第九章 煤的粘结性和结焦性指数测定

粘结性与结焦性粘结性与结焦性煤的粘结性和结焦性是炼焦用煤最重要的工艺性质。

炼焦煤（或配煤）必须具有较好的粘结性和结焦性，才能炼出优质焦炭。

煤的粘结性是指粉煤在隔绝空气条件下加热，经过胶质状态生成块状半焦的能力。

煤的结焦性是在工业炼焦条件下（或模拟工业炼焦条件下）单种煤（或配煤）生成优质冶金焦的性能。

煤的粘结性与结焦性密切相关，粘结性是结焦性的前提和条件。

结焦性好的煤，粘结性一定好；而反过来，粘结性好的煤，不一定结焦性好。

有的煤粘结性好，但炼出的焦炭强度低，块度小，其结焦性并不很好。

煤的粘结性和结焦性是评价炼焦用煤的重要指标，其他热加工（气化、低温干馏）和动力用煤也需用这一指标。

煤能否粘结以及粘结性好坏取决于煤热解时形成胶质体的数量和质量。

一般来讲，在相同的加热条件下，煤所产生的液体量愈多，形成的胶质体的量也愈多，粘结性也就愈好。

为什么有的煤热解时产生的液体量多，有的少甚至没有呢？根本原因在于煤的组成和结构不同：煤化程度低的煤（褐煤、长焰煤），分子结构中侧链多，含氧量高，而氧和碳之间结合力最差，热解时多数呈气态产物挥发，液体产物数量少，并且热稳定性差，所以没有粘结性或粘结性很差；煤化程度高的煤（贫煤、无烟煤）虽然含氧量少，但侧链数目少，侧链短，热解时大部分生成气体（氢气），几乎没有液体生成，所以没有粘结性或很差，只有中等煤化程度的煤，侧链的数目中等，并且含氧量较少，煤热分解产物中液体量较多，热稳定性高，形成胶质体的数量多，因而粘结性好。

煤的粘结性和结焦性指标及其测定表示煤的粘结性和结焦性的指标很多，有的测定胶质层的数量和性质，有的测定焦炭的强度，有的则依据对焦炭外型的观察。

下面介绍几种常用的粘结性和结焦性指标及其测定方法煤质检测分析（一）胶质层指数胶质层指数法主要测定胶质层最大厚度值、最终收缩度值以及体积曲线类型三个指标。

此外，通过对煤杯中焦炭的观察和描述，得到焦炭技术特征等资料。

此法在原苏联、东欧和我国广泛使用，是我国煤炭分类和评价炼焦用煤及配煤炼焦的主要指标。

煤的粘结性和结焦性煤的粘结性就是烟煤在干馏时粘结其本身或外加惰性物的能力。

煤的热解结焦性就是在工业焦炉中结成焦炭的能力。

煤的粘结性是评价干馏、炼焦、气化、动力用煤的重要依据。

煤粘结性是在煤的热解，即干馏时考虑的，特指烟煤。

从煤的热解过程可知，褐煤、无烟煤无粘结性。

4.1．粘结指数GR.I---GRI是煤炭分类国家标准GB5751-86中代表烟煤粘结性的主要分类指标。

测定方法是：将一定质量和专用无烟煤，按规定的条件混合（1：5），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，以焦块的耐磨性强度，表示煤样的粘结能力。

4.2．胶质层指数胶质层指数的测定是测定煤的胶质层最大厚度（以Y表示）,焦块最终体积收缩X及收缩曲线三个参数来描述煤样的粘结能力。

方法是煤样在杯中逐渐加热，并观察记录过程情况。

奥阿膨胀度与此类似。

4.3．葛金低温干馏试验是用来评价煤的结焦性的的指标。

最后以焦型来定粘结性和结焦性。

试验方法如下：将煤样装入干馏管中，置干馏管于葛金低温干馏炉内，以一定升温程序加热到最终温度600℃，保持一定时间，测定所得的焦油、热解水和半焦产率，同时将焦炭与一组标准焦型比较定出型号。

