烟煤胶质层指数测定方法
烟煤胶质层指数测定方法
胶质层指数是判断烟煤结焦性的一项重要指标，也是煤炭分类的主要指标之一
①胶质层指数的测定过程反映了工业焦炉炼焦的全过程，通过研究胶质层指数的测定
过程，可研究炼焦过程的机理。
②胶质层最大厚度y值直接反映了煤的胶质体的特性和数量，是煤的结焦性能好坏
一个标志，是我国烟煤分类的一项工艺性指标。
由于y值表征煤的结焦性能，并有较好的加和性，所以对于指导配煤炼焦有着重要的作用
塞本原理
煤在规定定条件（升温速度3℃/mln、在9.8×l04 pa压力下、用特定煤杯和单侧加热方式）
下测的胶质体（软化后的塑性体）的最大厚度为胶质层最大厚度y值(mm)，其体
2终位置与起始位置之间的距离为最终收缩度x值(mm)，在坐标纸上记录下来的加热过程
的体积变化曲线为体积曲线类型。
烟煤胶质层指数的测定主要是测定胶质层最大厚度y值、最终收缩度x值和体积曲线类型
三个主要参数和描述焦炭的特性等。
烟煤胶质指数测定方法是模拟工业焦炉的炼焦条件而设计出来的。煤样在钢杯中，上加恒压
又底面单侧加热。钢杯置入一定规格和技术指标的带孔耐火砖中，以一定的加热速度升温
此时传至杯内的温度由上而下依次递增。
因为单侧加热时，周围散热条件较好，在煤杯内的煤样就形成了一系列温度自下而上传递等温面。当加热到一定温度时，因为最上面的煤样还不到软化温度，所以保持原样不变
中间一部分则因为到了软化温度而变成沥青状的胶体——胶质体；而下面一部分则因为到达固化温度，而由胶质体变成了半焦。因此，煤样中形成了半焦层、胶质层和未软化的煤样层三部分，这就是胶质层指数测定的全过程。
试验开始，从室温到250℃是干燥阶段，主要是预热、烘干水分。升温到300～350℃时，煤样开始软化，此时，发生热分解，产生气体，煤样逐渐形成胶质体，并出现膨胀，收缩等
起初胶质层逐渐由薄增厚，随着温度递增，由于胶质体固化速度大于生成速度，则又重新变薄直至胶质体完全消失，即煤样全部固化(550～600℃)生成半焦。继续加热至730度，试
验即告结束。
在式样过程中，用一特制的胶质层探针来测量胶质层的厚度，以得到胶质层最大厚度y值
试验过程中，随着温度的升高，煤杯内的煤样发生热解、产生气体、形成胶质体、出现膨胀和收缩等情况，这些变化被记录在坐标纸上，得到体积变化曲线。不同的煤种由于热分解等性质的不同而得到相异的体积曲线类型。不同的体积曲线反映了不同的结焦性能。本方法只取八种典型的体积曲线作为表征胶质层的指标，并以体积曲线的名称作为结果抱出
当煤杯内的全部煤样都形成半焦后，由于体积收缩，煤的体积曲线出现最低点。以试验
℃)时煤样收缩所显示在体积曲线上的距离作为最终收缩度x值。x值取决于煤的挥发份
软化、固化、收缩等性质。
由于胶质层指数的测定是一项规范性很强的试验，诸如升温速度、煤样粒度、压力、煤
杯的材质，煤杯外围炉砖耐火材料的热性质等试验条件均会影响测定结果，因此，必须使仪
器操作都严格符合统一的规定，才能得出一致的结果。
方法提要
按规定将煤样装入煤杯中，煤杯放在特制的电炉内以规定的升温速度进行单侧加热，煤
髟成半焦层、胶质层和未软化的煤样层三个等温层面。用探针测量出胶质体的最大厚度y,
从试验的体积曲线测得最终收缩度x。
①胶质层测定用的煤样应符合下列规定：煤样应按照煤样的制备方法缩制并达到空气干燥状态；煤样应用对辊式破碎机破碎到全部通过1. 5mm的圆孔筛，但不得过度粉碎
