煤的哈氏可磨指數(shù)波動影響因素分析

鞏道敏，于 真

（石橫特鋼集團(tuán)有限公司 技術(shù)監(jiān)督部，山東 肥城 271612）

1 前言

煤炭是鋼鐵企業(yè)鐵前系統(tǒng)的主要能源之一，尤其高爐煉鐵噴吹煤比是衡量高爐冶金效率和冶煉成本高低的重要指標(biāo)。因而噴吹煤的質(zhì)量指標(biāo)中除了灰分、硫分、揮發(fā)分等常規(guī)性指標(biāo)外，影響噴吹煤比的質(zhì)量指標(biāo)中還有煤的可磨性指標(biāo)，煤的可磨性是一種與煤的硬度、強(qiáng)度、韌度和脆度有關(guān)的綜合物理特性，其值的大小反映了不同煤樣破碎成粉的相對難易程度?，F(xiàn)鋼鐵冶金行業(yè)中煤的可磨性指標(biāo)一般采用GB/T 2565—2014《煤的可磨性指數(shù)測定方法-哈德格羅夫法》，即哈氏可磨指數(shù)來衡量，如噴吹煤的哈氏可磨指數(shù)波動過大，會加速對磨煤機(jī)的損壞，對高爐進(jìn)一步提高煤比和降低生產(chǎn)成本產(chǎn)生影響。

2 哈氏可磨指數(shù)要點(diǎn)

（1）要采取逐級破碎的方式破碎煤樣，過快的話會使煤樣過于粉碎；出樣率若＜45%則無代表性。

（2）儀器要試運(yùn)轉(zhuǎn)確保哈氏儀在運(yùn)轉(zhuǎn)（60±0.25）r后自動停止。

（3）徹底清掃研磨碗、研磨環(huán)和鋼球，保證無殘留物，然后將鋼球盡可能均勻地分布在研磨碗內(nèi)。

（4）試樣倒入研磨碗內(nèi)不可再移動鋼球，落在鋼球上和研磨碗凸起部位的煤樣應(yīng)掃到鋼球的周圍。

（5）運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束后要仔細(xì)將研磨碗內(nèi)、研磨環(huán)上和鋼球上的煤粉全部移到篩面無松散或破碎的0.071 mm的標(biāo)準(zhǔn)篩內(nèi)。

（6）每次振篩后，都應(yīng)徹底地將0.071 mm 標(biāo)準(zhǔn)篩的篩面底下的煤粉清掃到篩底盤中，否則結(jié)果偏低。

3 哈氏可磨指數(shù)檢測過程中的問題

某鋼廠質(zhì)檢部門新采購兩臺哈氏可磨指數(shù)儀，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求在使用前進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)煤樣的哈氏可磨指數(shù)校正，并參照當(dāng)前在用哈氏可磨指數(shù)儀進(jìn)行了比對實(shí)驗(yàn)。通過標(biāo)樣校正和比對實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩臺哈氏可磨指數(shù)測定的哈氏可磨指數(shù)存在較大的波動，部分檢測值與標(biāo)樣標(biāo)準(zhǔn)值偏差較大，超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的再現(xiàn)性要求，由此判斷，檢測過程或設(shè)備存在誤差，具體檢測值見表1。

表1 哈氏可磨指數(shù)儀校正及比對實(shí)驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

4 哈氏可磨指數(shù)波動問題解決方案

（1）驗(yàn)證哈氏可磨指數(shù)測定儀設(shè)備參數(shù)。經(jīng)核對兩臺哈氏可磨指數(shù)儀的研磨環(huán)和鋼球直徑、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測值波動與檢測儀器無關(guān)。

（2）驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)樣品符合性。核對上述實(shí)驗(yàn)樣品出樣率（0.63～1.25 mm）分別平均為52.6%、50.3%、58.2%、49.5%，符合出樣率45%以上要求，檢測值波動也與樣品符合性無關(guān)。

（3）驗(yàn)證人員操作方式。復(fù)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)由不同實(shí)驗(yàn)人員分別進(jìn)行，人員操作的各環(huán)節(jié)均按國標(biāo)要求操作，檢測數(shù)據(jù)略有波動，但未達(dá)到以上表1 中的大幅度差值。

