原煤中矿物质分布规律的研究

1、原煤中矿物质分布规律的研究摘要：本文通过对煤样进行浮沉-激光粒度，得到灰分随粒度变化规律。通过对实验数据的计算处理及分析对产生的这一现象的原因作了解释，通过对煤样的处理，结果显示：变质程度越高其内在矿物的含量越低，煤中的矿物质的存在大多是以独立矿物形似存在的与变质程度关系不大。关键词：化学工程；矿物质；灰分；现象中图分类号：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，国内外学者对煤粉中矿物质的研究大多数

4、停留在其燃烧过程中的变化、如何脱除矿物质以及不同密度原煤中内外在矿物的分布角度上，张洪1等人在研究煤粉中矿物质分布规律时发现了煤的灰分随粒度的增大呈现降低的规律，不同煤种的变化程度也不尽相同，但是对这一规律出现的原因并没有得到相应的解释，而本文在这些前人的研究基础上利用岩相分析手段对其做出了解释，并对混煤中矿物质分布作了研究。1 试验过程1.1 样品采集及实验设备本实验采集了五个地方水泥厂用煤，分别是变质程度不同的烟煤单煤：阳城西城的贫煤（YC）、江西万年青焦煤(WN)、南京中国水泥厂的长焰煤(ZG)；变质程度相同但是混合比例不同的混煤：3#狄港(DG)和山西威顿混煤(WD)。1.2 试验过程

5、首先对采集的煤样进行工业分析，其分析结果如表1，然后用不同密度的有机重液将各煤粉在无锡市瑞江分析仪器有限公司生产的RJ-LD-B 型低速大容量多管离心机进行浮沉实验（结果如表2），并将个密度级别的煤粉在Beckman Coulter LS100Q 型粒度分析仪进行激光粒度分析。2 试验结果分析各煤样的工业分析结果以及浮沉结果如下表所示表1 各煤样的工业分析结果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 变质程度相同的混煤镜质组反射率Tab.2 vitrinite albedlo of same metamorphism mix coalSamples Proportion（%） Rmax（%） Rank15 0.55 长焰煤SD 80 1.23 焦煤5 2.95 无烟煤15 0.53 长焰煤DG 5 1.21 焦煤80 3.26 无烟煤表3 各煤样的浮沉结果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，从YC、WN、ZG 的浮沉结果来看随着煤的变质程度越高，低密度

8、级别（2.0g/cm-3）的浮沉产率要占到总量的60%甚至更多，即矿物质与有机体交联存在形式的比例很小，这就说明煤中的矿物质大多数是以独立矿物的形式存在的，这与变质程度关系不大。而通过对煤粉进行激光粒度实验以及计算各粒度级别的灰分含量，可知YC、WN、ZG的灰分随粒径的变化如下图所示100051015202530354045505560Ad %Size FractionDGWDZGWNYC图1 各煤样灰分随粒径的变化Fig.1 The changes of coal ash with size fraction由图1 可知，对于单煤YC、WN、ZG 总体来讲，灰分随煤粉粒径的增大而降低，而变质

9、程度越高这种变化趋势就越明显，这与前人的结论是一致的；由变质程度相同而比例不同的煤种组成混煤DG、WD，灰分随粒径的增大而减小的趋势是一致的，但是变化程度不同，DG 煤变化要明显。由它们的镜质组反射率可知两种混煤中低变质程度的长焰煤含量相同，而DG 中高变质程度的无烟煤含量要高于WD，即高变质程度的煤种含量越高灰分随粒径变化的规律越明显。而对于变质程度较低的WN、ZG 煤，灰分呈现随粒径先增大后减小的变化规律。由图2、3 可知，在40-80um 粒度级下这两种煤在低密度级别中的含量很大，由于它们变质程度较低因此内在矿物含量较大这就决定了该粒度级要比其前一粒度级的灰分高，虽然80um 在低密度级

10、别中的含量也高但是他们在相应的高密度级中的含量要远远少于40-80um 时的含量，因此导致了此粒度级别时灰分的突然增大。这也证明了烟煤中矿物质在煤粉中状态是以独立形式存在的。图2 ZG 煤粉各粒度级别在各密度级的相对含量Fig.2 Relative content of ZG coal density in each size class图3 WN 煤粉各粒度级别在各密度级的相对含量Fig.3 Relative content of WN coal density in each size class3 结论通过对煤样进行浮沉-激光粒度实验测试以及对数据的计算处理，可以得到以下结论：（1）煤的

11、灰分含量随粒度增大而减小，变质程度越高现象越明显。（2）随着煤的变质程度越高，低密度级别的浮沉产率越低，内在矿物的含量越低；（3）煤中的矿物质是以独立矿物形式存在的，这与煤的变质程度没有太大相关性。参考文献 (References)1张洪，胡光洲，范佳鑫等. 矿物在煤粉中的分布规律研究J. 工程热物理学报，2008，29(7)：1231-12352 张洪. 矿物质对煤粉燃烧特性和反应动力学影响的研究D. 徐州：中国矿业大学，20073 蔡攸敏,姚洪,刘小伟,徐明厚. 不同密度煤粉的矿物质分布与燃烧特性研究J.热能动力工程.2007,22(6),651-6554 RUSSELL NIGEL V ,MENDEZLILYB ,FRASER WIGLEY,et al . Ash deposition of a Spanish anthracite :effects of