煤化学 第五章(三)
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煤样 Vdaf (%) Cdaf (%) T1 (℃) T2 (℃) 胶质体温度范围 (℃) a (%) b (%)
C14
C17
C22
C32
C37
C38
14.5 90.39 475 10 -
17.5 90.44 422 479 57 24 13
22.3 89.48 404 473 69 30 62
32.9 84.26 355 479 124 32 221
当煤笔完全熔融呈塑性状态充满煤 笔和膨胀管壁间的全部空隙时，膨胀杆 不再下降，收缩过程结束。然后随着温 度的升高，塑性体开始膨胀并推动膨胀 杆上升——标志煤的膨胀。 当温度达到该煤样的固化点时，塑 性体固化形成半焦，膨胀杆停止运动。
2.表示方法
以膨胀杆上升的最大距离占煤笔原始长 度的百分数作为煤的膨胀度（b%）； 以膨胀杆下降的最大距离占煤笔原始长 度的百分数作为最大收缩度（a%）。
图5-6为一典型烟煤的体积膨胀曲线示意图。 T1——软化温度，即膨胀杆下降 0.5m时的温度（℃）； T2—— 开始膨胀温度，即膨胀杆下降到最低点后开始上 升的温度（℃）； T3——固化温度，膨胀杆停止移动时的温度（℃）； a——最大收缩度，%； b——煤的膨胀度，%。
图 a 为典型烟煤的体积膨胀曲线，煤的膨胀曲线 超过零点后达到水平，这种情况称为“正膨胀”；
2.标准焦块侧面图及相应的坩埚膨胀序数
七、葛金指数
1.测定要点：
煤样放在特制的水平玻璃或石英干馏管中， 将干馏管放入电炉内，加热，恒温，测定热 解水收率、焦油收率、半焦收率、氨收率、 煤气收率等，并将所得半焦与一组标准焦型 比较（如图 5-15 ），确定所得半焦的葛金 焦型指数。
2.标准焦型图和葛金焦型的鉴定与分类
G R. I .
30m1 70m2 m
m——焦化后焦渣总量，g； m1——第一次转鼓试验后过筛，其中大于 1mm焦渣的质量，g；
m2——第二次转鼓试验后过筛，其中大于1mm 焦渣的质量，g。
六、坩埚膨胀序数
1.测定要点： 煤样放在坩埚中，利用煤气或电快速加 热到 820±5℃。将所得焦块与一套标准侧 面图形（如图）比较，与焦块最为接近的一 个图形的序号，便是该煤的坩埚膨胀序数。 膨胀序数共分为 17 种，序数越大表示煤的 膨胀性和动结性越强。
图 b 若膨胀曲线在恢复到零点线前达到水平，则 称之为“负膨胀”；
图 c 若收缩后没有回升，则结果以“仅收缩”表 示；
图d 如果最终的收缩曲线不是完全水平的，而是 缓慢向下倾斜，规定以500℃处的收缩值报出。
3.结果报出
根据测定时的记录曲线可计算出以下五个 基本参数：软化温度 T1、始膨温度T2、固化温度 T3、最大收缩度a和膨胀度b。
3.计算黏结指数公式G RI.
G R. I .
