3.4 性质分析
由胶质层形貌分析知，胶质层是由处于不同热塑性状态的结构区域组成，为进一步揭示胶质层的特性，对胶质层特征参数与煤的热塑性指标间进行相关性分析。结果如图5~图7所示。
图5 煤样Ymax与其热塑性指标间关系
图5为煤样Ymax与其热塑性指标间关系，由图5可以看出，煤样具有的Ymax与其总膨胀度（a b）、流动度（lg MF）和粘结指数（G）等指标间具有很好的正相关性，相关系数R2分别为0.68、0.97和0.76。表明煤样炭化形成的胶质体量越多（Ymax越大），胶质层内的热塑性性能越好，尤其是流动性。但Ymax与a b和G间的相关性不是非常理想，说明仅用Ymax指标来推断煤形成胶质层内的热塑性特征是存在不足的。
图6 胶质层各结构区域与煤热塑性指标间关系
图6为胶质层各结构区平均厚度（`YIZ、`YDZ、`YCZ、`YRe-rZ）与a b、lg MF和G间的关系。图6(a)~6(c)示出`YIZ、`YDZ、`YCZ与各热塑性指标间均呈现正相关性（a b二次、lg MF和G线性），尤其`YDZ、`YCZ与a b、lg MF和G间呈高度相关（R2大于0.8），这表明胶质层内阻力下降区和恒定区的发展程度是衡量煤形成胶质层内热塑性性能优劣的关键，因为胶质层内发生的热塑性行为主要集中在这两个区域。图6(d)示出`YRe-rZ与煤各热塑性指标间呈负相关，说明胶质层内阻力在上升区不具有良好的热塑性，这与该区域发生的固化行为有关。
图7 胶质层内特征阻力与煤热塑性指标间关系
图7为胶质层内的特征阻力（`PRmax、`PRmin）与a b、lg MF和G间的关系。图7(a)示出`PRmax与各热塑性指标间呈高度相关（R2大于0.8），这主要是由胶质层内阻力下降区和上升区内发生的热塑性行为所致。因为胶质层内煤热解形成的挥发性物质析出受阻，诱发阻力下降区和恒定区内的泡沫状塑性物质发生膨胀、移动和破裂行为，这促进了这两个区域的膨胀并作用于相邻层，加之阻力上升区处于软化阶段，从而导致该区域内致密程度显著提高，由此形成了最大探针阻力PRmax。因此，`PRmax或许可作为胶质层透气性的反映，其大小取决于阻力下降区和上升区的发展程度。另外，图7(b)示出`PRmin与各热塑性指标间不具有明显的相关性，这是因为`PRmin受阻力恒定区内聚集的气、液、固三相物质比例的影响，是煤热分解产物物性状态的一种反映。
通过上述胶质层形貌及性质分析，并结合表2数据，可形成对实验煤样炭化形成胶质层特征的认识，具体如下：
（1）胶质层的最大厚度（Ymax）及其具有的不同结构区平均厚度（`YIZ、`YDZ、`YCZ）和最大探针阻力均值（`PRmax）均按1/3焦煤C1、焦煤C4、焦煤C3和肥煤C2的顺序依次增大，表明在煤样炭化形成胶质层内的软化融合性能、热解膨胀性能以及胶质体数量方面，肥煤C2处于最高水平，而焦煤C3次之，焦煤C4相对较弱，而1/3焦煤C1最低。
（2）胶质层最小探针阻力均值（`PRmin）按焦煤C3、1/3焦煤C1、肥煤C2和焦煤C4的顺序依次增大，表明煤样形成胶质层内胶质体的粘稠度依次增高。可见，肥煤C2胶质层内胶质体数量最多且粘稠度较大，焦煤C3胶质层内胶质体数量较少且粘稠度最低，1/3焦煤C1和焦煤C4胶质层内胶质体数量较为接近，但黏稠度C4高于C1。
（3）胶质层阻力再上升区平均厚度（`YRe-rZ）反映了煤样炭化形成胶质层内发生再固化区域的大小，可见肥煤C2的再固化区域最低（1.38 mm），而1/3焦煤C1和焦煤C4、焦煤C3的再固化区相差不多（3.24~3.34 mm）。
4 结论与展望
通过“炼焦煤炭化关联性检测装置”检测炼焦煤炭化形成的胶质层，并结合形貌及相关性分析可知：（1）胶质层呈现的探针阻力曲线表明，胶质层是由四个具有不同探针阻力特征的区域组成，即阻力上升区、下降区、恒定区及再上升区。（2）胶质层内不同阻力区域呈现不同的热塑性特征。其中，阻力上升区是发生软化、融合区域；阻力下降区是发生熔化-热解-冒泡的区域；阻力恒定区是气、液、固三相胶质体聚集区域；阻力再上升区是发生再固化的区域。（3）胶质层特征参数`YDZ、`YCZ较Ymax能更准确的区分不同炼焦煤炭化形成胶质层内热塑性性能的差异。
“炼焦煤炭化关联性检测技术”是基于对煤在模拟炼焦条件下炭化形成胶质层特征的认识，来形成对炼焦煤性质评价的新技术方法。该方法弥补了传统认识煤各性质指标方法中存在的实验条件不统一及实验过程中对焦炉成焦环境模拟性不足的弊端，能很好的把握住不同炼焦煤形成胶质层内热塑性性能的差异，为判断煤的炼焦性能和预测焦炭质量提供了一种新手段。有关利用炼焦煤炭化关联性来评价炼焦煤并预测焦炭质量的相关工作我们已与某钢铁企业开展了深度合作，并形成了许多新的认识和成果，这将在后续的工作中进行报道。
