滇東舊堡煤礦煤的可選性研究＊

周 娉崔 彬

(1.中國地質大學,北京市海淀區,100083;2.湖南工程學院,湖南省湘潭市,411104)

滇東舊堡煤礦煤的可選性研究＊

周 娉1,2崔 彬1

(1.中國地質大學,北京市海淀區,100083;2.湖南工程學院,湖南省湘潭市,411104)

在分析了滇東舊堡煤礦煤層煤質特征的基礎上,利用篩分試驗和浮沉試驗研究了該礦區煤的可選性。研究結果表明,該礦區 K2、K5可采煤層均為中灰分、特低硫和中等揮發分煤。篩分試驗結果顯示,在13～0mm粒級中,主采煤層的煤主要分布在13～6mm的粒度范圍內,且篩分后各粒級水分、硫分均無大的變化,但灰分都隨粒度減小而有所下降。浮沉試驗結果顯示,K2煤層的煤為難選煤,K5煤層的煤則為極難選煤。

煤質 可選性 篩分試驗 浮沉試驗 舊堡煤礦

煤的可選性是指煤與無機物質可分離的難易程度,反映了按要求的質量指標從原煤中分選出合格產品的難易程度,它是選煤工藝研究和選煤廠設計的主要依據。通過評價煤的可選性,可以選擇合理的分選方法,并對分選效果進行預先初步估計,而選煤廠則可根據入選原煤的可選性等級,概略地評定煤的分選效果。云南宣威市倘塘鎮舊堡煤礦蘊藏著較為豐富的煤炭資源,已對當地的工業、民用和國民經濟的發展起著十分重要的作用,但未曾對該礦區燃煤可選性做過系統分析。因此,本文在研究舊堡煤礦煤層煤質特征的基礎上,探討其主采煤層的可選性。

1 礦區地質特征

舊堡煤礦礦區內地層傾角為4～10°,主要發育有2條斷層,地質構造復雜程度屬中等類型。該礦區出露的地層從老到新分別為:二疊系上統宣威組、三疊系下統卡以頭組和飛仙關組及第四系,其中宣威組為含煤地層。該礦區含煤地層共含煤6層,煤層自下而上編號為 K1、K2、K3、K4、K5、K6,其中 K2、K5煤層屬全區可采煤層,其余煤層屬不可采煤層。K2煤層厚度為0.81～1.24 m,平均厚度為1.10 m;K5煤層厚度為0.78～0.97 m,平均厚度為0.85 m。

2 煤巖煤質特征

2.1 煤巖特征

據井下觀察,礦區范圍內 K2可采煤層以半暗煤為主,半亮煤次之,K5可采煤層則以半亮煤為主,半暗煤次之。

2.2 煤質特征

舊堡煤礦各可采煤層的煤質特征如表1所示。可以看出,礦區內 K2、K5煤層原煤的灰分含量平均值分別為20.28%和19.38%,均為中灰分煤;K2、K5煤層原煤的全硫含量平均值均為0.13%,屬特低硫煤;K2、K5煤層原煤揮發分平均值分別為26.95%和27.84%,屬中等揮發分煤。

表1 舊堡煤礦煤層煤樣工業分析結果

3 煤的可選性

3.1 篩分試驗

滇東舊堡煤礦 K2、K5可采煤層煤樣在13～0mm粒級中的篩分試驗結果分別如表2和表3所示。可以看出,13～6mm的粒度范圍內 K2、K5可采煤層煤樣的浮煤回收率分別為57.23%和56.99%,表明舊堡煤礦13～0mm粒級中的煤大部分分布在13～6mm粒度范圍內。不僅如此,無論是 K2還是 K5主采煤層的煤樣,篩分后各粒級水分、硫分無大的變化,均保持篩前的原煤特征,但灰分都隨粒度減小而有所下降。該礦區與滇東北鎮雄煤田晚二疊世煤中硫分在各粒級中的變化規律基本一致。

表2 舊堡煤礦 K2可采煤層煤樣(13～0mm粒級)篩分試驗結果

3.2 浮沉試驗

分選密度±0.1含量法(簡稱“δ±0.1含量法”,下同),在許多國家都得到應用,也是我國目前評定煤炭可選性的主要方法。該方法的煤層可選性評定標準如表4所示。滇東舊堡煤礦 K2、K5煤層屬焦煤,按 GB/T397-1998《冶金焦用煤技術條件》標準,指定浮煤灰分為10%和11.5%對煤的可選性進行評價。

表3 舊堡煤礦 K5可采煤層煤樣(13～0mm粒級)篩分試驗結果

表4 中國煤炭可選性評定標準(GB/T16417-1996)

