不同密度级原煤的泥化特性

对淮南矿区不同密度级原煤进行泥化研究，并分别用激光粒度仪和 X-射线衍射仪对不同密度级原煤泥化产物的粒度组成、矿物组成进行分析。结果表明：1.5~1.6 g/cm 3原煤的泥化率较大，为10.23%；>1.7 g/cm 3原煤的泥化率最大，高达13.79%；泥化煤泥中含有大量<0.045 mm粒级的细颗粒，其中>1.7 g/cm 3原煤泥化<0.045 mm粒级煤泥中<0.025 mm的微细颗粒占99%；随原煤密度增加，泥化煤泥中石英含量逐渐增大，中间密度级原煤泥化煤泥中高岭土含量最高；泥化煤泥中主要矿物为石英和高岭土，其严重影响了煤泥水的澄清处理。     

原煤的泥化特性对煤泥水澄清的影响

对某选煤厂50—0.5 mm不同密度原煤进行了泥化实验,分析了不同密度的原煤泥化产物的矿物及粒度组成状况,得出了泥化特性对煤泥澄清因素:随着原煤密度的增加,泥化煤泥中石英的含量逐渐增大,中间密度原煤泥化煤泥中高岭土含量最高,这样高密度和中间密度的原煤泥化现象最严重;而在泥化的煤泥中,+1.70 g/cm3密度原煤含0.045 mm以下粒级的颗粒最多,同时石英和高岭土又不利于颗粒间的絮凝团聚,这些煤泥特性都是煤泥水澄清的重要影响因素。     

矿物组成对高泥化煤泥水处理的影响研究

为了实现高泥化煤泥水的高效处理,采用正交试验方法研究高岭石、石英、蒙脱石对高泥化煤泥水沉降、澄清效果的影响规律,并分析各矿物的作用机理。试验结果表明:高岭石对高泥化煤泥水处理的影响最大,蒙脱石次之,石英影响最小;这三种粘土矿物均可在水中泥化成微米级的颗粒,且其表面负电性强,不同颗粒之间存在水化斥力,致使煤泥水处理困难;由于粘土矿物颗粒的表面电位、官能团及水化膨胀性不同,各粘土矿物对高泥化煤泥水的处理效果影响不同。     

田庄选煤厂入选原煤泥化特征研究

入选原煤泥化对浮选、浮精脱水作业以及重介旋流器分选有重大影响,因而针对选煤厂入选原煤泥化特征的研究对选煤生产具有重要的现场指导意义。按照煤的转筒泥化试验方法对田庄选煤厂入选主要矿别的原煤进行泥化试验,即对平煤股份一矿、二矿、十矿、十一矿、十二矿、十三矿和首山矿该7个高泥化矿别的入选原煤进行不同粒度、不同翻转时间的泥化条件试验,分析泥化特征量化试验数据以判断其泥化程度,从而提出高泥化原煤配比建议与洗选方案。研究表明:田庄选煤厂主要入选的7个矿别原煤泥化比均大于30. 0%,泥化实验结果中粒级小于0. 045 mm的产品灰分显著高于其他粒级,即其均为高泥化程度煤;田庄选煤厂入选原煤的煤泥化现象较为严重,所产生的高灰细泥量较大,需尽量缩短洗选过程以减轻泥化;分析次生煤泥灰分平均值的变化情况可知,随着翻转时间延长其灰分逐渐增加,说明矸石有泥化现象,但当翻转时间为45 min时的次生煤泥灰分比翻转时间35 min时降低了0. 33%,说明翻转时间超过35 min后入选煤的碎化现象加重,次生煤泥的灰分有所降低且含煤量占比提高,由此说明入选的7种煤在水中浸泡时间不宜过长。在组织田庄选煤生产时需降低高泥化煤配比,并尽量缩短高泥化煤洗选过程以加强煤泥水处理及降低循环水浓度。     

开滦难选煤泥的煤质特性及其浮选工艺探究

本开滦地区的炼焦煤泥属于典型的难浮煤泥,长期以来,煤泥的浮选精煤可燃体回收率较低,浮选尾煤灰分也偏低,导致大量高品质稀缺资源的流失。本文通过对该难选煤泥进行一定的物性分析,采用磨矿手段进行矿物解离,探究磨矿工艺对煤泥浮选效果的影响,寻求释放稀缺资源、提高浮选精煤回收率的新途径。通过红外、衍射、扫描电镜等一系列现代分析测试手段分析发现:该浮选煤泥变质程度不深,煤中主要赋存有高岭石和石英等矿物杂质;颗粒呈碎散状分布,表面及裂隙中赋存有大量微细粘土类矿物质,其较高的比表面能易与煤形成竞争性吸附,导致煤泥难选。结合小筛分、小浮沉等基础试验分析发现:该煤泥中间密度级含量较高,煤与矿物杂质多以连生体形式出现;当预制精煤灰分为12%时,该煤泥属中等可浮。通过对浮选的中煤进行磨矿再浮选,其精煤可燃体回收率达到77.85%,灰分为12.50%。较原煤磨矿浮选的回收率提高了5.13%,较原煤直接浮选的回收率提高了8.23%,对提高资源利用率的效果显著。     

