原煤中礦物質(zhì)分布規(guī)律的研究

1、原煤中礦物質(zhì)分布規(guī)律的研究摘要：本文通過(guò)對(duì)煤樣進(jìn)行浮沉-激光粒度，得到灰分隨粒度變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理及分析對(duì)產(chǎn)生的這一現(xiàn)象的原因作了解釋，通過(guò)對(duì)煤樣的處理，結(jié)果顯示：變質(zhì)程度越高其內(nèi)在礦物的含量越低，煤中的礦物質(zhì)的存在大多是以獨(dú)立礦物形似存在的與變質(zhì)程度關(guān)系不大。關(guān)鍵詞：化學(xué)工程；礦物質(zhì)；灰分；現(xiàn)象中圖分類號(hào)：TQ533Research of mineral distribution in raw coalDu Xia, Zhao Bo, Chen Jiabao(School of chemical engineering,China University of mining a

2、nd technology,JiangSuXuZhou 221008)Abstract: Based on the coal samples drifting - laser particle size, ash content with the size variationwas obtained. By calculation and analysis to the experimental data, the explanation to causes ofphenomenon was given. After the processing of coal samples, the re

3、sults showed that the higher therank of metamorphism, the lower its inherent mineral content was; mineral in coal was mainlyexistended in the form of independence and it had little relationship to do with metamorphism rank.Keywords:chemical engineering;mineral;ash;phenomenon0 引言目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)煤粉中礦物質(zhì)的研究大多數(shù)

4、停留在其燃燒過(guò)程中的變化、如何脫除礦物質(zhì)以及不同密度原煤中內(nèi)外在礦物的分布角度上，張洪1等人在研究煤粉中礦物質(zhì)分布規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)了煤的灰分隨粒度的增大呈現(xiàn)降低的規(guī)律，不同煤種的變化程度也不盡相同，但是對(duì)這一規(guī)律出現(xiàn)的原因并沒有得到相應(yīng)的解釋，而本文在這些前人的研究基礎(chǔ)上利用巖相分析手段對(duì)其做出了解釋，并對(duì)混煤中礦物質(zhì)分布作了研究。1 試驗(yàn)過(guò)程1.1 樣品采集及實(shí)驗(yàn)設(shè)備本實(shí)驗(yàn)采集了五個(gè)地方水泥廠用煤，分別是變質(zhì)程度不同的煙煤?jiǎn)蚊海宏?yáng)城西城的貧煤（YC）、江西萬(wàn)年青焦煤(WN)、南京中國(guó)水泥廠的長(zhǎng)焰煤(ZG)；變質(zhì)程度相同但是混合比例不同的混煤：3#狄港(DG)和山西威頓混煤(WD)。1.2 試驗(yàn)過(guò)程

5、首先對(duì)采集的煤樣進(jìn)行工業(yè)分析，其分析結(jié)果如表1，然后用不同密度的有機(jī)重液將各煤粉在無(wú)錫市瑞江分析儀器有限公司生產(chǎn)的RJ-LD-B 型低速大容量多管離心機(jī)進(jìn)行浮沉實(shí)驗(yàn)（結(jié)果如表2），并將個(gè)密度級(jí)別的煤粉在Beckman Coulter LS100Q 型粒度分析儀進(jìn)行激光粒度分析。2 試驗(yàn)結(jié)果分析各煤樣的工業(yè)分析結(jié)果以及浮沉結(jié)果如下表所示表1 各煤樣的工業(yè)分析結(jié)果Tab.1 Industrial analysis of coalSamples Proximate analysis (%)Mad Aad Vad FCadYC 1.22 21.54 6.47 70.77WN 1.54 32.11 19

6、.39 46.96ZG 0.98 30.62 27.03 41.37DG 4.36 20.13 29.06 46.45WD 1.58 28.58 19.91 49.93表2 變質(zhì)程度相同的混煤鏡質(zhì)組反射率Tab.2 vitrinite albedlo of same metamorphism mix coalSamples Proportion（%） Rmax（%） Rank15 0.55 長(zhǎng)焰煤SD 80 1.23 焦煤5 2.95 無(wú)煙煤15 0.53 長(zhǎng)焰煤DG 5 1.21 焦煤80 3.26 無(wú)煙煤表3 各煤樣的浮沉結(jié)果Tab.3 Yield of density-separated