从A到G粘结性越来越大。

A：不粘结 B：微粘结 C：粘结 D：粘结微熔融 E：熔融F：横断面完全熔融 G：完全熔融，开始膨胀4.4．煤的铝甑低温干馏试验为了评定煤的炼油适合性以及干馏产物，常用铝甑低温干馏试验方法。

要点是：将煤样装在铝甑中，以一定程序加热到510℃,保持一定时间，测定所得的焦油、热解水和半焦和煤气的产率。

评价煤的低温干燥焦油产率时用空气干燥基指标Tarad。

Tarad＞12%称为高油煤，Tarad=7—12%称为富油煤，Tarad≤7%称为含油煤。

粘结指数的测定方法1 原理将一定质量的试验煤样和专用无烟煤，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验，用规定的公式计算粘结指数，以表示试验煤样的粘结能力。

2 仪器设备2.1本方法需用下列仪器设备：2.1.1 分析天平：感量1mg。

2.1.2 马弗炉：具有均匀加热带，其恒温区（850±10）℃，长度不小于120mm，并附有调压器或定温控制器。

2.1.3 转鼓试验装置：包括两个转鼓、一台变速器和一台电动机，转鼓转速必须保证（50±2）r/min。

转鼓内经200mm、深70mm，壁上铆有两块相距180°、厚为3mm的挡板（图1）。

图1 转鼓2.1.4 压力器：以6kg质量压紧试验煤样与专用无烟煤混合物的仪器（图2）图2 压力器1——底板；2——沉头螺钉；3——圆座；4——钢管；5——联板；6——堵板；7——支承轴；8——小轴；9——垫圈；10——开口销；11——支撑架；12——手柄；13——压重；14——升降立轴；15——丝堵2.2 用具：2.2.1坩埚和坩埚盖：瓷质（图3）图3坩埚和盖2.2.2 搅拌丝：由直径1mm～1.5mm的硬质金属丝制成（图4）。

图4 搅拌丝2.2.3压块：镍铬钢制成，质量为110g～115g（图5）。

图5 压块2.2.4圆孔筛：筛孔直径1mm。

2.2.5坩埚架：由直径3mm～4mm镍铬丝制成（图6）。

图6 坩埚架示意图2.2.6 秒表。

2.2.7 干燥器。

2.2.8 镊子。

2.2.9 刷子。

2.2.10 带手柄平铲或夹子：送取盛样坩埚架出入马弗炉用。

手柄长600mm ～700mm ，平铲外形尺寸（长×宽×厚）约为200mm ×20mm ×1.5mm. 3 煤样3.1 试验煤样按GB 474制备成粒度小于0.2mm 的空气干燥煤样，其中0.1mm ～0.2mm 的煤粒占全部煤样的20％～35％。

煤粘结性与结焦性的主要测定方法炼焦制气用煤的工艺特煤粘结性与结焦性的主要测定方法-炼焦制气用煤的工艺特性2011-03-24 16：50以上为测量煤的粘结性与结焦性所需仪器设备炼焦煤与非炼焦煤基本区别在于，它在隔绝空气加热时，能够软化、熔融形成可塑体(胶质体)，再固化粘结成一体的焦炭。

这种能软化熔融的煤叫作粘结性煤。

只有粘结性煤才能炼焦。

(一)煤的粘结性与结焦性.粘结性和结焦性是烟煤的一个重要的工艺性质，在炼焦工业中煤的粘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粘结性。

煤的粘结性也是评价低温干馏、气化或动力用煤的重要依据。

煤的粘结性是指煤在干馏时粘结其本身或外加惰性物的能力。

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

煤的粘结性反应烟煤在干馏过程中能够软化熔融形成胶质体并固化粘结的能力。

测定煤粘结性试验一般加热速度较快，到形成半焦即停止。

煤的粘结性是煤形成焦炭的前提和必要条件，炼焦煤中肥煤的粘结性最好。

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

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粘结性外，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。