液固流化床内颗粒沉降特性试验研究

以小于1.5 cm的粗煤泥颗粒为研究对象,根据密度级和粒度级的不同,将粗煤泥分成20种窄密度级和窄粒度级的均质颗粒,在 100 mm液固流化床粗煤泥分选机内,分别进行自由沉降试验和干扰沉降试验,干扰沉降包括干扰沉降速度的试验和悬浮体密度的测量。结果表明,分选机内的流态应属于过渡区域,阿连公式是粗煤泥颗粒自由沉降末速的合适公式;影响干扰沉降速度的主导因素是介质中固体颗粒数量的多少和粒群的结构特点,固体容积浓度λ越大,颗粒的干扰沉降速度降低系数β越小;机体内从底部到顶部,流化床中悬浮体的密度逐渐减小,但在接近悬浮体顶部,悬浮体的密度稍有增加;随着密度和粒度的增加,悬浮体密度自下而上减小的程度增大。     

高泥化煤泥水的性质及其沉降特性

采用X射线衍射和筛分试验对某选煤厂的煤泥水进行了性质分析,并通过试验确定其自然沉降和絮凝沉降的特性,探讨煤泥水性质和絮凝剂对沉降特性的影响机制。结果表明：试验样品含有大量黏土类矿物,这些矿物在水中分解为极细的颗粒,使煤泥水系统形成复杂的多分散悬浮体系--高泥化煤泥水;受黏土矿物的影响,煤泥水的浓度越高,沉降速度越慢,压实层密度越小;絮凝剂的表面性质对悬浮颗粒具有选择性,淀粉改性的聚丙烯酰胺对黏土矿物无效,但可以使煤颗粒聚沉形成较为密实的沉淀层,而PAM-ASG903可同时聚沉黏土矿物和煤,但压实层密度较小。     

浮选水质硬度对煤泥润湿性及电动电位的影响

为了研究水质硬度对煤泥颗粒润湿性及电动电位性质的影响,对煤泥颗粒在不同水介质中的润湿接触角及ζ-电位进行了测定分析,对煤泥在不同水介质中进行了浮选速度试验。研究表明:选煤厂循环水的硬度远高于生产补加清水的硬度,浮选用水的硬度对煤泥润湿接触角和ζ-电位具有显著影响;随着水的硬度增大,煤泥颗粒的润湿接触角逐渐减小、电动电位增加,浮选速率提高、选择性降低。     

动能输入对高泥化煤泥水疏水聚团的影响

通过对高泥化煤泥水中微细粒进行表面接触角测定、Zeta电位测试、聚团形态观测及疏水聚团沉降试验,考察了动能输入对十八烷基三甲基氯化铵(1831)作用下微细煤泥颗粒疏水聚团的影响规律,并通过扩展的DLVO理论对1831作用前后煤泥水中微细粒间作用势能进行了计算,分析了动能输入条件下高泥化煤泥水疏水聚团的作用机理。结果表明:动能输入有利于促进1831改善煤泥颗粒表面疏水性,增强1831降低颗粒表面电负性的效果;合理的动能输入能够促进煤泥颗粒形成结构紧密的疏水聚团,提高煤泥水疏水聚团沉降效率。势能计算结果进一步证实合理的动能输入是1831作用下煤泥颗粒疏水聚团的必要条件;同时还表明煤泥颗粒在1831作用下形成疏水聚团的主要原因是"吸附电中和"和疏水作用,其中以疏水作用为主导。     

电化学作用对伊利石颗粒凝聚沉降性能的影响

伊利石矿物是煤中主要黏土矿物之一,其遇水易泥化,泥化后形成的微细颗粒黏度大,难于沉降,给煤泥水净化回收带来困难,同时也严重影响洗选作业各环节的正常运行。因此,本文针对伊利石颗粒在水中难沉降的问题,拟采用电化学方法对其进行改性处理,研究电化学作用对伊利石类黏土矿物凝聚沉降行为的影响,探索一种解决易泥化、难沉降煤泥水的处理方法。具体研究过程为:笔者首先用氯化钙电化学体系对其进行了改性处理,并用JS94H型微电泳仪和JC2000B静滴接触角测定仪测试了不同电位梯度电化学条件下改性后伊利石的ζ电位和表面接触角,然后利用EDLVO理论计算了不同电化学条件下伊利石颗粒间的静电作用能、极性作用能和总作用能,最后用沉降试验验证了不同电化学条件下伊利石颗粒的沉降性能。研究结果表明:利用电化学改性伊利石的方法,可以有效降低伊利石颗粒间静电作用能、亲水排斥能和总作用能,进而可以较好地提高伊利石颗粒间的凝聚沉降性能,当电位梯度为2v/cm时,上清液浊度最低为294NTU,是未改性处理的34.46%;在凝聚沉降过程中,伊利石颗粒形成了"边(Edge)-面(Face)"相互吸附的网架构造,导致沉降模式为整体沉降,造成沉降速度较慢,上清液浊度总体偏大。     

