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1、(10)申请公布号 CN 103760105 A (43)申请公布日 2014.04.30 CN 103760105 A (21)申请号 201410031919.7 (22)申请日 2014.01.22 G01N 19/04(2006.01) (71)申请人 安徽工业大学 地址 243002 安徽省马鞍山市花山区湖东路 59 号 (72)发明人 郑明东 张小勇 李波 张代林 (74)专利代理机构 南京知识律师事务所 32207 代理人 蒋海军 (54) 发明名称 一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方 法 (57) 摘要 本发明公开一种捣固条件下煤的粘结特性指 数的测定方法， 属于煤化工技术。
2、领域。 该方法在煤 样与标准无烟煤质量比为 1 ： 5 的基础上， 将煤样 与标准无烟煤混合后调湿配制成含水量 10wt% 的 煤样与标准无烟煤的混合物， 然后将煤样与标准 无烟煤的混合物捣固成密度 1.0-1.1g/cm3 的煤 饼， 在 860条件下焦化 15min， 冷却后秤取重量， 将经过焦化处理冷却后的焦块放入在 I 型转鼓中 转 4min， 然后将焦块用 3mm 圆孔筛进行筛分， 称 量筛上部分重量 ； 再将筛上部分在 I 型转鼓中转 4min， 重复操作， 使用公式算出粘结指数。本发明 方法应用于捣固炼焦工艺中配合煤的粘结特性指 数的测定， 用于指导捣固炼焦。 (51)Int.C。
3、l. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103760105 A CN 103760105 A 1/1 页 2 1. 一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法， 其特征在于该测定方法具体步骤如 下 ： （1） 将煤样与标准无烟煤混合后调湿配制成含水量 10wt% 的煤样与标准无烟煤的混合 物， 所述煤样与标准无烟煤的质量比为 1 ： 5， 然后将所述煤样与标准无烟煤的混合物放置 在模具中使用压力机捣固至密度为 1.0-1.1g/cm3的煤饼， 然后将煤饼放入。
4、坩埚内并加上压 块， 置入温度为 860的马弗炉中焦化 15min 得到处理后的焦块， 冷却后称取重量， 记作为 焦渣总重 ； （2） 将步骤 （1） 得到的所述焦化处理冷却后的焦块放入 I 型转鼓装置的转鼓内， 进行第 一次转鼓操作， 转鼓后的焦块用 3mm 圆孔筛进行筛分， 再称量筛上部分的重量， 然后将筛分 后筛上部分的焦块放入所述转鼓进行第二次转鼓操作， 再次筛分、 称重， 每次转鼓操作时间 4min 即 100 转， 每次称量都准确到 0.001g ； （3） 利用公式 （1-1） 计算所述煤样的粘结特性指数 G ： 式中 ： G试验煤样的粘结特性指数 ； m焦化处理后焦渣总重， g。
5、 ； m1第一次转鼓操作后， 筛上部分的重量， g ； m2第二次转鼓操作后， 筛上部分的重量， g ； 将步骤 （2） 得到的焦渣总重 m、 第一次转鼓操作后的筛上部分的重量 m1以及第二次转 鼓操作后的筛上部分的重量 m2数据利用公式 （1-1） 即可计算出所述煤样的粘结特性指数。 2. 根据权利要求 1 所述的一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法， 其特征在 于所述的 I 型转鼓装置为转鼓转速 25r/min 的转体装置， 其中所述转鼓为长度 300mm、 内径 70mm 的钢制圆筒。 权 利 要 求 书 CN 103760105 A 2 1/4 页 3 一种捣固条件下煤的粘结特性指。