②供确定煤炭牌号的煤样，应一律按我国煤炭分类标准中的有关规定进行减灰
③为防止煤的氧化对测定结果的影响，试样应装在磨口玻璃瓶或其他密闭容器中
放在阴凉处，试验应在制样后不超过半个月内完成。
试验准备
①热电偶管及压力盘上遗留的焦屑等用金刚砂布（1号号为宜）清楚干净，杯底及压
力盘上各析气孔应畅通，热电偶管内不应有异物。
②纸管制作。在一根细钢棍上用香烟纸粘制成直径为2.5～3．omm、高度约为60mm
的纸管。装煤杯时将钢棍插入纸管，纸管下端折约2mm，纸管上端与刚棍贴紧，防止煤样进入纸管。
③滤纸条。宽约60mm，长190～200mm。
④石棉圆垫。用厚度为o．5～1. omm的石棉纸做两个直径为59mm的石棉原垫，在上
部圆垫上有供热电偶铁管穿过的圆孔和纸管穿过的小孔；在下部圆垫上对应压力盘上的探测孔处作一标记。
⑤体积曲线记录纸。用毫米方格纸作体积曲线记录纸，其高度与记录转筒高度相同
其长度略大于转筒圆周。
⑥装煤杯。
·将杯底放入煤杯使其下部凸出部分进入煤杯底部圆孔中，杯底上放置i
槽中心点与压力盘上放热电偶的孑l洞中心点对准。
·将石棉圆垫铺在杯底上，石棉垫上圆孔应对准杯底上的凹槽，在杯内]
滤纸条。将热电偶铁管插入杯底凹槽，把带有香烟纸管的钢棍放在下部石棉压
志处，用压板把热电偶铁管和钢棍固定，并使它们都保持垂直状态。
·将全部试样倒在缩分板上，掺和均匀，摊成厚约10mm的方块。用直
为许多30mm×30mm(100的小块，用长方形小铲，按棋盘式取样法隔块分
样，每份试样质量为(100.o±o．5)g。
·将每份试样用堆锥四分法分为四部分，分四次装入杯中。每装25g之后
煤样摊平，但不得捣固。
‘试样装完后，将压板暂时取下，把上部石棉圆垫小心地平铺在煤样上，
纸边缘折复于石棉圆垫之上，放人压力盘，再用压板固定热电偶铁管。将煤杯：
的炉孔中，把压力盘与杠杆连接起来，挂上砝码，调节杠杆到水平。
·如试样在试验中生成流动性很大的胶质体溢出压力盘，则应按上述步萼
验。重新装样的过程中，须在折复滤纸后，用压力盘压平，再用直径2～3mrr
滤纸和石棉圆垫上方沿杯壁和热电偶铁管外壁围一圈，再放上压力盘，使石棉鸯
煤杯、压力盘与热电偶铁管之间的缝隙严密地封闭。
·在整个装样过程中香烟纸管应保持垂直状态。当压力盘与杠杆连接好后，
上砝码，把细钢棍小心地由纸管中抽出来（可轻轻旋转），勿使纸管留在原有位
被拔出，或煤粒进入了纸管（可用探针试出），须重新装样。
⑦用探针测量纸管底部时，将刻度尺放在压板上，检查指针是否指在刻月
}点，则有煤粒进入纸管内，应重新装样。
悔热电偶置于热电偶铁管中。检查前杯和后杯热电偶连接是否正确。
把毫米方格纸装在记录转筒上，并使纸上的水平线始、末端彼此连接起来。调节记
9高低，使其能同时记录前、后杯两个体积曲线。
睑查活轴轴心到记录笔尖的距离，并将其调整为600mm，将记录笔充好墨水。
加热之前按式(2-94)求出煤样的装填高度：
h=h - (a-b) (2-94)
——煤样的装填高度，mm
——由杯底上表面到杯口的高度，mm
．——由压力盘上表面到杯口的距离，mm
，——压力盘和两个石棉圆垫的总厚度，mm。
￡测量时，沿煤杯周围在四个不同地方共测量四次，取平均值。h值应在每次装煤前
值可用卡尺实测。
同一煤样重复测定时装煤高度的允许差为imm，超过允许差时应重新装样。报告结
