原煤筛分沉浮特性的试验研究_徐高飞.pdf

煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 0引言 煤炭作为分布最广的化石燃料， 其储量占到世界 化石燃料可采资源量的 66.8。 煤炭作为重要的基础 能源被广泛应用于发电、 化工、 冶炼、 建材、 民用等领 域[1]。 但是， 煤炭一方面作为工业的基础为人类带来能 源， 同时在利用的时候也伴身着诸多问题， 储量逐渐 枯竭， 大气污染， 气候变化， 水源紧张， 耕地面积流失[2]。 如果不对煤炭清洁利用， 将对我们居住的地球造成不 可挽回的破坏。 煤炭洗选加工是煤炭生产和高效利用 过程中不可缺少的一个重要环节， 是实现煤炭清洁利 用、 节能减排和可持续健康发展的基础和前提。煤炭 洗选加工是根据原煤 （毛煤 ） 、 矿物杂质和煤矸石的粒 度、 密度、 硬度、 润湿性等物理化学性质的差别， 采用 机械筛分、 物理选煤、 物理化学选煤、 化学选煤和微生 物选煤等处理方法， 清除原煤中的杂质， 排除矸石， 实 现降低灰分、 硫分和水分， 从而提高煤炭回收率， 回收 伴生物矿， 改善煤炭质量[3]， 按照市场所需求的产品分 选加工生产出不同规格品种及不同用途的煤炭产品， 以供不同用户的过程， 是煤炭达洁净、 高效利用的目 的及后续深加工的必要前提。 本文拟通过原煤的筛分 沉浮试验来得到煤粒级变化过程中硫灰分的变化特 征， 进而对原煤脱硫灰的可行性进行评价， 同时为原 煤脱硫灰的方法提供现实依据。 1煤中硫灰分介绍 煤中的硫赋存形式为有机硫， 与自然界中有机硫 的一般组成结构相比，煤中有机硫组成相对较为复 杂。通常， 低变质煤和高变质煤中的有机硫组成成分 分别以脂肪族和环状的为主。随着煤变质程度的不 同， 煤中有机硫化合物类型也在逐步改变， 在早期的 成岩阶段煤中有机硫化合物主要为饱和型化合物， 而 在晚期的成岩阶段煤中有机硫化合物以噻吩硫化合 物为主。煤中的无机硫以硫铁矿硫和单质硫为主， 硫 铁矿主要指的是黄铁矿， 而目前脱去煤中的无机硫就 是要脱去黄铁矿。 不同的煤种中有机硫和无机硫的含 量有差异。据不完全统计， 在全国范围内的高硫煤中 硫分含量平均为 2.81， 其中无机硫和有机硫分别占 1.75和 1.06。 煤中的灰分一般指的是煤体燃烧后其中的矿物 质形成的残渣， 同样煤体的变质程度不同灰分含量就 不同， 组成成分也有差别。 具体地说， 灰分可分为内在 原煤筛分沉浮特性的试验研究 徐 高 飞 （霍州煤电团柏煤矿白龙洗煤厂 ，山西 霍州 031412 ） 摘要 本文通过原煤的筛分沉浮试验来得到了煤粒级变化过程中硫灰分的变化特征，进而对原煤 脱硫灰的可行性进行了评价， 认为在低密度范围内不同粒级煤的可选性为难选， 煤灰分脱出的效果受 煤粒度变化的影响很小； 原煤中有机硫集中在 1.4g/cm3以下的密度级中， 而黄铁矿集中在 1.8g/cm3以 上的密度级； 当精煤灰分为 14时， 可选等级最高， 可选性最佳。 关键词 原煤 ； 沉浮 ； 脱硫灰 ； 筛分 中图分类号 TD94文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2019 ） 06-0095-03 Experimental Study on Uplift and Floatation Characteristics of Raw Coal Screening XU Gaofei （Huozhou Coal Electric Group Bai Bai Shan coal washing plant ， Shanxi Huozhou 031412 ） Abstract In this paper, the change characteristics of sulfur ash in the process of coal particle size change are obtained through the screen- ing and subsidence test of raw coal, and then the feasibility of