中国煤中硫含量分布特征及其沉积控制

基于全国煤炭资源潜力评价最新研究成果,结合前人研究结果,采用保有储量加权平均法,分析了我国煤中全硫和形态硫的地质分布和行政区分布规律,讨论了影响煤中硫含量分布的地质原因。结果显示:我国煤中硫含量变化范围大,以特低硫煤和低硫煤为主,全硫含量的保有储量加权平均值为1.14%;晚二叠世、早石炭世和晚石炭世煤中全硫含量较高,早—中侏罗世煤最低;华南赋煤区煤中硫分含量最高,西北赋煤区煤中硫分最低,以浙、赣、渝、桂为界,煤中硫分有从西北向东南方向逐渐升高再降低的趋势;高有机硫煤主要分布于华南晚二叠世及华北晚石炭世煤层;煤中硫含量高低显著受到沉积环境的影响,受海水影响的煤及海陆交互相沉积的煤层硫分较高,陆相沉积的煤层硫分较低。     

贵州晚二叠世高硫煤中黄铁矿的赋存特征及其地质成因

采用光学显微镜、XRD,SEM-EDX等方法,研究了贵州晚二叠世5号,7号,16号,32号高硫煤层的矿物学特征和12种有害微量元素的含量特征,重点探讨了黄铁矿的赋存特征以及控制黄铁矿形成的地质因素。结果表明:贵州高硫煤中矿物主要为高岭石、黄铁矿、石英;与中国煤及贵州煤相比,高硫煤中有害微量元素含量较低,仅Cr和Zn富集,其中水城大河边5号煤中富集Hg,Cd,Cr,Cu,Mn,Sr和Zn;高硫煤中黄铁矿赋存形态多样,包括莓球状、自形晶体状、块状、胶状、充填状、结核状;黄铁矿常与高岭石和石英互相伴生,水城大河边5号煤中高岭石发生绿泥石化,并且黄铁矿部分交代菱铁矿;高硫煤中黄铁矿成因复杂,经历多个期次形成,海水入侵与玄武岩陆源碎屑输入为高硫煤的形成提供了稳定的物源供给,同时后生黄铁矿的发育,表明多层高硫煤均受到后期热液的叠加作用。     

中国典型高砷煤中砷与煤质特征之间的关系及砷的赋存状态

根据《中国煤种资源数据库》中有关煤中砷含量分布数据的统计结果,结合中国煤中砷含量分布等值线图及高砷煤矿的地区分布,总结了中国高砷煤的地理分布特征,即中国高砷煤分布范围较广,但以点状分布为主,大范围的高砷煤区较少。通过对中国典型高砷煤中砷与煤质特性的相关关系研究以及对其赋存状态的探讨,得出：高砷煤以低阶煤为主,其煤中砷与灰分、硫分、灰成分关系复杂;典型高砷煤中砷与硫分关系密切,浮沉试验不同密度级产物中砷含量与全硫含量变化趋势非常一致;典型高砷煤中砷主要分布于以单独颗粒状分布的黄铁矿中,而以细粒浸染状产出的黄铁矿含量较低。     

北查尔斯王子山贝恩梅达特煤系煤层的煤岩学与煤化学特征

贝恩梅达特煤系是南极北查尔斯王子山地区发育的一套二叠纪含煤地层。在中国31次南极考察期间,从该地层单元的格洛索普特里斯冲沟段和麦金农段共采集了11件煤样品。为了了解这些煤的基本特征,开展了煤的煤岩学分析、工业分析和元素分析。煤的煤岩组分结果表明,两地层的煤均以有机组分为主(格洛索普特里斯冲沟段和麦金农段有机总量平均值分别为85.5%和91.1%),且镜质组和惰性组占主要比例;无机组分含量在两地层单元的煤中均较低且以黏土和氧化物(石英)为主,硫化物只出现在麦金农段局部煤中;两地层单元煤的最大反射率基本一致,平均值均为0.64%;工业分析结果表明麦金农段的煤具有特低-高灰分(9.85%~84.16%)、低-特低全水分(2.38%~6.18%)、高-特高挥发分(38.98%~66.76%)、低-特低硫(0.23%~0.68%)和中等-特低固定碳(5.26%~55.01%)特征;格洛索普特里斯冲沟段的煤具有中灰分(21.05%~29.40%)、低-中等全水分(7.44%~9.94%)、高挥发分(40.99%~43.67%)、特低硫(0.38%~0.44%)和低-特低固定碳(39.77%~46.59%)特征。两地层单元煤的焦渣特征为2。元素分析结果表明,麦金农段的煤属于低-特低磷(0.005%~0.019%)、低-高氟(108~829 μg/g)、特低-高氯(0.017%~0.535%)和一级含砷(0~7 μg/g)煤;格洛索普特里斯冲沟段的煤属于低-特低磷(0.006%~0.024%)、高氟(260~478 μg/g)、中氯(0.007%~0.208%)和一级含砷(1~6 μg/g)煤;格洛索普特里斯冲沟段煤属于褐煤,而麦金农段煤类型复杂,泥煤和烟煤均发育,类似于印度默哈讷迪盆地的煤。     

