長治地區(qū)煤炭灰分含量與煤灰成分關(guān)系研究

郭 亮

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長治 046000)

我國雖然煤炭儲(chǔ)量豐富，但是作為一種不可再生能源，煤炭污染嚴(yán)重，給我國的生態(tài)環(huán)境帶來了無窮的危機(jī)與隱患。因此，煤的清潔、高效、低污染利用技術(shù)的開發(fā)，是我國目前日益急切的需求[1-2]。

當(dāng)前，我國煤化工技術(shù)是以煤氣化作為源頭，以一碳化學(xué)為基礎(chǔ)，從而合成一系列清潔燃料產(chǎn)品來代替基礎(chǔ)煤燃料。煤氣化工藝復(fù)雜，氣化爐對(duì)煤質(zhì)的要求也較高，我省的煤炭種類豐富，不同地區(qū)的煤種不同，即使相同煤種性質(zhì)也不一致，因此，對(duì)煤質(zhì)的研究尤為重要。對(duì)于氣化爐，煤氣化技術(shù)考慮煤質(zhì)的水分含量、灰熔點(diǎn)、灰成分、發(fā)熱量的參數(shù)作為氣化爐煤質(zhì)的指標(biāo)。其中，灰成分中的硅鋁比尤為重要。灰成分的檢測(cè)采用X射線熒光光譜法，此方法分析時(shí)間長，且檢測(cè)費(fèi)用較高[3-6]。本文通過研究灰分與硅鋁比的關(guān)系，初步判定硅鋁比可以作為符合氣化爐要求的參數(shù)指標(biāo)，其不僅能快速有效地鎖定煤質(zhì)，同時(shí)可以降低分析成本。文獻(xiàn)中大都研究了灰熔點(diǎn)與灰分的關(guān)系，對(duì)于灰分含量與灰成分的關(guān)系研究還是空白，本文研究將為今后此類研究打下基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)煤樣

分析煤樣選取長治地區(qū)2個(gè)煤礦的原煤和1個(gè)洗煤廠的精煤，進(jìn)行了約半年的不定期跟蹤取樣。

1.2 灰分的測(cè)定

煤的灰分分析按GB/T212-2008《煤的工業(yè)分析方法》中緩慢灰化法測(cè)定。

稱取1 g粒度為0.2 mm以下的空氣干燥煤樣，于馬弗爐中，在不少于30 min的時(shí)間內(nèi)，將爐溫升至約500 ℃，并保持30 min。繼續(xù)升到815 ℃，下灼燒1 h，恒重稱量，根據(jù)殘留物質(zhì)量計(jì)算出灰分含量。

1.3 煤灰成分分析

1.3.1 主要儀器及試劑

實(shí)驗(yàn)使用X-熒光光譜儀(荷蘭帕納科AxiosmaX)進(jìn)行測(cè)量；使用鉑黃金坩堝[質(zhì)量分?jǐn)?shù)Pt(95%)+Au(5%)，底部直徑不小34 mm，厚度不小于1 mm，底部內(nèi)表面平整，定期拋光]及模具，在帶控溫的熔融設(shè)備進(jìn)行熔片；助溶劑為四硼酸鋁和偏硼酸鋁(質(zhì)量比為2∶1)；脫模劑為碘化銨。

1.3.2 樣品的制備

煤樣先按GB/T212-2008《煤的工業(yè)分析方法》中緩慢灰化法制取灰樣。

鉑黃金坩堝中稱取0.700 0 g灰樣、7.000 g助溶劑，用玻璃棒攪拌均勻后，在熔樣機(jī)上熔融約10 min，搖勻10 min，取出，將熔融試樣快速倒在已加熱的鉑黃金模具中，水平靜置冷卻后，將熔片倒出，在非檢測(cè)面貼標(biāo)簽后放于干燥器中備用。

1.3.3 檢測(cè)

先使用煤灰成分分析國家標(biāo)準(zhǔn)樣品(ZBM0942、ZBM0952、ZBM0962、ZBM1082、ZBM1102、ZBM1072)等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。再將熔好的樣片進(jìn)行分析檢測(cè)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表1和表2分別是長治地區(qū)不同礦采取的不同煤樣所得出的灰分和硅鋁比實(shí)驗(yàn)結(jié)果。并將3個(gè)礦的分析結(jié)果，分別以灰分含量為縱坐標(biāo)，以灰成分中硅鋁比為橫坐標(biāo)，得出圖1的趨勢(shì)圖。

表1 灰分分析結(jié)果

表2 灰成分硅鋁分析結(jié)果

圖1 礦灰分和硅鋁比線性圖

2.2 結(jié)果分析

由上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，3個(gè)礦的煤由于地理位置的不同，灰分和硅鋁比表現(xiàn)出不同的數(shù)值。但是對(duì)于同一個(gè)礦的煤來說，隨著煤質(zhì)灰分的增大，硅鋁比也在增大，整體呈上升趨勢(shì)。

3 結(jié)語

1) 煤樣完全燃燒后，煤灰的成分是由金屬氧化物和非金屬氧化物及其鹽類組成的復(fù)雜物質(zhì)，以SiO2和Al2O3為主，兩者占了灰成分的80%～85%，會(huì)隨著灰分有波動(dòng)，而其他的Ga、Fe等氧化物則基本不變。

2) 長治地區(qū)煤質(zhì)灰成分中硅鋁比與灰分呈一定的線性關(guān)系，可以通過灰分判斷出硅鋁比大致范圍，節(jié)省分析費(fèi)用，為配煤分析提供依據(jù)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以通過對(duì)每個(gè)礦的煤質(zhì)進(jìn)行一段時(shí)間灰分和硅鋁比的監(jiān)測(cè)，得出相應(yīng)的規(guī)律。