煉焦用煤膠質(zhì)層指數(shù)和奧亞膨脹度指標(biāo)的局限性分析

雷亞麗，王巖凰

（汾西礦業(yè)集團(tuán)煤質(zhì)運(yùn)銷中心，山西 介休 032000）

在對(duì)肥煤進(jìn)行判定時(shí)，存在較多的指標(biāo)，其中以下兩種指標(biāo)是非常重要的，針對(duì)干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf%）而言，在其介于10%～20%之間，膠質(zhì)層指數(shù)大于25 mm，膨脹度大于150%的煤種，即為16 號(hào)肥煤；在Vdaf%介于20%～28%之間，膠質(zhì)層指數(shù)大于25 mm，膨脹度大于150%的煤種，即為26 號(hào)肥煤；在Vdaf%介于28%～37%之間，膠質(zhì)層指數(shù)大于25 mm，膨脹度大于220%的煤種，即為36 號(hào)肥煤；在對(duì)其他煤種進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，這兩項(xiàng)指標(biāo)也為關(guān)鍵的指標(biāo)，比如焦煤，被大力推廣于煉焦公司。伴隨國外資源的涌入，出現(xiàn)煉焦煤塑性差異較大的情況。

1 膠質(zhì)層指數(shù)介紹

對(duì)于煙煤塑性的表征，它為一項(xiàng)重要的指標(biāo)，針對(duì)膠質(zhì)層，通過其最厚值以及收縮度來進(jìn)行表征。通過對(duì)測定儀的使用，對(duì)煤樣進(jìn)行加熱處理，在達(dá)到一定溫度之后，逐漸產(chǎn)生膠質(zhì)體，同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)部分，比如“半焦層”。借助探針測定厚度的改變，同時(shí)繪制指數(shù)曲線，據(jù)此計(jì)算最大厚度，針對(duì)最終點(diǎn)以及零點(diǎn)線，根據(jù)二者之間的距離，計(jì)算收縮度。在對(duì)粘結(jié)性進(jìn)行測定時(shí)，往往會(huì)采取這一方法，在煤的分類上，存在著多項(xiàng)參數(shù)，尤其是膠質(zhì)層指數(shù)[1]。實(shí)際上，這一參數(shù)存在局限性，比如，煤樣用量偏多，有著較大誤差，重現(xiàn)性不理想等。

2 奧亞膨脹度概述

膨脹度測定方法誕生于1926 年，通過幾年的發(fā)展，被推廣于一些西歐國家，在1953 年的時(shí)候，對(duì)于煤的分類，將奧亞膨脹度規(guī)定為關(guān)鍵指標(biāo)。現(xiàn)如今，在區(qū)分肥煤以及別的煤類時(shí)，常常會(huì)利用該指標(biāo)。此種方式常常通過慢熱加熱，進(jìn)一步來測定黏結(jié)性。以下為根本的方法：把10 g 煤樣和1 mL 水進(jìn)行混合，前者的粒度不超過0.15 mm，于鋼模內(nèi)根據(jù)既定的方式，制備煤樣本（其長度達(dá)到6 cm），放在膨脹管內(nèi)，同時(shí)在上方放膨脹桿，它可以不受約束滑動(dòng)。把以上裝置放入電爐，進(jìn)行加熱處理，這時(shí)溫度已達(dá)到330 ℃，以3 ℃/min 進(jìn)行加溫，直到溫度達(dá)到500～550 ℃。在溫度超過一定值時(shí)，煤會(huì)逐漸分解，析出揮發(fā)組分，之后是膠質(zhì)體，伴隨持續(xù)地析出，煤樣本慢慢變短，緊接著膨脹桿降低，即為煤收縮。在處于塑性狀態(tài)的情況下，并且填充所有空隙時(shí)，膨脹桿停止降低，煤的收縮完成。在此之后，伴隨溫度的變大，塑性體逐漸膨脹，同時(shí)促使桿上升，即為煤膨脹。在處于固化點(diǎn)時(shí)，成為半焦?fàn)顟B(tài)，膨脹桿不再運(yùn)行。煤性質(zhì)存在差異，膨脹高度以及速度也不一樣。一般情況下，煤化程度偏大或者偏小，膨脹度均相對(duì)較小；而煤化度一般的煤種，黏結(jié)性理想，膨脹度也較大。所以，通過膨脹度試驗(yàn)可以充分體現(xiàn)煤的黏結(jié)性。這一方法誤差較小，重現(xiàn)性理想，能夠很好區(qū)分黏結(jié)性。另外，膨脹度和煤質(zhì)量最大厚度存在線性關(guān)系。

3 試驗(yàn)分析

選擇四組煉焦煤，無論是其膨脹度，還是膠質(zhì)層指數(shù)，都是一樣的，對(duì)其鏡質(zhì)組的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測定，其中包括組分以及塑性等。根據(jù)既定的測定方式，完成對(duì)指數(shù)以及膨脹度的測試；根據(jù)國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)來測定反射率，標(biāo)準(zhǔn)片是0.59 以及1.71 雙標(biāo)，選用進(jìn)口的顯微光度計(jì)；根據(jù)礦物測定方式，完成對(duì)組分的測定，根據(jù)流動(dòng)度測定規(guī)范，進(jìn)一步來測定塑性；根據(jù)光學(xué)組織測定標(biāo)準(zhǔn)，完成對(duì)結(jié)構(gòu)的測定[2]。

