煤的焦渣特征分类检测
煤的焦渣特征(或称自由膨胀序数CSN,Crucible Swelling Number)是评价烟煤粘结性和结焦性的重要指标之一,尤其对于炼焦配煤、动力用煤和气化用煤的选择至关重要。它反映了煤样在规定的条件下加热干馏后,所得焦渣的膨胀、粘结程度和外观形态特征。焦渣特征分类检测是煤质分析中的一项基础而关键的测试项目,其结果直接关系到煤在工业应用中的行为表现,如在高炉炼焦过程中的焦炭强度、气化炉中的反应活性以及燃烧过程中的结渣倾向等。因此,准确、规范地进行焦渣特征分类检测,对煤炭资源的合理利用、工艺优化及产品质量控制具有显著的指导意义。
检测项目
焦渣特征检测的核心项目就是对煤样干馏后残渣(焦渣)的外观形态和膨胀特性进行定性的描述和定量的分级。主要考察以下几个方面:
1. 形态特征: 焦渣的外形轮廓是膨胀的还是收缩的;表面是光滑的、粗糙的、多孔的,还是熔融粘结在一起的;是否有裂纹或气泡等。
2. 膨胀程度: 煤样在坩埚中加热后体积膨胀的程度,这是区分不同焦渣特征等级的关键指标。
3. 粘结性: 焦渣颗粒之间是否相互粘结以及粘结的强度。
4. 强度: 焦渣的硬度、是否易碎等。
最终根据这些特征将焦渣划分为国家标准(GB/T 212)或其他国际标准(如ISO 501)中规定的特定等级(通常为1-9级或1-8级)。此外,焦渣特征常与粘结指数(G值)、胶质层最大厚度(Y值)等检测项目结合,综合评价煤的粘结与结焦能力。
检测仪器
焦渣特征分类检测的核心仪器设备包括:
1. 马弗炉: 用于提供高温干馏环境。要求能精确控温(通常加热到820±5°C或900±10°C,视具体标准而定),并具有良好的温度均匀性和稳定性。
2. 专用瓷坩埚或铂坩埚: 用于盛装煤样进行干馏。坩埚尺寸和形状需严格符合标准规定(通常为高约40mm,上口内径约30mm,底外径约18mm的带盖坩埚)。
3. 坩埚架(或热电偶套管): 用于在高温炉内放置坩埚并保证其稳定和受热均匀。
4. 干燥器:
5. 分析天平: 精度达到0.0001g,用于精确称量煤样。
6. 耐高温手套或坩埚钳: 用于安全操作高温坩埚。
7. 标准焦渣特征图谱或标准样品: 用于对比和判定焦渣等级。
检测方法
焦渣特征分类检测主要依据标准GB/T 212《煤的工业分析方法》或ISO 501《Hard coal - Determination of the crucible swelling number》等。其基本步骤如下(以GB/T 212为例):
1. 制样: 将煤样研磨至一定粒度(通常要求通过0.2mm筛),并在105-110°C下干燥至恒重,置于干燥器中冷却备用。
2. 称样: 在预先灼烧至恒重的专用坩埚中,准确称取(1±0.01)g空气干燥基煤样。
3. 加热干馏: 将装有煤样的坩埚盖好盖,放置在已升温至指定温度(如900±10°C)的马弗炉内的坩埚架上(或插入热电偶套管中)。在(3±0.5)分钟内使炉温恢复至(900±10)°C,并在此温度下继续加热(10±0.5)分钟。整个加热过程必须严格控制升温速度和恒温时间。
4. 取出冷却: 从炉中取出坩埚架(或单个坩埚),在室温下冷却5分钟左右,再移入干燥器中冷却至室温(约20分钟)。
5. 焦渣特征判定: 小心取出坩埚中的焦渣。将焦渣的外形与标准焦渣特征图谱或标准样品进行细致对比。主要观察其膨胀高度(与坩埚内壁高度比较)、表面形态(光泽、熔融、鼓泡、裂纹等)、粘结强度(是否成块、是否易碎)等特征。根据标准中规定的分级描述(1-9级),确定该煤样的焦渣特征指数(CSN)。例如:
* 1-2级:粉状,不粘结或微粘结。
* 3级:粘结,手指轻压即成粉或基本成粉。
* 4级:弱粘结,手指用力压才裂成小块。
* 5级:不膨胀熔融粘结,焦渣表面有银白色金属光泽,手指用力压难裂开。
* 6级:微膨胀熔融粘结,光泽同5级,但膨胀高度≤15mm。
* 7级:膨胀熔融粘结,焦渣表面有银白色金属光泽,膨胀高度>15mm。
* 8级:强膨胀熔融粘结,焦渣表面有银白色金属光泽,膨胀高度更大,可能接近或超过坩埚口。
* 9级:剧烈膨胀熔融粘结,焦渣充满坩埚并溢流。
检测标准
焦渣特征分类检测必须严格遵循相关国家标准或国际标准,以确保结果的可比性和准确性。主要标准包括:
1. 中国国家标准(GB): * GB/T 212-2008 《煤的工业分析方法》:该标准第4章详细规定了“煤的焦渣特征分类”(即自由膨胀序数)的测定方法、仪器设备、步骤和结果表述。这是国内最权威和通用的依据。
2. 国际标准(ISO): * ISO 501:2003 《Hard coal - Determination of the crucible swelling number》:国际通用的测定焦渣膨胀序数的标准方法。
3. 其他国家标准: * 如美国材料与试验协会标准 ASTM D720 也包含了类似方法(通常称为坩埚膨胀序数测定)。
这些标准的核心要求是一致的,但在具体细节上(如加热温度、恒温时间、坩埚规格、等级划分描述)可能存在细微差异。实验室在开展检测时,必须明确声明所依据的标准版本,并严格按照其规定执行所有操作步骤和质量控制要求。报告结果时应清晰标注检测依据的标准号。

