的溫度（℃）；T3——固化溫度，膨脹桿停止移動時的溫度（℃）；a——最大收縮度，%；b——煤的膨脹度，%。圖a為典型煙煤的體積膨脹曲線，煤的膨脹曲線超過零點后達到水平，這種情況稱為“正膨脹”；圖b若膨脹曲線在恢復(fù)到零點線前達到水平，則稱之為“負膨脹”，；圖c若收縮后沒有回升，則結(jié)果以“僅收縮”表示；圖d如果最終的收縮曲線不是完全水平的，而是緩慢向下傾斜，規(guī)定以500℃處的收縮值報出。3.結(jié)果報出根據(jù)測定時的記錄曲線可計算出以下五個基本參數(shù)：軟化溫度T1.始膨溫度T2.固化溫度T3.最大收縮度a和膨脹度b。表5-7一組煙煤的膨脹度測定結(jié)果煤樣C14C17C22C32C37C38Vdaf(%)Cdaf(%)T1(℃)T2(℃)膠質(zhì)體溫度范圍(℃)a(%)b(%)14.590.39475--10-17.590.4442247957241322.389.4840447369306232.984.263554791243222137.683.0136143776264938.281.95367--36-

4.奧亞膨脹度b與Y值的關(guān)系

煤的膠質(zhì)層最大厚度Y值越大，煤的奧亞膨脹度也越大。

圖5-8奧亞膨脹度與Y值的關(guān)系三、基氏流動度1.基氏流動度的測定方法：將5g粒度小于0.425mm粉煤裝入煤甑中，煤甑中央沿垂直方向裝有攪拌器，向攪拌器軸施加恒定的扭矩（約為100g·cm）。將煤甑放入已加熱至規(guī)定溫度的鹽浴內(nèi)，以3℃/min的速度升溫。當煤受熱軟化形成膠質(zhì)體后，阻力降低，攪拌器開始旋轉(zhuǎn)。膠質(zhì)體數(shù)量越多，黏度越小，則攪拌器轉(zhuǎn)動越快。轉(zhuǎn)速以分度/min表示，每360o為100分度。攪拌器的角速度隨溫度升高出現(xiàn)的有規(guī)律的變化曲線用自動記錄儀記錄下來即為流動度曲線，2.基氏流動度曲線可得指標：圖5-9流動度曲線（1）軟化溫度Tp，刻度盤上指針轉(zhuǎn)動1分度時對應(yīng)的溫度，℃；（2）最大流動溫度Tmax，最大流動時對應(yīng)的溫度，℃；（3）固化溫度Tk，攪拌漿停止轉(zhuǎn)動，流動度出現(xiàn)零時對應(yīng)的溫度，℃；（4）最大流動度αmax，指針的最大角速度，（o）/min；（5）膠質(zhì)體溫度間隔，固化溫度和開始軟化溫度之差△T=Tk-Tp。3.幾種煙煤的基氏流動度曲線圖5-10幾種煙煤的基氏流動度曲線氣肥煤的流動度最大；肥煤的曲線平坦而寬，它的膠質(zhì)體停留在較大流動時的時間較長；有些肥氣煤的最大流動度雖然很大，但曲線陡而尖，說明該膠質(zhì)體處于較大流動性的時間較短?；狭鲃佣戎笜丝赏瑫r反映膠質(zhì)體的數(shù)量和性質(zhì)，對中強黏結(jié)性的煤或者中等黏結(jié)性的煤有較好的區(qū)分能力，具有明顯的優(yōu)點。但對強黏結(jié)性的煤和膨脹性很大的煤難以測準。

四、羅加指數(shù)

1.測定羅加指數(shù)的方法要點：將1g粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣和5g標準無煙煤（標準無煙煤是指Ad<4%、Vdaf在4%～5%、粒度在0.3～0.4mm的無煙煤，在坩堝內(nèi)混合均勻并鋪平，加上鋼質(zhì)砝碼，在850℃下焦化15min后，取出冷卻至室溫，稱量得殘焦的總質(zhì)量為m；用1mm的圓孔篩篩分，稱量得篩上物的質(zhì)量為m1；將篩上物裝入羅加轉(zhuǎn)鼓中（50±2r）/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)磨5min，再用1mm圓孔篩篩分，稱量得篩上物質(zhì)量為m2；將篩上物在轉(zhuǎn)鼓中重復(fù)轉(zhuǎn)動5min后再次篩分，稱量得篩上物質(zhì)量為m3；將篩上物再一次進行轉(zhuǎn)鼓試驗，稱量得篩上物質(zhì)量為m4，2.羅加指數(shù)計算公式：