水岩反应中泥质夹层生成固相微粒的实验研究

在煤储层地质条件和煤层气开发工程的双重控制下,以煤粉为主的固相微粒生成和运移对煤层气井连续稳定排采的制约作用尤为严重。为查明复杂煤层结构对煤层气开发中固相微粒生成规律的影响,以叠置发育煤层和泥质夹层的岩芯样品为研究对象,应用单相液流岩芯驱替仪,开展了水岩反应物理模拟实验,对比分析了在不同浓度的KCl溶液环境中泥质夹层与煤层生成固相微粒的数量、类型、运移特征及其对玻璃珠层导流能力的伤害程度。结果表明:在相同的物理模拟实验条件下,与煤层相比,泥质夹层在水岩反应中易于生成数量更多、粒径更小的黏土矿物型固相微粒;KCl溶液浓度影响着泥质夹层中固相微粒的产出规律,低浓度的KCl溶液与泥质夹层会发生高强度的水岩反应,从而使固相微粒的生成量和迁移率增大;固相微粒的黏滞状态会伤害玻璃珠层的导流能力,随着溶液浓度升高,固相微粒的生成强度和运移距离减小,渗透率降低幅度的波动变化持续时间相应缩短。结合渭北石炭—二叠纪煤田韩城矿区煤层气开发实践研究认为,以复杂结构煤层为煤层气井排采对象会使煤中夹矸的层数增加、厚度变大、岩性多样和矿物复杂,这将导致泥质夹层等敏感岩层的矿物组分和岩石结构稳定性因水岩反应和应力破坏的综合作用而相应降低,造成煤储层固相微粒的产出类型趋于复杂多样化,使固相微粒的生成强度升高和运移距离增大,进而引起更加严重的储层伤害和频繁发生的设备故障,直接影响着煤层气井排采效果。通过查明煤层气井开发层内夹矸的空间发育特征、敏感矿物类型及其含量,可在钻井、压裂和修井等生产环节中适当使用防膨剂和稳定剂来降低黏土矿物的膨胀分散程度、增强煤岩表面疏水性和提高煤粉在裂隙面的黏附力,以此减少固相微粒的生成量和迁移率,从而有效防治煤储层固相微粒的产出问题。     

原煤灰分变化对絮凝剂用量的影响研究

介绍了大同晋华宫选煤厂煤泥水系统和絮凝剂加药系统的特点，并就原煤灰分变化对絮凝剂用量的影响作了详细阐述。通过试验，总结出加药剂方案的调整原则，并采用不同剂量的絮凝剂降低了循环水的浓度，实现了煤泥厂内回收及洗水闭路循环。     

原煤中汞分布赋存规律的测定与分析

在屯兰选煤厂原煤筛分浮沉试验的基础上,对各粒度级和各密度级煤中的汞含量进行测试,分析汞在煤中的赋存规律,建立了煤中汞含量与密度和灰分的数学模型.结果表明:对该选煤厂,原煤中汞含量随密度的增大而增加;随粒度增大也增加,但略有起伏;汞含量与灰分的相关性大,且变化趋势与密度相似.     

煤矸石基免烧砖制备工艺及力学性能研究

为了有效地提高煤矸石资源化利用水平，针对抚顺矿区的煤矸石资源，在分析其化学成分和矿物组成基础上，采用煤矸石作为主要原料，辅以水泥、天然砂、粉煤灰及添加剂研究制备免烧砖。通过调整原料配比和成型压力，研究不同制备条件下免烧砖的微观结构特征和物理性能差异，如密度、含水率、抗压强度和抗折强度。通过正交试验获得优化原料质量配比和工艺参数分别为:东舍场煤矸石40%，天然砂42%；西舍场煤矸石70%，天然砂12%；汪良舍场煤矸石50%，天然砂32%；其它相同参数分别为粉煤灰5.14%、水泥12.86%、减水剂0.05%、水10%，成型压力20 MPa，常温养护28 d。获得的煤矸石基免烧砖性能符合JC/T 422—2007《非烧结垃圾尾砖》MU25标准要求，其中最高抗压强度和抗折强度分别为52.70 MPa和4.93 MPa。      