湖南辰溪高有机硫煤的微量元素特征

采用高分辨率电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)以及X射线衍射(XRD)等技术分析煤中微量元素、常量元素含量以及矿物成分。结果表明：辰溪晚二叠世高有机硫煤高度富集铀(75.20 μg/g)、铬(407.75 μg/g)、镉(5.01 μg/g)、钒(296.30 μg/g)和钼(23.19 μg/g)等微量元素,分别是世界煤均值的31.3,25.5,22.8,11.9,10.5倍。高硫、多铁、多黏土矿物的海陆过渡环境是造成辰溪等地高有机硫煤中高度富集U,V,Cr,Mo等元素的原因。U,Mo的富集与有机质、硫、铁和微生物有关,V,Cr的富集与黏土矿物相关;微量元素与有机质、硫以及与分散矿物之间的耦合作用,涉及多种复杂地球化学过程,是导致煤中这几种元素赋存状态复杂的根本原因,也是硫在煤中富集的重要原因。     

澳大利亚进口焦煤煤质特性与结焦特性研究

通过质量检测、煤的岩相分析、20 kg试验焦炉炼焦试验,对澳大利亚诺维茨进口焦煤和峰景进口焦煤的煤质特性及结焦特性进行了研究。研究表明,2种进口焦煤均为低灰、低硫、煤质稳定的单一煤层煤,配煤炼焦有利于焦炭质量稳定。     

Improvement in Flotation and Filterability of Fine Coal Slime by Selective Flocculation

The results are presented for the experiment on flotation of hard-to-float high-ash coals and filterability of fine coal slime by the method of selective flocculation.     

两种高钠煤的掺烧结渣特性对比实验

新疆高钠煤储量大,且是良好的动力煤,然而其燃烧过程中结渣沾污严重,对锅炉的安全运行和经济性产生了影响。基于一维炉结渣实验台,对比分析新疆两种高钠煤的结渣特性,经过实验得出:在相同的容积热负荷下,准东高钠煤结渣比大南湖高钠煤要严重;大南湖高钠煤较准东高钠煤更难通过掺烧低钠煤来改善结渣;两种高钠煤均易通过掺烧煤矸石来改善结渣状况且最佳掺烧比例为10%。该实验结果对新疆地区燃用高钠煤提供一定的参考。     

高灰熔点烟煤的分质利用技术研究

以河南平顶山矿区拥有气煤、肥煤、焦煤到无烟煤的多煤种为例,通过对不同煤层煤样的分析,发现主炼焦煤灰分低、结焦性好,非炼焦煤种硫分高、灰熔融性高,提出了优先生产炼焦精煤用于焦化工业,扩大中国炼焦煤资源;高硫和高灰分烟煤采用水冷壁气流床气化生产合成气;中煤、煤泥、矸石以及劣质煤,用于循环流化床燃烧发电;粉煤灰用来生产建材的煤炭分质利用路线,为煤炭清洁高效利用提供实施案例。     

煤炭洗选中有害痕量元素的迁移与脱除

对3个大型洗煤厂的原煤和相应的洗选产物进行了现场采样分析,通过测定原煤和各洗选产物中痕量元素的含量,研究了As,Be,Cd,Co,Cr,Hg,Mn,Ni,Pb,Sb和Se等11种有害痕量元素在洗煤过程中的迁移与脱除规律。结果表明,常规物理洗选能有效脱除煤中的无机矿物组分,在降低精煤灰分和硫分含量的同时,精煤中有害痕量元素也得到一定的脱除,除Se的脱除率较低以外(13.3%),其他元素的脱除率都在20%以上,这主要是由于这些痕量元素随着伴生的无机矿物被脱除;洗选后Be,Cd,Co,Cr,Hg,Mn,Ni主要向矸石中富集,Se则主要在中煤里富集,As,Pb和Sb在不同洗选产物中的分布则较为复杂。     