根據浮沉試驗結果,該礦區 K2、K5煤層煤的可選性曲線分別如圖1和圖2所示。由圖1可以看出,當浮煤灰分為10%時,其產率為13.62%,相應的沉煤產率為86.38%,根據試驗結果,K2煤層理論分選密度為1.404 g/cm3,則其相應的δ±0.1含量為初始值 29.99%;同樣,當浮煤灰分為11.5%時,其相應的δ±0.1含量初始值為33.52%。由于理論分選密度小于1.7 g/cm3,按“δ±0.1含量法”規定,此時所求得的δ±0.1含量初始值應扣除沉矸,δ±0.1含量最終值按公式,計算結果見表5。不難看出,當分選密度為1.404和1.418,δ±0.1含量最終值均大于30%而小于40%。根據中國煤炭可選性評定標準,K2可采煤層的煤為難選煤。

圖1 舊堡煤礦 K2煤層煤的可選性曲線圖β—浮煤曲線;λ—灰分分布曲線;θ—沉煤曲線;δ±0.1—密度±0.1曲線;δ—密度曲線

由圖2可知,當浮煤灰分為11.5%時,其產率為21.80%,相應的沉煤產率為78.20%,根據試驗結果,K5煤層理論分選密度為1.41 g/cm3,則其相應的δ±0.1含量初始值為43.75%。同樣由于理論分選密度小于1.7 g/cm3,按“δ±0.1含量法”規定,此時所求得的δ±0.1含量初始值應扣除沉矸,δ±0.1含量最終值按公式,計算結果見表5。不難看出,當分選密度為1.41,δ±0.1含量最終值大于40%。根據中國煤炭可選性評定標準,K5可采煤層的煤為極難選煤。

圖2 舊堡煤礦 K5煤層煤的可選性曲線圖β—浮煤曲線;λ—灰分分布曲線;θ—沉煤曲線;δ±0.1—密度±0.1曲線;δ—密度曲線

表5 舊堡煤礦 K2、K5可采煤層煤的可選性評價結果表

4 結論

(1)滇東舊堡煤礦煤層煤質分析結果表明,K2、K5可采煤層均為中灰分、特低硫和中等揮發分煤。

(2)篩分試驗結果表明,在13～0mm粒級中,滇東舊堡煤礦各主采煤層的煤主要分布在13～6mm的粒度范圍內,且篩分后各粒級水分、硫分均無大的變化,都保持篩前的原煤特征,但灰分都隨粒度減小而有所下降。

(3)浮沉試驗結果表明,舊堡煤礦 K2煤層的煤為難選煤,K5煤層的煤則為極難選煤。

[1]李生盛.煤炭可選性的控制因素及其評價[J].選煤技術,2003(3)

[2]盧栓盛,任書堂,黃憲平,楊勝遠.煤炭可選性評定方法的探討[J].選煤技術,2002(3)

[3]王羽玲,王羽娟,陳海旭.太西煤的可選性與加工利用研究[J].選煤技術,2000(6)

[4]戴紅莉,潘蘭英.煤炭可選性評定方法的現狀與研究方向[J].煤炭加工與綜合利用,2008(1)

[5]張鵬.寧夏鴛鴦湖礦區煤的可選性特征[J].中國煤炭地質,2009(11)

[6]潘蘭英.煤炭可選性評定方法的現狀與展望[J].焦作工學院學報(自然科學版),2003(2)

[7]張名泉,朱長生,趙彩鳳,佟鑫.滇東北鎮雄煤田晚二疊世煤中硫的可選性[J].煤田地質與勘探,2008(4)

[8]代世峰,任德貽,艾天杰,周強,毛鶴齡.烏達礦區主采煤層可選性評價的地質因素研究[J].中國礦業大學學報,2000(3)

[9]聶愛國,毛家仁.龍山燃煤煤質特征及原煤可選性研究[J].煤田地質與勘探,2001(3)

[10]國家技術監督局.GB/T 16417-1996煤炭可選性評定方法[S].北京:中國標準出版社,1996

(責任編輯 張毅玲)

Washability of coal in Jiubao coalmine,eastern Yunnan

Zhou Ping1,2,Cui Bin1
(1.China University of Geosciences,Haidian,Beijing 100083,China;2.Hunan institute of Engineering,Xiangtan,Hunan,411104,China)

On the basis of the coal quality characteristics,the screening and float-and-sink tests have been carried out to investigate the washability of the coals in the Jiubao coalmine,eastern Yunnan.The results showed that the K2,K5coal seams were medium ash,extremely low-low sulfur and medium volatile coals.The screening test results showed that the coals in the 0～13mm grain grade were mainly distributed in the size range of 13～6mm.The levels of the water and total sulfur varied little in different size grades of coals,but in a same size grade the ash decreased with the size.The float-and-sink tests showed that the coal washability of K2coal seam was in the difficult degree,and the coal washability of K5coal seam was in the extremely difficult degree.

coal quality,washability,screening test,float-and-sink analysis,Jiubao coalmine

TD940.2

B

湖南省自然科學基金項目(09JJ3085)。

周娉(1979-),女,湖南桃江人,中國地質大學(北京)地學院博士生,湖南工程學院講師。