低变质侏罗纪煤煤岩的选择性解离研究

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我国侏罗纪低变质烟煤具有储量丰富、煤质优良等特点,但其丝质组含量普遍偏高,严重制约了其作为化工原料用煤的转化效率。煤岩组分的分离是解决上述问题的重要途径。煤岩组分选择性解离是提高煤岩组分分选效率的关键。本文以神东上湾煤、神府张家峁煤、宁东羊场湾煤为研究对象,基于煤岩显微组分间的差异,利用常规粉碎方式和超细粉碎-分级系统对煤样进行选择性解离研究。利用激光粒度分析和偏光显微镜对煤岩组分的解离效果进行了表征,探索出煤岩组分差异性富集的规律。研究结果对煤岩组分高效解离具有一定的指导意义。主要结论如下:  (1)利用偏光显微镜对三种煤样进行了工艺煤岩学研究,结果表明:张家峁煤、上湾煤、羊场湾煤壳质组含量均小于1%;张家峁煤和上湾煤镜质组含量分别为53.8%和54.6%,惰质组分含量分别为45.6%和44.7%;羊场湾煤惰质组含量为53.9%,主要成分为丝质体和粗粒体,其含量分别为32.7%和12.6%。三种煤样煤岩组分整体呈条带状分布,主导分布宽度为50~300μm。局部出现部分团块状嵌布,嵌布粒度为10~45μm。通过对煤岩组分挥发分的差异的测定,确定了煤岩显微组分含量与干基挥发分的关系为:Vd=-0.1642I+42.4248;R2=0.9780,为后续的煤岩组分快速检测提供了一种较为实用的方法。  (2)利用两种典型的破碎方式,开展磨矿方式对煤岩组分解离规律的影响研究。结果表明:随着磨矿时间的增长,不同粒度级别的煤岩显微组分解离度均略有增长,综合比较发现煤岩显微组分的解离度与颗粒被粉碎的粒度相关;在棒磨过程中,当颗粒粒度小于45μm时,煤岩组分解离度大于90%;在球磨过程中,当颗粒粒度小于30μm时,煤岩组分解离度大于90%。说明棒磨作用在对煤岩组分解离的粒度选择性优于球磨作用。煤样破碎过程中对煤岩组分在不同粒级分配有差异,惰质组易富集于-45μm,镜质组易富集于+75μm;随着磨矿时间的增长,煤岩组分差异性富集现象逐渐减弱。  (3)在流化床气流冲击式超细粉碎-分级和机械冲击式超细粉碎-分级系统上,开展了不同煤样的煤岩组分超细粉碎与分选试验研究。通过粒度分析、煤岩光片分析、解离度分析等手段考察煤岩组分解离富集的效果。结果表明:与流化床气流冲击式超细粉碎分级系统相比,机械冲击式超细粉碎-分级系统在煤岩解离选择性以及煤岩组分差异性富集方面表现较优,其中分级机出口产品和布袋除尘产品的煤岩组分单体解离度超过90%,布袋除尘产品惰质组含量>65%。  (4)研究了微波预处理对煤岩组分解离的影响规律。结果表明:微波有助于煤粒内部产生裂隙和裂纹,对煤岩组分的解离有一定的辅助作用。随着微波功率增大,裂纹数量逐渐提高,当微波功率提高到1500 W时裂纹产生率最高。同时煤粒的粒度也对微波产生的裂纹有一定影响,当煤粒度在-0.125 mm~+0.074 mm时煤中裂纹数量最多。
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