基于微波能量與介質協(xié)同作用的細粒煤磁選脫硫機理研究.pdf

1、隨著綜合機械化采煤技術的大范圍推廣，我國原煤中細粒煤產率不斷上升，細粒煤脫硫降灰是選煤領域世界性難題和研究熱點之一；我國煤炭的2/3以上分布在西部干旱地區(qū)，難以采用耗水量大的濕法分選方法，-0.5mm細粒煤高效干法分選技術尚待研究。本文提出微波能量介質協(xié)同強化細粒煤磁選脫硫技術，以6種不同地區(qū)-0.5mm細粒煤為研究對象，結合磁場靜態(tài)模擬與先進測試方法，分析了微波能量介質強化過程中高硫煤中煤系黃鐵礦、有機硫和有害元素的強化和反應演化機理

2、，獲取電磁參數和吸波特性信息，從強化微波吸收和黃鐵礦磁性分析了介質對細粒煤脫硫的作用機制。探討了微波磁選脫硫中微波能量損耗、介質強化吸收、次生梯度效應、磁性強化和表面氧化機理，得出了以下結論：
　　揭示了細粒煤微波能量響應的電磁特征參數的分布特征及吸波特性。針對6種煤樣進行了工業(yè)分析、元素分析、硫元素形態(tài)分析并采用（XPS）和FT-IR對硫元素進行表征。細粒原煤復介電常數整體虛部均較小，微波強化主要是屬于自然共振損耗機制。反射系數

3、RL值綜合電磁參數和微波頻率等參數來表征細粒煤的微波吸收能力，建立不同微波頻率與微波反射系數的關系。
　　建立了細粒煤的電磁參數有效介質理論方程和神經網絡預測模型，針對渭南細粒煤中12種有害微量元素微波處理響應進行分析和表征，在微波能量作用下-CH2-SH結構中C-S含硫基團和砜基（O=S=O）和C=S鍵的含硫基團的響應明顯。采用神經網絡方法建立細粒煤復介電常數和復磁導率的實部和虛部電磁參數神經網絡預測模型，建立了細粒煤的電磁參數

4、有效介質理論方程。
　　初步探討了細粒煤中煤系黃鐵礦磁性強化、表面氧化和磁性弱化機理。原煤的比磁化率增加比率量與比磁化率數值大小關系相反，對于微波時間的敏感程度與煤中黃鐵礦的含量正相關。通過穆斯堡爾譜效應研究原子周圍化學環(huán)境的變化引起的物相變化規(guī)律，微波處理后，潞安煤中黃鐵礦含量下降，產生轉化為磁黃鐵礦和隕硫鐵，渭南煤中黃鐵礦向磁黃鐵礦和白鐵礦結構物相轉化。
　　提出磁性介質強化微波吸收機理模型，闡明煤系黃鐵礦和磁介質含量與

5、吸波特性的關系。磁介質顆粒的磁化弛豫特征峰引起由原因為自然共振所引起，晶格與強離子一致進動的共振交互作用，直接吸收微波能量而產生熱能。通過反射系數綜合分析介質對細粒煤的微波能量吸收強化機理，提出介質強化微波能量的吸收物理機理模型，揭示介質強化細粒煤微波能量吸收規(guī)律。添加磁性介質可提高動態(tài)介電極化弛豫和磁化弛豫的能量損耗，通過熱傳導和輻射向細粒煤傳遞能量。添加磁性介質通過提高電磁參數來提高微波吸收性能，有效提高能量損耗；拓寬煤樣的吸收頻寬

6、，提高煤樣微波預處理的適應性；磁性介質有利于煤樣吸收峰向低頻區(qū)域移動。
　　基本闡釋了強磁顆粒鏈及鏈群產生次生梯度的強化及介質協(xié)同效應。強磁顆粒的磁化飽和強度低，易于磁化飽和，內部磁場強度出現定值并遠低于背景磁場，磁鐵礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦顆粒接觸界面的磁場強度矢量方向均與背景磁場方向保持一致；顆粒內部的磁化強度和顆粒接觸的界面及附近的磁場強度與相鄰相對磁導率值負相關。由于多強磁顆粒的交互作用下，顆粒內部磁場強度低于背景磁場，顆粒接

7、觸界面磁通密度和磁場強度均強于背景磁場和內部磁場。磁性顆粒內部某點磁場強度與距離磁性顆粒邊界距離負相關，磁性顆粒附近磁場強度某點與距離磁性顆粒邊界距離正相關。強磁顆粒鏈相互作用強化相鄰近磁性顆粒退磁場。
　　提出細粒高硫煤微波介質強化磁選脫硫的新方法，采用稀土強磁輥式磁選機，潞安煤和渭南煤微波處理最佳時間分別為180s和240s，精煤硫分為2.15％和2.92%，產率分別為92.10%和91.97%，綜合考慮微波時間操作區(qū)域在18