(二)煤粘结性与结焦性的主要测定方法测定煤粘结性和结焦性的实验方法很多，常用方法有：坩埚膨胀序数，罗加指数、粘结指数、基氏流动度、胶质层指数、奥压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粘结性或塑性的指标。

以下只介绍常采用的国家标准方法。

1坩埚膨胀序数坩埚膨胀序数(CSN)又称自由膨胀序数(FSI)，它是表征煤的膨胀性和粘结性的指标之一。

1985年中国将CSN定为国家标准(GB5448)。

坩埚膨胀序数的测定方法是：称取lg粒度小于0.2mm的煤样放在坩埚中，利用煤气或电快速加热到820±5℃。

煤炭粘结指数如果测定，粘结指数实验说明以及实验操作步骤。

实验说明：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858℃的马弗炉的恒温区内。

在放入坩埚后的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结束。

实验步骤：a：单击图2 中的“粘结”图标按钮，自动进入粘结实验界面的选程状态。

b: 双击【开始】按钮，标题显示“粘结实验进行中”，温度进度条开始缓慢前进，炉子从较低温度开始升温。

此时显示升温时间和当前温度。

温度到达858℃后自动进入进程2，声音提示（1.音响为门铃声；2.蜂鸣器长响）点击空白处消音。

c：仪器在860℃恒温，等待放样，显示等待时间和当前温度。

此时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，放入的马弗炉的恒温区内d：放样结束后，立即关上炉门双击【开始】键进入进程3，无提示。

e：仪器自动开始15min定时， 6min内回复到850±10℃，并恒温至14min40s时，声音提示化验员15min定时完成等待取样，点击空白处消音。

（若6min没恢复到850±10℃，将出现信息提示对话框，问“是否继续实验”，表示温度超差，单击“是”继续进行粘结实验；单击“否”立即结束本次粘结指数实验，回到粘结指数实验界面的选程状态。

）按【结束】键回到粘结实验选程状态。

如不退出此程序将恒温在858℃，并等待操作或连续开始下次粘结实验。

附：马弗炉操作界面介绍如图1 是该仪器的显示首界面，“桌面”首界面上包括：“开始实验”、“屏幕保护”、“系统工具”、“国家标准”和“计算器”五个图标，其中双击“开始实验”图标进入实验操作界面；双击“屏幕保护”图标进入屏保界面；双击“系统工具”图标进入实验辅助功能界面，含有科学计算器和单位换算等等；双击“国家标准”图标进入文档阅读界面，可以查看煤质化验国标等文件；双击“计算器”图标进入计算器界面。

煤的粘结性与结焦性关联分析煤的粘结性与结焦性一、煤的粘结性与结焦性煤的粘结性是指粒度小于0.2mm 的煤，在隔绝空气受热后粘结自身或其他惰性物质成为焦块的能力; 煤的结焦性是指上述煤粒在隔绝空气受热后生成具有一定块度和足够强度的优质焦炭的能力。

煤的粘结性和结焦性是煤的极为重要的性质，是两个既有区别，又有联系的概念，一般很难将其严格区分开来。

煤的粘结性强是结焦性好的必要条件，即是说结焦性好的煤，它的粘结性肯定为好;结焦性差的煤，其粘结性必定不好; 没有粘结性的煤，不存在结焦性。

从而看出，煤的粘结能力在一定程度上反映了煤的结焦性。

有时，粘结性好的煤，其结焦性不一定就好，这里面存在着胶质体的质量问题。

如有的气肥煤，粘结性很强，但生成的焦炭裂隙多，机械强度差。

所以，其结焦性并不好。

表征煤的粘结性和结焦性的指标很多：烟煤粘结指数(GR.I)和罗加指数(R.I)属于粘结性指标，胶质层厚度y 值既能反映煤的粘结性，又能表征煤的结焦性，其他如奥亚膨胀度和葛金干馏等指标，则很难说它们表征是煤的粘结性还是结焦性等。