desulphurization ash in raw coal is uated. It is considered that the se- lectability of different grades of coal in the low density range is difficult to choose, and the effect of the coal ash removal is affected little by the change in coal particle size; the organic sulfur in the raw coal is concentrated in the density grade below 1.4 g/cm3, while the yellow iron The mine is concentrated at a density level of 1.8g/cm3or more; when the clean coal ash is divided into 14, the highest grade is available, and the best selectability is achieved. Keywords Raw coal ; ups and downs ; desulphurization ash ; screening 95 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 灰分和外在灰分， 前者是原生矿物质形成的， 后者是 煤炭开采过程中混入的外在矿物质形成的。 煤体中的 可燃成分随着灰分所占比例的提高而减小， 同时灰分 也是有害物质， 会减小煤炭燃烧的热值。国内主要通 过物理化学方法来脱去煤中的灰分， 以减小对环境的 污染以及降低煤炭燃烧成本。 2原煤化学性质 通过对原煤进行工业分析、 元素分析以及形态硫 分析可得 原煤硫分和灰分所占比例分别为 3.47和 27.01， 硫分较高， 灰分属于中灰分， 无机硫以黄铁 矿为主。基于国标的煤炭沉浮试验方法， 本文进行了 原煤的筛分沉浮试验， 对得到的精煤进行硫灰分成分 测试， 进而得到这两种组分随着粒级的变化趋势。 3原煤的筛分试验 通过原煤的筛分试验得到了不同粒度煤的含量， 如表 1 所示， 同时还可以得到不同粒级下硫灰分的含 量， 如图 1 所示。 表 1原煤筛分得到的不同粒级结果统计表 图 1不同粒级下硫灰分的含量示意图 从表 1 中可以看出，原煤筛分后，原煤粒度在 0～0.5mm 以及 0.5～3mm 范围 内的含量相等，均为 24； 粒度在 3～6mm之间的含量相对较低， 仅为 7。 以 13mm为界，粒度在 13mm以下的含量为 72， 比 例较高， 总体上说明本次试验所用原煤易碎， 故在破 碎过程中要避免过碎而导致的泥化现象。 在图 1 中， W表示不同粒级含量的百分比， Ad 表 示灰分含量， Sad 表示硫分含量。从图中可以发现， 原 煤灰分含量几乎随着粒级的减小而不断减小， 当粒级 在 6～50mm 范围内时，灰分变化不明显；当粒度在 0.5～6mm 范围内时， 灰分减小速率较快； 而后又逐渐 趋于稳定， 灰分含量最小值为 18.5， 由此可见原煤 较脆， 大粒级中灰分含量高， 而小粒级中灰分含量较 低。 对于原煤硫分来说， 随着粒级的变化， 硫分含量表 现为拱状， 当粒级在 6～13mm之间时， 硫分含量最大， 为 4.5； 而粒级在 0～0.5mm 之间时， 硫分含量最小， 为 2.9， 总体上， 在不同粒级范围内分布的硫分含量 较为平均。 4原煤的沉浮试验 通过原煤的沉浮试验得到的回收率与密度级间 的关系如图 2 所示， 从图中可以看出， 在 1.3～1.5g/cm3 范围内原煤回收率最大，该区域为低密度区； 在 1.5～1.7g/cm3范围内原煤回收率最小，该区域为中密 度区； 此后不同粒级煤的回收率随着密度级的增加而 缓慢增大。 另一方面， 在低密度范围内， 不同粒级煤的 回收率与粒度呈负相关关系，而在高密度范围内， 不 同粒级煤的回收率与粒度呈正相关关系。