一、实验目的
煤的可磨性标志着粉碎煤的难易程度，不同类别的煤往往具有不同的可磨性，有时同一煤层的煤由于所包含矿物质的性质、数量的不同和煤的结构、挥发分产率以及水分的差异，可磨性也会不同。以美国某矿区易磨碎烟煤为标准煤，其可磨指数定为100，并以此来比较被测定煤的相对可磨性或粉碎的难易程度。本法适用于烟煤和无烟煤。
二、基本原理
煤的可磨性测定是根据磨碎定律，即在研磨煤粉时所消耗的能量与煤所产生的新表面积成正比。本法是将煤样制成规定的粒度范围，经哈氏可磨性测定仪研磨后，在规定的条件下筛分，称量筛上煤样质量，即在一定的荷重下研磨相同的转数并筛分、称重，从由标准煤样绘制的校准图上查得哈氏可磨性指数。指数越大，表明越容易磨碎。
三、仪器设备
1.哈氏可磨性测定仪(简称哈氏仪)，如图19-1所示。电动机通过蜗轮、蜗杆和一对齿轮减速后，带动主轴和研磨环以(20±1)r/min的速度运转。研磨环驱动研磨碗内的8个钢球转动，钢球的直径约为25.4mm。由重物、齿轮、主轴和研磨环施加在钢球上的总垂直力为(284 ±2)N。
仪器配有一个转数计数器和运转(60±0.25)r自动停机的装置。
研磨碗与研磨环材质相同，并经过淬火处理，几何形状要求严格，如图19- 2所示。哈氏仪在用于可磨性指数测定前，应用标准煤样按操作方法校准。
2.试验筛:孔径分别为1.25mm、0.63mm和0.071mm，并配筛盖和底盘，直径约为200mm。
3.保护筛:能套在试验筛上，孔径范围为13～19mm。
4.振筛机:可容纳外径为200mm的一组垂直套叠并加盖和底盘的筛子。垂直振击频率为149min-1，水平回转频率为221min-1，回转半径为12.5mm。
5.天平:最大称重100g，感量0.01g。
6.托盘天平:最大称量1000g，感量1g。
7.二分器:分样格槽宽5mm。
8.破碎机:对辊式或圆盘式破碎机，辊与盘间距可调。能将6mm粒径的煤样破碎到1.25mm，而只生成最少量的、小于0.63mm的煤粉。
四、煤样的制备
1.按照GB474规定的原则，将煤样粉碎到6mm。
2.将上述煤样缩分出约1kg，放入盘内摊开至层厚不超过10mm，空气干燥后称量(称准到1g)。
3.用1.25mm的筛子，分批过筛上述煤样，每批约200g。采用逐级粉碎的方法，不断调节破碎机的辊(或盘)的间距，使其仅能破碎较大的颗粒。不断破碎、筛分至上述煤样全部通过1.25mm筛子。留取0.63～1.25mm的煤样，弃去筛下物。
4.称量0.63～1.25mm的煤样(称准到1g)，计算这个粒度范围的煤样占破碎前煤样总质量的百分数(出样率)，若小于45%，则该煤样作废。再从6mm煤样中缩分出1kg，重复上述制样。
图19- 1 哈氏可磨性测定仪
1—机座;2—电气控制盒;3—蜗轮盒;4—电动机;5—小齿轮;6—大齿轮;7—重块;8—护罩;9—拨杆;10—计数器;11—主轴;12—研磨环;13—钢球;14—研磨碗
图19-2 研磨件 (单位:mm)
1―主轴;2―研磨环;3―研磨碗;4―钢球
五、实验步骤
1.将0.63～1.25mm的煤样混合均匀，用二分器分出120g，用0.63mm的筛子在振筛机上筛5min，以除去煤粉;再用二分器缩分为每份不少于50g的两份煤样。
2.称取(50±0.01)g已除去煤粉的煤样，均匀倒入研磨碗内，并平整表面，将落在钢球上和研磨碗凸起部分的煤样清扫到钢球周围，然后将研磨环放在研磨碗内。
3.使研磨环的十字槽对准主轴下端的十字头，同时将研磨碗挂在机座两侧的螺栓上，并拧紧固定，确保总垂直力均匀施加在8个钢球上。
4.将计数器调到零位，启动电机。仪器运转(60±0.25)r后自动停止。
5.将保护筛、0.071mm筛子和底盘套叠好。卸下研磨碗，把粘在研磨环上的煤粉刷到保护筛上，然后将磨过的煤样连同钢球一起倒入保护筛，并仔细将粘在研磨碗和钢球上的煤粉刷到保护筛上。把钢球放回研磨碗，再把粘在保护筛上的煤粉刷到0.071mm筛子内。
6.将筛盖盖在0.071mm筛上，连底盘一起放在振筛机上筛10min。取下筛子，将粘在0.071mm筛子底下的煤粉刷在底盘内，重新放到振筛机上筛5min，再刷筛底一次，再振筛5min、刷筛底一次。
7.称量0.071mm筛上的煤样(称准到0.01g)记作G1，称量筛下的煤样(称准到0.01g)。筛上和筛下煤样质量之和与研磨前煤样质量(50±0.01)g相差不得大于0.5g，否则测定结果作废，应重新做实验。
六、结果处理
1.计算出0.071mm筛下煤样的质量G(g)，即G=(50±0.01)-Gl。
2.查校准图(校准图的绘制方法见附录)，并记下可磨性指数值。
3.取两次重复测定的算术平均值，测定值修约到小数点后一位，报告值修约到个位。
七、精密度
重复性:2个哈氏指数。
再现性:4个哈氏指数。
八、注意事项
1.标准可磨性煤样是采集四个可磨性指数约为40、60、80、110的煤。标准煤样的粒度是0.63～1.25mm，每一个煤样约250g，一套标准煤样重1kg。
2.实验前将哈氏仪试运转、检查是否正常，并调到合适的启动位置。
3.彻底清扫研磨碗、研磨环和钢球，将钢球尽可能均匀地分布在研磨碗的凹槽内。
九、思考题
1.影响煤的可磨性指数测定值有哪些因素?
2.为什么要用由标准煤样制出的标准图来处理实验结果?
3.煤受氧化后，对可磨性指数测定值有何影响?
4.本实验为何没有将褐煤包括进去?
十、附录:校准图的绘制
1.绘制校准图要使用四个为一组的可磨性标准煤样，它们的哈氏可磨性指数值分别约为40、60、80、110。可磨性标准煤样由煤炭科学研究院北京煤化所，以美国材料实验协会(ASTM)的可磨性标准煤样为标准进行制备。由此结果可绘制出如图19-3所示的校准图。
图19- 3 校准图例
2.将四个一组标准可磨性煤样的每个煤样，按上述实验的测定步骤，用哈氏仪重复测定四次，计算出0.071mm筛下煤样的质量，取其算术平均值。
3.在直角坐标纸上，以标准煤样的筛下物质量的平均值为纵坐标，以其哈氏可磨性指数值为横坐标，四种煤样可以得出四个交点，根据最小二乘法原则对以上四个煤样实验数据作图，所得的直线就是所用哈氏仪的校准图。
例:某单位使用一组标准煤样由本单位哈氏仪测得如下数据:
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