辱煤样的装填高度的平均值附注于x值之后。
测定步骤
当上述准备工作就绪后，打开程序控温仪开关，通电加热，并控制两煤杯杯底升温
f：250℃之前为8℃/min，并要求30min内升到250℃；250℃之后为3℃/min，每
！录一次温度。在350～600℃期间，实际温度与应达到的温度之差不应超过5℃，在
可内不应超过10℃，否则，试验作废。
式验中应按时记录时间和温度。时间从250℃起开始计算，以min为单位。
温度到达250℃时，调节记录笔尖使之接触到记录转筒上，固定其位置，并旋转记录
司，划出一条“零点线”，再将笔尖对准起点，开始记录体积曲线。
对一般煤样，测量胶质层层面在体积曲线开始下降后几分钟开始，到温升至约650℃
当试样的体积曲线呈山形或生成流动性很大的胶质体时，其胶质层层面的测定可适
舟停止，一般在胶质层最大厚度出现后再对上、下部层面各测2～4次即可停止，并
i棉绳或石棉绒把压力盘上探测fl严密地密封，以免胶质体溢出。
测量胶质层上部层面时，将探针刻度尺放在压板上，使探针通过压板和压力盘上的
气小心地插入纸管中，轻轻往下探测，直到探针下端接触到胶质层层面（手感到有阻
七部层面）。读取探针刻度(层面到杯底的距离，mm)，将读数填入记录表中“胶质
丢面”栏内，并同时记录测量层面的时间。
测量胶质层下部层面时，用探针首先测出上部层面，然后轻轻穿透胶质体到半焦表
秦到阻力明显加大时为下部层面），将读数填入记录表中“胶质层下部层面”栏内，
录测量层面的时间。探针穿透胶质层和从胶质层中抽出时，均应小心缓慢从事。在抽
蓝轻轻转动，防止带出胶质体或使胶质层内积存的煤气突然逸出，以免破坏体积曲线
影响层面位置。
根据转筒所记录的体积曲线的形状及胶质体的特性，来确定测量胶质层上、下部层
当曲线呈“之”字形或波形时，在体积曲线上升到最高点时测量上部层面，在体积曲
创最低点时测量上部层面和下部层面（但下部层面的测量不应太频繁，每8～10min
欠）。如果曲线起伏非常频繁，可间隔一次或两次起伏，在体积曲线的最高点和最低
上部层面，并每隔8～10min在体积曲线的最低点测量一次下部层面。
j、喝l
·当体积曲线呈山形、平滑下降形或微波形时，上部层面每5min测量一
每10min测量一次。
·当体积曲线分阶段符合上述典型情况时，上、下部层面测量应分阶段i
规定进行。
·当体积曲线呈平滑斜降形时（属结焦性不好的煤，y值一般在7mm
上、下部层面往往不明显，探测针总是一探即达杯底。遇此种情况时，可翟
使层面恢复。然后，以每15min不多于一次的频率测量上部和下部层面，j
测出下部层面的位置。
·如果煤在试验时形成流动性很大的胶质体，下部层面的测定可稍晚j
7～8min测量一次，620℃时也应封孔。在测量这种煤的上、下部胶质层层i
意，以免探针带出胶质体或胶质体溢出。
⑦当温度到达730℃时，试验结束。此时调节记录笔使之离开转筒，关
码，使仪器冷却。
⑧当胶质层测定结束后，必须等上部砖垛完全冷却，或更换上部砖垛：
试验。
⑨在试验过程中，当煤气大量从杯底析出时，应不时地向电热元件吹j
出的煤气和炭黑烧掉，以免发生短路，烧坏硅碳棒、镍铬线或影响热电偶正
⑩如试验时煤的胶质体溢出到压力盘上，或在香烟纸管中的胶质层层1
试验应作废。
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