煤灰熔融性.docx

1. 煤灰熔融性（煤的灰熔点）一煤灰的熔融性是指煤灰受热时由固态向液态逐渐 转化的特性，煤的灰熔融性是动力用煤高温特性的重要测定项目之一由于煤灰 不是一个纯净物，它没有严格意义的熔点，衡量其熔融过程的温度变化，通常用 三个特征温度：即变形温度（DT），软化温度（ST）、流动温度（FT）这三个 温度代表了煤灰在熔融过程中固相减少，液相渐多的三点，在工业上多用软化温 度作为熔融性指标，称为灰熔点因此煤灰熔融性和煤灰粘度是动力用煤的重重 要指标，煤灰熔融性习惯上称作煤灰熔点，但严格来讲，这是不确切的因为煤 灰是多种矿物质组成的混合物，这种混合物并没有一个固定的溶点，而仅有一个 熔化温度的范围开始熔化的温度远比其中任一组分纯净矿物质熔点为低这些 组分在一定温度下还会形成一种共熔体，这种共熔体在熔化状态时，有熔解煤灰 中其他高熔点物质的性能，从而改变了熔体的成及其熔化温度煤灰的熔融性和 煤灰的利用取决于煤灰的组成煤灰成分十分复杂，主要有： SiO2,A12O3,Fe2,CaO,MgO,SO3 等，如下表所示：我国煤灰成分的分析灰分成分SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOK20+Na20含量（％）15-6015-401-351-201-51-5煤灰成分及其含量与层聚积环境有关。

我国很多煤层的矿物质以粘土为主， 煤灰成分则为SiO2,Al2O3为主，两者总和一般可达50—80%在滨海沼泽中形 成的煤层，如华北晚石纪煤层黄铁矿含量高，煤灰中Fe2O3及SO3含量亦较高； 在内陆湖盆地中形成的某些第三纪褐煤的煤灰中CaO含量较高大量试验资料表 明,SiO2含量在45—60%时，煤质灰熔点随SiO2含量增加而降低；SiO2在其含 量〈45%或〉60%时，与灰熔点的关系不够明显Al2O3在煤灰中始终起增高灰 熔点的作用煤灰中Al2O3的含量超过期30%时，灰熔点1500灰成分中 Fe203,Ca0,Ma0均为较易熔组分，这些组分含量越高，煤炭灰熔点就越低灰熔 点也可根据其组成用经验公式进行计算也可用我公司生产的灰熔点测定仪来测定2、煤灰的熔融性对于煤粉固态排渣炉的炉膛结渣有密切关系:如灰熔融性温度低，在炉膛高温下熔融粘在炉膛受热面上，冷却后形成结渣 根据运行经验，煤灰软化温度小于1350°C就有可能造成炉膛结渣故煤粉固态 排渣炉要求灰熔融性温度高煤灰熔融过程中DT-ST之间的温度为软化区间温 度，根据其范围把灰分为长渣和短渣，一般认为软化区温度大于200°C为长渣， 小于100C为短渣。

通常短渣的煤易于结焦，燃用长渣的煤较为安全3. 、影响煤灰熔融性的因素：影响煤灰熔融性的因素主要是煤灰的化学组成和煤灰受热时所处的环境介 质的性质：A、 煤灰的化学组成比较复杂，通常以各种氧化物的百分含量来表示其组 成百分含量可按下列顺序排列：SiO2,Al2O3,(Fe2O3+FeO),CaO,MgO,(Na2O+K2O) 这些氧化物在纯净状态时熔点大都较高(Na20和K2O除外)在高温下，由于 各种氧化物相互作用，生成了有较低熔点的共熔体熔化的共熔体还有溶解灰中 其他高熔点矿物质的性能，从而改变共熔体的成分，使其熔化温度更低上列氧 化物分为三类，此三类氧化物对煤灰的熔融性的影响如下：A12O3能提高灰熔点，煤灰中三氧化二铝含量自15%开始，煤灰熔融性温度 随其含量增加而有规律的增加，煤灰中A12O3含量大于40%时，ST 一般都超过 1500C ；大于30%时，ST也多在1300C以上当三氧化二铝含量高于25%时，DT 与ST的温差，随其含量增加而变小SiO2对灰熔点的影响较复杂，主要看它是否与A12O3结合成2SiO2.Al2O3, 如煤灰中SiO2和A12O3的含量比为1.18 (即2SiO2.Al2O3)时，灰熔点一般较 高。