式中m——焦化后焦渣總量，g；m1——焦渣過篩，其中大于1mm焦渣的質(zhì)量，g；

m2——第一次轉(zhuǎn)鼓試驗后過篩，其中大于1mm焦渣的質(zhì)量，g；

m3——第二次轉(zhuǎn)鼓試驗后過篩，其中大于1mm焦渣的質(zhì)量，g；

m4——第三次轉(zhuǎn)鼓試驗后過篩，其中大于1mm焦渣的質(zhì)量，g。

3.我國不同煤化程度煤的羅加指數(shù)煤種長焰煤氣煤肥煤肥氣煤焦煤瘦煤貧煤年輕無煙煤R.I.0～1515～8575～9040～8560～855～60≤504.羅加指數(shù)優(yōu)點：可直接反映煤對惰性物料的黏結(jié)能力，在一定程度上能反映焦炭的強度，而且所需設(shè)備簡單、快速、平行試驗所需煤樣量較少，方法簡便易行。羅加指數(shù)以轉(zhuǎn)磨一定次數(shù)后大于1mm的焦粒重量和轉(zhuǎn)磨次數(shù)的乘積來衡量焦粒的耐磨強度，從而比較合理地估價煤的黏結(jié)能力，對弱黏結(jié)煤和中等黏結(jié)性煤的區(qū)分能力甚強。五、黏結(jié)指數(shù)

1.黏結(jié)指數(shù)與羅加指數(shù)的區(qū)別：（1）專用無煙煤粒度由羅加法的0.3～0.4mm改用0.l～0.2mm，以擴大強黏結(jié)煤的測值范圍，同時因無煙煤與煙煤粒度相近易于混勻而減小了試驗誤差；（2）對G＜18的弱黏結(jié)煤，將無煙煤與煙煤的配比改為3：3以提高對弱黏結(jié)煤的區(qū)分能力和測定的準確度；（3）實現(xiàn)了煤樣的機械攪拌混合，改善了試驗條件，減少了人為誤差；（4）轉(zhuǎn)鼓試驗次數(shù)由羅加法的三次改為兩次，并改變了計算公式簡化了操作與計算。

2.測定方法要點

將空氣干燥煤樣和標準無煙煤先按1:5比例混合在坩堝內(nèi)，然后放在850℃的馬弗爐中焦化15min，稱出焦粒質(zhì)量m；將稱重后的焦粒放入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)進行第一次轉(zhuǎn)磨，以（50±2）r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)磨5min；然后用1mm孔徑的圓孔篩篩分稱出其篩上物質(zhì)量為m1；再將篩上物以同樣的轉(zhuǎn)速與時間進行第二次轉(zhuǎn)磨、篩分，并稱篩上焦炭質(zhì)量為m2。3.計算黏結(jié)指數(shù)公式GRI.

m——焦化后焦渣總量，g；m1——第一次轉(zhuǎn)鼓試驗后過篩，其中大于1mm焦渣的質(zhì)量，g；

m2——第二次轉(zhuǎn)鼓試驗后過篩，其中大于1mm焦渣的質(zhì)量，g。4.G<18時的計算公式煤樣和標準無煙煤樣的比例改為3:3，即稱取3g試驗煤樣和3g標準無煙煤混合。結(jié)果按下式計算：m——焦化后焦渣總量，g；m1——第一次轉(zhuǎn)鼓試驗后過篩，其中大于1mm焦渣的質(zhì)量，g；m2——第二次轉(zhuǎn)鼓試驗后過篩，其中大于1mm焦渣的質(zhì)量，g。六、坩堝膨脹序數(shù)

1.測定要點：稱取1g粒度小于0.2mm的煤樣放在坩堝中，利用煤氣或電快速加熱到820±5℃。將所得焦塊與一套標準側(cè)面圖形（如圖）比較，與焦塊最為接近的一個圖形的序號，便是該煤的坩堝膨脹序數(shù)。膨脹序數(shù)共分為17種，序數(shù)越大表示煤的膨脹性和動結(jié)性越強。2.標準焦塊側(cè)面圖及相應(yīng)的坩堝膨脹序數(shù)3.坩堝膨脹序數(shù)的確定可依下述方法進行