7、 fractionsSamples Density fraction(%)2.2YC 11.26 25.59 18.25 8.31 6.90 7.17 18.52WN 8.45 20.78 20.75 9.73 5.41 4.07 4.98 8.45 20.78ZG 14.76 20.51 18.15 10.41 6.68 4.21 5.17 14.76DG 46.47 15.60 11.12 5.66 5.83 15.32WD 7.09 24.04 21.07 11.32 6.53 3.81 4.75 7.09 24.04由表3，從YC、WN、ZG 的浮沉結(jié)果來(lái)看隨著煤的變質(zhì)程度越高，低密度

8、級(jí)別（2.0g/cm-3）的浮沉產(chǎn)率要占到總量的60%甚至更多，即礦物質(zhì)與有機(jī)體交聯(lián)存在形式的比例很小，這就說(shuō)明煤中的礦物質(zhì)大多數(shù)是以獨(dú)立礦物的形式存在的，這與變質(zhì)程度關(guān)系不大。而通過(guò)對(duì)煤粉進(jìn)行激光粒度實(shí)驗(yàn)以及計(jì)算各粒度級(jí)別的灰分含量，可知YC、WN、ZG的灰分隨粒徑的變化如下圖所示100051015202530354045505560Ad %Size FractionDGWDZGWNYC圖1 各煤樣灰分隨粒徑的變化Fig.1 The changes of coal ash with size fraction由圖1 可知，對(duì)于單煤YC、WN、ZG 總體來(lái)講，灰分隨煤粉粒徑的增大而降低，而變質(zhì)

9、程度越高這種變化趨勢(shì)就越明顯，這與前人的結(jié)論是一致的；由變質(zhì)程度相同而比例不同的煤種組成混煤DG、WD，灰分隨粒徑的增大而減小的趨勢(shì)是一致的，但是變化程度不同，DG 煤變化要明顯。由它們的鏡質(zhì)組反射率可知兩種混煤中低變質(zhì)程度的長(zhǎng)焰煤含量相同，而DG 中高變質(zhì)程度的無(wú)煙煤含量要高于WD，即高變質(zhì)程度的煤種含量越高灰分隨粒徑變化的規(guī)律越明顯。而對(duì)于變質(zhì)程度較低的WN、ZG 煤，灰分呈現(xiàn)隨粒徑先增大后減小的變化規(guī)律。由圖2、3 可知，在40-80um 粒度級(jí)下這兩種煤在低密度級(jí)別中的含量很大，由于它們變質(zhì)程度較低因此內(nèi)在礦物含量較大這就決定了該粒度級(jí)要比其前一粒度級(jí)的灰分高，雖然80um 在低密度級(jí)

10、別中的含量也高但是他們?cè)谙鄳?yīng)的高密度級(jí)中的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于40-80um 時(shí)的含量，因此導(dǎo)致了此粒度級(jí)別時(shí)灰分的突然增大。這也證明了煙煤中礦物質(zhì)在煤粉中狀態(tài)是以獨(dú)立形式存在的。圖2 ZG 煤粉各粒度級(jí)別在各密度級(jí)的相對(duì)含量Fig.2 Relative content of ZG coal density in each size class圖3 WN 煤粉各粒度級(jí)別在各密度級(jí)的相對(duì)含量Fig.3 Relative content of WN coal density in each size class3 結(jié)論通過(guò)對(duì)煤樣進(jìn)行浮沉-激光粒度實(shí)驗(yàn)測(cè)試以及對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理，可以得到以下結(jié)論：（1）煤的

11、灰分含量隨粒度增大而減小，變質(zhì)程度越高現(xiàn)象越明顯。（2）隨著煤的變質(zhì)程度越高，低密度級(jí)別的浮沉產(chǎn)率越低，內(nèi)在礦物的含量越低；（3）煤中的礦物質(zhì)是以獨(dú)立礦物形式存在的，這與煤的變質(zhì)程度沒有太大相關(guān)性。參考文獻(xiàn) (References)1張洪，胡光洲，范佳鑫等. 礦物在煤粉中的分布規(guī)律研究J. 工程熱物理學(xué)報(bào)，2008，29(7)：1231-12352 張洪. 礦物質(zhì)對(duì)煤粉燃燒特性和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)影響的研究D. 徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，20073 蔡攸敏,姚洪,劉小偉,徐明厚. 不同密度煤粉的礦物質(zhì)分布與燃燒特性研究J.熱能動(dòng)力工程.2007,22(6),651-6554 RUSSELL NIGEL V ,MENDEZLILYB ,FRASER WIGLEY,et al . Ash deposition of a Spanish anthracite :effects of