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煤样测试结果审查在矿物加工中的作用

2021-01-14

黑龙江科学 2021年8期
关键词:发热量煤质原煤

由 洋

(七台河技师学院,黑龙江 七台河 154600)

审查煤样测试结果、整理煤质资料应先分析测试结果之间的关系,如测试结果之间存在明显问题的应进行复查,避免错误地利用测试结果而影响对煤质的评价。

1 灰分测试结果的审查

第一,灰分的高低影响水分、挥发分、发热量、真视密度、黏结性等煤质指标,当灰分增高时,会降低变质程度较低的褐煤、长焰煤、不黏煤等煤类的水分,而炼焦用煤的水分会随灰分的增高而增高,随着灰分的增高挥发分随之增高,高灰煤的发热量测值越低变质程度越高,发热量测值与实际差值越大,灰分越高煤的黏结性越差。第二,原煤灰分是决定煤层有无开采价值的重要指标之一,应慎重审查超过可采灰分界线的样点。首先要核对取样的原始记录,样品中是否混有杂质,再检查与灰分有关的项目是否存在问题。应仔细对照样点的煤岩鉴定资料,找出灰分超限的原因。第三,浮煤的灰分比未经洗选的原煤要低,但是某些灰分不高的年轻褐煤经过洗选后,灰分产率反而比原煤还高,这是因为年轻褐煤的内表面积大,吸附性强,在洗选过程中煤样吸附的氯化锌未经充分洗脱,造成了这种结果。

2 水分测试结果的审查

煤中水分随变质程度的高低而变化,往往是由于多种原因造成或在测试过程中因意外差错而造成。原、浮煤的水分一般相差不多,但高灰年轻褐煤浮煤的水分应比原煤的水分要高,因为年轻褐煤的有机组分比无机矿物质吸附水分量大。挥发分在25%左右,焦渣特征为1号,水分测值也可能出现高值点或成片高值,这可能是在成煤初期经受不同氧化程度的结果,应分别进行统计。

3 挥发分测试结果的审查

原煤挥发分是计算煤中固定碳的指标,对煤质的评价意义不大,但浮煤挥发分是我国煤炭分类的重要指标。

不同成因类型的煤挥发分的产率差别很大,从烟煤至无烟煤,挥发分会随着煤的变质程度从高向低逐步下降。挥发分与元素碳的含量呈反比关系,一般可从挥发分产率结合焦渣特征中推算出碳的含量。煤岩的组分不同,挥发分也有所差异。变质程度相同的煤,稳定组分的挥发分最高,镜煤次之,丝炭最低。随着煤的变质程度增高,这种差别会逐渐缩小。不同的洗选液对煤的挥发分也有影响。由于矿物质会增高煤的挥发分产率,通常总是浮煤的挥发分产率低于原煤的挥发分产率,而且灰分愈高,原、浮煤挥发分产率的差别越大。也有一些反常的情况发生,即原煤的灰分产率不太高,而煤岩组成中焦炭类或稳定组分又较高,由于洗选,使比重较大、挥发分产率低的焦炭下沉,或者由于稳定组分富集,都会造成浮煤挥发分产率高于原煤的情况。在审查某煤层挥发分时,如果发现测值高低相差悬殊的样点,从采样、化验方面找不出原因时,应检查一下采样点附近是否存在侵入体,样品是否未脱离风、氧化带等其他地质情况。

4 发热量测试结果的审查

煤的发热量有弹筒发热量、高位发热量和低位发热量,每一种发热量又有4种基准。煤的各种基准及各基准发热量之间可以用公式换算出来。煤炭勘查评价媒质采用干燥基高位发热量。煤的发热量会随着变质程度的高低而变化,焦煤发热量最高。同一煤样,一般浮煤发热量高于原煤,且原煤灰分越高,原、浮煤两煤的发热量测值相差越大。但某些灰分较低、变质程度较低的煤,浮煤发热量与原煤接近,甚至略低于原煤的发热量。煤的恒湿无灰基高位发热量。在区分褐煤和长焰煤时,无灰基高位发热量是一个重要指标,当浮煤挥发分>37%、透光率>30%而≤50%的时候,煤的恒湿无灰基高位发热量>24 MJ/kg为长焰煤,否则为褐煤。