总而言之， 在低密度范围内不同粒级煤的可选性为难选， 同时难 选程度随着粒级的增大而减小。 图 2回收率与密度级间的关系示意图 通过原煤的沉浮试验得到的不同粒级煤的灰分 与密度级间的关系如图 3 所示，从图中可以看出， 随 着密度级的增大，不同粒级煤的灰分变化趋势相同， 均表现为线性关系， 而且同一密度级下不同粒级煤灰 分的含量也趋于相同， 由此可见煤灰分脱出的效果受 煤粒度变化的影响很小。 通过原煤的沉浮试验得到的不同粒级煤的硫分 与密度级间的关系如图 4 所示，从图中可以看出， 不 同粒级煤硫分的变化趋势随密度级的改变而基本相 同，只是在同一密度级下不同粒级煤硫分的含量不 同。当密度级在 1.4g/cm3以下时， 各粒级煤硫分基本 保持在大约 2.7的水平， 而密度级在 1.4～1.8g/cm3范 围内不同粒级煤硫分的含量差异较大，密度级在 1.8g/cm3以上时不同粒级煤硫分的含量突然增加， 这 是受到煤内部所含换铁矿的影响， 这种黄铁矿可能与 原煤粒度 /mm0～0.50.5～33～66～1313～2525～50 产率 /24247171315 96 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 矸石共生， 也可能为高密度解离得的。 总而言之， 原煤 中有机硫集中在 1.4g/cm3以下的密度级中， 而黄铁矿 集中在 1.8g/cm3以上的密度级。 图 3不同粒级煤的灰分与密度级间的关系示意图 图 4不同粒级煤的硫分与密度级间的关系示意图 5原煤脱硫灰的可行性评价 通过上述试验得到的 0.5～50mm 粒级下原煤的 可选性特征如图 5 所示， 由此可得到原煤可选性划分 等级， 见表 2。 图 50.5～50mm 粒级下原煤的可选性特征示意图 从图 5 和表 2 中可以看出， 整体上， 随着精煤灰 分的增大， 原煤可选难度在减小， 可选性提高； 当精煤 灰分为 14时， 可选等级最高， 可选性最佳。由上述 分析可知， 硫分脱出受密度级的影响较小， 而且由于 精煤灰分高， 故同时实现脱硫灰是不可能的。当密度 级在 1.4g/cm3以下时， 灰分很高， 脱灰难度较大。 当密 度级在 1.8g/cm3以上时， 硫分含量高， 可以通过机械 方法脱出该部分煤的硫分， 而密度级较小时硫分含量 相对较低， 通过机械方法脱出的效果不好， 可通过化 学方法进行脱出。 表 2原煤可选性划分等级结果统计表 6结束语 通过原煤的筛分沉浮试验来得到了煤粒级变化 过程中硫灰分的变化特征， 进而对原煤脱硫灰的可行 性进行了评价， 得到主要结论如下 1 ） 原煤易碎， 故在破碎过程中要避免过碎而导致 的泥化现象。 在不同粒级范围内分布的原煤硫分含量 较为平均。 2 ） 在低密度范围内不同粒级煤的可选性为难选， 同时难选程度随着粒级的增大而减小， 煤灰分脱出的 效果受煤粒度变化的影响很小。 原煤中有机硫集中在 1.4g/cm3以下的密度级中，而黄铁矿集中在 1.8g/cm3 以上的密度级。 3 ） 当精煤灰分为 14时， 可选等级最高， 可选性 最佳。 当密度级在 1.4g/cm3以下时， 脱灰难度较大； 当 密度级在 1.8g/cm3以上时，可以通过机械方法脱硫， 而密度级较小时通过机械方法脱硫的效果不好。 参考文献 [1] 王恩泽. 动力煤深度筛分降低煤泥产率的研究 [D]. 安徽 理工大学,2017. [2] 刘汉刚,向伯涛. 石圪台选煤厂分煤层洗选加工方案的设 计[J]. 选煤技术,2016, （01） 91- 94. [3] 王宏凯,郭苗,王勇,王福顺,胡章胜,梁军. 潮湿细粒原煤深 度筛分堵孔粘孔现象的分析 [J]. 煤矿机械,2010, （03） 225- 227. 作者简介 徐高飞 （1986-） ， 男， 山西大同人， 2016 年 7 月毕业于太 原理工大学矿井通风与安全专业， 助理工程师， 现从事选煤 技术工作。（收稿日期 2018- 11- 19） 精煤灰分 /δ0.1 含量 /可选等级 1046.9极为难选 1231.2难选 1414.8可选 1623.7一般难选 1823.7一般难选 97 ChaoXing