（1）如果殘渣不黏結(jié)或成粉狀，則膨脹序數(shù)為0；（2）如果焦渣黏結(jié)成塊而不膨脹，應(yīng)將焦塊放在一個平整的硬板上，小心地在焦塊上面加上500g砝碼（如果焦塊粉碎，則膨脹序數(shù)為1/2，如果焦塊不碎或僅碎裂成2～3塊堅硬的焦塊，則其膨脹序數(shù)為1；（3）如果焦渣黏結(jié)成焦塊并且膨脹，就將焦塊放在專用的觀察筒下，旋轉(zhuǎn)焦塊，找出最大側(cè)形，再與標準側(cè)形圖比較并確定自由膨脹序數(shù)；（4）有時找不到與焦塊側(cè)形接近的投影圖形，則可在方格紙上勾畫出焦塊的投影，然后由方格紙上求出焦塊的投影面積(mm2)，再由投影面積和膨脹序數(shù)的相關(guān)曲線查出坩堝膨脹序數(shù)。

圖5-14為焦塊投影面積及其相應(yīng)的膨脹序數(shù)

七、葛金指數(shù)

1.測定要點：

該法是將20g粉碎至0.2mm以下的煤樣或配煤放在特制的水平玻璃或石英干餾管中，將干餾管放入預(yù)先加熱至325℃的電爐內(nèi)，以5K/min的加熱速度升溫到600℃，并恒溫1h，測定熱解水收率、焦油收率、半焦收率、氨收率、煤氣收率等，并將所得半焦與一組標準焦型比較（如圖5-15），確定所得半焦的葛金焦型指數(shù)。圖5-15標準焦型2.標準焦型圖和葛金焦型的鑒定與分類3.葛金指數(shù)的優(yōu)缺點(1)、優(yōu)點既可測定熱解產(chǎn)物收率，又可測定煤的黏結(jié)性。對煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性的鑒別能力較強。有些煤揮發(fā)分接近而黏結(jié)性不同的煤，可用葛金指數(shù)加以區(qū)分。(2)、缺點人為誤差較大，在測定強黏結(jié)性煤時，需要逐次增加電極炭的添加量，經(jīng)過多次試驗才能確定葛金指數(shù)，比較繁瑣，且不易測準。

第四節(jié)煤的其它工藝性質(zhì)煤的反應(yīng)性、煤的結(jié)渣性、煤的燃點、煤的可選性。一、煤的反應(yīng)性

1.定義煤的反應(yīng)性又稱煤的化學(xué)活性，是指在一定溫度下煤與不同氣體介質(zhì)（如CO2.H2O蒸汽、O2等）相互作用的反應(yīng)能力。2.測定要點稱取300g粒度在3～6mm的煤樣，在規(guī)定的條件下干餾處理后，將殘焦破碎成粒度為3～6mm的顆粒裝入反應(yīng)管中。將反應(yīng)管加熱至750℃（褐煤）或800℃（煙煤和無煙煤），溫度穩(wěn)定后以一定的流速向反應(yīng)管中通入CO2，然后繼續(xù)以20～25℃/min的升溫速度給反應(yīng)管升溫，并每隔50℃取反應(yīng)系統(tǒng)中的氣體分析一次，記錄結(jié)果，直到1100℃為止。3.CO2還原率按下式計算：

——CO2還原率，%；

a——鋼瓶二氧化碳中雜質(zhì)氣體含量，%；CO2——反應(yīng)后氣體中二氧化碳含量，%。4.煤的反應(yīng)性曲線

煤對CO2的還原率隨反應(yīng)溫度的升高而加強。煤對CO2的還原率越高，表示煤的反應(yīng)性越強。各種煤的反應(yīng)性隨變質(zhì)程度的加深而減弱。

圖5-17煤的反應(yīng)性曲線二、煤的結(jié)渣性1.煤的結(jié)渣性的概念煤的結(jié)渣性表示煤在氣化和燃燒過程中結(jié)渣的難易程度。2.煤的結(jié)渣性測定要點稱取一定質(zhì)量的粒度為3～6mm的煤樣，放入預(yù)先加熱到800～850℃煤結(jié)渣性測定儀中，同時鼓入一定流速的空氣使之氣化（或燃燒）；待煤樣燃盡后，取出冷卻并稱重。過篩，算出粒度大于6mm的灰渣質(zhì)量占總灰渣質(zhì)量的百分數(shù)作為煤的結(jié)渣率。計算公式如下：3.煤的結(jié)渣率的計算

——結(jié)渣率，%；——粒度大于6mm的灰渣質(zhì)量，g；——灰渣總質(zhì)量，g。三、煤的燃點

1.定義煤的燃點是將煤加熱到開始燃燒時的溫度，叫做煤的燃點（也稱著火點，臨界溫度或發(fā)火溫度）。2.測定要點將粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣，干燥后與亞硝酸鈉以1:0.75的質(zhì)量比混合，放入燃點測定儀中，以4.5～5℃/min的速度加熱，加熱到一定溫度時煤樣爆燃產(chǎn)生的壓力使燃點測定裝置中的水柱在下降的瞬間出現(xiàn)明顯的溫度升高或體積變化。煤樣爆燃時的加熱溫度即為煤的燃點。