30m1 70m2 10 m
m——焦化后焦渣总量，g； m1——第一次转鼓试验后过筛，其中大于1mm焦渣 的质量，g； m2——第二次转鼓试验后过筛，其中大于1mm焦渣 的质量，g。
4.G<18时 的计算公式
煤样和标准无烟煤样的比例改为 3:3，即称取3g试 验煤样和3g标准无烟煤混合。 结果按下式计算：
2.黏结指数与罗加指数的区别： （1）专用无烟煤粒度由罗加法的0.3～0.4mm改 用0.l～0.2mm，以扩大强黏结煤的测值范围，同 时因无烟煤与烟煤粒度相近易于混匀而减小了试验 误差； （2）对G＜18的弱黏结煤，将无烟煤与烟煤的配 比改为3：3以提高对弱黏结煤的区分能力和测定的 准确度； （3）实现了煤样的机械搅拌混合，改善了试验条 件，减少了人为误差； （4）转鼓试验次数由罗加法的三次改为两次，并 改变了计算公式简化了操作与计算。
2.基氏流动度曲线可得指标：
（1） 软化温度Tp，刻度盘上指针转 动1分度时对应的温度，℃； （2） 最大流动温度Tmax，最大流动 时对应的温度，℃； （3） 固化温度Tk，搅拌浆停止转动， 流动度出现零时对应的温度，℃； （4） 最大流动度αmax， 指针的最大角速度，（º）/min； （5） 胶质体温度间隔，固化温度和 开始软化温度之差△T=Tk-Tp。
37.6 83.01 361 437 76 26 49
38.2 81.95 367 36 -
表5-7 一组烟煤的膨胀度测定结果
4.奥亚膨胀度b与Y值的关系 煤的胶质层最大厚度Y值越大， 煤的奥亚膨胀度也越大。
图5-8 奥亚膨胀度与Y值的关系
三、基氏流动度
1.基氏流动度的测定方法：
将 5g 粒度小于 0.425mm 粉煤装入煤甑中，煤 甑中央沿垂直方向装有搅拌器，向搅拌器轴施加恒定 的扭矩（约为 100g·cm）。将煤甑放入已加热至规 定温度的盐浴内，以3℃/min的速度升温。当煤受热 软化形成胶质体后，阻力降低，搅拌器开始旋转。胶 质体数量越多，黏度越小，则搅拌器转动越快。转速 以分度/min表示，每360º为100分度。搅拌器的角 速度随温度升高出现的有规律的变化曲线用自动记录 仪记录下来即为流动度曲线，
将粒度小于0.15mm的煤样10g与1mL
水混匀，在钢模内按规定方法压制成煤笔
（长 60mm ），放在一根内部非常光洁的标
准口径的膨胀管内，其上放置一根连有记录
笔的能在管内自由滑动的钢杆（膨胀杆）。
二、奥亚膨胀度
将上述装置放入已预热到 330℃的电炉 中加热，升温速度保持 3℃/min 。加热至 500 ～ 550℃为止。在此过程中，煤受热达 到一定温度后开始分解，首先析出一部分挥 发分，接着开始软化析出胶质体。随着胶质 体的不断析出，煤笔开始变形缩短，膨胀杆 随之下降——标志煤的收缩。
3.我国不同煤化程度煤的罗加指数
煤种
长焰煤
气煤
肥煤
肥气煤
焦煤
瘦煤
贫煤 年轻无烟煤
R.I.
0～15
15～85 75～90
40～85
60～85
5～60
≤5
0
五、黏结指数 ※
1.测定方法要点
将空气干燥煤样和标准无烟煤先按1:5比 例混合在坩埚内，然后放在850℃的马弗炉 中焦化15min，称出焦粒质量m； 转磨→筛分→筛上物m1→转磨→筛分→筛上 焦炭m2。
图5-9
流动度曲线
3.几百度文库烟煤的基氏流动度曲线
图5-10
几种烟煤的基氏流动度曲线
四、罗加指数
1.测定罗加指数的方法要点：
将空气干燥煤样和标准无烟煤， 在坩埚内混合均匀并铺平，加上钢质 砝码，在850℃下焦化、后，称量m； 筛分→筛上物 m1 →筛上物装入罗加转 鼓中转磨→筛分→筛上物 m2 →筛上物 在转鼓中重复转动→筛分→筛上物 m3 →筛上物再一次进行转鼓试验→筛 上物m4。
胶质层指数
胶质层指数
胶 质 层 体 积 曲 线 类 型
2.
