如何准确测定煤的哈氏可磨性指数

田小鹏

煤的可磨性是指煤在规定条件下，磨制成粉的难易程度，在现代工业和煤炭科研中都起着重要的作用。随着粉煤流态化技术的发展，很多工业部门特别是动力用煤部门都需要将煤制成粉状加以利用，这时就需要根据煤的可磨性来设计磨煤机，选择磨煤机的容量，预测磨煤机所需的动力及磨煤机的产率和能耗，或者根据煤的可磨性来选择适合某种特定型号磨煤机的煤种和煤源。可见，煤的可磨性是煤加工利用过程中的一个重要指标，是制粉系统设计与运行中的一个必不可少的参数。因此，准确测定煤的可磨性指数意义重大。

测定煤的可磨性指数有哈德格罗夫法（简称哈氏法）和全苏热工研究所法（简称VTI法），大多数国家普遍采用哈氏法作为标准方法。其测定值——哈氏可磨性指数HGI是一个无量纲的物理量，可用来衡量煤的可磨性，其值的大小反映了不同煤破碎成粉的相对难易程度。HGI值越大，说明在消耗一定能量的条件下，相同量规定粒度的煤样磨制成粉的细度越细，或者说对相同量规定粒度的煤样磨制成相同细度时所消耗的能量越少。但由于可磨性实验操作的不便，存在一定的误差。本文从煤样制备、测定过程以及正确绘制与使用校准图等3方面阐述了如何准确测定煤的哈氏可磨性指数。

1 方法提要

将一定粒度范围和质量的煤样，经哈氏可磨性测定仪研磨后，在规定的条件下筛分，称量筛上煤样的质量，由研磨前的煤样总量减去筛上煤样质量得到筛下煤样的质量，再从由标准煤样绘制的校准图上查得哈氏可磨性指数值。

2 煤样的制备

正确制备可磨试样是准确测定可磨性指数的关键一步。制备可磨性试样一定要按照标准规定的要求，采用逐级破碎的方法制样。破碎不能太快，否则会使煤样过于粉碎，一方面制出的试样不能真实代表所测煤的硬度，另一方面出样率也会明显下降，这样即使以后的步骤符合规定，所得到的测定结果也不能如实地反映出煤在生产和利用中的粉碎特性。因此，要首先按照GB474-2008《煤样的制备方法》所规定的原则将煤样破碎到小于6mm，达到空气干燥状态后，再进行下一步的逐级破碎。逐级破碎时要采用筛分——破碎——筛分的方法，即先筛出大于1.25mm的煤样，调节好破碎机的间距，使其仅能破碎最大的颗粒，然后筛分；调间距，将筛上物再破碎、筛分，如此反复直至煤样全部通过了1.25mm筛。最后，再用0.63mm的筛子筛分，弃去筛下物，留取0.63mm～1.25 mm粒度的煤样供测定使用。在制样过程中，破碎后的每次筛分要尽量充分，以防止重复破碎。要特别注意的是：不能用＜3 mm粒度来制备试样，因为它一般不是按逐级破碎的方式制得的，其中煤粉量较多，用它制备可磨性试样一般难以达到45%的出样率，试样的代表性差。由大量的试验得知，从＜3mm开始制备试样的出样率大多在30%～40%之间，从＜6mm开始制备试样的出样率一般都能达到45%以上，满足标准规定的要求。

3 测定过程中应注意的事项

（1）测定时首先用二分器从制好的试样中缩分出约120g，用0.63mm筛振筛5min除去煤粉，保证初始粒度符合要求。然后再用二分器将之分为两份，供两次重复测定用。

（2）要确保哈氏仪在测定时运转60±0.25转后自动停止。因此，在放入试样进行研磨以前，要试运转哈氏仪，检查仪器是否正常，并将计数器恢复到零位。

（3）要防止试样研磨前的外加破碎，确保所要求的总垂直力284N±2N均匀施加在8个钢球上。研磨前的外加破碎是指在研磨以前，由于操作的原因所造成的破碎。例如将试样倒入研磨碗后移动钢球，没有把落在钢球上和研磨碗凸起部位的煤样扫到球的周围；在将研磨碗挂到机座两侧的螺栓上时，研磨环的十字槽与主轴下端的十字头要反复几次才能对准等，这些都能使试样遭到外加破碎。因此进行这一操作时，一定要将钢球尽可能地均匀放好再倒入试样，将球上及研磨碗凸起部位的煤样用软毛刷轻轻地扫到球的周围；挂研磨碗时，应先仔细观察主轴下端的十字头停留的位置朝向，再放置研磨环，用尽可能少的次数挂好研磨碗，拧紧螺丝，确保总垂直力均匀施加在8个钢球上。

（4）清扫筛底时，要将粘在底上的煤粉清刷干净，每次清刷时，动作都一定要轻缓，以免煤粉飞扬，同时还要防止筛上的煤样从盖缝中漏出，并要保证振筛时间。

4 校准图的正确绘制与使用

4.1 绘制校准图

绘制校准图时要使用4个一组的标准可磨性煤样，它们的哈氏可磨性指数值分别约为40、60、80、110。将标准煤样的每个煤样，按标准规定的操作步骤，用本单位的哈氏仪重复测定4次，计算出0.071mm筛下煤样的质量，取其算术平均值。作图时在直角坐标纸上，以标样的筛下煤样的质量平均值为纵坐标，以其哈氏指数值为横坐标，标出以上4个煤样的坐标点，根据最小二乘法原则将4个点连成一条直线，所得的直线就是所用哈氏仪的校准图。

4.2 使用校准图

由于筛下物粒度细小，试验中难免有所损失，如直接用称量所得的筛下物质量进行结果处理，则会导致结果准确性较差，产生系统偏低。所以应严格遵循国家标准的规定，用总样量减去筛上物质量的差作为筛下物的质量，然后使用校准图查得哈氏可磨性指数值，这样就可以消除由于仪器设备及操作人员等可变因素引起的系统误差，得到准确的、在国际上都一致的可磨性指数测定结果，而不用通过一元线形回归建立的方程式去计算结果。

另外，在校准图上一般可查得的可磨性指数值为30～120，这基本上满足了我国绝大多数煤种的测定要求，但是有个别地区煤的可磨性指数值超出了这个范围。遇到这种情况，可将校准图上的直线适当延长。由于校准图上的直线是根据4个标准煤样的试验数据按照最小二乘法的原则作出的，因此适当延长校准直线，一般产生的误差不会太大。

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