5 硫分测试结果的审查

煤中的硫分包括有机硫和无机硫。有机硫不宜洗选,无机硫以硫酸盐硫为主,易洗选。原煤洗选后的硫含量会降低。以有机硫为主的低硫煤,原、浮煤的硫分相差不大,但以有机硫为主的高硫煤经洗选后会造成浮煤含硫量高于原煤现象,浮煤硫分超过极限范围说明原、浮煤全硫含量至少有一个化验结果存在错误。煤中硫分与其他指标之间有如下关系,全硫增高,提高了弹筒发热量测值,当全硫大于4%时,必须测定弹筒洗液中的全硫,否则会降低高位发热量值。煤中全疏含量高,灰分测值增加,但煤中有机硫的高低不影响挥发分的测值。一些高硫煤层常因煤芯采取率较低,少数煤样硫分高出一般煤样,这是由于钻进时煤的磨损造成黄铁矿相对富集,使硫分增高,影响了煤中硫分的实际含量,利用时一定要合理取舍。

6 元素分析测试结果的审查

煤的元素分析是指对煤中碳、氢、氧、氮、硫5种元素的含量分别在煤中所占的比例。煤中元素各指标间、元素成分与浮煤挥发分间关系如下:第一,煤中碳元素含量最大。一般碳高则氢低、氢高则碳低。煤岩组分不同,碳和氢也有所差别。丝质组高时,碳含量增高、氢含量降低。以镜质组为主的煤,如果含碳酸盐矿物较多,碳含量的原煤也可能高于浮煤。第二,氧是煤中第三个重要元素,氧含量随碳含量的增高而降低。第三,煤中氮含量约为0.3%~3.0%,氪含量随煤的变质程度增加略有降低,随氢含量的增高而增高。弱黏煤和不黏煤中氮含量普遍为1%以下,一般认为弱黏煤和不黏煤生成于弱氧化环境,成煤初期植物中蛋白质受到氧化分解所致。有机硫含量高的煤,氮含量也普遍低于l%,同时碳和氧也较低。腐泥煤的氮含量要比腐植煤高。煤中无含氮矸石混入时,原煤中的氮含量要低于浮煤,当含无机氯化合物较多的矸石混入煤中,原煤中的氯含量可能高于浮煤。

7 审查煤样测试结果时应注意的几个问题

第一,煤质指标之间的关系只是一般规律,并不能完全代表煤质指标的所有关系,仅供审查煤质测试资料时参考。实际工作中,应充分应用煤岩学及煤质分析的有关知识,认真审核不同煤类及特殊成煤环境下的煤质资料。第二,矿区或井田,成煤原始物质、成煤环境相近,往往是单一的或是相邻的几个煤类,多数煤的指标变化范围较小,煤的化学性质和工艺性能都存在着一定的内在联系。审查煤质资料时,要重点审查煤质指标出现明显异常的测值。第三,如果检测出相同变质程度却具有不同黏结性的煤,即使在同一个采样点上,煤层各部位浮煤挥发分和煤的胶质层的最大厚度值都会相差悬殊,可能会造成煤类采样出现较大偏差,究竟是煤层遭受氧化,还是煤岩组分差异或其他原因所致,审查时一定要仔细分析原因,以便准确确定煤类。第四,在研究煤的黏结性时,要综合分析煤的变质程度、煤岩组分、矿物质含量、成煤环境等因素,如发现挥发分和黏结指数偏低时,应考虑钻取煤层时煤样是否烧焦,是否位于岩浆岩侵入带或在断层带上等。

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