随着该比值增加，灰熔点逐渐降低，这是由于灰中存在游离氧化硅游离氧 化硅在高温下可能与碱性氧化物结合成低熔点的共晶体，因而使灰熔点下降游 离氧化硅过剩较多时，却可以使灰熔点升高由于大多数煤灰的SiO2和A12O3 的含量比值在14之间，所以煤灰中碱性氧化物的存在会降低灰熔点碱性氧化物(Fe2O3+CaO+MgO+KNaO) —般此类氧化物能降低灰熔点其中 Fe2O3的影响较复杂，灰渣所处的介质性质不同而有不同影响，但总的趋势是降 低灰熔融性温度CaO和MgO有减低灰熔点的助熔作用，且有利于形成短渣，但 其含量超过一定值时(大约25% 30%)，却可以提高灰熔点K2O和Na2O能促进 熔点很低的共熔体的形成，因而使DT减低B、 在锅炉炉膛中介质的性质可分为两种：弱还原性介质和氧化性介质介 质性质不同时，灰渣中的铁具有不同的价态在弱还原气体介质中，铁呈氧化亚 铁(熔点1420C)；在氧化性介质中呈氧化铁(熔点1565C)氧化亚铁最容易 与灰渣中的氧化硅形成低熔点的共熔体(FeSiO4)，所以在弱还原性介质中，灰 熔点最低，在氧化性介质中，灰熔点要高一些综上所述，对于大多数煤灰SiO2含量较高，多呈酸性。

在酸性灰渣中，碱 性氧化物的存在起了降低灰熔融温度的作用煤的工艺性（一）煤的粘结性和煤的燃点及煤灰熔点［煤的工艺性质］煤的工艺性质包括：（1） 煤的粘结性和结焦性指数；（2） 煤的发热量和煤的燃点；（3） 煤的反应活性；（4） 煤灰熔融性（煤的灰熔点）和结渣性等1、煤的粘结性和结焦性煤的粘结性和结焦性，是两个有联系、有区别，又难以严格区别开来的概念 煤的粘结性是煤粒（d<0.2mm）在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质（即 无粘结力的物质）成焦块的性质；煤的结焦性是煤粒隔绝空气受热后能否生成优 质焦炭的性质两者都是炼焦煤的重要特性之一煤在干馏结焦过程中，一般要 经过软化、熔合、膨胀、固化和收缩几个阶段，最后生成品质不同的焦炭当温 度等于或高于煤的软化点（一般为315〜350c）时，煤都软化成胶质体当温度 等于或高于煤的固化点（一般为420c〜450c）时，煤都结成半焦从软化到固 化的时间愈长，煤就熔化得愈好，焦炭结构愈均匀为了了解煤的结焦性，人们设计了许多实验室方法，直接测试模拟工业焦化 条件下所得焦炭品质（2200Kg小焦炉试验）；或测试上述胶质体的某一性质也 有的直接观察实验室所得焦块的性质，表征煤的结焦性。

本节只阐述与我国煤的 现行分类有关的几个测试指标1）煤的胶质层指数煤的胶质层指数，又称煤的胶质层最大厚度，或Y值它是原苏联、波兰等 国家煤的分类指标之一，也是我国煤的现行分类中区分强粘结性的肥煤、气肥煤 的一个分类指标煤的胶质层指数，是原苏联列•姆•萨保什尼可夫和列•帕.巴齐 列维奇提出的它的测试要点是根据不同结焦性的煤在干馏过程中胶质层的厚 度、收缩情况和膨胀曲线的不同，测试胶质层的最大厚度（Y值）、最终收缩度 （X值）和体积曲线，来表征煤的结焦性其中，Y值应用的最广Y值是通过 测试胶质层的上部层面高度和下部层面高度得出的（一般出现在520〜630C之 间），X值是曲线终点与零点线间的距离Y值、X值和体积曲线都是通过胶质层指数测试仪上的记录转筒和记录笔记记录下来的胶质层指数测试曲线如图 30-11所示胶质层曲线类型如图30-12所示250 280 310 340 370 400 430 460 490 520 550 580 610 640 670 700 7300 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160图30-11胶质层指数测试曲线1 23 4胶质层指数测试的允许误差。

