◆114 北京科技大学学报 第34卷 种矿物质的复合体，每种成分都有各自的矿物特性， 被磨碎；但当软颗粒较多时，软颗粒包围硬颗粒，微 也就有各自相应的研磨性.煤的可磨性就是这些成 磨球效应减弱，且硬颗粒间的相互摩擦也减弱，整体 分研磨性的综合反映).国际上通常用哈氏可磨性 上表现为对硬颗粒的磨损变小 指数(Hardgrove grindability index,HGI)来衡量煤的 实验中还发现：当哈氏可磨性指数低的煤（硬 这一性质 质煤)比例较少时（小于40%），被磨碎（粒径小于 由于煤粉喷吹技术的进步，目前大部分企业已 200目)的软质煤较单独研磨时没有太大变化，而被 由最初的单独喷吹无烟煤，发展到掺混烟煤或褐煤 磨碎的硬质煤减少，混煤的哈氏可磨性指数比线性 的混煤喷吹.混煤可磨性是企业选择磨煤机，确定 相关假设偏低：而当硬质煤比例较高时（大于 喷煤配比，进行制粉生产调度的重要依据[，因此 60%),微磨球效应开始显现，软质煤更多的被磨 掌握准确计算混煤可磨性的方法对企业十分必要. 碎，哈氏可磨性指数比线性相关假设偏高。 总之，实践和理论都表明，混煤的可磨性是非线 1混煤可磨性的一般规律 性相关的，在大部分情况下，线性公式不能准确描述 为了生产中便于计算，通常混煤的可磨性被认 混煤的可磨性变化，需要通过实验得到混煤可磨性 为是具有线性相关性的，即可通过下式计算 指数随各煤比例变化的数据，再通过非线性拟合得 得到： 到计算公式. G=∑G.b (1) 2混煤可磨性的实验研究 若需更高的精确度，则可采用下面的修正式： 2.1实验原理 Gm=1.02∑G.b (2) 某一种煤的可磨性指数是指将此种煤磨碎到与 标准煤同一细度所消耗的电能的比值()： 式中，G为混煤的哈氏可磨性指数，G:为第i种煤 的哈氏可磨性指数，b为混煤中第i种煤的质量 K=标准煤磨碎到一定细度所消耗的电能 ·煤种煤磨碎到同一细度所消耗的电能 分数. 历史上常用的有苏式可磨性指数(Kr)及哈氏 文献[5]通过实验发现，以上两公式在几种煤 可磨性指数(HG)两种，我国国标规定使用哈氏可 的哈氏可磨性指数相差不大（小于14）时较为准确. 磨性指数.哈氏（哈德格罗夫）可磨性指数的理论依 当差距较大时，公式的误差随着哈氏可磨性指数差 据是磨碎定律，即将固体物料磨碎成粉时所消耗的 值的增大而增大，但文献没有给出这种情况下减少 功（能量）与其所产生的新表面积成正比，其计算公 误差的计算方法.文献[6]从能量角度对混煤的哈 式为 氏可磨性指数进行了推导，认为广义上混煤哈氏可 磨性指数与单煤种并不呈线性相关性.在狭义上， K=台AS (3) 混煤哈氏可磨性指数具有线性相关性的充要条件 式中：E为磨碎物料时所消耗的有效能，k;k为常 是：混煤中磨碎任何一种煤所消耗的有效能与其他 数，与其他的能量消耗有关；△S为物料研磨后增加 煤的能量消耗之比都相同.但是，可磨性不同的煤 的表面积，mm2;K为物料可磨性指数. 这一比值必然不等，可磨性差距越大，该比值就越 由于直接测量研磨中消耗的有效能量E、常数k 大，混煤哈氏可磨性指数的线性相关性就越差，趋于 和比表面积△S很困难，因此不能从E和k求出可 非线性相关.这与实践中得出的结论是一致的.文 磨性指数的绝对值.1986年以后，我国在新国标中 献[6]没有总结出哈氏可磨性指数非线性的计算 使用校准图法来处理实验结果，与国际标准方法取 方法. 得了一致.即用国际可磨性标准样对仪器设备进行 在实验中发现，可磨性差距较大的煤混合后，可 校正，作标准可磨性指数值与200号筛筛下物质量 磨性指数的变化曲线呈S形.这一现象用微磨球效 的关系图，从标准图中查出可磨性指数值.这消除 应理论可以得到很好的解释.微磨球效应是指，混 由仪器设备和人员操作造成的系统误差，从而得到 磨时不同材料易磨程度不同，初始粒径不同，研磨过 准确的、在国际上认可的可磨性指数测定结果8 程中较粗硬的颗粒像“微磨球”一样，对软颗粒起到 本实验使用的校准图见图1.根据标准图得出 了助磨作用).该效应的效果与硬颗粒的比例有 该可磨性指数实验室的哈氏指数校准直线为 关：当硬颗粒较多时，硬颗粒包围软颗粒，使之更易 K=2.3601+6.8511m. (4)北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 种矿物质的复合体，每种成分都有各自的矿物特性， 也就有各自相应的研磨性． 煤的可磨性就是这些成 分研磨性的综合反映［3］． 