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【新刊速覽】?劉詩薇：典型神木低黏結(jié)性煙煤的巖相與煤質(zhì)特征相關(guān)性

時間：2024-04-18 來源：瀏覽：

【新刊速覽】?劉詩薇：典型神木低黏結(jié)性煙煤的巖相與煤質(zhì)特征相關(guān)性

中國冶金

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典型神木低黏結(jié)性煙煤的巖相與煤質(zhì)特征相關(guān)性

劉詩薇 ¹ ，陳俞瑾 ¹ ，鄒沖 ¹ ，折媛 ¹ ，張哲 ¹ ，黃琪琪 ¹ ，李彥雄 ²

(1. 西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院，陜西西安 710000； 2. 內(nèi)蒙古正能化工集團有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017200)

摘要

為了探索神木低變質(zhì)煤應(yīng)用于煉焦的可能性，將神木低變質(zhì)煤劃分為低黏結(jié)性煤和無黏結(jié)性煤，并對神木地區(qū)的低黏結(jié)性煤和無黏結(jié)性煤的巖相特征參數(shù)，即鏡質(zhì)組隨機反射率(R _ran )和煤的顯微組分構(gòu)成進行了測定，探索煤的巖相特征參數(shù)與其工業(yè)分析結(jié)果之間的相關(guān)性，系統(tǒng)分析煤的微觀組織與其煤質(zhì)特征之間的關(guān)系。結(jié)果表明，神木低黏結(jié)性煤的巖相特性與煤質(zhì)特征存在一定的相關(guān)性，其活惰比和鏡質(zhì)組含量(∑V)與揮發(fā)分(V _daf )、固定碳(F _Cd )均呈現(xiàn)正相關(guān)，而神木無黏結(jié)性煤巖相特性與灰分(A _d )之間呈正相關(guān)、與固定碳( F _Cd )呈負(fù)相關(guān)、與其余煤質(zhì)特征之間則沒有明顯相關(guān)性；無黏結(jié)性煤的 R _ran 與水分(M _ad )呈正相關(guān)，低黏結(jié)性煤的 R _ran 與 M _ad 無明顯相關(guān)性；低黏結(jié)性煤和無黏結(jié)性煤的 R _ran 與揮發(fā)分均無明顯相關(guān)性；低黏結(jié)性煤和無黏結(jié)性煤的 R _ran 、活惰比和∑V與焦油產(chǎn)率、熱穩(wěn)定性均無明顯相關(guān)性，但低黏結(jié)性煤的焦油產(chǎn)率和熱穩(wěn)定性普遍高于無黏結(jié)性煤。研究結(jié)果為神木低變質(zhì)程度煤在冶金領(lǐng)域的高效分級分質(zhì)利用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

關(guān) 鍵詞

低黏結(jié)性煤；無黏結(jié)性煤；活惰比；鏡質(zhì)組含量；鏡質(zhì)組隨機反射率

引言

神木地區(qū)煤儲量豐富，多具有低灰、低硫、低磷特征，近年來，有學(xué)者嘗試將其應(yīng)用于冶金領(lǐng)域來替代高灰、高硫的部分煤種，進而降低噴吹煤、冶金焦中的硫、灰含量和企業(yè)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。但神木地區(qū)煤種多為低變質(zhì)程度煤，受傳統(tǒng)煤質(zhì)分類方式的限制，在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用較少，目前仍主要作為動力煤使用。隨煉焦煤資源日趨緊張，將低變質(zhì)程度煤引入配煤煉焦領(lǐng)域的研究逐漸增多。相關(guān)研究表明，部分優(yōu)質(zhì)的低變質(zhì)程度煤，可少量配入煉焦煤，取代其中的高硫、高灰煤種，進而節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤，減少冶金焦的硫、灰含量，這與傳統(tǒng)煤質(zhì)分類及應(yīng)用方式存在差異。為細(xì)化低變質(zhì)程度煤分類，實現(xiàn)低階煤在冶金領(lǐng)域的高效分級分質(zhì)利用，需探索低變質(zhì)煤是否具有黏結(jié)性條件下微觀結(jié)構(gòu)與宏觀煤質(zhì)特性的相關(guān)性，進而探索同為低變質(zhì)程度煤的神木低黏結(jié)性煤與無黏結(jié)性煤不同黏結(jié)性之間的差異性。

目前，配煤煉焦領(lǐng)域已經(jīng)做過許多將低變質(zhì)煤配入煉焦的嘗試，包括將不同地區(qū)的低變質(zhì)煤按一定比例配入傳統(tǒng)煉焦煤、搗固焦進行煉焦和配型煤煉焦等。上述研究均以傳統(tǒng)煤質(zhì)分類方法為主，將所有低階煤按揮發(fā)分或黏結(jié)性指數(shù)（G值）區(qū)分為無黏結(jié)性煤和低黏結(jié)性煤，并認(rèn)為無黏結(jié)性煤配入后會導(dǎo)致煉焦效果變差，焦炭質(zhì)量不穩(wěn)定。而本課題組通過對煤的干餾試驗發(fā)現(xiàn)，神木低變質(zhì)煤中有部分煤種呈現(xiàn)出低黏結(jié)性的現(xiàn)象，這部分煤的焦渣特性檢測值略高于其他煤。本研究以此發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)，依據(jù)煤的焦渣特性，將神木典型低變質(zhì)煤進一步劃分為低黏結(jié)性煤和無黏結(jié)性煤，并從微觀和宏觀角度對低黏結(jié)性煤和無黏結(jié)性煤的性質(zhì)進行系統(tǒng)分析。

