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国外技术 从两种煤的浮沉试验 数据估算其可磨性 [印度] S. 哈塔卡亚 摘 要 对一种炼焦煤和一种非炼焦煤所做的研究表明,煤的可磨性由其各密度组 分的可磨性和各密度组分所占的质量百分数所决定。虽然这两种煤各密度组分的可 磨性变化有规则,但仍能发现其变化趋势有一定差别。对炼焦煤来说,最大密度组 分比其他组分更易磨。研究结果证明了根据累计平均密度和逐次密度组分的累计浮 物的哈氏可磨性指数间的经验关系式和利用浮沉试验数据来准确估算这两种煤可磨 性的可能性。 关键词 煤炭洗选 可磨性指数估算 1 引 言 原煤处理,可以是简单的粒度分级,包 括破碎和筛分,亦可以是复杂的煤炭洗选,包 括物理选煤和 或化学加工。 在这些处理方法 中,都有破碎这一基本环节。 可磨性是煤炭的一个重要物理特性。很 大程度上决定破碎机选型、破碎工序布置以 及破碎后煤粒度分布。原煤可磨性的变化影 响破碎机的操作性能和破碎后煤的粒径。由 于煤的可磨性测定是一个冗长而复杂的过 程,因而通常在破碎前并不对其可磨性进行 测定。而浮沉试验却是选煤厂的常规测定项 目。 在研究煤的可磨性随密度变化方面,特 别是针对一些选定的密度组分或一些模拟的 洗煤产品,已做过一些工作。然而目前为止, 几乎没有关于煤的可磨性随各密度组分变化 和根据浮沉试验数据估算煤可磨性的任何报 道。因此,本文的目的是研究一种炼焦煤和 一种非炼焦煤的可磨性随各密度组分的变化 如果有的话情况,并探索利用从选煤厂常 规取样测定的浮沉试验数据来估算煤可磨性 的可能性。可磨性用哈氏指数HGI表征。 2 前人的工作 本世纪30年代曾报导过,有人对一定质 量的煤进行研究,发现其可磨性随各组分密 度的增加而降低;而且还发现,由不同密度 组分混合煤样的可磨性,可由各单组分可磨 性数据计算而得。菲顿等人1957发现, - 114的浮物组分的HGI值较高;而 114的 各密度组分,即中煤和沉煤的可磨性变化范 围较大。哥索尔等人1958发现,对于较 高密度组分而言,随密度增大,其HGI值逐 渐降低,但最高密度组分除外。因为一般认 为,最高密度组分的HGI值比中等密度组分 的高。辛哈等人1969研究了大量煤种,其 中绝大多数是炼焦煤。结果发现,洗精煤的 HGI值最高,中煤次之,而沉物的HGI又升 高。但也发现,该变化趋势也有例外。然而, 后来文献中几乎不再有关于煤的可磨性随其 密度变化以及二者间关系方面的报道。 73 第6期 煤质技术 1999年11月 3 试验工作 本研究使用了印度的巴格迪基炼焦煤和 拉马提亚非炼焦煤。炼焦煤来自半机械化的 房柱式开采,是帕特迪中央选煤厂的主要原 料煤。煤样取自选煤厂单辊破碎机的给料和 产品;非炼焦煤来自机械化露天开采矿井,煤 样取自坑口发煤站。每种煤样量约 2 t 。 原煤先经016 mm的筛子筛除细粉。两 煤样各取一个子样,测其灰分和HGI值。为 保证浮沉试验精度,分别对原始煤样做粒度 分析,并使浮物与沉物的比例维持在114～ 210比110。 再从每个粒级组分中取一个小子 样,进行灰分测定,用以校核后面浮沉试验 的精度。然后,用氯化锌和四氯化碳作重液, 按6个密度级对每个粒级组分做浮沉试验。 再测定所得的每个粒级-密度组分的灰分和 HGI。 此外,还要用密度瓶测定两种煤的最终 沉物产品的平均密度。 由于本文的主要内容不是研究煤的可磨 性随其粒度变化,因而,以下内容仅涉及煤 的可磨性与其密度的关系。 311 HGI随密度的变化 表1给出了3个煤样的各密度组分的可 磨性值及其质量百分数。可见,对两种煤子 样的HGI与对相同子样物料平衡计算的 HGI拟合得很好。除了仅占总煤量015～ 110的最小密度组分外,可以看到,炼焦煤 的各密度组分的HGI之间,相当接近。 因此, HGI的测定值与计算值拟合很好是正常的。 然而,对非炼焦煤而言,各密度组分的HGI 值之间有明显差别,而且每一密度组分约占 总煤量的10或更多。 可以看出,炼焦煤两个子样的HGI值随 密度变化有一个很明显趋势。