配粘结剂与液化剂对炼焦配合煤质量指标影响的实验研究

 目前中国炼焦煤资源不足且价格日趋上涨,降低焦化厂生产成本并扩大炼焦煤种迫在眉睫。本文依据实际生产配煤方案选取六种配煤方案进行研究,采用添加剂替代炼焦配煤中的一种或两种强粘结性煤,从而改善配合煤的质量指标,增加弱粘结性煤用量。结果表明：当不添加瘦化剂时,随粘结剂用量的增加,配合煤灰分降低,挥发分升高,粘结指数升高,粘结剂用5%-7%时替代焦、肥两种煤结焦性能最佳;当添加4%的瘦化剂和5%的粘结剂时,能够抑制配合煤挥发分产率过快升高,且在配合煤的质量指标不变的同时,弱粘结性煤的用量可增加8%左右主焦煤和肥煤的配入比例降低6%左右。     

低阶煤中含氧官能团干燥前后的演变规律

采用傅里叶红外光谱法对经不同干燥过程前后低阶煤中官能团进行研究,基于拟合处理方法分析了煤中主要官能团在干燥过程中的变化规律。结果表明,在低温干燥和高温干燥过程中,随干燥温度的增加,低阶煤中主要官能团均呈现先减少后增加的趋势。当低温干燥温度超过190 ℃,高温干燥温度超过600 ℃时,煤中主要官能团增多,表明该煤被严重氧化。在模拟烟气干燥过程中,亚甲基是低阶煤脂肪烃结构中最易被氧化的部分,烟气中含氧量越高,煤受氧气氧化作用越强。在高温600 ℃模拟烟气干燥过程中,干燥介质中的氧气主要氧化煤分子结构中的芳香烃,干燥后低阶煤的自燃倾向性最弱,不易发生复吸现象。     

用粒度表征的煤粉碎动力学方程

在煤的粉碎过程中其粒度分布具有自相似特征,可以用粒度分布的分形模型来拟合煤粉碎过程中的粒度分布特征,在此基础上,建立了以粒度表征的煤粉碎动力学方程用以反映粒度大小在粉碎过程中的变化特征。应用方程对６种不同变质程度煤的粉碎动力学分析表明,不同粒度的煤颗粒具有不同的粉碎动力学参数,粉碎速率常数和粉碎级数是粒度的函数;在相同的粉碎条件下不同煤的粉碎动力学参数也不同,所建立的粉碎动力学方程可以用来预测粉碎     

贵州省打磨冲煤矿煤质特征研究

对贵州省煤炭资源进行科学的煤质特征评价,以有效提高其资源利用率。以打磨冲煤矿已钻井实验测试资料为基础,从煤矿主采煤层煤岩特征、煤的化学性质及工艺性能等方面开展分析研究,并对煤的工业用途进行科学评价。研究表明:打磨冲煤矿主采煤层煤岩成分以暗煤、亮煤为主,煤岩类型主要为半亮型煤、半暗型煤;具有中灰、低挥发分、高硫、低磷等性质以及高热值、高-中等结渣性和中等可选的工艺性能;初步认为区内灰分及硫分与煤层埋深关系很小;原煤硫分以6号下层及15号煤层较高,分析认为该煤层沉积期可能为海侵时期,带入了较多无机硫,进而形成较其它煤层硫分含量较高的特征。综合分析认为,区内煤炭资源主要可用作民用煤、动力用煤以及气化用煤,以6号、16号煤最为优质。     

基于絮凝动力学的煤泥水絮凝过程及其研究方法综述

煤泥水的絮凝沉降是煤炭湿法洗选工艺的重要操作单元。分析和优化絮凝过程,提高絮凝效率,对提高选煤生产效率有重要意义。本文从絮凝动力学的角度,综述了煤泥水中悬浮颗粒的性质、药剂制度和流体运动对絮凝过程的碰撞频率、碰撞效率和破碎效率的影响,总结了絮凝药剂促进细颗粒絮凝的化学作用机制和湍流涡旋尺度调控对提高絮凝效率的物理作用机制;综述了从絮凝动力学角度研究煤泥水絮凝过程的方法,比较了计算流体力学(CFD)、群体平衡模型(PBM)和离散元(DEM)等方法应用于煤泥颗粒间作用力、絮凝流场和煤泥絮凝动态过程研究的优缺点。通过比较分析认为,CFD-DEM耦合方法特别适用于多组分、多粒度的煤泥水体系,是研究煤泥水絮凝的理想方法。     

