煤的粘结性和结焦性

什么是烟煤的黏结性和结焦性？
答：黏结性和结焦性是烟煤的重要工艺性质，煤的黏结性是评价炼焦用煤的主要指标，炼焦用煤必须具有一定的黏结性。

煤的黏结性是指烟煤在干馏时黏结其本身或外加惰性物的能力。

煤的黏结性反映烟煤在干馏过程中能够软化熔融形成胶质体并固化黏结的能力。

测定煤黏结性的试验一般加热速度较快，到形成半焦即停止。

煤的黏结性是煤形成焦炭的前提和必要条件，炼焦煤中肥煤的黏结性最好。

煤的结焦性是指煤在工业焦炉或模拟工业焦炉的炼焦条件下，结成具有一定块度和强度焦炭的能力。

煤的结焦性反映烟煤在干馏过程中软化熔融黏结成半焦，以及半焦进一步热解、收缩最终形成焦炭全过程的能力。

测定煤结焦性的试验一般加热速度较慢。

可见，结焦性好的煤除具备足够而适宜的黏结性外，还应在半焦到焦炭阶段具有较好的结焦能力。

在炼焦煤中焦煤的结焦性最好。

煤焦化基础知识50题问答1、中国煤炭分哪几类？烟煤分哪些煤种？答：中国煤炭分为：褐煤、烟煤、无烟煤三大类。

烟煤分为：贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤十二个煤种。

2、原煤为什么经过洗选加工？答：如果把煤比作工业的粮食，那么由地下采出的原煤只能算是“稻谷”，这种“稻谷”在许多情况下是不能直接利用的，需要对原煤进行洗选加工。

原煤灰分高，灰分是存在于煤中的主要有害杂质。

炼焦时煤的灰分对焦炭质量影响很大。

炼焦煤的灰分每降低1%，焦炭灰分降低1.33%。

在高炉冶炼过程中，焦炭灰分每降低1%，则高炉焦炭消耗量可节约2.2%~2.3%。

同时，高灰分的煤增大运输量，如果每年有2亿t煤炭需要经过铁路运输的话，当煤的灰分增加1%时，大约每年就得多装300万t矸石，需要6万多节50t的车皮，这是十分惊人的浪费。

无论是化工用煤、动力用煤、民用燃煤，灰分都是有百害而无一利的。

煤燃烧时，矿物质（灰分）不仅不产生热量，而且会吸收一部分热随炉灰排出。

有关生产实践表明，当动力用煤的灰分增加1%时，则燃煤消耗量将增加2.0%~2.5%。

除了灰分以外，硫含量也是十分有害的杂质。

一般认为，1%（质量分数）硫分的危害程度不亚于8%灰分的危害程度。

不仅炼焦用煤要求低硫炼焦，既是作为燃料使用，煤中的硫也是有害的，因为煤中硫的80%是可燃的，燃烧时产生SO2、SO3和H2S等有害气体，排入大气，污染环境，造成公害。