对于较小和中 等密度组分而言,随密度增大, HGI值单调 减小,在浮物密度达118时为最小值;再到 最大密度组分时, HGI值又有所增大。对两 种煤而言,其最大密度组分均为随意假定介 质密度为213时的浮物。 表1 两种煤各密度组分的质量 与HGI 密度级 炼 焦 煤 破碎机给料破碎机产品 质量HGI质量HGI 非炼焦煤 质量HGI - 113 113～114 114～115 115～116 116～117 117～118 118 合 计 平均计算值 平均实测值 110 2212 2811 2018 1413 612 714 10010 2 2 95 78 76 73 70 69 71 2 74 76 015 1110 4213 1813 1116 619 914 10010 2 2 95 80 76 74 72 70 72 2 75 76 2 1116 2214 2411 1619 915 1515 10010 2 2 2 133 122 117 105 90 74 2 109 110 表中HGI的计算值通过求各密度组分的加权平均值 而得;实测值通过实验而得。 由于煤粒的破碎和从一个密度组分向另 一个组分的析出与移动,使破碎机给料和产 品的同密度组分的HGI测值的重现性常常 不好。对非炼焦煤而言,其HGI随密度的变 化趋势与炼焦煤大致相同,差别是非炼焦煤 HGI随密度的变化似乎更始终一致,而在最 大密度组分时HGI为最小值。 312 HGI的估算 显然,对大多数密度组分,炼焦煤各密 度组分的HGI值随密度增大而单调减小,只 是到最大密度组分时HGI又有所增大见表 1 。 由于在较大密度范围内HGI的变化趋势 有所改变,且在破碎机给料和产品煤样的 HGI最小值之间也稍有变化,因而,对这样 的数据进行线性回归可能有难度。对非炼焦 煤,由于各密度组分的HGI随密度增大而一 直减小,因而所得的线性回归式就更始终一 致。然而,即便如此,线性回归方程的估算 值也不会太精确,原因是数据点太离散。但 是,在选煤厂研究可选性时常规取样所做的 浮沉试验数据基础上,如果象计算累计浮物 灰分那样计算逐次累计较大密度组分的 HGI,并以HGI的计算值和相同累计浮物密 83 第6期 煤质技术 1999年11月 度画曲线,便可得到直线见图 1 。不过,将 这种曲线回归成直线方程可能不够科学。 图1 累计浮物的HGI计算值与其密度关系 炼焦煤和非炼焦煤;○炼焦煤破碎机给料; △炼焦煤破碎机产品 相比之下,在相同浮沉试验结果见表 1 基础上,如果按加权平均计算相同累计浮 物的HGI和累积算术平均密度见表 2 后 作图,则炼焦煤的两个子样和非炼焦煤的子 样均可得到很好的直线关系见图 2 。回归 方程如下 HGI累计 - 651558 2SGcum 1721656 4 1 HGI累计 - 271632 5SGcum 1161626 5 2 HGI累计 - 831139 5SGcum 2431545 6 3 方程1和2是针对炼焦煤的原煤 样。其中,方程1考虑了所有各密度组分 见表1,而方程2是将重液密度为113 和114时的浮物合在一起,且将重液密度为 表2 两种煤累计浮物的HGI计算值和累计平均密度 密 度 密度级算术平均 炼焦煤累计量 破碎机给料a破碎机产品a 质量 密度HGI质量 密度HGI 非炼焦煤累计量a 质量 密度HGI - 113 113～114 114～115 115～116 116～117 117～118 118 1125 1135 1145 1155 1165 1175 11952121b 110 2312 5113 7211 8614 9216 10010 1125 1135 1140 1145 1148 1150 1153 95 79 77 76 75 75 74 015 1115 5315 7211 8317 9016 10010 1125 1135 1143 1146 1149 1151 1155 95 81 77 76 76 75 75 2 1116 3410 5811 7510 8415 10010 2 1133 1141 1147 1151 1154 1162 2 133 126 122 118 115 109 a累计平均密度和HGI的计算值是对浮物逐次各密度组分的相关数值求加权平均而得; b炼焦煤的算术平均密度为1195,非炼焦煤的算术平均密度为2121。 