神府煤選擇性破碎機理及其煤巖組分分離富集研究.pdf

1、隨著我國能源結構的不斷優(yōu)化調整，煤炭清潔高效、低碳化利用受到高度重視。煤炭分質利用是實現(xiàn)煤炭高效清潔轉化利用的重要途徑。目前，煤炭的分質利用僅限于低變質煤的熱解多聯(lián)產轉化，從煤巖煤質方面，開展煤炭分質利用的研究仍十分鮮見。侏羅紀低變質煙煤富含惰質組，嚴重制約了其高效轉化利用。解決這一問題的核心是闡明有關煤巖組分分選規(guī)律。因此，高惰質組侏羅紀煤的煤巖分選規(guī)律及相關技術研究對于實現(xiàn)煤炭高效清潔轉化利用不僅具有重要的理論指導意義，而且有著良好

2、的發(fā)展前景。
　　神府煤是侏羅紀煤的典型代表。因此，本文以神木王家溝煤（以下簡稱神府煤）為研究對象，采用光學顯微鏡、紅外光譜、低溫氮氣吸附等研究方法，系統(tǒng)研究了神府煤煤巖組分的嵌布特征，不同煤巖組分的可磨性、潤濕性、表面結構，建立了煤巖組分界面相互作用模型；系統(tǒng)研究了煤巖組分選擇性破碎機理；并進一步研究了煤巖組分重介旋流分選、浮選分離富集的規(guī)律。
　　（1）鏡煤的灰分低于絲炭，絲炭的全硫含量是鏡煤兩倍。鏡質組中含有較多的烷基

3、側鏈及-NH2、-NH-等陽離子型基團，惰質組含有較多的芳香結構單及含氧官能團，不同煤巖組分的界面作用主要以范德華力作用和氫鍵鍵合為主。惰質組富含中到大孔，表面積遠大于鏡質組。
　?。?）惰質組顯微硬度和哈氏可磨性指數(shù)都明顯高于鏡質組。鏡煤和絲炭的初始接觸角差異不大，但絲炭的平衡接觸角遠小于鏡煤，水分在絲炭表面的擴散滲透性能較強，具有較高的潤濕熱。絲炭與鏡煤的疏水性差異較大。
　?。?）研究發(fā)現(xiàn)，隨著粒度級的減小，煤巖組分解

4、離度不斷提高。當破碎粒度級為0.075~0.045mm時，煤巖組分的解離度可達到92.3％。探討了圓盤粉碎、微波輔助球磨、沖擊粉碎和氣流粉碎過程中不同粒度級煤炭組分的分布規(guī)律，比較了不同粉碎作用力與煤巖組分解離度的關系，建立了煤巖組分選擇性破碎模型及其機理。氣流粉碎對煤巖組分的選擇性解離較高。
　?。?）在實驗室重介旋流分選系統(tǒng)上，采用先高密度分選（一次分選）后低密度分選（二次分選）的方式，研究了神府煤1～0.2mm細粒煤的煤巖組

5、分重介旋流分選規(guī)律。在旋流器錐比為0.85、給料壓力0.06MPa、固液比1:4時，鏡煤中鏡質組富集率最大為79.73%。在旋流器錐比為0.65、固液比1:4、給料壓力0.10MPa時，絲炭中惰質組富集率最大為72.50%。
　?。?）重液旋流分選正交實驗表明，鏡煤中鏡質組平均回收率達到92.17%，絲炭中惰質組平均回收率達到39.49%，礦物質煤中礦物質回收率達到76.78%。重液旋流分選模擬分析表明，通過重液旋流方法可實現(xiàn)煤巖

6、組分的連續(xù)化分離富集。
　?。?）在單槽浮選機上，研究了礦漿pH值和表面改性劑等因素對煤巖組分電動電位的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了煤巖組分表面改性與捕收劑的匹配原則，通過優(yōu)化得到了浮選法分離富集煤巖組分的最佳工藝參數(shù)。
　?。?）當氯化鋁用量為154mg/L，十二烷基三甲基溴化銨用量為100 mg/L，礦漿濃度為100g/L，仲辛醇用量為120g/t，充氣量為0.30m3/(m2?min)，接觸時間為3.5min，葉輪轉速1800r/