3.煤的燃點與煤化程度的關(guān)系

煤的燃點隨煤化程度的增加而增高。不同煤化程度煤的燃點見表。煤種褐煤長焰煤氣煤肥煤焦煤無煙煤燃點/℃260～290290～330330～340340～350370～380～400四、煤的可選性

選煤就是使混雜在煤中的矸石、黃鐵礦以及煤矸共生的夾矸煤與精煤按照它們在物理和化學(xué)性質(zhì)上的差異進行分離的過程。煤的可選性是指通過分選改善原煤質(zhì)量的難易程度。本節(jié)主要內(nèi)容：1.原煤的粒度組成2.繪制原煤粒度特性曲線圖3.原煤的密度組成4.煤的可選性曲線1.原煤的粒度組成

（1）煤的粒度組成將煤樣分成各種粒度級別，然后再分別測定各粒級產(chǎn)率和質(zhì)量（如灰分、水分、發(fā)熱量等，依據(jù)試驗?zāi)康亩ǎＭǔＪ怯煤Y分試驗來測定煤的粒度組成。（2）篩分試驗將試樣由最大孔到最小孔逐級進行篩分。根據(jù)篩孔大小：150、100、50、25.13.6.3.1.0.5mm（根據(jù)試驗需要，可取消或增加某些篩孔的篩子），將煤樣分為若干個粒度級別。如>150、150～100、100～50、50～25.25～13.6～3.3～1.1～0.5.<0.5mm九個粒度級，將這九個粒級的煤分別稱重，就可得到各粒級在總煤樣中的百分含量即為煤的粒度組成。表5-10篩分試驗報告表（樣表）生產(chǎn)煤樣編號：

試驗日期：

年___月___日篩分試驗編號：

礦務(wù)局

礦

層

工作面采樣說明：

篩分化驗總結(jié)果：化驗項目煤樣Mad/%Ad/%Vdaf/%St,d/%Qgr,d/(MJ/Kg)膠質(zhì)層/mmGR.I.XY毛煤浮煤（密度<1.4Kg/L）5.565.4819.5010.7337.7337.280.640.6225.6971篩分前煤樣總質(zhì)量：19459.5Kg，最大粒度730mm×380mm×220mm粒級/mm產(chǎn)物名稱產(chǎn)率質(zhì)量指標Qgr,d/(MJ/Kg)質(zhì)量/Kg占全樣/%篩上累計/%Mad/%Ad/%St,d/%>100手選煤2616.513.48-3.5711.411.1028.68夾矸煤102.60.53-2.8631.211.4320.87矸石162.90.84-0.8580.930.11-硫鐵礦-------小計2882.014.8514.853.3916.041.06-100～50手選煤2870.414.79-4.0813.720.7828.12夾矸煤80.60.42-3.0934.470.9519.67矸石348.71.80-0.9280.810.13-硫鐵礦-------小計3299.717.0031.843.7221.320.72-粒級/mm產(chǎn)物名稱產(chǎn)率質(zhì)量指標Qgr,d/(MJ/Kg)質(zhì)量/Kg占全樣/%篩上累計/%Mad/%Ad/%St,d/%>50合計6181.731.8431.843.5718.860.88-50～25煤2467.112.7144.553.7324.080.5423.7825～13煤3556.718.3262.882.5622.420.6124.1313～6煤2624.213.5276.392.4023.850.5523.486～3煤2399.412.3688.754.0419.510.7424.803～0.5煤1320.56.8095.562.9416.740.7426.890.5～0煤862.64.44100.002.9817.820.8925.4550～0合計13230.568.163.0821.620.64毛煤總計19412.2100.003.2420.740.72原煤總計（除去大于50mm級矸石和硫鐵礦）18900.697.373.3019.110.74圖5-18粒度特性曲線2.繪制原煤粒度特性曲線圖