原煤洗选的主要任务是：降低煤的灰分，使混杂在煤中的矸石、煤矸共生的夹矸煤与煤炭按其相对密度、外形及物理性质方面的差别加以分离。

同时，降低原煤中的无机硫含量，如煤中的黄铁矿硫（FeS2)，它以单体混杂在煤中，且相对密度很大，在重力洗选过程中，容易将其去除。

通过洗选加工以满足各种不同用户对煤炭质量指标的要求。

3、什么是煤的高温干馏？答：煤在隔绝空气的条件下加热时，发生一系列物理变化和化学反应，这是一个十分复杂的过程。

煤的水分、灰分、挥发分和发热量对燃烧性能的影响人们通常把开发煤炭资源的企业称作煤矿，把开采出来的煤矿产品称为煤炭。

我国古代曾称煤炭为石涅，或称石炭。

它是植物遗体埋藏在地下经过漫长复杂的生物化学、地球化学和物理化学作用转化而成的一种固体可燃矿产。

它不仅是工农业和人民生活不可缺少的主要燃料，而且还是冶金、化工、医药等部门的重要原料。

据统计，在我国能源生产和消费构成中，煤炭一直居于主导地位，1995年，生产占75.5%，消费占75.0%。

在国民经济中，工业、农业、交通运输的发展都离不开煤炭。

随着近代科学技术的发展和新工艺、新方法的应用，煤炭的用途和综合利用价值将会越来越大。

可以预计，在未来相当长的时期内，煤炭在我国国民经济中都将占有相当重要的地位。

一、矿物原料特点(一)煤的物理性质煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。

它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。

包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。

其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。

煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。

1.颜色是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。

呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。

2.光泽是指煤的表面在普通光下的反光能力。

一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。

煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。

3.粉色指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。

呈浅棕色—黑色。

一般是煤化程度越高，粉色越深。

4.比重和容重煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。

煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。

煤的工艺性质为了提高煤的综合利用价值，必须了解、研究煤的工艺性质，以满足各方面对煤质的要求。

煤的工艺性质主要包括：粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度和可选性等。

1.粘结性和结焦性性是指煤在干馏过程中，由于煤中有机质分解，熔融而使煤粒能够相互粘结成块的性能。

结焦性是指煤在干馏时能够结成焦炭的性能。

煤的粘结性是结焦性的必要条件，结焦性好的煤必须具有良好的粘结性，但粘结性好的煤不一定能单独炼出质量好的焦炭。

这就是为什么要进行配煤炼焦的道理。

粘结性是进行煤的工业分类的主要指标，一般用煤中有机质受热分解、软化形成的胶质体的厚度来表示，常称胶质层厚度。

胶质层越厚，粘结性越好。

测定粘结性和结焦性的方法很多，除胶质层测定法外，还有罗加指数法、奥亚膨胀度试验等等。

粘结性受煤化程度、煤岩成分、氧化程度和矿物质含量等多种因素的影响。

煤化程度最高和最低的煤，一般都没有粘结性，胶质层厚度也很小。

2.发热量是指单位重量的煤在完全燃烧时所产生的热量，亦称热值，常用106J/kg表示。

它是评价煤炭质量，尤其是评价动力用煤的重要指标。

国际市场上动力用煤以热值计价。

我国自1985年6月起，改革沿用了几十年的以灰分计价为以热值计价。

发热量主要与煤中的可燃元素含量和煤化程度有关。

为便于比较耗煤量，在工业生产中，常常将实际消耗的煤量折合成发热量为2.930368×107J/kg的标准煤来进行计算。

3.化学反应性又称活性。

是指煤在一定温度下与二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反应能力。

它是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。

反应性强弱直接影响到耗煤量和煤气的有效成分。

煤的活性一般随煤化程度加深而减弱。

4.热稳定性又称耐热性。

是指煤在高温作用下保持原来粒度的性能。

它是评价气化用煤和动力用煤的又一项重要指标。

热稳定性的好坏，直接影响炉内能否正常生产以及煤的气化和燃烧效率。

5.透光率指低煤化程度的煤(褐煤、长焰煤等)，在规定条件下用硝酸与磷酸的混合液处理后，所得溶液对光的透过率称为透光率。

如何评价烟煤的黏结性和结焦性？
答：评价煤黏结性和结焦性的实验室方法很多，常用的方法有：坩埚膨胀序数、罗加指数、黏结指数、基氏流动度、胶质层指数、奥亚膨胀度和葛金焦型等七种。

这七种测定方法中大部分是在一定条件下测定煤黏结性或塑性的指标，而在硬煤国际分类中，将慢速加热条件下测定的奥亚膨胀度和葛金焦型作为煤的结焦性指标。

目前，国内比较常用的评价指标包括：黏结指数、胶质层指数、奥亚膨胀度。

基氏流动度这一指标也正受到越来越多的关注。

这些方法的具体测定都制定出了相应的国家标准。

此外，焦化行业普遍采用试验焦炉对烟煤的结焦性进行评价，国内比较常见的包括：20kg、40kg、200kg 试验焦炉，国外还有350kg试验焦炉。

煤的粘结性与结焦性有哪些不同？煤的粘结性着重反映煤干馏过程中软化熔融形成胶质体并使散状煤粒间相互粘结、固化成半焦的能力。

测定粘结性指标（坩埚膨胀序数、粘结指数等）时，由于加热速度较快，一般只测到形成半焦为止。

煤的结焦性全面反映煤在焦化过程中软化、熔融直到固化形成焦炭的能力。

测定结焦性指标时一般加热速度较慢，终温通常与实际炼焦生产相接近。

国际煤分类中采用奥亚膨胀度和格-金焦型作为煤结焦性指标，这实际上是使用模拟工业炼焦条件下煤的塑性来表示其结焦性。

可见，结焦性好的煤除具备足够而适宜的粘结性外，还应在半焦到焦炭阶段具有较好的结焦能力。

煤的粘结性与结焦性是两个密切关联但又不完全相同的概念。

良好的粘结性是煤具有结焦性的必要条件，但并非粘结性越高的煤，其结焦性越好。

例如，有些Y值、G值都很高的煤，特别是部分气肥煤，其强粘结性主要取决于热解过程中产生的数量较大的胶质体，但这种胶质体的粘稠度较小，热稳定性较差，导致其在工业炼焦过程中炼制的焦炭质量并不高，主要表现为焦炭产率低，机械强度不高，反应性偏高，热性能较差。

