淺談吉氏流動(dòng)度特征指標(biāo)在煉焦配煤中的應(yīng)用

朱麗芳（云南大為制焦有限公司質(zhì)檢中心，云南 曲靖655038）

0 引言

煤的吉氏流動(dòng)度是指煤樣在干餾過(guò)程中形成膠質(zhì)體時(shí)的可塑性[1]。其原理在于將煤樣隔絕空氣加熱至一定溫度時(shí)，煤樣軟化并呈現(xiàn)膠質(zhì)體狀；隨著熱解反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，膠質(zhì)體量不斷增加，粘度下降而出現(xiàn)流動(dòng)性，溫度進(jìn)一步升高，膠質(zhì)體煤樣的分解速度大于生成速度，因而不斷轉(zhuǎn)化為固體產(chǎn)物和煤氣，直到膠質(zhì)體全部轉(zhuǎn)化為半焦?fàn)顟B(tài)。吉氏流動(dòng)度可作為評(píng)價(jià)煉焦煤性質(zhì)的主要表征指標(biāo)。

吉氏流動(dòng)度測(cè)定過(guò)程反映了煤受熱后產(chǎn)生塑性體的性質(zhì)[2]，包括塑性體流動(dòng)性的大小、軟化和固化溫度的高低、軟化溫度區(qū)間的寬窄等，這些性質(zhì)關(guān)系到煉焦過(guò)程中煤粒之間相互結(jié)合的程度，影響著煤結(jié)焦的均勻性，因此吉氏流動(dòng)度指標(biāo)可以用于指導(dǎo)配煤和焦炭強(qiáng)度的預(yù)測(cè)[3]，對(duì)于降低配煤成本、提高焦炭質(zhì)量具有實(shí)質(zhì)性意義。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)樣品及其制備

根據(jù)國(guó)標(biāo)《煤的塑性測(cè)定 恒力矩吉氏塑性儀法》GB/T 25213-2010 的要求制備試驗(yàn)所需的煤樣。試樣按GB/T 19494.1 或按GB 475 采取，按GB/T 19494.2 或GB 474 制備出4kg粒度小于6mm的試驗(yàn)室煤樣。煤樣在盤中攤開成薄層，于不超過(guò)40℃溫度下干燥，使之與試驗(yàn)室大氣達(dá)到平衡。達(dá)到平衡后，不再繼續(xù)進(jìn)行干燥，以確保煤樣的塑性不因氧化而改變。干燥后，將煤樣縮分出500g。將500g 煤樣分成4 份，取其中一份用逐級(jí)破碎方法破碎到通過(guò)0.425mm 篩子。破碎時(shí)要最大限度地減少粉煤產(chǎn)率。所得試樣中粒度小于0.2mm 細(xì)粉應(yīng)少于最后試樣的50%。

1.2 儀器及方法原理

JS1-1 型吉氏流動(dòng)度測(cè)定儀，所用國(guó)標(biāo)《煤的塑性測(cè)定 恒力矩吉氏塑性儀法》GB/T 25213-2010 進(jìn)行試驗(yàn)。吉氏流動(dòng)度測(cè)定儀為單溶浴，全自動(dòng)操作系統(tǒng)，具有計(jì)算機(jī)采集試驗(yàn)結(jié)果輸出，數(shù)據(jù)可靠，控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的顯示即時(shí)溫度、溫度速率、即時(shí)膠質(zhì)體流動(dòng)度數(shù)值。

2 常用煤種(每個(gè)煤種10家分析結(jié)果)特征指標(biāo)

通過(guò)對(duì)15#煤、25#煤、1/3煤、肥煤、瘦煤五種煤種分析結(jié)果對(duì)比，1/3煤、肥煤初始軟化溫度Ts、最大流動(dòng)度溫度Tmax、最后流動(dòng)度溫度Tf、固化溫度Tr 均比其它煤種提前。25#煤、1/3 煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)寬，15#煤、肥煤、瘦煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)窄；1/3煤、肥煤的吉氏流動(dòng)度較大，次之的25#煤，其他煤種的吉氏流動(dòng)度相對(duì)較小，瘦煤和氣煤的吉氏流動(dòng)度比較小、甚至沒(méi)有。

3 實(shí)踐與驗(yàn)證

對(duì)庫(kù)存煤及新采購(gòu)的煤進(jìn)行檢測(cè)，建立了單種煤吉氏流動(dòng)度分析數(shù)據(jù)庫(kù)，利用配煤軟件與吉氏流動(dòng)度的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接，建立了配煤技術(shù)模型，通過(guò)對(duì)六組實(shí)驗(yàn)與實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)變化情況如下：

3.1 初始軟化溫度（Ts），最后流動(dòng)度溫度（Tf）

理論初始軟化溫度平均在423.37℃，實(shí)際初始軟化溫度平均為413.67℃，理論與實(shí)際偏差9.70℃，對(duì)六組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較，其中有一組偏差只有4.21℃，其他組偏差在10～11.29之間，因此、消除誤差導(dǎo)致的偏差以外，理論與實(shí)際偏差相對(duì)穩(wěn)定在10～11.29℃，有較好的重現(xiàn)性，初始軟化溫度可作為指導(dǎo)配煤。