（4）驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)篩。經(jīng)過對上述兩臺新哈氏可磨指數(shù)測定儀實(shí)驗(yàn)過程中所用的標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)校正實(shí)驗(yàn)中部分檢測數(shù)據(jù)采用了廠家隨儀器配置的0.071 mm 級標(biāo)準(zhǔn)篩，由于該級標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔較小，肉眼無法判斷標(biāo)準(zhǔn)篩之間的差異，遂采用同一樣品進(jìn)行不同標(biāo)準(zhǔn)篩篩下物質(zhì)量進(jìn)行了比對。通過比對發(fā)現(xiàn)，同一樣品采用3個標(biāo)稱為0.071 mm的不同標(biāo)準(zhǔn)篩對上述樣品篩分后，不同標(biāo)準(zhǔn)篩篩下物的重量最大偏差近20%，具體對比數(shù)據(jù)見表2。

表2 不同標(biāo)準(zhǔn)篩篩下物質(zhì)量對比 g

由此可以斷定，本實(shí)驗(yàn)校正實(shí)驗(yàn)中哈氏可磨指數(shù)波動的主要影響因素是不同標(biāo)準(zhǔn)篩的篩下物的質(zhì)量有差異。GB/T 2565 中對標(biāo)準(zhǔn)篩的要求是：滿足GB/T 6003.1 規(guī)定，孔徑為0.071、0.63、1.25 mm，直徑為200 mm，并配有篩蓋和篩底盤。在GB/T 6003.1中標(biāo)準(zhǔn)篩的孔徑偏差標(biāo)準(zhǔn)要求技術(shù)公式是：

式中：Y為最大偏差值，w為孔徑標(biāo)準(zhǔn)值，單位均為μm。

經(jīng)計(jì)算，0.071 mm 標(biāo)準(zhǔn)篩的偏差為±0.004 mm。受現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)篩生產(chǎn)廠家較多，不同廠家因素影響，不同批次生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)篩可能出現(xiàn)孔徑或大或小的情況，從而直接導(dǎo)致不同標(biāo)準(zhǔn)篩篩下物的質(zhì)量產(chǎn)生偏倚，對哈氏可磨指數(shù)的檢測結(jié)果將產(chǎn)生較大影響。

（5）解決對策。通過多次再現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)，在保證兩臺檢測設(shè)備使用同一標(biāo)準(zhǔn)篩，分別用標(biāo)準(zhǔn)煤樣校正的一元回歸方程計(jì)算公式計(jì)算后，兩臺檢測設(shè)備的檢測值與標(biāo)樣標(biāo)準(zhǔn)值的偏差均在標(biāo)準(zhǔn)HGI 再現(xiàn)性要求范圍內(nèi)，符合檢測值采用要求，至此，影響哈氏可磨指數(shù)波動的因素消除。

5 注意事項(xiàng)

以上哈氏可磨指數(shù)實(shí)驗(yàn)中，影響哈氏可磨指數(shù)檢測數(shù)據(jù)波動的最大因素為0.071 mm 標(biāo)準(zhǔn)篩的選用。即使所用標(biāo)準(zhǔn)篩符合GB/T 6003.1 偏差要求，但其篩孔的平均上偏差和下偏差相差近0.008 mm，此偏差已占標(biāo)準(zhǔn)篩孔基本孔徑的近11.3%，在實(shí)際篩分使用中將明顯影響0.071 mm 標(biāo)準(zhǔn)篩下物的比例，從而導(dǎo)致哈氏可磨指數(shù)的波動，所以為保證哈氏可磨指數(shù)檢測結(jié)果的代表性，還須從以下幾個方面注意：

（1）對將投入實(shí)驗(yàn)使用的哈氏可磨指數(shù)各級標(biāo)準(zhǔn)篩必須通過粒度校準(zhǔn)驗(yàn)收，孔徑偏差超出GB/T 6003.1標(biāo)準(zhǔn)要求的標(biāo)準(zhǔn)篩應(yīng)予隔離，不得投入實(shí)驗(yàn)使用。

（2）符合孔徑偏差要求的標(biāo)準(zhǔn)篩，在投入哈氏可磨指數(shù)實(shí)驗(yàn)使用前必須用標(biāo)準(zhǔn)煤樣進(jìn)行校準(zhǔn)，確定各自對應(yīng)的一元回歸方程計(jì)算公式，并在標(biāo)準(zhǔn)篩上做好匹配哈氏可磨指數(shù)儀和計(jì)算公式的對應(yīng)標(biāo)記。

（3）每臺哈氏可磨指數(shù)測定儀應(yīng)配置獨(dú)屬的標(biāo)準(zhǔn)篩，不同哈氏可磨指數(shù)測定儀的標(biāo)準(zhǔn)篩不能混用。

（4）在設(shè)備定期校準(zhǔn)中，不僅哈氏可磨指數(shù)測定儀的設(shè)備要進(jìn)行校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)篩也需同時進(jìn)行校準(zhǔn)，如使用頻次較高（＞5次/d），檢測設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)篩均要半年進(jìn)行校準(zhǔn)一次。