胶质体透气性好
胶质体膨胀不大，气体逸出慢
胶质体不透气，半焦裂纹多
胶质体不透气，半焦裂纹少
图5-4
胶质层体积曲线类型图
最终收缩度
零点线
（原始高度）
最低点
胶质层最大厚度 图5-5
胶质层指数测定曲线加工示意图
二、奥亚膨胀度※
１．测定原理
煤的黏结性和结焦性关系： 结焦性包括保证结焦过程能够顺利进 行的所有性质，黏结性是结焦性的前提和 必要条件。
测定煤黏结性和结焦性的方法可以分为 以下三类： （1）根据胶质体的数量和性质进行测定，如 胶质层厚度、基氏流动度、奥亚膨胀度等。 （2）根据煤黏结惰性物料能力的强弱进行测 定，如罗加指数和黏结指数等。 （3）根据所得焦块的外形进行测定，如坩埚 膨胀序数和葛金指数等。
2.有利胶质体的条件
（1）稳定性：温度间隔△T 大 （2）透气性：气体析出难 （3）流动性：流动度好 （4）膨胀性：膨胀性强
第三节 煤的黏结性（结焦性）指标
概念： 黏结性是指煤在隔绝空气条件下加热时， 形成具有可塑性的胶质体，黏结本身或外加 惰性物质的能力。 煤的结焦性是指在工业条件下将煤炼成焦炭 的性能。
第五章 煤的工艺 性质
第一节 第二节 第三节 第四节
煤的热解 煤的黏结和成焦机理 煤的黏结性（结焦性）指标 煤的其它工艺性质
复习：
第二节 煤的黏结和成焦机理
1.胶质体的概念 当煤样在隔绝空气条件下加热至一 定温度时，煤粒开始分解并有气体产物 析出，随着温度的不断上升，有焦油析 出，在350～420℃时，煤粒的表面上出 现了含有气泡的液相膜，此时液相膜开 始软化，许多煤粒的液相膜汇合在一起， 形成了气、液、固三相为一体的黏稠混 合物，这种混合物称为胶质体。
一、胶质层指数※ 1.测定要点： 模拟工业炼焦条件，对装在煤杯中的煤 样进行单侧慢速加热，在煤杯内的煤样形成 一系列等温层面，而这些层面的温度由上而 下依次递增。
温度相当于软化的层面以下的煤都软化 形成胶质体（如图所示），在温度相当于固 化点的层面以下则结成半焦。因而煤样中形 成了半焦层、胶质层和未软化的煤样层三部 分。 在试验过程中最初在煤杯下部生成的胶 质层比较薄，以后逐渐变厚，然后又逐渐变 薄。因此，在煤杯中部常出现胶质层厚度的 最大值。测定结束后由记录的体积变化曲线 可以决定最终收缩度和体积曲线类型。
图5-15 标准焦型
C14
C17
C22
C32
C37
C38
14.5 90.39 475 10 -
17.5 90.44 422 479 57 24 13
22.3 89.48 404 473 69 30 62
32.9 84.26 355 479 124 32 221
当煤笔完全熔融呈塑性状态充满煤 笔和膨胀管壁间的全部空隙时，膨胀杆 不再下降，收缩过程结束。然后随着温 度的升高，塑性体开始膨胀并推动膨胀 杆上升——标志煤的膨胀。 当温度达到该煤样的固化点时，塑 性体固化形成半焦，膨胀杆停止运动。
2.表示方法
以膨胀杆上升的最大距离占煤笔原始长 度的百分数作为煤的膨胀度（b%）； 以膨胀杆下降的最大距离占煤笔原始长 度的百分数作为最大收缩度（a%）。
图5-6为一典型烟煤的体积膨胀曲线示意图。 T1——软化温度，即膨胀杆下降 0.5m时的温度（℃）； T2—— 开始膨胀温度，即膨胀杆下降到最低点后开始上 升的温度（℃）； T3——固化温度，膨胀杆停止移动时的温度（℃）； a——最大收缩度，%； b——煤的膨胀度，%。
图 a 为典型烟煤的体积膨胀曲线，煤的膨胀曲线 超过零点后达到水平，这种情况称为“正膨胀”；
2.标准焦块侧面图及相应的坩埚膨胀序数
七、葛金指数
1.测定要点：
煤样放在特制的水平玻璃或石英干馏管中， 将干馏管放入电炉内，加热，恒温，测定热 解水收率、焦油收率、半焦收率、氨收率、 煤气收率等，并将所得半焦与一组标准焦型 比较（如图 5-15 ），确定所得半焦的葛金 焦型指数。
2.标准焦型图和葛金焦型的鉴定与分类
G R. I .