6、数的测定方法 技术领域 ： 0001 本发明属于煤化工技术领域， 具体涉及一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定 方法。 背景技术 ： 0002 由于我国煤炭资源在地理分布及煤种比例上的差异性， 以及快速发展的高炉冶炼 技术对焦炭的特殊要求， 导致优质煤资源严重短缺。 在配合煤炼焦时， 愈来愈多的企业使用 捣固炼焦工艺， 捣固炼焦在增加弱粘煤用量和降低配煤成本具有较明显的优势， 同样的配 煤结构中， 捣固炼焦较顶装焦炉所得焦炭质量更好一些， 为此在保持焦炭质量的前提下可 多使用粘结性稍差的煤料， 主要以增加高挥发份弱粘煤用量， 进一步降低配煤成本。 但使用 比例范围和对焦炭质量的影响程度以及控制。
7、方法尚没有明确的界定。 另外煤的粘结指数作 为反映炼焦煤工艺特性的重要指标， 受历史条件的限制， 该指标仅反映顶装煤条件下的粘 结特性， 对捣固炼焦的适应性受到质疑。 0003 第一， 捣固炼焦工艺即将成为我国焦化发展新的趋势， 且这种趋势已经在独立焦 化企业中显现 ； 0004 第二， 捣固炼焦使用低灰低硫弱粘结或不粘结煤成为炼焦的必然， 且诸多的独立 焦化企业已经使用 10% 以上甚至更高比例的长焰煤配煤 ； 0005 第三， 显然在顶装焦炉配煤中配入适当的弱粘煤炼焦得到合格焦炭， 是生产中较 为急迫需要解决的技术难题。 0006 第四， 已有表征炼焦煤性质的指标， 除常规灰分、 硫分含量。
8、外， 对于捣固焦炉用煤 的评价需重新审视和界定， 以便更好指导配煤。 0007 依据上述启示， 在解决生产实际中的若干问题中， 首要的是确定捣固密室工艺中 煤料的粘结特性评价， 尤其是对不粘煤的评价和质量判定， 主要问题包括 ： 0008 第一， 非炼焦煤往往是一种高煤化度、 高碳含量的无烟煤类， 或者是一种低煤化 度、 低碳含量的长焰煤类。 在高温炭化时， 煤颗粒不软化熔融， 不会产生一定数量的胶质体， 显微组分中惰质组分含量高， 因此几乎无粘结性， 其粘结指数、 胶质层厚度均为零， 因此， 采 用常规指标评价他们显然没有任何意义 ； 0009 第二， 工业生产已有使用非炼焦煤的实践， 对煤。
9、种性质表征、 煤种选择等方面均存 在经验性的主观因素， 尚没有科学的评价机制或方法。 0010 为此， 基于捣固炼焦技术的应用及推广， 提出适应于捣固炼焦弱粘煤配煤的粘结 性评价指标显得极为重要。 发明内容 ： 0011 本发明针对现有技术存在上述问题， 提供一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测 定方法。本发明方法是在 GB/T5447-1997烟煤粘结指数测定方法 、 焦炭反应后强度试验 和捣固炼焦的基础上提出的。 说 明 书 CN 103760105 A 3 2/4 页 4 0012 本发明所提供一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法的具体步骤如下 ： 0013 （1） 将煤样与标准无烟煤。
10、混合后调湿配制成含水量 10wt% 的煤样与标准无烟煤的 混合物， 所述煤样与标准无烟煤的质量比为 1 ： 5， 然后将所述煤样与标准无烟煤的混合物 放置在模具中使用压力机捣固至密度为 1.0g/cm3-1.1g/cm3的煤饼， 然后将煤饼放入坩埚 内并加上压块， 置入温度为 860的马弗炉中焦化 15min 得到处理后的焦块， 冷却后称取重 量， 记作为焦渣总重 ； 0014 （2） 将步骤 （1） 得到的所述焦化处理冷却后的焦块放入 I 型转鼓装置的转鼓内， 进 行第一次转鼓操作， 转鼓操作后的焦块用 3mm 圆孔筛进行筛分， 再称量筛上部分的重量， 然 后将筛分后筛上部分的焦块放入所述转。
