煤炭篩分資料與浮沉資料合并方法的研究

2016-01-19 12:35:40楊劍波

選煤技術 2016年3期

楊劍波

(貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州貴陽 550023)

煤炭可選性是指通過分選改善煤質(zhì)的可處理性[1-2]，通常通過篩分試驗和浮沉試驗研究其在分選加工時，按照要求的質(zhì)量指標分選出精煤產(chǎn)品的難易程度。可選性是一個概略的定性概念，它一方面反映的是煤炭本身固有特性(絕對性)，是煤炭自身的屬性；另一方面其又具有相對性，是一個相對概念，同一原煤在要求精煤灰分不同時，表現(xiàn)出不同的可選性[3-6]。

DZ/T 0215—2002《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》[7]規(guī)定：煤芯煤樣可選性試驗(簡易可選性樣)的見煤點應在10%～20%之間，勘探階段的先期開采地段(第一水平)應達到30%，露天礦拉溝地段應在50%～100%之間。根據(jù)煤田地質(zhì)勘查設計要求，采取可采煤層的篩分和浮沉煤樣，在對其化驗的基礎上分析每個樣品的指標，確定該采樣點煤炭在某一精煤灰分時的可選性等級。但每個煤層采取一個篩分、浮沉煤樣，只能說明該點煤炭的可選性。為了全面了解勘查區(qū)煤炭的可選性，往往需要對同一煤層采取多組篩分、浮沉煤樣，并對其可選性進行分析與評價。

結(jié)合煤樣的實際篩分、浮沉資料，介紹了多組煤樣篩分資料與浮沉資料分別合并的方法，并對合并前后的煤質(zhì)指標進行對比分析，進而評價勘查區(qū)煤炭在不同精煤灰分時的可選性等級，這對煤田開發(fā)、選煤廠設計、選煤效果預測、煤氣發(fā)生爐技術經(jīng)濟評估有一定的借鑒意義。

1 采樣要求

根據(jù)《煤炭資源勘探煤樣采取規(guī)程》((87)煤地字第656號)和《<煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范>實施指導意見》及MT/T 1090—2009《煤炭資源勘查煤質(zhì)評價規(guī)范》[8]規(guī)定：簡易可選性樣可在坑道中專門采取或從煤層煤樣中縮取，煤樣質(zhì)量不少于40 kg；其也可從鉆孔中采取，煤樣質(zhì)量根據(jù)煤層薄厚而定，其中薄煤層煤樣質(zhì)量不少于5 kg，當薄煤層煤樣質(zhì)量不足時，可在相鄰兩孔或多孔的同一煤層中合并采樣。

2 合并方法

在研究過程中，煤炭篩分資料、浮沉資料分別合并時采用算術平均法，該方法分為簡單算術平均法和加權(quán)算術平均法兩種。簡單算術平均法主要用于處理未分組的原始數(shù)據(jù)，加權(quán)算術平均法主要用于處理經(jīng)過分組整理的數(shù)據(jù)[9]，兩種方法的具體表達式為：

(1)

(2)

式中：A為簡單算術平均數(shù)；M為加權(quán)算術平均數(shù)；a1、a2、a3…an為各組數(shù)據(jù)；n為數(shù)據(jù)個數(shù)；N為變量值；f為次數(shù)。

2.1 篩分資料的合并

2.1.1 合并方法

在獲取簡易篩分試驗結(jié)果的基礎上，采用如下方法合并相關煤質(zhì)指標：煤樣質(zhì)量、損失量、不同粒級質(zhì)量、總樣化驗結(jié)果(Mad、Ad、St,d)采用簡單算術平均法計算；不同粒級的Mad、Ad、St,d采用加權(quán)算術平均法計算。另外，篩分誤差為煤樣質(zhì)量與損失量之比，灰分誤差(絕對)為總樣化驗灰分與篩分煤樣灰分之差的絕對值。

2.1.2 合并過程與結(jié)果分析

根據(jù)煤樣采制化的相關要求，在清鎮(zhèn)市明錦煤礦10號煤層采取兩組煤樣，分別命名為樣1和樣2。樣1的質(zhì)量為8 515 g，損失量為15 g，篩分誤差為0.18 %，灰分誤差為0.46 %，Mad為2.34%，Ad為28.98 %，St,d為0.34 %；樣2的質(zhì)量為11 965 g，損失量為5 g，篩分誤差為0.04 %，灰分誤差為0.44 %，Mad為2.70%，Ad為25.96 %，St,d為0.45 %。兩組煤樣的簡易篩分試驗結(jié)果見表1。

表1 兩組煤樣的簡易篩分試驗結(jié)果

合并樣1和樣2的篩分資料后可得：合并煤樣的總質(zhì)量為10 240 g，損失量為10 g，篩分誤差為0.10 %，灰分誤差為0.01%，Mad為2.52%，Ad為27.47 %，St,d為0.40 %。合并煤樣的簡易篩分試驗結(jié)果見表2。

表2 合并煤樣的簡易篩分試驗成果

由表1、表2可知：合并后的煤樣篩分資料能反映出合并前的基本信息，在篩分資料合并前后，13～6 mm粒級產(chǎn)率都最高，其次是3～0.5 mm粒級和6～3 mm粒級，<0.5 mm粒級產(chǎn)率最低；各粒級均為特低硫煤，6～3 mm粒級和3～0.5 mm粒級為中灰煤，13～6 mm粒級以中灰煤為主，<0.5 mm粒級以中高灰煤為主。由此可見，篩分資料合并前后，煤樣的煤質(zhì)指標基本一致。

2.2 浮沉資料的合并

2.2.1 合并方法

對于13～0.5 mm粒級煤炭的簡易浮沉試驗結(jié)果，采用如下方法合并相關指標：不同密度級的產(chǎn)率和δ±0.1含量的產(chǎn)率采用簡單算術平均法計算，不同密度級的灰分采用加權(quán)算術平均法計算。

2.2.2 合并過程與結(jié)果分析

依據(jù)煤樣采制化的相關標準，在該煤礦10號煤層采取兩組煤樣，分別命名為樣3和樣4，然后對其進行化驗，兩組煤樣的13～0.5 mm粒級簡易浮沉試驗結(jié)果見表3，合并煤樣的簡易浮沉試驗結(jié)果見表4。

表3 兩組煤樣的13～0.5 mm粒級簡易浮沉試驗結(jié)果

表4 煤層煤樣的13～0.5 mm粒級簡易浮沉試驗結(jié)果

由表3、表4可知：合并后的浮沉資料也能反映出合并前的基本信息，合并前后1.40～1.50 g/cm3密度級產(chǎn)率都最高，其次是1.50～1.70 g/cm3密度級，1.70～2.00 g/cm3密度級產(chǎn)率較低，<1.40 g/cm3密度級產(chǎn)率最低；煤樣灰分隨密度的增大而增高，<1.50 g/cm3為特低灰煤，1.50～1.60 g/cm3為低中灰煤，1.60～1.70 g/cm3為中高灰煤，1.70～1.80 g/cm3為中高/高灰煤，>1.80 g/cm3的灰分在50%以上，幾乎全部為石煤；浮物累計產(chǎn)率和灰分隨密度的增大而增高，沉物累計產(chǎn)率和灰分隨密度的增大而降低，δ±0.1含量的產(chǎn)率隨密度的增大而降低。