胶质层测定仪通过模拟工业焦炉的加热条件,将煤样在特定容器中加热,测量其形成胶质体的厚度和收缩情况。测试结果主要给出两个数字:最大胶质层厚度和最终收缩度。这两个数字从不同角度反映煤在热解过程中的行为,对配煤炼焦具有指导意义。
一、胶质层指数测试的基本过程
胶质层测定仪的核心是一个底部加热的钢制容器。煤样装入容器后,上面压一活塞,活塞上施加一定压力。容器底部按标准升温程序加热,煤样从下至上逐渐受热。受热后,煤样经历干燥、软化、熔融、形成胶质体、固化、收缩等阶段。
在加热过程中,活塞随胶质体的形成和收缩而上下移动。仪器记录活塞位移随时间的变化,得到体积曲线。同时,操作人员用探针定期测量胶质层的上部和下部位置,两者之差即为胶质层厚度。测试结束后,根据体积曲线和厚度测量数据,得出最大胶质层厚度和最终收缩度。

二、最大胶质层厚度
最大胶质层厚度是指整个测试过程中,胶质层厚度的最大值。胶质层是煤在热解时形成的塑性体,它由熔融的煤、未熔的煤粒、挥发物和气泡组成。胶质层越厚,表明煤在热解时形成的塑性体越多,粘结能力越强。
这一指标与煤的粘结性直接相关。厚度较大,说明煤在焦化过程中能产生足够的胶质体,将周围的煤粒粘结在一起,形成结构致密的焦炭。厚度过小,胶质体不足以浸润和粘结煤粒,焦炭强度低,易碎。
最大胶质层厚度受多种因素影响。煤的煤化程度是关键因素。中等煤化程度的烟煤通常具有较厚的胶质层,而低煤化程度和高煤化程度的煤,胶质层较薄。加热速度也有影响。升温快,胶质体形成和分解的速率都加快,厚度可能变化。煤样的粒度、装填密度、施加压力等,同样影响测量结果。
三、最终收缩度
最终收缩度是指测试结束后,活塞从最高位置下降到最终位置的距离,通常以体积变化或位移量表示。它反映的是煤在胶质体固化后,焦炭形成过程中的收缩程度。
收缩度与焦炭的裂纹和块度有关。收缩度大,表明煤在固化后体积收缩明显,焦炭内部可能产生较多裂纹,块度减小。收缩度小,焦炭收缩不明显,裂纹较少,块度可能较大。
收缩度也受煤质和测试条件影响。胶质体分解后释放的挥发物量、半焦的收缩特性、加热终温等,都会影响最终收缩度。挥发分高的煤,热解时释放的气体多,收缩可能较大。加热终温高,焦炭进一步收缩,收缩度增加。
四、两个数字的综合解读
最大胶质层厚度和最终收缩度需结合解读。厚度大、收缩度适中的煤,通常粘结性好,焦炭强度高。厚度大、收缩度过大,可能表明胶质体分解后收缩剧烈,焦炭裂纹多,强度可能下降。厚度小、收缩度也小,粘结性不足,焦炭可能松散。
在配煤炼焦中,这两个指标用于指导配煤比例。胶质层厚度大的煤可适当多配,以提高焦炭强度;但若其收缩度过大,需搭配收缩度小的煤,平衡整体收缩行为,减少焦炭裂纹。
两个数字还与焦炉操作有关。胶质层厚度大的煤,在焦炉中形成的胶质体多,对炉墙的侧压力可能较大,需注意装煤量和加热制度。收缩度大的煤,推焦时焦炭可能碎裂,影响推焦电流。
五、测试中的注意事项
胶质层指数测试对操作要求较高。探针测量胶质层上下部位置时,需准确判断界面。操作者经验不足,可能造成测量偏差。
升温程序需严格控制。升温速度偏离标准,胶质体的形成和分解过程改变,两个数字都会偏移。
煤样制备需规范。粒度和装填方式影响传热和胶质体流动,进而影响测量结果。样品需按标准粉碎到规定粒度,装填时保证均匀。
仪器需定期校准。加热元件、位移传感器、压力装置等,都需检查校准,确保测试条件一致。