煤的工艺性质是指在一定的条件下,煤加工转化成产物及其转化过程所呈现的特征。煤的工艺性质是选择煤的最佳加工利用途径、正确评价煤质及合理利用煤炭资源的依据。煤的工艺性质很多,主要有以下几类:
(1)燃烧和气化用煤的工艺性质:煤的发热量、煤的热稳定性、煤的化学反应性、煤的燃点、煤灰熔融性、煤的抗碎强度等。
(2)炼焦用煤的工艺性质:煤的黏结性和结焦性等。
(3)其他用煤的工艺性质:煤的低温干馏焦油产率、腐植酸产率、苯萃取物产率、煤的粒度组成、煤的密度组成、煤的可选性、煤的透光率等。
下面介绍煤质评价中与煤的工业分类有关的工艺性质:
煤的抗碎强度通常指煤对抗外力作用能力的大小。抗碎强度小,其块煤的破碎概率大,会产生较多的粉煤。
一般多用哈氏可磨指数(Hardgrove index,简称HGI)表示煤的可磨性,它是指煤样与美国一种粉碎性为100的标准煤进行比较而得到的相对粉碎性数值,指数越高越容易粉碎。煤的可磨指数决定于煤的岩相组成、矿质含量、矿质分布及煤的变质程度。易于破碎的煤容易制成浆,节省磨机功耗,一般要求煤种的哈氏可磨指数在50~60。
煤的化学活性指煤在一定温度下与二氧化碳、水蒸气或氧反应的能力。我国采用二氧化碳介质与煤进行反应,测定二氧化碳被还原成一氧化碳的能力,还原率越高,活性越大,煤的反应活性越强。它与煤的煤化程度、灰分组成、粒度大小以及反应温度等因素有关,反应活性高有利于气体质量、产气率和碳转化率的提高。
发热量即热值,是煤的主要性能指标之一,其值与煤的可燃组分有关,热值越高每千克煤产有效气量就越大,要产相同数量的有效气煤耗量就越低。
煤的热稳定性是指煤块在加热时能否保持原有粒度的性能,也就是煤在高温燃烧或气化等过程中对热的稳定程度。热稳定性好:煤在燃烧或气化过程中能保持原来的粒度烧掉或气化而不碎成小块,或破碎较少;热稳定性差的煤在燃烧或气化过程中则迅速裂成小块或煤粉。煤的热稳定性好坏和煤的变质程度有关。褐煤和某些变质程度很深的超无烟煤,它们的抗碎强度虽大,但其热稳定性却很差。超无烟煤热稳定性差,其中一个重要原因是内部孔隙大,含水分大,加热时因水分迅速析出而使块煤破裂,褐煤的耐热性差,主要是因为水分多,当加热时水分蒸发而破碎。
煤在隔绝空气的条件下加热时,在不同温度下发生一系列物理变化和化学反应的复杂过程称为煤的热解(热分解或干馏)。
煤的黏结性是指煤在干馏时黏结本身或外加惰性物质的能力;煤的结焦性是指煤经干馏结成焦炭的性能。
煤的黏结性与结焦性关系密切:黏结性是结焦性的前提和必要条件,结焦性包括保证结焦过程能够顺利进行的所有性质。但黏结性好的煤,结焦性不一定就好(如肥煤);结焦性好的煤,黏结性一定好。
煤的黏结性和结焦性是炼焦用煤的重要工艺性质,炼焦用煤必须具有较好的黏结性和结焦性,才能炼出优质的冶金焦炭。
煤的透光率是指煤样在规定条件下,用硝酸和磷酸的混合液处理后所得溶液对可见光透过的百分率。随着煤化程度增高,经硝酸和磷酸处理后所得溶液的颜色逐渐变浅以至消失,因而煤的透光率逐渐增大,如表1.1.4所示。
表1.1.4 透光率与煤化程度的关系