一種煤的熱解-成焦行為的檢測方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及焦?fàn)t用煉焦煤煤質(zhì)的評(píng)價(jià)方法及其裝置，尤其是一種煤的熱解-成焦 行為的檢測方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 決定高爐焦炭質(zhì)量的因素很多，現(xiàn)行箱式焦?fàn)t的生產(chǎn)中，在諸多因素已固定的條 件下，焦炭質(zhì)量主要取決于原料煤性質(zhì)。煤是一種世界上罕有的復(fù)雜物質(zhì)，絕大多數(shù)煉焦用 煤是處于煙煤變質(zhì)階段的腐殖煤。決定煤性質(zhì)的成因因素很復(fù)雜，至今仍模糊不清，大致可 以分屬兩個(gè)成因階段，即地球生物化學(xué)作用階段和地球物理化學(xué)作用階段，前者評(píng)價(jià)指標(biāo) 為惰性成分總含量EI，后者評(píng)價(jià)指標(biāo)為揮發(fā)分Vdaf和鏡質(zhì)組平均最大反射率瓦"nax。然而， 國內(nèi)外都出現(xiàn)了兩個(gè)煤的EI和瓦,max相近，但煉焦中作用顯著不同的多對(duì)煉焦煤，因此，普 遍認(rèn)為尚應(yīng)存在第三種成因因素。
[0003] 前蘇聯(lián)的學(xué)者將此第三種成因因素稱之為還原作用，主要指成煤過程中無機(jī)礦物 有催化作用。但對(duì)此，尚沒有確切的定義和概念，處于眾說紛紜狀態(tài)。但第三種成煤因素的 存在卻是公認(rèn)的。第三成因因素既然存在，則必須用一相應(yīng)的指標(biāo)來表示，即使不理想，但 也要有。目前，常用的黏結(jié)性指標(biāo)均不同程度與第三因素有關(guān)。
[0004] 煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性是煉焦用煤的重要工藝性質(zhì)。黏結(jié)性概念：煤在隔絕空氣條 件下加熱時(shí)，形成具有可塑性的膠質(zhì)體，黏結(jié)本身或外加惰性物質(zhì)的能力；結(jié)焦性概念：在 工業(yè)條件下將煤煉成焦炭的性能。
[0005] 煉焦煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性取決于變質(zhì)程度、煤巖組成、第三成因因素和無機(jī)礦物 含量等多種因素。也正是因?yàn)樗膬?yōu)劣包含著如此多的影響因素，歷來受到研宄和生產(chǎn)應(yīng) 用方面的重視。同時(shí)，也正是由于這樣的原因，歷來各國曾經(jīng)提出過眾多的標(biāo)志黏結(jié)性和結(jié) 焦性的指標(biāo)。然而，幾乎沒有一個(gè)是被公認(rèn)的，各國只是依據(jù)自己習(xí)慣選用其中的指標(biāo)。目 前，在用的檢測方法和指標(biāo)主要有以下幾種：
[0006] (1)膠質(zhì)層指數(shù)的檢測方法和指標(biāo)
[0007] 此法是原蘇聯(lián)原蘇聯(lián)薩保什尼科夫和巴齊列維奇于1932年提出的模擬實(shí)際焦?fàn)t 的一種單向加熱法。該法可測定膠質(zhì)層的最大厚度Y、最終收縮度X和體積曲線類型，并可 同時(shí)了解焦塊的特征。其中膠質(zhì)層最大厚度是煙煤結(jié)焦性的重要指標(biāo)，此法具有很多優(yōu)點(diǎn)。 首先，它是所有指標(biāo)中唯一具有數(shù)量概念的指標(biāo)；其次，取樣l〇〇g，是所有指標(biāo)中取樣量最 多的，具有代表性；最后，膠質(zhì)層厚度具有大致可加性。
[0008] (2)奧亞膨脹度的檢測方法和指標(biāo)
[0009] 該法于1926年由奧迪伯特創(chuàng)立，1933年又由亞奴作了改進(jìn)，后來此法在西歐得 到廣泛應(yīng)用并于1953年定為國際硬煤分類指標(biāo)。奧亞膨脹度試驗(yàn)的b值是我國新的煤炭 分類國家標(biāo)準(zhǔn)中區(qū)分肥煤與其他煤類的重要指標(biāo)之一，測定方法已經(jīng)形成國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 5450-1997)。該法操作規(guī)范性強(qiáng)、易操作、區(qū)分能力強(qiáng)，并且可測出可塑帶溫度范圍。
[0010] (3)基式流動(dòng)度的檢測方法和指標(biāo)
[0011] 該法是1934年由吉斯勒爾提出的以測得最大流動(dòng)度為指標(biāo)表征煤塑性。后來不 斷完善應(yīng)用于世界各地，經(jīng)過完善，該種方法已經(jīng)列入美國新的ASTM標(biāo)準(zhǔn)，在中國也形成 了國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T25213- 2010)。此方法區(qū)分能力強(qiáng)、均與數(shù)字表達(dá)，并且可測出溫度范 圍。
[0012] (4)黏結(jié)指數(shù)的檢測方法和指標(biāo)