反之，结焦性较好的煤，必须具有较高（不一定是最高）的粘结性。

焦渣特征（CRC）焦渣特征（CRC）煤炭热分解以后剩余物质的形状。

根据不同形状分为8个序号，其序号即为焦渣特征代号。

1、粉状。

全部是粉末，没有相互粘着的颗粒；2、粘着。

用手指轻碰即成为粉末状或基本上是粉末状，其中较大的团块轻轻一碰机即成粉末。

3 、弱粘性。

用手指轻压即成小块；4、不熔融粘结。

用手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光泽，下表面稍微有银白色光泽；5、不膨胀熔融粘结。

焦渣形成扁平的块，煤粒的界限不易分清。

焦渣上表面有明显的银白色金属光泽，下表面银白色光泽更明显；6、微膨胀熔融粘结。

用手指压不碎，焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽。

但是焦渣表面具有较小的膨胀泡；7、膨胀熔融粘结。

焦渣上下表面均有银白色金属光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm；8、强膨胀熔融粘结。

煤的工艺性煤的工艺性质包括：（1）煤的粘结性和结焦性指数；（2）煤的发热量和燃点；（3）煤的反应性；（4）煤灰熔融性和结渣性等1、煤的粘结性和结焦性煤的粘结性和结焦性，是两个有联系、有区别，又难以严格区别开来的概念。

煤的粘结性是煤粒（d<0.2mm）在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质（即无粘结力的物质）成焦块的性质；煤的结焦性是煤粒隔绝空气受热后能否生成优质焦炭的性质。

两者都是炼焦煤的重要特性之一。

煤在干馏结焦过程中，一般要经过软化、熔合、膨胀、固化和收缩几个阶段，最后生成品质不同的焦炭。

当温度等于或高于煤的软化点（一般为315～350c）时，煤都软化成胶质体。

当温度等于或高于煤的固化点（一般为420c～450c）时，煤都结成半焦。

从软化到固化的时间愈长，煤就熔化得愈好，焦炭结构愈均匀。

为了了解煤的结焦性，人们设计了许多实验室方法，直接测试模拟工业焦化条件下所得焦炭品质（2200Kg小焦炉试验）；或测试上述胶质体的某一性质也有的直接观察实验室所得焦块的性质，表征煤的结焦性。

本节只阐述与我国煤的现行分类有关的几个测试指标。

（1）煤的胶质层指数煤的胶质层指数，又称煤的胶质层最大厚度，或Y值。

它是原苏联、波兰等国家煤的分类指标之一，也是我国煤的现行分类中区分强粘结性的肥煤、气肥煤的一个分类指标。

煤的胶质层指数，是原苏联列.姆.萨保什尼可夫和列.帕.巴齐列维奇提出的。

它的测试要点是根据不同结焦性的煤在干馏过程中胶质层的厚度、收缩情况和膨胀曲线的不同，测试胶质层的最大厚度（Y值）、最终收缩度（X值）和体积曲线，来表征煤的结焦性。

其中，Y值应用的最广。

Y值是通过测试胶质层的上部层面高度和下部层面高度得出的（一般出现在520～630C之间），X值是曲线终点与零点线间的距离。

Y值、X值和体积曲线都是通过胶质层指数测试仪上的记录转筒和记录笔记记录下来的。

胶质层指数测试曲线如图30-11所示。

胶质层曲线类型如图30-12所示。

关于炼焦煤中各项指标对炼焦影响的报告炼焦用煤主要是烟煤，无烟煤在有些地区在缺少贫煤的情况下可以作为瘦化剂使用。

煤的主要指标是水分、灰分、挥发分和固定碳以及硫分和粘结性等。

1、水分煤中水分的稳定性对煤在炼焦过程产生很大的影响。

（1）、水分和堆密度的关系干煤的堆密度是最大的，随着水分的增加，由于水分附着在煤粒的表面，煤粒之间产生水膜，从而阻碍了煤粒之间的相对运动，是煤粒不能紧密排列，降低了焦炭的堆密度，使得焦炭的强度降低。