理論最后流動(dòng)度溫度平均在494.03℃，實(shí)際最后流動(dòng)度溫度平均為494.83℃，理論與實(shí)際偏差-0.8℃，對(duì)六組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較，其中有一組偏差只有-6.71℃，其他組偏差在-1.05～2.55℃之間，因此、消除誤差導(dǎo)致的偏差以外，理論與實(shí)際偏差相對(duì)穩(wěn)定在-2.0～2.0℃，有較好的重現(xiàn)性,吉氏流動(dòng)度的最后流動(dòng)度溫度（Tf）可作為指導(dǎo)配煤。

3.2 煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)

利用理論配合煤擬合數(shù)據(jù)與實(shí)際配合煤數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，理論煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)平均在73.66℃，實(shí)際煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)平均為85.67℃，理論與實(shí)際偏差-12.0℃，對(duì)六組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較，其中有兩組偏差大于15℃，其它組偏差在9.5～10.5℃之間，因此、消除誤差導(dǎo)致的偏差以外，理論與實(shí)際偏差相對(duì)穩(wěn)定在9.5～10.5℃，有較好的重現(xiàn)性，因此、吉氏流動(dòng)度的煤塑性區(qū)間(Tr-Ts)可作為指導(dǎo)配煤。

3.3 最大流動(dòng)度（amax）

利用理論配合煤擬合數(shù)據(jù)與實(shí)際配合煤數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比：

生產(chǎn)三級(jí)焦時(shí)：理論最大流動(dòng)度（amax）平均在4430dd/min，實(shí)際最大流動(dòng)度（amax）平均為1421dd/min，理論與實(shí)際偏差2409dd/min；

生產(chǎn)80C冶金焦時(shí)：理論最大流動(dòng)度（amax）平均在2746dd/min，實(shí)際最大流動(dòng)度（amax）平均為544dd/min，理論與實(shí)際偏差2202dd/min。

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，理論值與實(shí)際值偏差在2202～2409dd/min 之間，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，結(jié)合客戶對(duì)焦炭質(zhì)量的要求，三級(jí)焦的配合煤最大流動(dòng)度不小于1100dd/min，80C 冶金焦的配合煤最大流動(dòng)度控制在不小于300dd/min，生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量滿足客戶的要求。

3.4 通過(guò)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)比對(duì)，形成了配合煤質(zhì)量控制的指標(biāo)要求，情況如下：

3.4.1 80C冶金焦配合煤質(zhì)量要求：

灰分：13.5%～14%，揮發(fā)分：26%～29%，硫分：0.4%～0.75%，G：73%～78%，X:>34mm，Y：12～16mm，配合煤細(xì)度（<3mm 占比）>85%，最大流動(dòng)度amax：>300dd/min，煤塑性區(qū)間(Tr-Ts):>82℃，初始軟化溫度Ts：410～430℃，最后流動(dòng)度溫度Tf：490～500℃。

3.4.2 三級(jí)焦配合煤質(zhì)量要求：

灰分：10.0%～10.5%，揮發(fā)分：26%～29%，硫分：0.4%～0.75%，G：78%～83%，X:>34mm，Y：14～18mm，配合煤細(xì)度（<3mm 占比）>85%，最大流動(dòng)度amax：>140dd/min，煤塑性區(qū)間(Tr-Ts):>85℃，初始軟化溫度Ts：410～430℃，最后流動(dòng)度溫度Tf：490～502℃。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）吉氏流動(dòng)度對(duì)于全面評(píng)價(jià)煉焦煤的質(zhì)量特性具有重要意義，且其檢測(cè)自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便，人為影響因素小，評(píng)價(jià)較客觀。

（2）吉氏流動(dòng)度對(duì)弱黏煤和強(qiáng)黏煤均有較好的區(qū)分能力，特別是對(duì)中等黏結(jié)程度的煉焦煤，區(qū)分能力要優(yōu)于其他黏結(jié)性指標(biāo)。

（3）吉氏流動(dòng)度的最大流動(dòng)度溫度與煉焦煤的變質(zhì)程度呈現(xiàn)良好的相關(guān)性，在一定范圍內(nèi)反映煉焦煤的變質(zhì)程度，為煉焦煤質(zhì)量的全面評(píng)價(jià)提供了參考。

（4）吉氏流動(dòng)度利用初始軟化溫度、最后流動(dòng)溫度、煤塑性區(qū)間和最大流動(dòng)度能夠指導(dǎo)配煤煉焦，理論與實(shí)際存在一定的偏差，但偏差值波動(dòng)較小，可以作為煉焦配煤理論依據(jù)。

（5）由于煉焦煤從開采、洗選、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用，需要一定的時(shí)間，如果在采購(gòu)時(shí)策劃不周密，會(huì)導(dǎo)致部分煤在煤場(chǎng)上存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，由于煤在與空氣接觸會(huì)發(fā)生氧化，導(dǎo)致煤質(zhì)發(fā)生變化，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量，利用吉氏流動(dòng)度可以很好的檢測(cè)煤質(zhì)因存放時(shí)間的長(zhǎng)短，煤質(zhì)質(zhì)量發(fā)生較大變化，同時(shí)可以利用此特性來(lái)指導(dǎo)使用單位和采購(gòu)單位，容易變質(zhì)的煤盡可能少采購(gòu)，采購(gòu)后盡快使用。

（6）在配煤煉焦生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證結(jié)焦的均勻性，應(yīng)充分考慮不同變質(zhì)程度煤的結(jié)焦區(qū)間，使不同煤的軟化溫度區(qū)間充分銜接，并使得惰性組分能夠得到充分黏結(jié)從而確保焦炭質(zhì)量，降低煉焦成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。