神府东胜矿区煤中水分赋存状态及脱水试验

2014-12-12侯飞龙

中国科技纵横 2014年13期

关键词：东胜煤样粒度

侯飞龙

(陕西省煤田地质局一八五队综合实验室,陕西榆林 719000)

神府东胜矿区煤中水分赋存状态及脱水试验

侯飞龙

(陕西省煤田地质局一八五队综合实验室,陕西榆林 719000)

通过对矿区煤中水分赋存状态的研究,采用常规烘干法和加压成型法脱水试验,揭示了煤中液态吸附水是可以脱除的。

煤化度水分脱水试验神府东胜矿区

神府东胜矿区位于内蒙古自治区伊克昭盟和陕西榆林市境内,面积2756km2,陕西境内探明资源量1400多亿吨。煤类主要为长焰煤、不黏煤、部分弱黏煤和褐煤。镜质组反射率为0.4～0.67,丝质组达34%～52%,是显微煤岩组分的一大特点,煤的水分(Mad)为6%～18%,灰分7%左右,全硫0.6%以下,发热量(Qnet,ar)为25%～27%MJ/kg,有天然精煤之称。然而煤中水分偏高,对很多工业用煤和煤炭深加工都是不利的。因此,结合开发试验项目,应首先致力于降低煤炭水分的研究。

1 煤中水分分布特征

矿区内各煤层原煤水分(Mad)为6%～18%,在平面上由北向南逐渐降低,在煤系剖面上,水分随埋藏深度的增加而降低(表1)。在4个勘探区中,以矿区北部的新庙区水分最高,一般皆大于11%,补连区最低,一般小于7%左右,神北、新民区水分相近,为8%左右。

在神北矿区的3个井田中,各钻孔煤芯煤样的水分分布也明显具有北高南低的趋势(图1～图4)。

2 煤中水分的赋存状态

表1 各煤层原煤水分(Mad)平均值表

表2 3种不同粒度的全水分分值

表3 唐公沟煤和喇嘛寺煤烘干脱水率表

表4 唐公沟煤和喇嘛寺煤吸水率表

表5 唐公沟1-2煤加压试验结果表

以脱除煤中水分为目的,我队与科研单位合作专门用激光拉曼光谱对新庙区唐公沟1-2煤(褐煤)、补连区喇嘛寺4-2煤(不黏煤)和神北区柠条塔2-2煤(长焰煤)单一煤岩成分——镜煤进行了分析研究(图5)。煤中水分为液态吸附水、OH羟基结构水和束缚吸附水3种赋存状态。液态吸附水又称为层间水;羟基结构水是以化合方式与煤中矿物质结合,又称为结合水;束缚吸附水键压缩紧密,又称为热解水,在燃烧或较高温度下才能分解析出的水。

图5 神府东胜矿区的镜煤强度

3 常规烘干脱水试验

在不同粒级、不同温度和相同的时间条件下,对唐公沟、喇嘛寺煤进行了烘干脱水试验,并在试验前测试了俩种煤的全水分(表2、3)。

唐公沟煤在170℃烘干20min后,脱水率25～13mm粒度为26.50%,13～6mm粒度为25.00%,6～0mm粒度为24.75%;200℃烘干20min后各粒度煤样已有灰化现象。喇嘛寺3种粒度煤在170℃烘干20min后脱水率在9.50%～10.75%之间,在200℃时脱水率极小。因此两种煤在170℃烘干20min后,呈液态吸附的水分可以脱除。两种煤烘干脱水试验效果理想,在需要部分脱水的情况下,可按加工和利用途径选择时间和温度,达到其利用脱水之目的。

4 常规吸水试验

俩种煤吸水试验表明(表4),经110℃烘干过20min的煤样用水侵泡24h取出在空气中平衡24h作吸水试验,表明煤样仍具有较强的吸附性能,水分仍可恢复到原有煤的水分含量。原因是烘干对煤的孔隙及吸水能力没有改变,既烘干对煤的结构中含有较多的亲水基团没有改变(如羧基、羟基等)。因此,烘干脱水过的煤样应避免再次与水接触。