国际上通常用哈氏可磨性 指数( Hardgrove grindability index，HGI) 来衡量煤的 这一性质． 由于煤粉喷吹技术的进步，目前大部分企业已 由最初的单独喷吹无烟煤，发展到掺混烟煤或褐煤 的混煤喷吹． 混煤可磨性是企业选择磨煤机，确定 喷煤配比，进行制粉生产调度的重要依据［4］，因此 掌握准确计算混煤可磨性的方法对企业十分必要． 1 混煤可磨性的一般规律 为了生产中便于计算，通常混煤的可磨性被认 为是 具 有 线 性 相 关 性 的，即 可 通 过 下 式 计 算 得到［3］: Gmix = ∑ n i = 1 Gibi ． ( 1) 若需更高的精确度，则可采用下面的修正式: Gmix = 1. 02 ∑ n i = 1 Gibi ． ( 2) 式中，Gmix为混煤的哈氏可磨性指数，Gi 为第 i 种煤 的哈氏可磨性指数，bi 为混煤中第 i 种煤的质量 分数． 文献［5］通过实验发现，以上两公式在几种煤 的哈氏可磨性指数相差不大( 小于 14) 时较为准确． 当差距较大时，公式的误差随着哈氏可磨性指数差 值的增大而增大，但文献没有给出这种情况下减少 误差的计算方法． 文献［6］从能量角度对混煤的哈 氏可磨性指数进行了推导，认为广义上混煤哈氏可 磨性指数与单煤种并不呈线性相关性． 在狭义上， 混煤哈氏可磨性指数具有线性相关性的充要条件 是: 混煤中磨碎任何一种煤所消耗的有效能与其他 煤的能量消耗之比都相同． 但是，可磨性不同的煤 这一比值必然不等，可磨性差距越大，该比值就越 大，混煤哈氏可磨性指数的线性相关性就越差，趋于 非线性相关． 这与实践中得出的结论是一致的． 文 献［6］没有总结出哈氏可磨性指数非线性的计算 方法． 在实验中发现，可磨性差距较大的煤混合后，可 磨性指数的变化曲线呈 S 形． 这一现象用微磨球效 应理论可以得到很好的解释． 微磨球效应是指，混 磨时不同材料易磨程度不同，初始粒径不同，研磨过 程中较粗硬的颗粒像“微磨球”一样，对软颗粒起到 了助磨作用［7］． 该效应的效果与硬颗粒的比例有 关: 当硬颗粒较多时，硬颗粒包围软颗粒，使之更易 被磨碎; 但当软颗粒较多时，软颗粒包围硬颗粒，微 磨球效应减弱，且硬颗粒间的相互摩擦也减弱，整体 上表现为对硬颗粒的磨损变小． 实验中还发现: 当哈氏可磨性指数低的煤( 硬 质煤) 比例较少时( 小于 40% ) ，被磨碎( 粒径小于 200 目) 的软质煤较单独研磨时没有太大变化，而被 磨碎的硬质煤减少，混煤的哈氏可磨性指数比线性 相关假 设 偏 低; 而 当 硬 质 煤 比 例 较 高 时 ( 大 于 60% ) ，微磨球效应开始显现，软质煤更多的被磨 碎，哈氏可磨性指数比线性相关假设偏高． 总之，实践和理论都表明，混煤的可磨性是非线 性相关的，在大部分情况下，线性公式不能准确描述 混煤的可磨性变化，需要通过实验得到混煤可磨性 指数随各煤比例变化的数据，再通过非线性拟合得 到计算公式． 2 混煤可磨性的实验研究 2. 1 实验原理 某一种煤的可磨性指数是指将此种煤磨碎到与 标准煤同一细度所消耗的电能的比值( K) : K = 标准煤磨碎到一定细度所消耗的电能 煤种煤磨碎到同一细度所消耗的电能. 历史上常用的有苏式可磨性指数( KBT ) 及哈氏 可磨性指数( HGI) 两种，我国国标规定使用哈氏可 磨性指数． 哈氏( 哈德格罗夫) 可磨性指数的理论依 据是磨碎定律，即将固体物料磨碎成粉时所消耗的 功( 能量) 与其所产生的新表面积成正比，其计算公 式为 K = k E ·ΔS． ( 3) 式中: E 为磨碎物料时所消耗的有效能，kJ; k 为常 数，与其他的能量消耗有关; ΔS 为物料研磨后增加 的表面积，mm2 ; K 为物料可磨性指数． 由于直接测量研磨中消耗的有效能量 E、常数 k 和比表面积 ΔS 很困难，因此不能从 E 和 k 求出可 磨性指数的绝对值． 1986 年以后，我国在新国标中 使用校准图法来处理实验结果，与国际标准方法取 得了一致． 即用国际可磨性标准样对仪器设备进行 校正，作标准可磨性指数值与 200 号筛筛下物质量 的关系图，从标准图中查出可磨性指数值． 这消除 由仪器设备和人员操作造成的系统误差，从而得到 准确的、在国际上认可的可磨性指数测定结果［8--9］． 本实验使用的校准图见图 1． 根据标准图得出 该可磨性指数实验室的哈氏指数校准直线为 K = 2. 360 1 + 6. 851 1m． ( 4) ·114·