煤的黏結(jié)性對結(jié)焦過程具有直接影響。煤具有多組分性，不同的煤巖微觀組分構(gòu)成會使其呈現(xiàn)不同的性質(zhì)，從而呈現(xiàn)的黏結(jié)性不同。煤的巖相分析可以檢測其微觀組分的光學(xué)特性，確定煤的鏡質(zhì)組隨機反射率和煤的顯微組分。煤的顯微組分是指其在光學(xué)顯微鏡下觀察到的組分，分為鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組、殼質(zhì)組和礦物質(zhì)，其中，鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組在受熱膨脹、熔融過程中伴有一定量的膠體物質(zhì)和液相產(chǎn)出，這是煤炭具有黏結(jié)性和焦油產(chǎn)出的主要來源。煤的鏡質(zhì)組反射率和顯微組分構(gòu)成與煤黏結(jié)性、揮發(fā)分以及焦炭的熱性能等之間具有密切相關(guān)性，因此本研究選擇巖相分析作為微觀分析方法對神木煤進行分析。

煤的基礎(chǔ)特性包括原煤的揮發(fā)分含量、熱穩(wěn)定性、固定碳含量、水分、焦油產(chǎn)率以及焦渣特性等原煤本身的屬性，是了解煤特性進而指導(dǎo)煤應(yīng)用的重要宏觀指標(biāo)。建立煤的工業(yè)分析結(jié)果與其微觀性質(zhì)之間的相關(guān)性是進一步了解煤質(zhì)特性、細(xì)化低變質(zhì)程度煤分類、實現(xiàn)低階煤在冶金領(lǐng)域的高效分級分質(zhì)利用的重要途徑，因此本研究選擇工業(yè)分析方法作為宏觀分析進行分析。

研究對神木地區(qū)的16種典型低變質(zhì)煤(低黏結(jié)性煤和無黏結(jié)性煤)進行了鏡質(zhì)組隨機反射率及其分布區(qū)間和顯微組分的測定，并探究其微觀光學(xué)特性(鏡質(zhì)組隨機反射率和顯微組分)與工業(yè)分析所體現(xiàn)的宏觀煤質(zhì)特征之間的規(guī)律，考察了無黏結(jié)性煤與低黏結(jié)性煤微觀與宏觀性能之間的差異，通過建立微觀與宏觀性能之間的關(guān)聯(lián)性，探尋神木地區(qū)低黏結(jié)性煤的應(yīng)用前景，以便于更好地評價和合理利用低變質(zhì)煤并細(xì)化其分類，進而為神木低變質(zhì)程度煤在冶金領(lǐng)域(如蘭炭冶煉、噴煤、配煤煉焦等)的高效分級分質(zhì)利用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

精選圖表

結(jié) 論

1)隨著活惰比和∑V的增加，低黏結(jié)性煤的揮發(fā)分呈現(xiàn)減少的趨勢，固定碳呈現(xiàn)增加的趨勢，其熱穩(wěn)定性和焦油產(chǎn)率均未呈現(xiàn)出與活惰比的相關(guān)性；無黏結(jié)性煤的固定碳呈現(xiàn)減少的趨勢，其揮發(fā)分、熱穩(wěn)定性和焦油產(chǎn)率均未呈現(xiàn)出與活惰比的相關(guān)性。

2)無論鏡質(zhì)組隨機反射率如何變化，低黏結(jié)性煤的揮發(fā)分均大于33.5%且普遍高于無黏結(jié)性煤，而無黏結(jié)性煤的水分隨著鏡質(zhì)組反射率的增加呈現(xiàn)增加的趨勢。

3)低黏結(jié)性煤和無黏結(jié)性煤的焦油產(chǎn)率在9%處有明顯分界；低黏結(jié)性煤熱穩(wěn)定性的平均值始終大于無黏結(jié)性煤。

4)神木低黏結(jié)性煤在熱解過程中產(chǎn)生液相，其基礎(chǔ)特性結(jié)果和巖相分析的活惰比與無黏結(jié)性煤呈現(xiàn)出明顯不同的相關(guān)性，且焦油產(chǎn)率、熱穩(wěn)定性均高于無黏結(jié)性煤。神木低黏結(jié)性煤由于部分液相的產(chǎn)生，使其整體性質(zhì)與無黏結(jié)性煤不同，在應(yīng)用過程中不應(yīng)視為同一類煤，特別是對于煉焦工藝，低黏結(jié)性煤明顯優(yōu)于無黏結(jié)性煤，這在冶金焦生產(chǎn)工藝中應(yīng)予以充分考慮。

來源：《中國冶金》2024年第3期

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