張 寧,許 云,寧樹正,趙 彥
(1.中國煤炭地質總局第一勘探局地質勘查院,河北 邯鄲 056001;2. 河北工程大學 土木工程學院,河北,邯鄲 056038;3.河北省煤炭資源綜合開發與利用協同創新中心,河北 邯鄲 056038;4.中國煤炭地質總局,北京 100038)
煤由有機質和無機質2個部分組成,無機質既包括賦存其中的可識別的礦物,也包括與有機質結合在一起的金屬離子和陰離子[1]。煤中礦物質除了可以指示煤層形成后所經歷的各種地質作用外,還是有益/害元素的載體[2-4]。更重要的是煤中礦物質的特征及其組合形式對煤炭的加工利用和環境保護具有重要意義。一般而言,煤中礦物質的含量與煤的發熱量成反比,即礦物質含量越高,發熱量越低。除此之外,礦物質對煤的揮發分產率、燃燒過程以及煤灰組分都有重要的影響。煤在高溫燃燒時大部分礦物質會轉變成灰分,而煤灰的熔融特性及黏-溫特性是判別動力用煤和氣化用煤的重要指標[5]。在高溫燃燒過程中,賦存在礦物和有機質中的部分Na+、K+、Ca2+等堿金屬和堿土金屬被釋放出來,當煤灰中的堿金屬元素含量較高時,燃煤鍋爐會產生嚴重的結渣、沾污性[6]。煤中的礦物質對煤的氣化也有很大影響,在低變質程度的煤中堿土金屬和堿金屬元素對煤的氣化起到積極的作用[7-8],因此煤中的礦物質對煤炭的加工利用具有重要的影響。
準噶爾盆地是我國重要的煤炭資源基地,它包括準北、準東、準南3大煤田。其中準東煤田是中國最……