4 結(jié)果研究以及討論

4.1 指數(shù)值與膨脹度值表征塑性的局限性

下頁表1 所示為煉焦煤變質(zhì)度、指數(shù)值、膨脹度值以及塑性。變質(zhì)度、指數(shù)以及膨脹度一樣的煉焦煤塑性懸殊。各礦點(diǎn)煉焦煤存在一樣或懸殊不大的變質(zhì)度、指數(shù)以及膨脹度，不過從高溫塑性上來看，卻有著突出的不同，軟化溫度超出7～19 ℃的范圍，流動(dòng)度約低于82%～93%，相對(duì)高的軟化溫度、流動(dòng)度不大等，都可能影響到小球體生成，換句話來講，有礙于產(chǎn)生光學(xué)組織結(jié)構(gòu)。

表1 煉焦煤變質(zhì)度、指數(shù)值、膨脹度值以及塑性

4.2 組分表征塑性局限性

表2 所示為煉焦煤變質(zhì)度、組分以及塑性指標(biāo)。以往煤化學(xué)觀點(diǎn)指出，就鏡質(zhì)組而言，其屬于活性組分，其中存在相對(duì)優(yōu)質(zhì)的煤。實(shí)際上，根據(jù)表2 來分析，Banga 煤、massey 煤等與貴州、趙城煤等進(jìn)行對(duì)比，前者鏡質(zhì)組含量約超過后者7%～22%，不過所存在的高溫塑性較低。這與含量無關(guān)，主要由于活性較低造成的，前者的分子結(jié)構(gòu)，存在相對(duì)小的熱解活性，然而所產(chǎn)生的膠質(zhì)體，卻存在很好的縮聚活性。前者熱解所產(chǎn)生的分子，極有可能產(chǎn)生鉸鏈鍵。顯而易見，只按照含量的多少，來對(duì)結(jié)焦性進(jìn)行判斷，可能會(huì)存在一定的偏差。根據(jù)相關(guān)資料得知，活性不高和其成因有著很大的聯(lián)系。

表2 煉焦煤變質(zhì)度、組分以及塑性指標(biāo)

4.3 指數(shù)值與膨脹度值表征結(jié)構(gòu)局限性

表3 所示為煉焦煤變質(zhì)度、指數(shù)值、膨脹度以及結(jié)構(gòu)構(gòu)成。根據(jù)表3 中所含信息可知：變質(zhì)度一樣、指數(shù)值以及膨脹度一樣，或這些參數(shù)懸殊不大的單種煤，在組織結(jié)構(gòu)上存在著較大的不同。各礦點(diǎn)煉焦煤存在一樣或懸殊不大的變質(zhì)度、指數(shù)以及膨脹度，不過從組織結(jié)構(gòu)上來看，卻存在顯著的不同，在鑲嵌結(jié)構(gòu)上，與后者進(jìn)行對(duì)比，前者要低于27%～50%。反射率在1.0%～1.2%間的煤種，以成焦特點(diǎn)來分析，屬于一種粗粒結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，因?yàn)樾再|(zhì)獨(dú)特，再加上塑性不夠理想，從而促使纖維化轉(zhuǎn)變。在色區(qū)尺寸方面，前者表現(xiàn)出纖維化特點(diǎn)，而后者則表現(xiàn)出鑲嵌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[3]。

表3 煉焦煤變質(zhì)度、指數(shù)值、膨脹度以及結(jié)構(gòu)

4.4 指數(shù)值以及膨脹度的局限性影響

根據(jù)以上探究得知，即便各礦點(diǎn)煉焦煤存在一樣或懸殊不大的變質(zhì)度、指數(shù)以及膨脹度，不過以高溫塑性來分析，卻存在著較大的不同，導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)較為懸殊。軟化溫度、固化溫度相對(duì)高，流動(dòng)度較小，能夠促進(jìn)小球體生成，即助于產(chǎn)生組織結(jié)構(gòu)的改善。而以鑲嵌結(jié)構(gòu)來分析，有著很強(qiáng)的差異性，裂紋通常向著層片曲折方向，同時(shí)有著大量分支，斷面很大，若要開裂的話，則會(huì)耗用一定能量，因此不易開裂，或即便開裂，也極有可能中止，避免產(chǎn)生較大的裂縫。另一方面，單元間通過化學(xué)鍵連接，存在相對(duì)大的內(nèi)聚力，出現(xiàn)開裂的幾率較小。所以，鑲嵌結(jié)構(gòu)含量多的煤種，有著相對(duì)理想的冷、熱態(tài)強(qiáng)度，較為合理。

5 結(jié)論

變質(zhì)度、指數(shù)以及膨脹度一樣，或者這些參數(shù)較為接近的煉焦煤塑性懸殊，軟化溫度的差值介于7～19 ℃，流動(dòng)度的差值約介于82%～93%。軟化溫度相對(duì)大，流動(dòng)度較小，可以促進(jìn)小球體生成。以鑲嵌結(jié)構(gòu)來分析，其含量差值介于27%～50%之間。鏡質(zhì)組含量多的煤種，其塑性并不一定理想，只按照含量的多少，來對(duì)結(jié)焦性進(jìn)行判斷，這樣可能會(huì)存在一定的偏差。變質(zhì)度、指數(shù)值以及膨脹度相同，或這些參數(shù)懸殊不大的單種煤，在組織結(jié)構(gòu)上存在著較大的不同，進(jìn)而在成焦之后，會(huì)直接決定相應(yīng)的冷、熱態(tài)強(qiáng)度。總而言之，通過膠質(zhì)層指數(shù)以及膨脹度，來對(duì)結(jié)焦性進(jìn)行表征時(shí)，會(huì)有著一定的局限性，對(duì)奧亞膨脹度這一指標(biāo)的合理評(píng)價(jià)，不但與變質(zhì)度有關(guān)，而且與焦煤的塑性以及組織結(jié)構(gòu)也是相當(dāng)有關(guān)的。