一般控制在9%-10%之间，并随着生产实际装改变，但不太大，也不能太小。

太大，煤料堆密度降低，使得焦炭强度降低，影响焦炭质量，还使得结焦时间延长，产量降低；太小，煤粒之间粘结性差，装煤时易出现塌炉现象，增加劳动强度，还恶化操作环境。

（2）、水分和结焦时间的关系煤中水分和结焦时间有着十分密切的联系。

煤中水分的汽化需要吸收大量的热量，从而增大炼焦耗热量。

如果水分过大，汽化吸收的热量就越大，从而延长了结焦时间，使得焦炭产量降低。

总之，水分对煤的炼焦产生重大的影响：在生产中若入炉煤水分波动很大（一般水分每波动1%，炉温就得升降5℃-7℃），而结焦时间和加热制度不变时，易造成焦饼中心温度偏低以致出现局部生焦，尤其是炉头部分，既降低了焦炭的强度和产率，还可能造成难推焦，甚至损坏炉体，降低焦炉寿命。

2、灰分煤中灰分在炼焦过程中，全部转入焦炭中。

灰分十多性物质，煤中灰分越高，则煤的粘结性就越差，从而降低焦炭强度，降低固定碳的含量。

灰分颗粒较大，而且膨胀系不同，在炼焦过程中，在不同界面上产生的应力不同，使得炼焦时纵横裂纹增多，降低焦炭的块度。

3、挥发分煤中挥发分反映的是附属产品的产量。

挥发分越高，化产回收率就越高，同时还增加了焦炉碳化室的膨胀压力。

另外，挥发分的含量决定了焦炭气孔率的大小。

因此，挥发分的高低取决于焦化厂焦炉的结构的强度，又取决生产的产品的主次性。

4、硫分煤中又大约60%-70%的硫分转入焦炭中，这样在高炉炼铁时会使生铁含硫量提高，质量降低。

煤化学复习资料一、名词解释1、真相对密度：在20℃时，单位体积（不包括煤的所有孔隙）煤的质量与同体积水的质量之比。

2、视相对密度：在20℃时，单位体积（不包括煤粒间的空隙，但包括煤粒内的孔隙）的质量与同体积水的质量之比。

3、反应性：在一定温度下煤与不同气体介质（如二氧化碳、水蒸气、氧气等）相互作用的反应能力。

4、结焦性：在工业条件下将煤炼成焦炭的性能。

5、粘结性：煤在隔绝空气条件下加热时，形成具有可塑性的胶质体，黏结本身或外加惰性物质的能力。

6、热稳定性：块煤在高温下保持原来粒度的性能。

7、煤的风化：靠近地表的煤层受大气和雨水中氧长时间的渗透、氧化和水解，性质发生很大变化的过程。

8、内在水分：煤在一定条件下达到空气干燥状态时所保持的水分。

9、外在水分：在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时失去的水分。

10、透光率：煤样和稀硝酸溶液，在100℃（沸腾）的温度下，加热90min后，所产生的有色溶液，对一定波长的光（475nm）透过的百分数。

11、孔隙率：煤粒内部存在一定的孔隙，孔隙体积与煤的总体积之比。

12、高位发热量：由弹筒发热量减去硝酸生成的热和硝酸校正热后得到的发热量。

13、恒容低位发热量：由高位发热量减去水（煤中原有的水和煤中氢燃烧生成的水）的汽化热后得到的发热量。

二、填空1、由高等植物形成的煤称作腐殖煤，由低等植物形成的煤称作腐泥煤。

2、影响变质作用的因素主要有：温度、压力、时间。

3、煤的大分子结构是由多个结构相似的基本结构单元通过桥键连接而成的。

4、由泥炭逐渐转变为岩石状的褐煤的这一过程称为煤的成岩作用。

5、煤的有机显微组分有镜质组、壳质组、惰质组。

6、工业分析将煤分为水分、灰分、挥发分、固定碳四种组分。

7、煤灰中主要的成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO。

8、胶质体的性质有：热稳定性、透气性、流动性、膨胀性。

9、常见的气化介质有二氧化碳、水蒸气、氧气。

10、粘结性烟煤热解过程分为干燥脱吸、活波分解、二次脱气三个阶段。