新疆高钠煤脱钠提质过程中钠存在形式

为解决新疆高钠煤在燃烧利用过程中引起的结渣和沾污等问题,研发了一种洗涤溶液且对该溶液脱除新疆高钠煤中钠效果以及脱钠过程中钠存在形式进行了评估实验。结果表明:中国新疆高钠煤中的钠主要以水溶钠为主,有机钠和不可溶钠含量较少。工艺条件对脱钠效果的影响因煤种而有所不同。水溶钠的脱除主要与洗涤溶液用量和温度有关;粒径的减小和温度的提高能促进高钠煤中有机钠的扩散。在合适的工艺条件下高钠煤中大部分水溶钠和大约1/2有机钠被脱除,钠脱除效率达到50%以上。     

云贵川交界处地氟病区晚二叠世煤的酸度分布

为探讨云贵川交界处晚二叠世煤的酸度分布规律及其对地氟病的可能影响,在云南威信、镇雄,贵州赫章、大方、金沙及四川古蔺、叙永8个县区共采集龙潭组煤样83件,分别用pH计、重量法、高温燃烧-热水解法对其酸度、硫酸根及氟含量进行了测定,结果表明：研究区晚二叠世龙潭组煤的表观酸度pH值为1.86～8.62（均值5.70,n=83）,酸性煤（pH≤5.6）与正常煤(pH＞5.6)所占比例分别为41%,59%,且97.1%的酸性煤为露头煤;露头煤样的pH总分布范围为1.86～8.62,均值达到4.86 (n=55),其中33件酸性露头煤pH均值低至3.39(1.82～5.50,n=33);矿井煤的pH为4.45～7.94,均值7.34(n =28),指示露头煤的酸性显著强于矿井煤。实测煤样硫酸根含量为249～64 706 μg/g（均值7 070 μg/g,n=83）。煤中氟含量为44～382 μg/g,均值120 μg/g (n=83),接近于中国煤中氟的背景值（130 μg/g）。酸性煤的pH与其硫酸根含量的负对数p(SO2-4)成正相关（相关系数：0.62）,表明煤中酸的存在形式可能为酸性硫酸盐如KHSO4或NaHSO4。推论是当这种酸性露头煤与当地高氟黏土混合使用,在燃烧或加热条件下,两者必将发生化学反应而释放出氟化氢（HF）。     

黑液水煤浆灰渣烧结特性的研究

为了获得黑液水煤浆的烧结特性，对黑液浆和熔融温度同样较低的神木煤及黄陵煤进行了对比研究.通过对烧结灰和未烧结灰化学成分、熔融温度、矿物组成和微观结构等的分析，结果表明，Na是引起黑液浆具有强烧结特性的重要原因，Na有促进烧结的作用，S可能是对烧结起阻碍作用的一种元素.     

山西高硫高灰煤分布赋存特征及开发利用建议

山西拥有高硫842.02.2亿t、高灰煤资源量分别为473.66亿t,分别占全省煤炭资源总量的12.78%、7.19%、。高硫煤主要分布于河东煤田的中南部离柳矿区和乡宁矿区,霍西煤田南部的襄汾矿区以及西山煤田杜儿坪矿区的太原组煤中,以及沁水煤田南部的太原组煤层。高硫煤中硫以有机硫和硫化铁硫为主。高灰煤主要分布于大同煤田塔山、燕子山矿区和宁武煤田刘家梁矿区矿区的山西组煤层。山西高灰煤灰分均为高铝粉煤灰。应加强山西高硫高灰煤煤质研究,大力发展脱硫降灰技术以及高硫煤配煤炼焦技术与高灰高硫煤气化技术,实现全省高硫、高灰煤资源的洁净化、高值化、循环化利用。     

煤吸附甲烷的温度-压力综合吸附模型

选取暗褐煤、气煤、焦煤、贫煤、无烟煤和超变无烟煤等有代表性煤阶的系列煤样,进行了20,30,40,50 ℃等不同温度下的高压等温吸附试验;应用吸附势理论,研究了煤的甲烷吸附特征曲线的形态特点,推导出新的煤吸附甲烷的温度-压力综合吸附模型,并给出了模型中特征常数的求取方法;利用大量高压等温吸附试验数据对该模型的预测结果进行了验证,并且与兰米尔(Langmuir)等温吸附模型进行了比较.结果表明,该模型的预测结果与吸附试验数据非常吻合,平均相对偏差小于5%,说明该模型能够很好地描述温度和压力共同作用下,包括特低煤阶的暗褐煤和特高煤阶的超无烟煤在内的全部煤阶的煤对甲烷的吸附特性;比兰米尔(Langmuir)等温吸附模型的功能更强,适用范围更宽. 