1.煤的胶质层指数煤的胶质层指数是原苏联尼・萨保什尼科夫(L.M.Sapozhnikov)等人在1932 年提出的一种姆・测定煤的粘结性和结焦性的方法。

主要是测定煤的胶质层最大厚度y 值、最终体积收缩度x 值和体积曲线类型等三个参数和描述焦炭的特性等。

胶质层指数的测定简介如下：(1)方法概要。

称取100g 粒度小于1.5mm 的煤样装入一定规格的钢制煤杯中，在煤杯上面加压力盘，在煤杯下面进行单侧加温。

当温度升到一定数值后，在杯内形成一系列的等温层面。

在温度升到煤的软化点以上时，煤就开始软化并形成粘稠状的流体即胶质体，由胶质体形成的各层称为胶质层。

温度继续升高到胶质体开始固化时，煤就固化成半焦。

由于煤杯是从底部加热的，煤杯内的煤样通常可分为上部未软化层、中部胶质体层和下部半焦层三部分。

在整个测定过程中，煤杯下部开始生成胶质体时，胶质层较薄。

煤⽥地质学四、名词解释及简答题1、⾼分⼦：由许多化学式相同的单体（即简单的低分⼦有机化合物）相互连结成分⼦量很⼤⽽⼜⽐较复杂的⼤分⼦”2、灰分：煤中可燃物质完全燃烧，矿物质在⼀定的温度之下(815℃)产⽣分解、化合等复杂反应后所剩余的残渣叫做灰分3、稠核：煤的结构单元的核⼼部分是由多个苯环组成，通常称为稠核。

4、煤中有机质的基本结构单元：主要是带有⽀链和各种官能团的缩合稠核芳⾹系统5、煤的发热量：煤的发热量是指单位质量的煤完全燃烧所产⽣的全部热量6、粘结性：指煤粒(d＜0.2mm)在隔绝空⽓受热(即⼲馏或热解)后能否粘结其本⾝或惰性物质形成焦块的能⼒。

7、结焦性：指煤粒隔绝空⽓受热后能否⽣成优质焦炭（焦炭强度和块度符合冶⾦焦的要求）的性质。

8、煤的反应性：煤的反应性，⼜称活性，指在⼀定温度条件下，煤与不同⽓化介质，如⼆氧化碳、氧、⽔蒸⽓相互作⽤的反应能⼒。

9、抗碎强度：指⼀定粒度的煤样⾃由落下后抗破碎的能⼒。

10、可磨性指数（HGI）：表⽰粉碎煤的难易程度，是煤耐磨特性的⼀项煤质指标。

11、煤的灰熔点: 煤的灰熔点是煤灰熔融性的指标之⼀，评价动⼒⽤煤和⽓化⽤煤的重要指标12、煤的结渣性：指煤在⽓化或燃烧过程中，煤灰受热软化、熔融⽽结渣的性质。

1、植物遗体能顺利地堆积并转变为泥炭所需要的条件？(1) ⾸先需要有⼤量植物的持续繁盛; (2) 其次是植物遗体不⾄全部被氧化分解,能够保存下来并转化为泥炭;具备这样条件的场所就是沼泽。

2、沼泽:是地表⼟壤充分湿润、季节性或长期积⽔，丛⽣着喜湿性沼泽植物的低洼地段3、煤的原地⽣成说及其的主要依据是什么？原地⽣成说认为，造煤植物的残骸堆积于植物繁衍⽣存的泥炭沼泽内，没有经过搬运，在原地堆积并转变为泥炭，最终成煤。

⑴现代泥炭沼泽（湿地）繁殖⼤量植物，在原地堆积形成泥炭，且没有发现被搬运的迹象；⑵煤层底板中有垂直的根系化⽯，煤层底板为植物⽣长的⼟壤，即有根⼟岩的存在；⑶煤层中陆源碎屑矿物⽐较少；⑷⼤多数煤层厚度⽐较稳定，在⼤⾯积范围内可以对⽐，说明当时成煤环境是⼀种稳定的环境。