11、鼓进行第二次转鼓操作， 再次筛分、 称重， 每次转鼓 操作时间 4min 即 100 转， 每次称量都准确到 0.001g ； 0015 （3） 利用公式 （1-1） 计算所述煤样的粘结特性指数 G ： 0016 0017 式中 ： G试验煤样的粘结特性指数 ； 0018 m焦化处理后焦渣总重， g ； 0019 m1第一次转鼓操作后， 筛上部分的重量， g ； 0020 m2第二次转鼓操作后， 筛上部分的重量， g ； 0021 将步骤 （2） 得到的焦渣总重 m、 第一次转鼓操作后的筛上部分的重量 m1以及第二 次转鼓操作后的筛上部分的重量m2数据利用公式 （1-1） 即可计算出所述煤样的。
12、粘结特性指 数。 0022 所述 I 型转鼓装置为转鼓转速 25r/min 的转体装置， 其中转鼓为长度 300mm、 内径 70mm 的钢制圆筒。 0023 本发明方法应用于捣固炼焦工艺中配合煤的粘结特性指数的测定， 用于指导捣固 炼焦。 附图说明 ： 0024 图 1I 型转鼓装置结构示意图 ； 0025 图 2 淮南 1/3 焦煤粘结性变化趋势示意图 ； 0026 图 3 西曲焦煤粘结性变化趋势示意图 ； 0027 图 4 梅山配合煤添加长焰煤的粘结性变化趋势示意图 ； 0028 图 5 马钢配合煤添加长焰煤的粘结性变化趋势 ； 0029 图中 ： 1 ： 转鼓， 2 ： 电机， 3 ：。
13、 调速器， 4 ： 支架。 具体实施方式 ： 0030 本发明所提供的一种捣固条件下煤的粘结特性指数的测定方法具体步骤如下 ： 0031 在烧杯中准确称量4g的实验煤样和20g的处理后的标准无烟煤， 质量应称准到 0.001g。 0032 用搅拌丝将烧杯中的混合物搅拌 4min。搅拌方法是 ： 烧杯作 45左右倾斜， 逆 说 明 书 CN 103760105 A 4 3/4 页 5 时针方向转动， 每分钟约 15 转， 搅拌丝按同样倾角作顺时针方向转动， 每分钟约 150r， 搅拌 时， 搅拌丝的圆环接触烧杯壁与底相连接的圆弧部分。经 1min45s 后， 一边继续搅拌， 一边 将烧杯与搅拌丝。
14、逐渐转到垂直位置， 2min 时， 前期搅拌结束， 用移液管吸取 2.3ml 的水滴在 混合物上， 再继续搅拌 2min， 使水与混合煤样混合均匀。在搅拌时， 应防止煤样外溅。 0033 搅拌后， 将烧杯内的煤粉用钥匙分批移到成型模具内， 用搅拌丝轻轻将混合物 拨平 0034 在煤粉上方放一大小适中的石棉纸。用镊子将加压块于模具中央， 然后将其置 于成型压力机下加压成型， 成型压力在 15MPa， 压至煤饼密度为 1.0-1.1g/cm3， 加压时应防 止冲击。 0035 加压结束后， 压块仍留在混合煤上， 并将煤饼和压块转移到专用的坩埚内， 带有 煤饼的坩埚应轻拿轻放， 避免受到撞击与振动。。
15、 0036 将带盖的坩埚放置在坩埚架中， 用带手柄的平铲托起坩埚架， 放入预先升温到 860的马弗炉内的恒温区。放入坩埚后的 6min 内， 炉温应恢复到 860， 以后炉温应保持 在86010。 从放入坩埚开始计时， 焦化15min之后， 将坩埚从马弗炉中取出， 放置冷却到 室温。若不立即进行转鼓试验， 则将坩埚放入干燥器中。 0037 从冷却后的坩埚中取出压块。当压块上附有焦屑时， 应刷入坩埚内。称量焦渣 总重， 然后将其放入转鼓内， 进行第一次转鼓试验， 转鼓试验后的焦块用 3mm 圆孔筛进行筛 分， 再称量筛上部分重量， 然后， 将其放入转鼓进行第二次转鼓试验， 重复筛分、 称重操作。。
