如何準確測定煤的哈氏可磨性指數

田小鵬

煤的可磨性是指煤在規(guī)定條件下，磨制成粉的難易程度，在現代工業(yè)和煤炭科研中都起著重要的作用。隨著粉煤流態(tài)化技術的發(fā)展，很多工業(yè)部門特別是動力用煤部門都需要將煤制成粉狀加以利用，這時就需要根據煤的可磨性來設計磨煤機，選擇磨煤機的容量，預測磨煤機所需的動力及磨煤機的產率和能耗，或者根據煤的可磨性來選擇適合某種特定型號磨煤機的煤種和煤源。可見，煤的可磨性是煤加工利用過程中的一個重要指標，是制粉系統設計與運行中的一個必不可少的參數。因此，準確測定煤的可磨性指數意義重大。

測定煤的可磨性指數有哈德格羅夫法（簡稱哈氏法）和全蘇熱工研究所法（簡稱VTI法），大多數國家普遍采用哈氏法作為標準方法。其測定值——哈氏可磨性指數HGI是一個無量綱的物理量，可用來衡量煤的可磨性，其值的大小反映了不同煤破碎成粉的相對難易程度。HGI值越大，說明在消耗一定能量的條件下，相同量規(guī)定粒度的煤樣磨制成粉的細度越細，或者說對相同量規(guī)定粒度的煤樣磨制成相同細度時所消耗的能量越少。但由于可磨性實驗操作的不便，存在一定的誤差。本文從煤樣制備、測定過程以及正確繪制與使用校準圖等3方面闡述了如何準確測定煤的哈氏可磨性指數。

1 方法提要

將一定粒度范圍和質量的煤樣，經哈氏可磨性測定儀研磨后，在規(guī)定的條件下篩分，稱量篩上煤樣的質量，由研磨前的煤樣總量減去篩上煤樣質量得到篩下煤樣的質量，再從由標準煤樣繪制的校準圖上查得哈氏可磨性指數值。

2 煤樣的制備

正確制備可磨試樣是準確測定可磨性指數的關鍵一步。制備可磨性試樣一定要按照標準規(guī)定的要求，采用逐級破碎的方法制樣。破碎不能太快，否則會使煤樣過于粉碎，一方面制出的試樣不能真實代表所測煤的硬度，另一方面出樣率也會明顯下降，這樣即使以后的步驟符合規(guī)定，所得到的測定結果也不能如實地反映出煤在生產和利用中的粉碎特性。因此，要首先按照GB474-2008《煤樣的制備方法》所規(guī)定的原則將煤樣破碎到小于6mm，達到空氣干燥狀態(tài)后，再進行下一步的逐級破碎。逐級破碎時要采用篩分——破碎——篩分的方法，即先篩出大于1.25mm的煤樣，調節(jié)好破碎機的間距，使其僅能破碎最大的顆粒，然后篩分；調間距，將篩上物再破碎、篩分，如此反復直至煤樣全部通過了1.25mm篩。最后，再用0.63mm的篩子篩分，棄去篩下物，留取0.63mm～1.25 mm粒度的煤樣供測定使用。在制樣過程中，破碎后的每次篩分要盡量充分，以防止重復破碎。要特別注意的是：不能用＜3 mm粒度來制備試樣，因為它一般不是按逐級破碎的方式制得的，其中煤粉量較多，用它制備可磨性試樣一般難以達到45%的出樣率，試樣的代表性差。由大量的試驗得知，從＜3mm開始制備試樣的出樣率大多在30%～40%之間，從＜6mm開始制備試樣的出樣率一般都能達到45%以上，滿足標準規(guī)定的要求。

3 測定過程中應注意的事項

（1）測定時首先用二分器從制好的試樣中縮分出約120g，用0.63mm篩振篩5min除去煤粉，保證初始粒度符合要求。然后再用二分器將之分為兩份，供兩次重復測定用。

（2）要確保哈氏儀在測定時運轉60±0.25轉后自動停止。因此，在放入試樣進行研磨以前，要試運轉哈氏儀，檢查儀器是否正常，并將計數器恢復到零位。

（3）要防止試樣研磨前的外加破碎，確保所要求的總垂直力284N±2N均勻施加在8個鋼球上。研磨前的外加破碎是指在研磨以前，由于操作的原因所造成的破碎。例如將試樣倒入研磨碗后移動鋼球，沒有把落在鋼球上和研磨碗凸起部位的煤樣掃到球的周圍；在將研磨碗掛到機座兩側的螺栓上時，研磨環(huán)的十字槽與主軸下端的十字頭要反復幾次才能對準等，這些都能使試樣遭到外加破碎。因此進行這一操作時，一定要將鋼球盡可能地均勻放好再倒入試樣，將球上及研磨碗凸起部位的煤樣用軟毛刷輕輕地掃到球的周圍；掛研磨碗時，應先仔細觀察主軸下端的十字頭停留的位置朝向，再放置研磨環(huán)，用盡可能少的次數掛好研磨碗，擰緊螺絲，確保總垂直力均勻施加在8個鋼球上。

（4）清掃篩底時，要將粘在底上的煤粉清刷干凈，每次清刷時，動作都一定要輕緩，以免煤粉飛揚，同時還要防止篩上的煤樣從蓋縫中漏出，并要保證振篩時間。

4 校準圖的正確繪制與使用

4.1 繪制校準圖

繪制校準圖時要使用4個一組的標準可磨性煤樣，它們的哈氏可磨性指數值分別約為40、60、80、110。將標準煤樣的每個煤樣，按標準規(guī)定的操作步驟，用本單位的哈氏儀重復測定4次，計算出0.071mm篩下煤樣的質量，取其算術平均值。作圖時在直角坐標紙上，以標樣的篩下煤樣的質量平均值為縱坐標，以其哈氏指數值為橫坐標，標出以上4個煤樣的坐標點，根據最小二乘法原則將4個點連成一條直線，所得的直線就是所用哈氏儀的校準圖。

4.2 使用校準圖

由于篩下物粒度細小，試驗中難免有所損失，如直接用稱量所得的篩下物質量進行結果處理，則會導致結果準確性較差，產生系統偏低。所以應嚴格遵循國家標準的規(guī)定，用總樣量減去篩上物質量的差作為篩下物的質量，然后使用校準圖查得哈氏可磨性指數值，這樣就可以消除由于儀器設備及操作人員等可變因素引起的系統誤差，得到準確的、在國際上都一致的可磨性指數測定結果，而不用通過一元線形回歸建立的方程式去計算結果。

另外，在校準圖上一般可查得的可磨性指數值為30～120，這基本上滿足了我國絕大多數煤種的測定要求，但是有個別地區(qū)煤的可磨性指數值超出了這個范圍。遇到這種情況，可將校準圖上的直線適當延長。由于校準圖上的直線是根據4個標準煤樣的試驗數據按照最小二乘法的原則作出的，因此適當延長校準直線，一般產生的誤差不會太大。

[1]張妮妮.煤的可磨性指數變化及破碎機理研究[J].浙江大學碩士學位論文，2006（2）.

[2]李英華.煤質分析應用技術指南（第2版）[M].中國標準出版社，2009（3）.

[3]周立新，張志勇.如何提高哈氏法測定煤的可磨性指數的準確性[J]. 江西煤炭科技，2004（1）：17-21.

[4]曹曉平，范杜平.模糊算法在煤的可磨性實驗的應用[J].湖南廣播電視大學學報，2007（3）：84-85.

[5]GB/T 2565-1998，煤的可磨性指數測定方法（哈德格羅夫法）[S].