30m1 70m2 m
m——焦化后焦渣总量，g； m1——第一次转鼓试验后过筛，其中大于 1mm焦渣的质量，g；
m2——第二次转鼓试验后过筛，其中大于1mm 焦渣的质量，g。
六、坩埚膨胀序数
1.测定要点： 煤样放在坩埚中，利用煤气或电快速加 热到 820±5℃。将所得焦块与一套标准侧 面图形（如图）比较，与焦块最为接近的一 个图形的序号，便是该煤的坩埚膨胀序数。 膨胀序数共分为 17 种，序数越大表示煤的 膨胀性和动结性越强。
图 b 若膨胀曲线在恢复到零点线前达到水平，则 称之为“负膨胀”；
图 c 若收缩后没有回升，则结果以“仅收缩”表 示；
图d 如果最终的收缩曲线不是完全水平的，而是 缓慢向下倾斜，规定以500℃处的收缩值报出。
3.结果报出
根据测定时的记录曲线可计算出以下五个 基本参数：软化温度 T1、始膨温度T2、固化温度 T3、最大收缩度a和膨胀度b。
3.计算黏结指数公式G RI.
G R. I .
30m1 70m2 10 m
m——焦化后焦渣总量，g； m1——第一次转鼓试验后过筛，其中大于1mm焦渣 的质量，g； m2——第二次转鼓试验后过筛，其中大于1mm焦渣 的质量，g。
4.G<18时 的计算公式
煤样和标准无烟煤样的比例改为 3:3，即称取3g试 验煤样和3g标准无烟煤混合。 结果按下式计算：
2.黏结指数与罗加指数的区别： （1）专用无烟煤粒度由罗加法的0.3～0.4mm改 用0.l～0.2mm，以扩大强黏结煤的测值范围，同 时因无烟煤与烟煤粒度相近易于混匀而减小了试验 误差； （2）对G＜18的弱黏结煤，将无烟煤与烟煤的配 比改为3：3以提高对弱黏结煤的区分能力和测定的 准确度； （3）实现了煤样的机械搅拌混合，改善了试验条 件，减少了人为误差； （4）转鼓试验次数由罗加法的三次改为两次，并 改变了计算公式简化了操作与计算。
2.基氏流动度曲线可得指标：
（1） 软化温度Tp，刻度盘上指针转 动1分度时对应的温度，℃； （2） 最大流动温度Tmax，最大流动 时对应的温度，℃； （3） 固化温度Tk，搅拌浆停止转动， 流动度出现零时对应的温度，℃； （4） 最大流动度αmax， 指针的最大角速度，（º）/min； （5） 胶质体温度间隔，固化温度和 开始软化温度之差△T=Tk-Tp。
37.6 83.01 361 437 76 26 49
38.2 81.95 367 36 -
表5-7 一组烟煤的膨胀度测定结果
4.奥亚膨胀度b与Y值的关系 煤的胶质层最大厚度Y值越大， 煤的奥亚膨胀度也越大。
图5-8 奥亚膨胀度与Y值的关系
三、基氏流动度
1.基氏流动度的测定方法：
将 5g 粒度小于 0.425mm 粉煤装入煤甑中，煤 甑中央沿垂直方向装有搅拌器，向搅拌器轴施加恒定 的扭矩（约为 100g·cm）。将煤甑放入已加热至规 定温度的盐浴内，以3℃/min的速度升温。当煤受热 软化形成胶质体后，阻力降低，搅拌器开始旋转。胶 质体数量越多，黏度越小，则搅拌器转动越快。转速 以分度/min表示，每360º为100分度。搅拌器的角 速度随温度升高出现的有规律的变化曲线用自动记录 仪记录下来即为流动度曲线，
将粒度小于0.15mm的煤样10g与1mL
水混匀，在钢模内按规定方法压制成煤笔
（长 60mm ），放在一根内部非常光洁的标
准口径的膨胀管内，其上放置一根连有记录
笔的能在管内自由滑动的钢杆（膨胀杆）。
二、奥亚膨胀度
将上述装置放入已预热到 330℃的电炉 中加热，升温速度保持 3℃/min 。加热至 500 ～ 550℃为止。在此过程中，煤受热达 到一定温度后开始分解，首先析出一部分挥 发分，接着开始软化析出胶质体。随着胶质 体的不断析出，煤笔开始变形缩短，膨胀杆 随之下降——标志煤的收缩。
3.我国不同煤化程度煤的罗加指数
煤种
长焰煤
气煤
肥煤
肥气煤
焦煤
瘦煤
贫煤 年轻无烟煤
R.I.