16、 每次转鼓试验 4min 即 100 转。每次称量都准确到 0.001g， 利用公式 （1-1） 计算所述煤样的 粘结特性指数 G。 0038 本发明所用的主要设备有 ： 0039 坩埚， 上口径 50mm、 下底 40mm、 容积 50ml、 耐高温， 不变形的台状型的钢制品。 0040 压块， 直径 40mm， 高度 30mm 的耐高温钢材质的圆柱。 0041 压力机装置， 使坩埚中煤样受力均匀的压力装置。 0042 本发明方法能准确的反映出捣固条件下煤的粘结特性指数， 并且根据所测定的煤 的粘结特性指数能很好地用于指导炼焦。 0043 实施例 1 ： 选取不同地区的煤样， 煤样基本性质如。
17、表 1， 分别采用国家标准中规定 的粘结指数测定方法与本发明的捣固粘结特性指数测定方法对比。实验条件为 ： 将煤样统 一研磨至 0.2mm 以下， 煤样与标准无烟煤质量比为 1:5， 煤样质量为 4g， 煤样与标准无烟煤 混合后进行调湿， 水分为 10wt%， 混合均匀为在模具中加压成型至密度为 1.0-1.1g/cm3， 然 后放入坩埚中， 在 860的马弗炉中炭化 15min， 取出后放入干燥器中冷却至室温， 称重后 分别放入自制的 I 型转鼓旋转 4min 后称重， 重复试验转鼓试验。使用公式 （1-1） 计算出粘 结特性指数的数值。实验结果如下表 2 所示。 0044 实施例 2 ： 。
18、选取不同比例的高挥发份低阶弱 （不） 粘煤分别与炼焦煤混合， 煤样基 本性质如表一， 在国标和捣固条件下进行粘结性的实验， 利用新设计的粘结特性指数测试 装置进行实验。实验条件统一采用 ： 取煤样质量为 4g， 无烟煤质量为 20g， 混合均匀后进行 加压成型至密度为 1.0-1.1g/cm3。放入马弗炉中在 860条件下焦化 15min。取出后在干 燥器中冷却至室温。称量焦渣总重， 然后将其放入自制 I 型转鼓内， 进行转鼓试验， 转后焦 块用 3mm 圆孔筛进行筛分， 再称量筛上部分重量， 然后， 再进行转鼓试验， 重复筛分、 称重操 说 明 书 CN 103760105 A 5 4/4 。
19、页 6 作。每次转鼓试验 4min 即 100 转。使用公式 （1-1） 计算出粘结特性指数的数值。 0045 利用淮南 1/3 焦煤在两种条件下添加不同比例的长焰煤进行的粘结性实验， 得出 的粘结性变化趋势图如图 2 所示， 0046 实施例 3 ： 选取西曲焦煤， 在国标和捣固条件下分别添加不同比例的长焰煤， 煤样 的粘结性变化趋势如图 3 所示 ： 0047 实施例 4 ： 采用梅山配合煤分别使用国家标准和捣固方法测定粘结性， 在配合煤 中分别添加 0%， 2%， 4%， 6%， 8% 的长焰煤。得出粘结性变化趋势如图 4 所示 ： 0048 实施例 5 ： 采用马钢配合煤的实验条件与梅。
20、山配合煤相同， 得出其粘结性变化趋 势如图 5 所示。 0049 无论是单种煤还是梅山与马钢的配合煤在捣固条件下其粘结指数的下降趋势都 呈现出一条直线， 但梅山配合煤的下降速率较马钢配合煤快， 这说明在相似的配合煤指标 下 （国标下的 G 值） ， 其具体的煤质性质还是有着差异。虽然两种条件下的粘结指数下降图 示虽然不趋于相同， 但粘结指数都随着弱粘煤的添加而下降。 捣固条件下的下降更明显， 所 以捣固条件下的粘结指数更能说明添加弱粘煤后粘结指数的下降规律。 0050 表 1 煤质分析数据 0051 0052 表 2 国标与本发明下粘结特性指数 0053 说 明 书 CN 103760105 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103760105 A 7 2/2 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103760105 A 8 。