同一煤样平行测试结果的允许误差为：Y 值 W20mm 误差 1mm；Y 值〉20mm 误差 2mm；X值误差3mm胶质层指数报出结果应选取在允许误差范围内的各结果的平均值胶质层指数表征煤的结焦性的最大优点是Y值有可加性这种可加性可以从单煤 Y值计算到配煤Y值，可以估算配煤炼焦Y值的较佳方案在地质勘探中可以通过加 权平均计算出几个煤层的综合Y值它的缺点一是规范性强，煤样粒度、升温速 度、压力、煤杯材料、炉转耐火材料等都能影响测试结果所以必须使仪器、制 样和操作等都符合严格规定；二是用样量大，一次平行测试需要煤样200克，在 地质勘探中常常由于煤芯煤样数量不足而无法测试；三是胶质层指数能反映胶质 层的最大厚度，但不能反映出胶质层的质量2) 煤的罗加指数 罗加指数(R.1)，是波兰煤化学家罗加教授1949年提出的测试烟煤粘结力的指 标现已为国际硬煤分类方案所采用我国1985年颁发了烟煤罗加指数测试的国家 标准(GB5549-85),但在我国现行煤的分类中，罗加指数不作为分类指标罗加指数的测试要点：将1克煤样和5克标准无烟煤样(宁夏汝箕沟矿专用无烟 煤标样，下同)混合均匀，在规定的条件下焦化，然后把所得焦渣在特定的转鼓中转 磨3次，测试焦块的耐磨强度，规定为罗加指数。

其计算公式如下：R.1二[(a+d)/2+b+c]/3QX100式中：a——焦渣过筛，其中大于1mm焦渣的重量，g；b——第一次转鼓试验后过筛，其中大于1mm焦渣的重量，g;c——第二次转鼓试验后过筛，其中大于1mm焦渣的重量，g;d——第三次转鼓试验后过筛，其中大于1mm焦渣的重量，g;Q——焦化后焦渣总量，g;罗加指数是测试的允许误差：每一测试煤样要分别进行二次重复测试同一 化验室平行测试误差不得超过3,不同化验室测试误差不得超过5取平行测试 结果的算术平均值(取整数)报出罗加指数表征煤的粘结力的优点是煤样量少，方法简便易行它的缺点是， 规范性也很强，对标准无烟煤的要求很严罗加指数区分强粘煤灵敏度不够3) 煤的粘结指数煤的粘结指数(G.R.I或G),是我国现行煤的分类国家标准(GB5751-86) 中代表烟煤粘结力的主要分类指标之一其方法测试要点是:将1克煤样与5克标准无烟煤混合均匀， 在规定条件下焦化，然后把所得焦渣在特定的转鼓中转磨两次，测试焦渣的耐磨 强度，规定为煤的粘结指数，其计算公式如下：G=10+(30m1+70m2)/m 式中:ml——第一次转鼓试验后过筛，其中大于10mm的焦渣重量，g;m2——第二次转鼓试验后过筛，其中大于10mm的焦渣重量，g ；m——焦化后焦渣总重量，go当测得的G<18时，需要重新测试，此时煤样和标准无烟煤样的比例为3： 3, 即3克煤样和3克无烟煤，其余与上同，计算公式如下：G=(30m1+70m2)/5m煤的粘结指数测试的允许误差：每一测试煤样应分别进行二次重复测试，G $18时，同一化验室两次平行测试值之差不得超过3；不同化验室间报告值之差 不得超过4。

G<18时，同一化验室两次平行测试值之差不得超过1；不同化验室 间报告值之差不得超过2以平行测试结果的算术平均值为最终结果4) 煤的奥压膨胀度煤的奥压膨胀度(b值，％)，是1926〜1929年由奥蒂伯尔特创立的，1933 年又为亚纽所改进，现在西欧各国广泛采用在国标分类中，与葛金焦性并列作 为硬煤分亚组的两种方法之一我国1985年以国标GB5450-85发布，并与Y值 并列作为我国煤炭现行分类中区分肥煤的指标之一煤的奥亚膨胀度的测试要点，是将煤样制成一定规格的煤笔，置入一根标准 口径的膨胀管内，按规定的升温速度加热，压在煤笔上的压杆纪录煤样在管内的 体积变化，以体积曲线膨胀上升的最大距离占煤笔原始长度的百分数，表示煤的 膨胀度b值的大小奥压膨胀度曲线如图30-14所示T1 软化点，体积曲线开始下降达0.5mm时的温度，C；T2——始膨点，。