华北石炭二叠纪肥煤梯度密度分选产物的黏结特性实验研究

针对我国炼焦精煤生产中焦煤和肥煤产量的比例不足以及炼焦煤的煤质有下降趋势,基于炼焦煤的黏结特性与分选密度密切相关,利用梯度密度分选实验对华北某石炭二叠纪肥煤黏结特性与分选密度之间的关系进行研究,以期为肥煤用作炼焦配煤提供数据支撑。结果发现:经减灰后浮煤的镜质组含量比原煤明显富集,导致浮煤的挥发分产率比其原煤增高1.30%,浮煤的黏结指数(G R.I)比原煤高20个单位;该煤黏结性指标均以-1.28 g/cm 3级浮煤的最高,其奥阿膨胀度(b)达243.3%,G R.I值为99.6;软化温度、膨胀温度和固化温度随密度级的变化不明显,但温差(ΔT)越大则表明其黏结性越好,ΔT随分离密度级的增加而降低。黏结指数和b值随浮沉密度级(L)升高基本呈线性降低的趋势,G R.I=144.14-35.14 L,b=1716.6-1152.14 L。     

炼焦煤尾煤热解特性及动力学研究

基于炼焦煤尾煤和原煤的热解实验对比,研究热解终温、升温速率和高矿物质含量对炼焦煤尾煤热解特性的影响,并求解炼焦煤尾煤热解的动力学参数。结果表明：热解终温和升温速率对炼焦煤尾煤的热解过程有重要的影响,高温有利于尾煤中高分子有机物裂解和挥发分析出,但高矿物质含量使尾煤热解在850 ℃后终温作用不明显;炼焦煤尾煤中矿物质含量对其热解具有抑制作用,使尾煤热解过程向高温段推移;炼焦煤尾煤的热解过程可以用3个二级反应描述,通过动力学参数拟合计算结果得出炼焦煤尾煤热解反应活化能为54.7~131.1 kJ/mol。     

煤矸石用作混凝土骨料的可行性分析

为了实现煤矸石的综合利用,降低企业生产成本,针对煤矿煤矸石产量大、利用低等问题,对煤矸石作为混凝土骨料的可行性进行了探究。通过荧光光谱分析试验、粉末衍射试验,揭示了煤矸石的化学组成和矿物组成;将大粒径的煤矸石破碎后,分为普通煤矸石与原状煤矸石,通过物理性能试验,研究了两类煤矸石的颗粒级配、表观密度、吸水率、含泥量以及两类煤矸石的压碎指标。结果表明:神南矿区柠条塔煤矿所产煤矸石可以作为混凝土粗骨料使用,但若全部采用煤矸石作为混凝土粗骨料,难以制备强度等级较高的混凝土。     

煤尘爆炸固态产物的矿物质特性研究

利用20 L球形爆炸装置对来自老虎台和新密矿区的2种煤尘进行爆炸实验,并对其爆炸固态产物进行收集分析。采用X射线衍射技术对2个矿区的煤尘原样和爆炸固态产物的矿物质特性进行分析研究。研究发现,煤尘爆炸后,爆炸固态产物中挥发分和固定碳等有机组分较煤尘原样均明显减少,而主要由矿物质组成的灰分却明显增加;矿物质物相定性和定量分析结果表明,煤尘原样主要由高岭石、石英等常见矿物质组成;爆炸固态产物中的矿物质组成和含量均发生了明显变化,主要由稳定、耐高温的硅酸盐矿物和氧化物矿物组成;且通过对矿物质演化行为的分析认为煤尘爆炸固态产物应该是一种掺杂有部分煤尘原样颗粒的混合物,且与煤尘原样中的矿物质存在一定的转化关系。     

构造煤中矿物质对孔隙结构的影响研究

为查明矿物质对构造煤孔隙结构的影响,在构造煤宏观和显微构造变形及其孔隙结构特征分析的基础上,结合显微组分鉴定和工业分析实验研究,探讨了构造煤中矿物质对煤体变形和孔隙结构的影响。为突显孔隙结构对构造变形的响应和表征作用,提出了干燥无灰基和密度校正法,以期降低矿物质对孔隙结构的影响。研究表明:一般矿物质含量相对较高的煤体在相近的构造条件下,变形程度往往强于低矿物质含量的煤体,构造煤中黏土矿物发育区构造变形程度多会增强、变形性质可向韧性转变。同生矿物对构造煤的孔隙结构的影响主要体现在密度、组分和变形影响等方面,且以密度影响最为显著。密度校正法可有效消除密度的影响,使得体积孔容和体积孔比表面积能更好的反映构造煤的孔隙发育和构造破坏程度。