2.繪制原煤粒度特性曲線圖

原煤的粒度特性曲線如圖5-18所示，它是由表5-10中第一欄和第六欄數(shù)據(jù)繪制而成。曲線的變化趨勢可反應(yīng)原煤的粒級分布情況：（1）曲線先是急速下降，在某一粒度后又趨于平緩即曲線呈凹形，表示煤中細粒度級別多；（２）曲線呈凸形，則表示粗粒度級比較多，（３）曲線接近直線形，則表示原煤中粗細粒度分布均勻。3.原煤的密度組成原煤的密度是指煤和其所含礦物在內(nèi)的密度，其大小取決于煤中有機物的成分和煤化程度，更主要取決于煤中所含礦物密度的大小及含量的多少。原煤的密度組成是指煤中各密度級煤的質(zhì)量占原煤樣總質(zhì)量的百分比。原煤的密度組成是評定原煤可選性的主要依據(jù)，通常用浮沉試驗的方法來測定。浮沉試驗所用的煤樣是從篩分試驗后的各粒級產(chǎn)物中縮取得到而且必須是空氣干燥基。試驗時把原煤樣放在不同密度的溶液中，從最低密度逐級向最高密度進行浮沉，將煤分成若干個密度級別，并對每一個密度級別的煤進行采樣化驗，最終得出不同密度級別的產(chǎn)率和質(zhì)量特征。

（1）、重液的配制

a、通常煙煤和無煙煤都采用氯化鋅的水溶液作為浮沉試驗介質(zhì)，煙煤配制成密度（Kg/L）分別為1.30，1.40，1.50，1.60，1.70，1.80，1.90，2.00八種不同密度級的重液；b、無煙煤配制成密度（Kg/L）分別為1.60，1.80，2.00三種不同密度級的重液。c、褐煤由于在水中易破碎，故采用苯、四氯化碳、三溴甲烷等有機混合液作為浮沉試驗介質(zhì)，分別配制成密度為（Kg/L）1.30，1.40，1.50，1.60，1.80，2.00六種不同密度級的重液。（2）、試驗方法

①將配好的重液放入重液桶中，并按密度大小順序排列。②稱出煤樣的質(zhì)量，并把它放在網(wǎng)底筒內(nèi)，每次放入的煤樣厚度一般不超過100mm。用清水洗凈附在煤塊上的煤泥，濾去洗水（將各粒級沖洗的煤泥收集起來）。③將盛有煤樣的網(wǎng)底筒在最低一個密度級的緩沖溶液內(nèi)浸潤下下，然后濾盡溶液，再放入浮沉用的最低密度級的重液桶中，使其分層。④小心地用漏勺按一定方向撈取浮物。撈取深度不得超過100mm，撈取時應(yīng)注意勿使沉物攪起混入浮物中。⑤把裝有沉物的網(wǎng)底桶慢慢提起，濾盡重液，再把它放入下一個密度級的重液桶中，用同樣的方法依次按密度級順序進行，直到做完該粒級煤樣為止。最后將沉物倒入盤中。在試驗中應(yīng)充分回收ZnCl2溶液。（3）、結(jié)果整理

①將各密度級的產(chǎn)物和煤泥分別縮制成空氣干燥基煤樣，測定其水分Mad、灰分Ad。當原煤樣全硫超過1.5%時，各密度級產(chǎn)物都應(yīng)測定全硫。②將各粒級的浮沉試驗結(jié)果填入浮沉試驗報告表。如表5-12是粒度為25～13mm的煤樣在ZnCl2重液中的浮沉試驗報告表。再將各粒度級浮沉數(shù)據(jù)匯總出50～0.5mm粒級的原煤浮沉試驗結(jié)果綜合表中，如表5-13所示。表5-12浮沉試驗報告表（樣表）浮沉試驗編號：試驗日期：煤樣粒級：25～13mm全硫（St,d）/%本級占全樣產(chǎn)率：18.322%灰分（Ad）：22.42%樣重:24.965Kg密度級Kg/L質(zhì)量/Kg占本級產(chǎn)率/%占全樣產(chǎn)率/%灰分%全硫%累計浮上部分沉下部分產(chǎn)率/%灰分/%產(chǎn)率/%灰分/%12345678910<1.301.30～1.401.40～1.501.50～1.601.60～1.701.70～1.801.80～2.00>2.00合計煤泥總計1.64511.3125.2801.3700.6600.4560.6063.16524.4940.23824.7326.7246.1821.565.592.701.862.4712.92100.000.96100.001.2198.3803.9121.0140.4900.3380.4482.34518.1460.17618.3223.997.9915.9326.6134.6543.4154.4778.7322.1419.1622.116.7252.9074.4680.0582.7584.6187.08100.003.997.489.9311.0911.8612.5613.7422.14100.0093.2847.1025.5419.9517.2515.3912.9222.1423.4538.6057.7466.4771.4574.8478.73表5-1350～0.5mm粒級原煤浮沉試驗綜合表密度級Kg/L產(chǎn)率/％灰分/％累計/％分選密度±0.1Kg/L浮物沉物密度級Kg/L產(chǎn)率/％產(chǎn)率灰分產(chǎn)率灰分123456789<1.301.30～1.401.40～1.501.50～1.601.60～1.701.70～1.801.80～2.00>2.