0～15
15～85 75～90
40～85
60～85
5～60
≤5
0
五、黏结指数 ※
1.测定方法要点
将空气干燥煤样和标准无烟煤先按1:5比 例混合在坩埚内，然后放在850℃的马弗炉 中焦化15min，称出焦粒质量m； 转磨→筛分→筛上物m1→转磨→筛分→筛上 焦炭m2。
图5-9
流动度曲线
3.几百度文库烟煤的基氏流动度曲线
图5-10
几种烟煤的基氏流动度曲线
四、罗加指数
1.测定罗加指数的方法要点：
将空气干燥煤样和标准无烟煤， 在坩埚内混合均匀并铺平，加上钢质 砝码，在850℃下焦化、后，称量m； 筛分→筛上物 m1 →筛上物装入罗加转 鼓中转磨→筛分→筛上物 m2 →筛上物 在转鼓中重复转动→筛分→筛上物 m3 →筛上物再一次进行转鼓试验→筛 上物m4。
胶质层指数
胶质层指数
胶 质 层 体 积 曲 线 类 型
2.
胶质体透气性好
胶质体膨胀不大，气体逸出慢
胶质体不透气，半焦裂纹多
胶质体不透气，半焦裂纹少
图5-4
胶质层体积曲线类型图
最终收缩度
零点线
（原始高度）
最低点
胶质层最大厚度 图5-5
胶质层指数测定曲线加工示意图
二、奥亚膨胀度※
１．测定原理
煤的黏结性和结焦性关系： 结焦性包括保证结焦过程能够顺利进 行的所有性质，黏结性是结焦性的前提和 必要条件。
测定煤黏结性和结焦性的方法可以分为 以下三类： （1）根据胶质体的数量和性质进行测定，如 胶质层厚度、基氏流动度、奥亚膨胀度等。 （2）根据煤黏结惰性物料能力的强弱进行测 定，如罗加指数和黏结指数等。 （3）根据所得焦块的外形进行测定，如坩埚 膨胀序数和葛金指数等。
2.有利胶质体的条件
（1）稳定性：温度间隔△T 大 （2）透气性：气体析出难 （3）流动性：流动度好 （4）膨胀性：膨胀性强
第三节 煤的黏结性（结焦性）指标
概念： 黏结性是指煤在隔绝空气条件下加热时， 形成具有可塑性的胶质体，黏结本身或外加 惰性物质的能力。 煤的结焦性是指在工业条件下将煤炼成焦炭 的性能。
第五章 煤的工艺 性质
第一节 第二节 第三节 第四节
煤的热解 煤的黏结和成焦机理 煤的黏结性（结焦性）指标 煤的其它工艺性质
复习：
第二节 煤的黏结和成焦机理
1.胶质体的概念 当煤样在隔绝空气条件下加热至一 定温度时，煤粒开始分解并有气体产物 析出，随着温度的不断上升，有焦油析 出，在350～420℃时，煤粒的表面上出 现了含有气泡的液相膜，此时液相膜开 始软化，许多煤粒的液相膜汇合在一起， 形成了气、液、固三相为一体的黏稠混 合物，这种混合物称为胶质体。
一、胶质层指数※ 1.测定要点： 模拟工业炼焦条件，对装在煤杯中的煤 样进行单侧慢速加热，在煤杯内的煤样形成 一系列等温层面，而这些层面的温度由上而 下依次递增。
温度相当于软化的层面以下的煤都软化 形成胶质体（如图所示），在温度相当于固 化点的层面以下则结成半焦。因而煤样中形 成了半焦层、胶质层和未软化的煤样层三部 分。 在试验过程中最初在煤杯下部生成的胶 质层比较薄，以后逐渐变厚，然后又逐渐变 薄。因此，在煤杯中部常出现胶质层厚度的 最大值。测定结束后由记录的体积变化曲线 可以决定最终收缩度和体积曲线类型。
图5-15 标准焦型