114时的浮物假定为最小密度组分。理由是 重液密度为113时浮物的HGI与其他各密 度组分有明显差别,且其质量百分数相对于 其他各密度组分可忽略不计。此外,本研究 的目的是获得一个回归方程式,以精确估算 该炼焦煤的可磨性。从图2可见,忽略了重 液密度为113时的浮物后,得到的方程2 有更好的相关关系。这可进一步为关联累计 浮物的HGI和累计平均密度的两个方程的 相关系数r所证实。可见,方程1的相 关系数为01903 6,方程2的相关系数为 01918 7。从图2明显可见,对非炼焦煤得到 了最好的相关关系,见方程 3, 其回归系 数高达01998 8。 313 效 益 采用上述统计关系式估算两种煤的 HGI有下列优点 1实际上,原煤密度分布的任何变化 都会导致其HGI变化。因此,可以通过对常 规浮沉试验数据密切监控来查HGI的任何 93 第6期 煤质技术 1999年11月 可能变化。 图2 累计浮物的HGI计算值与累 计平均密度间的直线关系 非炼焦煤;○炼焦煤; 图中直线为估算值;各数据点为实测值 2由于浮沉试验是选煤厂为评价和校核煤 的可选性而进行的常规测定项目,可由同一 浮沉试验数据估算煤的HGI而无需实际测 定。因而,可明显节省时间和工作量。 3由于煤可磨性的变化会影响破碎机 的操作性能和破碎后煤的粒度,因此,迅速 估算煤的可磨性可使操作人员及时调节工艺 操作,以取得所希望的工艺效果。 4由于炼焦煤和非炼焦煤洗选后产品 运到钢厂或电厂后还要进一步破碎,因而,选 煤厂的常规浮沉试验数据也可用来估算洗精 煤及中煤产品的可磨性。 4 结 语 本研究用的炼焦煤和非炼焦煤的哈氏可 磨性指数可完全由其各密度组分的HGI及 其质量百分数来确定。研究发现,这两种煤 的HGI随密度的变化趋势有一定差别。 筛除 - 016 mm的细粉后,非炼焦煤的可磨性随 密度的增大而单调减小,且在最大密度组分 处得到HGI的最小值;而对炼焦煤来说,虽 然也得到了大致相同的变化趋势,但HGI的 最小值却不在最大密度组分处。 然而,这两种煤累计浮物的HGI与累计 平均密度间均存在着直线关系。因此,使得 利用经验关系式从选煤厂的常规浮沉试验数 据精确估算这两种煤的HGI成为可能,而这 样估算对实际生产有重要意义。 参考文献 5 篇,略 徐振刚译自英刊矿物加工53 1998 99～ 106 涵盖全国的发行量吸纳众多广告 据初步统计, 96～99年间,国内同一单位在我 刊登广告次数情况如下每年7期。 2000年,我刊的出版计划已经落实,征订工作 业已开始,欢迎大家积极、主动地办理订刊手续。 96年 有1期12版,其余16版 97年 每期20版 98年 有1期16版,其余20版 99年 有1期20版,其余16版 其中≥3次 ≥6次 17家 7家 26家 13家 24家 14家 19家 10家 出版明年上半年有1期增刊,全年共7期, 28100元,合订本每册36100元。 广告 99年,每期16版彩色; 2000年,将有新 的、更大发展。 发行 99年,每期发行5900余户。 每户份数,少 则1本,多则10余本,个别的达30本。 1全国的国有、地方南方9万吨 年,北方 15万吨 年煤矿含局的有关煤质运销、生产、化 验室检测站及其业务主管部门; 2上述煤矿的总工办; 3上述煤矿的选煤、筛选厂和有关的发煤转 运站; 4煤炭进出口业务,如中煤进出口集团与神 华集团包括铁路、港口和商检等的横向及纵向的 所有关联的主管与其业务部门; 5遍布全国的相当大数量的各类规模的燃煤 电厂、焦化厂、化肥厂、窑业的燃料管理和化验,以 及煤炭销售与加工部门; 6煤炭系统的与煤质、 煤化工有关的所有大 中专院校的图书馆和相关教研室; 7各大中城市的情报研究所、 与煤有关的科 研院所及其图书资料室等。 欢迎来稿 欢迎订阅 欢迎广告 本刊 04 第6期 煤质技术 1999年11月