原煤中礦物質分布規(guī)律的研究

1、原煤中礦物質分布規(guī)律的研究摘要：本文通過對煤樣進行浮沉-激光粒度，得到灰分隨粒度變化規(guī)律。通過對實驗數據的計算處理及分析對產生的這一現象的原因作了解釋，通過對煤樣的處理，結果顯示：變質程度越高其內在礦物的含量越低，煤中的礦物質的存在大多是以獨立礦物形似存在的與變質程度關系不大。關鍵詞：化學工程；礦物質；灰分；現象中圖分類號：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，國內外學者對煤粉中礦物質的研究大多數

4、停留在其燃燒過程中的變化、如何脫除礦物質以及不同密度原煤中內外在礦物的分布角度上，張洪1等人在研究煤粉中礦物質分布規(guī)律時發(fā)現了煤的灰分隨粒度的增大呈現降低的規(guī)律，不同煤種的變化程度也不盡相同，但是對這一規(guī)律出現的原因并沒有得到相應的解釋，而本文在這些前人的研究基礎上利用巖相分析手段對其做出了解釋，并對混煤中礦物質分布作了研究。1 試驗過程1.1 樣品采集及實驗設備本實驗采集了五個地方水泥廠用煤，分別是變質程度不同的煙煤單煤：陽城西城的貧煤（YC）、江西萬年青焦煤(WN)、南京中國水泥廠的長焰煤(ZG)；變質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 試驗過程

5、首先對采集的煤樣進行工業(yè)分析，其分析結果如表1，然后用不同密度的有機重液將各煤粉在無錫市瑞江分析儀器有限公司生產的RJ-LD-B 型低速大容量多管離心機進行浮沉實驗（結果如表2），并將個密度級別的煤粉在Beckman Coulter LS100Q 型粒度分析儀進行激光粒度分析。2 試驗結果分析各煤樣的工業(yè)分析結果以及浮沉結果如下表所示表1 各煤樣的工業(yè)分析結果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 變質程度相同的混煤鏡質組反射率Tab.2 vitrinite albedlo of same metamorphism mix coalSamples Proportion（%） Rmax（%） Rank15 0.55 長焰煤SD 80 1.23 焦煤5 2.95 無煙煤15 0.53 長焰煤DG 5 1.21 焦煤80 3.26 無煙煤表3 各煤樣的浮沉結果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 的浮沉結果來看隨著煤的變質程度越高，低密度

8、級別（2.0g/cm-3）的浮沉產率要占到總量的60%甚至更多，即礦物質與有機體交聯存在形式的比例很小，這就說明煤中的礦物質大多數是以獨立礦物的形式存在的，這與變質程度關系不大。而通過對煤粉進行激光粒度實驗以及計算各粒度級別的灰分含量，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，對于單煤YC、WN、ZG 總體來講，灰分隨煤粉粒徑的增大而降低，而變質

9、程度越高這種變化趨勢就越明顯，這與前人的結論是一致的；由變質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。由它們的鏡質組反射率可知兩種混煤中低變質程度的長焰煤含量相同，而DG 中高變質程度的無煙煤含量要高于WD，即高變質程度的煤種含量越高灰分隨粒徑變化的規(guī)律越明顯。而對于變質程度較低的WN、ZG 煤，灰分呈現隨粒徑先增大后減小的變化規(guī)律。由圖2、3 可知，在40-80um 粒度級下這兩種煤在低密度級別中的含量很大，由于它們變質程度較低因此內在礦物含量較大這就決定了該粒度級要比其前一粒度級的灰分高，雖然80um 在低密度級

10、別中的含量也高但是他們在相應的高密度級中的含量要遠遠少于40-80um 時的含量，因此導致了此粒度級別時灰分的突然增大。這也證明了煙煤中礦物質在煤粉中狀態(tài)是以獨立形式存在的。圖2 ZG 煤粉各粒度級別在各密度級的相對含量Fig.2 Relative content of ZG coal density in each size class圖3 WN 煤粉各粒度級別在各密度級的相對含量Fig.3 Relative content of WN coal density in each size class3 結論通過對煤樣進行浮沉-激光粒度實驗測試以及對數據的計算處理，可以得到以下結論：（1）煤的

11、灰分含量隨粒度增大而減小，變質程度越高現象越明顯。（2）隨著煤的變質程度越高，低密度級別的浮沉產率越低，內在礦物的含量越低；（3）煤中的礦物質是以獨立礦物形式存在的，這與煤的變質程度沒有太大相關性。參考文獻 (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. 工程熱物理學報，2008，29(7)：1231-12352 張洪. 礦物質對煤粉燃燒特性和反應動力學影響的研究D. 徐州：中國礦業(yè)大學，20073 蔡攸敏,姚洪,劉小偉,徐明厚. 不同密度煤粉的礦物質分布與燃燒特性研究J.熱能動力工程.2007,22(6),651-6554 RUSSELL NIGEL V ,MENDEZLILYB ,FRASER WIGLEY,et al . Ash deposition of a Spanish anthracite :effects of