石煤发热量测定的研究

2016-04-14王从保

地球 2016年8期

关键词：碳质制样发热量

■王从保

（安徽省地质矿产勘查局325地质队化验室安徽淮北235037）

石煤发热量测定的研究

■王从保

（安徽省地质矿产勘查局325地质队化验室安徽淮北235037）

石煤的发热量受其样品粒度影响较大，按照煤样标准分析规范粒度为0.177mm（80目），石煤在氧弹中不易燃烧或燃烧不完全。通过对石煤样品加工加以改进，找到适合石煤样品的最佳分析粒度，制定出合适的制样流程，实现了样品的完全燃烧。

石煤发热量分析粒度

0　引言

石煤是一种含碳少、发热值低、低品位的多金属共生矿，由4亿至5亿年前地质时期的菌藻类等生物遗体，在浅海环境下经腐泥化作用和煤化作用转变而成。石煤的发热量不高，一般在3.345兆焦/千克左右（合800大卡/千克），是一种低热值燃料。石煤是一种高变质的腐泥煤或藻煤，其成分除含有机碳外，还有氧化硅、氧化钙和少量的氧化铁、氧化铝和氧化镁等。石煤可作燃料，燃烧后的炉渣可制成炭化砖、水泥等建筑材料，还可从石煤中提取钒、铀、钼、镍、铜、钴等金属元素。

石煤的发热量是圈定石煤煤体，计算储量和工业设计的主要依据，因此要求其热值准确。由于石煤热值低，按通常测定优质煤发热量法掺入标准热值苯甲酸或已知热值的优质煤，差减求得的石煤发热量，不但分析手续繁琐费时，而且误差大，准确度差。本文通过对石煤样品加工技术改进，找到适合石煤样品的制样方法，它将对石煤资源的开发利用具有一定意义。

1　国内外同类研究、发展动态

由于我国煤炭资源较丰富，但石煤热值较低，还没有引起足够重视，所以相关研究较迟缓，尤其对发热量的测定尚无标准方法，从网上查询有关石煤科研讯息，对石煤中钒的提取的较多，关于发热量的测定都没有从碎样角度和考虑灰分较大等因素，对发热量的实际操作做进一步的研究，仅参照标准煤执行。从资料上看我们发现一些单位有各自计算某矿点石煤发热量的经验公式，经推广运用都有同样的弊病，因此我们认为这些计算石煤发热量的公式之所以有很大的局限性，而且难以理解主要是这些公式的本身还没有较全面地反映石煤工业分析各成分在燃烧时热效应的本质。

2　石煤的样品加工方法及粒度的探讨

按照煤样标准分析规范，煤样加工后的粒度为0.177mm（80目），但石煤样品致密坚硬，灰分高，粒度大，碳质与氧有效接触面积小，烧不透，石煤在氧弹中不易燃烧或燃烧不完全，要想得到最大热值，只有让石煤充分完全燃烧，才能放出最大热量，增大石煤燃烧表面积是最好的办法，而增大样品表面积就要减小样品的粒度。必须选择合适的样品粒度。考虑到样品在破碎过程中，碳质极易遭到破坏，而使热值偏低。

3　石煤的样品加工方法及粒度的改进

传统的制样设备是通过破碎机，把样品制备成0.241mm（20目），然后再用煤样震盘机制备成粒度为0.177mm（80目）的样品。但石煤致密坚硬，震盘剧烈的上下对压极易破坏样品中的碳质，引起烧煤，造成样品在制样阶段损失热量，且不易加工成极细粒度的样品。而棒磨破碎制样的原理是靠磨棒与磨棒之间的敲击，不剧烈，可以把坚硬的岩石加工成0.097mm（160目）的样品，但时间长，要60分钟，效果是样品中的炭质不易被破坏，热值损失少。

4　棒磨破碎制样不同粒度样品发热量的效果验证

为了验证棒磨破碎制样不同粒度的效果，选择五组石煤样品的不同粒度的样品，用相同的发热量测定方法对其进行测定。传统煤样加工后的粒度为0.177mm（80目），用棒磨破碎法加工后的粒度为0.177、0.149、0.125、0.097 mm（80、100、120、160目）筛，称取不同粒度煤样，用相同的方法对发热量进行测定。分析测定结果见下表。

石煤发热量测定不同于岩石矿物分析，岩矿分析有国家标准物质监控，而石煤无标准物质，即使带标准煤监控，也不能说明石煤结果准确，所以衡量标准为：同一煤样样品燃烧最彻底，发热量最大，平行分析结果最稳定。

从表1中可以看出传统煤样加工方法制备的样品的热值较低，或不燃烧，而棒磨破碎法加工方法制备的样品的热值普遍较高，粒度为0.097 mm（160目）的热值最高，且重现性最好。从煤的燃烧原理来分析，热值越高越好，说明煤充分完全燃烧。