粘结小知识

• 煤的热解

• ★概念－煤在隔绝空气的条件下进行加热，发生一系列的物理变化和化学反应，生成气体(煤气)、液体(焦油)、固体(半焦或焦炭)的过程，称为煤的热解(pyrolysis)、干馏或炭化(carbonization)。 • ★热解分类 按热解终温

• 低温干馏(500-600℃)－以液体产物为目标

中温干馏(700-800℃)－制取燃料煤气 高温干馏(950-1050℃)－炼焦

粘结性烟煤的热解过程图1 典型烟煤的热解过程

粘结性烟煤的热解过程

• （1）第一阶段阶段（室温～350-400℃）

• 从室温到活泼热分解温度（Td，除无烟煤外一般为350~400℃)称为干燥脱气阶段。褐煤在200℃以上发生脱羧基反应，约300℃开始热解反应。烟煤和无烟煤的原始分子结构仅发生有限的热作用（主要是缩合作用）。120℃前主要脱水，约200℃完成脱气(CH4、C02和N2)。 • （2）第二阶段（Td～550 ℃ ）

• 这一阶段的特征是活泼分解，以解聚和分解反应为主。生成和排出大量挥发物（煤气和焦油），约450℃排出的焦油量最大，在450—550℃气体析出量最多。烟煤约350℃开始软化，随后是熔融、黏结，到550℃时结成半焦。

• 烟煤（尤其是中等变质程度烟煤）在这一阶段经历了软化、熔融、流动和膨胀直到再固化，出现一系列特殊现象，并形成气、液、固三相共存的胶质体。液相中有液晶（中间相）存在。胶质体的数量和质量决定了煤的黏结性和结焦性。

• （3）第三阶段(550~1000℃)。

• 又称二次脱气阶段。在这一阶段，半焦变成焦炭，以缩聚反应为主。析出的焦油量极少，挥发分主要是煤气。煤气成分主要是H2，少量CH4和C的氧化物。从半焦

到焦炭，一方面析出大量煤气，另一方面焦炭本身的密度增加，体积收缩，导致生成许多裂纹，形成碎块。焦炭的块度和强度与收缩情况有直接关系。

• 煤的热解和热加工一般包括以上三个阶段。如果最终温度提高到1500℃以上则为石墨化阶段，用于生产石墨炭素制品。

煤的粘结和结焦性的概念

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煤的粘结性是煤在加热（隔绝空气）过程中显示出的一种性质。所谓粘结性是指煤在加热过程中自身粘结或粘结其他外加惰性物的能力。 •

不同种类的煤其粘结性亦不同。有些煤种（低、高变质程度的煤）没有粘结性，加热时不能粘结成块；有些煤种（中变质程度的烟煤）具有粘结性，加热时能粘结成块。 •

具有不同粘结性的煤其粘结能力是不一样的。例如，粘结性很强的肥煤不仅自身能粘结成块，而且还能粘结其他外加惰性物质；而粘结性较差的瘦煤仅能自身粘结成块，粘结的也不牢固。煤的粘结性是评价炼焦煤的一项重要指标。 •

在我国现行的煤炭分类中，只有气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、弱粘结煤和长焰煤具有这样的性质。其中除长焰煤因煤化度太低，而在炼焦配煤中极少采用外，其它几种都用作炼焦配煤。但是在这几种炼焦煤中，其粘结性好坏的差别也是很大的，这也是在炼焦配煤中必须注意的。例如，就煤的粘结性而言，以肥煤的粘结性为最好，焦煤居中，气煤、瘦煤和弱粘结煤较差。在炼焦配煤中，一般都是将这些煤搭配使用。 •

结焦性是指烟煤在焦炉或模拟焦炉的炼焦条件下，形成具有一定块度和强度的焦炭

的能力。结焦性是评价炼焦煤的主要指标。

煤的粘结性和结焦性的关系

煤的粘结性与结焦性密切相关，炼焦用煤必须是具有一定粘结性的煤，一般来说，粘结性较好的煤才能炼成质量较好的焦炭。粘结性较差的煤，炼出的焦炭质量也较差，而没有粘结性的煤则不能炼焦。但是粘结性与结焦性又有所区别，煤的粘结性主要反映在炼焦过程的前一段（半焦形成之前），煤料粘结的好坏直接影响着焦炭的质量，从这一点看粘结性与结焦性是一致的，即粘结性较好的煤结焦性也较好。而炼焦的后一段过程，即半焦收缩过程，对焦炭质量也有明显影响。例如粘结性很好的煤（如肥煤），在半焦收缩过程中由于收缩较大而形成了块度较小和内裂纹较多的焦炭，只是焦炭质量变差。这是粘结性与结焦性的不同点。一般结焦性好的煤炼出的焦炭质地坚硬，熔融性好，抗碎强度和耐磨强度高，块度较均匀。实验表明，肥煤的粘结性最好，粘结能力最强；焦煤的结焦性最好，结焦能力最强。例如有的气肥煤；其粘结性很强，但其生成的焦炭裂隙多，机械强度差，故结焦性不好。

评价煤的粘结性指标

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整个煤产生粘结的过程是很复杂的，既有物理变化又有化学变化，如何能通过简单的测量手段，科学的描述、测定不同的煤的粘结性一直是人们研究的方向。测定煤的粘结性和结焦性的方法很多。目前，我国的煤炭生产部门化验室常用以下几种方法： • • •

1. 胶质层指数的测定（y） 2.奥阿膨胀度测定 3.烟煤粘结指数的测定

粘结指数测定原理

• 煤的粘结性和结焦性是炼焦用煤最重要的工艺性质，用于炼焦的煤（或配煤）必须具有较好的粘结性和结焦性，才能炼出质量合格的焦炭。 • 粘结指数（G值）是烟煤分类的主要指标，对于确定烟煤的种类、判断单种煤质量的好坏、确定经济合理的配比、研究配合煤的质量变化、预测和提高焦炭质量十分重要。

• 粘结指数是评价煤的塑性的一个指标。以G或GR.I表示。粘结指数是1976

年由中国煤炭科学研究院北京煤化学研究所提出的，1985年制定了国家标准（GB 47），1986年成为中国煤炭分类国家标准中确定烟煤工艺类别的主要指标之一。根据煤的粘结指数，可以大致确定该煤的主要用途；利用煤的挥发分和粘结指数图，可以了解各种煤在炼焦配煤中的作用，这对指导配煤，确定经济合理的配煤比具有一定意义。粘结指数的测定原理与罗加指数的测定原理相似，即以一定质量的试验煤样和专用无烟煤混合均匀，在规定条件下加热成焦，所得焦炭在一定规格的转鼓内进行强度检验，以焦块的耐磨强度表示试验煤样的粘结能力.