[0013] 黏結(jié)指數(shù)是中國煤炭科學(xué)研宄院北京煤化學(xué)研宄所在分析了羅加指數(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) 以后，經(jīng)過大量試驗(yàn)提出的表征煙煤黏結(jié)性的一種指標(biāo)，并形成國標(biāo)（GB/T5447-1997)。該 指標(biāo)已用作我國新的煤炭分類法，作為區(qū)分黏結(jié)性的指標(biāo)，用GRI.表示，也可簡寫為G。 [0014] 除了煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性檢測方法以外，煤熱解-成焦行為的重要檢測方法還有 煤的差熱分析和熱重分析兩種方法。煤的差熱分析的基本原理是將試樣和參比物在同條件 下加熱，記錄在不同溫度或時(shí)間下，被測試樣和參比物（控制溫度）的溫度差，并繪制出該 溫度差與溫度的關(guān)系曲線；煤的熱重分析是通過伴隨煤熱解的失重記錄而進(jìn)行的分解過程 的熱重測量。這兩種方法分別可以檢測煤熱解反應(yīng)的吸放熱情況和失重及失重速率情況。
[0015] 煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性檢測指標(biāo)都是從不同角度檢測煤在加熱升溫條件下產(chǎn)生膠 質(zhì)體的數(shù)量或質(zhì)量，這些方法存在以下問題。
[0016] (1)膠質(zhì)層指數(shù)所測定的Y值是在9. 8X104Pa恒壓條件檢測的，不能充分模擬焦 爐爐壁對(duì)煤的壓力變化；檢測指標(biāo)主要以膠質(zhì)體的數(shù)量多少作為依據(jù)，檢測指標(biāo)較少；檢 測溫度為250°C~730°C，溫度區(qū)間較窄，不能完全反映煤結(jié)焦的全過程；檢測膠質(zhì)層的上 下層面均依靠操作人員的手感，對(duì)經(jīng)驗(yàn)要求較強(qiáng)。
[0017] (2)奧亞膨脹度、基式流動(dòng)度和黏結(jié)指數(shù)所檢測的試樣量均很少，由于煤是不均一 物質(zhì)，檢測誤差較大，代表性差；奧亞膨脹度檢測強(qiáng)黏結(jié)性煤，b值有夸大現(xiàn)象，較高和較低 變質(zhì)程度煤均檢測不出b值；基式流動(dòng)度檢測強(qiáng)黏煤有夸大現(xiàn)象，對(duì)加熱過程中產(chǎn)生液相 不易側(cè)準(zhǔn)；黏結(jié)指數(shù)需要應(yīng)用符合要求的標(biāo)準(zhǔn)無煙煤，由于測定條件不完全相同，可比性較 差。
[0018] 煤的差熱分析和熱重分析方法采用熱天平系統(tǒng)，試樣量均在幾十毫克，粒度為幾 十微米，由于煤是不均一的物質(zhì)，試樣量過少，粒度過小，代表性較差，并不能完全反映煤熱 解成焦過程的熱解反應(yīng)、煤粒間相互作用和揮發(fā)分析出行為。
[0019] 近年來一些學(xué)者研宄發(fā)現(xiàn)，煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性與揮發(fā)分析出行為之間有重要關(guān) 系，并且將不同溫度區(qū)間的揮發(fā)分析出量引入焦炭質(zhì)量預(yù)測模型中，提高了預(yù)測精度。
[0020] 綜上所述，煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性檢測方法，煤的差熱分析和熱重分析方法，均為檢 測煤熱解-成焦行為的重要方法，但每種方法均存在各自的問題，這就有可能對(duì)煤質(zhì)檢測 結(jié)果和煤成焦行為檢測結(jié)果以及生產(chǎn)焦炭質(zhì)量的預(yù)測產(chǎn)生誤導(dǎo)，導(dǎo)致煤質(zhì)評(píng)價(jià)誤判以及對(duì) 優(yōu)質(zhì)資源的浪費(fèi)。為此，對(duì)于煤炭工作者來說，迫切需要提供一個(gè)新的煤的熱解-成焦行為 的檢測方法，為煤質(zhì)評(píng)價(jià)、煤熱解-成焦行為檢測和焦炭質(zhì)量預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)。
[0021] 專利申請(qǐng)公布號(hào)：CN101334396,公開了一種全自動(dòng)煤膠質(zhì)層指數(shù)測量儀，該測量 儀的結(jié)構(gòu)主要包括有：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、測力裝置的探針、支架、加熱爐、高度自動(dòng)測量裝 置和煤杯等。該測量儀雖具有煤質(zhì)檢測部分功能，但不能達(dá)到本發(fā)明的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 本發(fā)明提供了一種煤的熱解-成焦行為的檢測方法及其裝置，檢測煤受熱分解過 程中膠質(zhì)體數(shù)量、膨脹收縮特性、吸放熱特性和熱失重特性，進(jìn)行膠質(zhì)層厚度、膨脹壓力、吸 放熱峰溫度和熱失重量檢測，用于判斷煤的物理和化學(xué)性質(zhì)對(duì)焦?fàn)t所生產(chǎn)焦炭質(zhì)量的影 響。
[0023] 本發(fā)明提供的一種煤的熱解_成焦行為的檢測方法，包括以下內(nèi)容：
[0024] 一.選擇并安裝檢測裝置
[0025] 采用精密電子天平稱重，量程10kg，感量0. 10g;采用電爐作為加熱爐，爐體為全 不銹鋼外殼結(jié)構(gòu)，采用整體式爐襯，加熱元件為紅外碳纖維加熱器，最大電功率2KW，加熱爐 最高溫度ll〇〇°C，爐體用支架支撐，采用K型鎧裝熱電偶測量溫度，控溫?zé)犭娕己蜏y溫?zé)犭?偶均插入熱電偶鐵管內(nèi)，控溫?zé)犭娕疾逶阼F管底部，測溫?zé)犭娕疾逶谠嚇又胁?；用煤杯托?托起煤杯，將煤杯放入爐膛內(nèi)，裝入煤樣后，將壓力盤放入煤