一種基于非巖相活性組分的煤黏結性評價方法
【專利摘要】一種基于非巖相活性組分的煤黏結性評價方法，屬于煤黏結性評價方法。步驟為：(1)基于萃取與反萃取的溫和化煤族組分分離方法，獲得煤重質組、密中質組和疏中質組，三族組分含量記作EH、EO和EI；(2)按GB/T 5447-1997分別測定原煤、重質組、密中質組和疏中質組的黏結指數G、GH、GI和GO；(3)將上述結果代入指定公式得兩個評價煤中有黏結性的活性組分含量和質量的新指標——疏密比(OIP)和活惰比(AIP)；(4)將原煤的黏結指數G與疏密比(OIP)和活惰比(AIP)進行關聯。優(yōu)點：克服了現有的煤黏結性評價指標存在的問題，如只反映煤在黏結性質上的綜合表象而不能反映煤組成結構核心本質等，使煤黏結性評價更準確、更合理和更有說服力。
【專利說明】一種基于非巖相活性組分的煤黏結性評價方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤黏結性評價方法，特別是一種基于非巖相活性組分的煤黏結性評價新方法。

【背景技術】
[0002]現有的評價煤黏結性的方法有很多，如羅加指數、黏結指數、膠質層指數、奧阿膨脹度、坩堝膨脹序數等，這些方法曾長時間并將繼續(xù)指導著我國的煤炭性質研究。然而由于方法本身的限制，使得它們均不能精確反映不同煤在黏結性上的差異性，更不能從本質上反映黏結性產生的原因。特別是這些指標均是煤在黏結性質上的一種綜合表象，而非由煤組成結構本質出發(fā)獲得，因而其準確性有著先天不足。當煤種變化以及煤質出現波動時，這些指標便可能出現奇異。因此研究一種合理、有效、能反映煤黏結本質的新評價方法就顯得十分必要。
[0003]國內外相關學者在這方面已進行了廣泛的探討，特別是在煤巖學理論方面取得了相當的共識，比如由煤結焦所提出的“鏡質組和殼質組是活性組分，絲質組是惰性組分，半鏡質組是兩性組分”，就是從煤組成角度得到的有關煤黏結性的一種相對粗線條的概念，但仍沒有達成認識上的一致。如阿莫索夫和施皮羅方法中將1/3半鏡質組歸為活性組分，2/3半鏡質組歸為惰性組分；而美國伯利恒鋼鐵公司法則將半鏡質組完全按惰性組分處理；力口拿大利德法中又單獨劃出半絲炭并作為1/2活性組分計算。顯然它們都帶有很強的人為因素。由于條件、運用手段和方法的不同，以及對煤質認知的差異，至今仍沒有得到一種能真正準確地評價煤中有黏結性的活性組分含量和質量的方法，因而也就沒有以其為基礎的基于煤組成結構本質的煤黏結性評價新指標出現。
[0004]而發(fā)明專利“基于萃取與反萃取的溫和化煤族組分分離方法”，專利申請?zhí)?200710022120.1，在自然條件下將煤分離成四種族組分，通過后續(xù)的研究比較深入揭示了煤的黏結性來源及形成機理，指出了形成煤黏結性的活性組分的關鍵內容，從而為建立一種可有效評價煤黏結性的新方法提供了可能。


【發(fā)明內容】

[0005]發(fā)明目的是提供一種基于非巖相活性組分的煤黏結性評價方法，從煤組成結構本質的角度研究影響煤黏結性的根本因素，以解決現有的煤黏結性評價方法所存在問題。
[0006]本發(fā)明通過以下技術方案來實現，其步驟包括非巖相活性組分的分離和黏結指數測定:
[0007]所述的非巖相活性組分的分離有以下步驟:
[0008](I)在自然條件下將煤分離成煤重質組⑶、密中質組⑴、疏中質組(O)和輕質組(L)4種族組分，各族組分含量分別為EinEpE1和El，其中輕質組含量El很少，故忽略；其具體步驟為:
[0009]①、將粒度為10-300目的煤樣置于萃取器中，然后加入混合溶劑，加入量為每克煤樣20-300毫升的混合溶劑，混合溶劑為溶劑A和溶劑B按體積比為1:0.2至1:2配制的混合體；在室溫下攪拌10-300分鐘，萃取過程完成，得到萃取固液混合物；
[0010]②、對步驟①中萃取的萃取固液混合物進行固液分離，固液分離后分別得到萃取液和萃余物；
[0011]③、對步驟②中的萃取液進行處理，將萃取液放入至反萃取器中，再向反萃取器中加入反萃取劑，加入反萃取劑的量按萃取液比反萃取劑等于1: 0.1至1:2之間，所述的比例為體積比，室溫下攪拌5-60分鐘，反萃取過程結束，反萃取過程后得到反萃取固液混合物；
[0012]④、對步驟③中的反萃取固液混合物進行處理，對反萃取固液混合物進行固液分離，固液分離后得到固體物質和液體物質；
[0013]⑤、步驟④中得到的液體物質為兩個分層的液體物質:一個分層液體物質中以溶劑A為主，移出該層后先用常壓蒸餾法脫去溶劑A，然后再對剩余溶液加反萃取劑進行反萃取，加入反萃取劑的量按剩余溶液比反萃取劑等于1:0.1至1:2之間，所述的比例為體積t匕，反萃取劑將此剩余溶液中的少量溶劑B反萃取出來的同時，將產生黏稠狀固體物析出，對該黏稠狀物進行真空干燥處理，即可獲得密中質組；
[0014]另一個分層液體物質中主要為溶劑B和反萃取劑的混合劑；
[0015]⑥、所述的溶劑A為:二硫化碳、氯仿、二氯甲烷、苯、甲醇、苯酚、乙醚；所述的溶劑B為:N-甲基-2-吡咯烷酮、環(huán)已酮、二甲基亞砜、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二胺、磷酸三乙脂、喹啉、吡啶；所述的反萃取劑為:水、正己烷；在同一個工藝過程中，溶劑A、溶劑B和反萃取劑必須選用三種不同的溶劑物質；
[0016]所述的黏結指數測定有以下步驟:
[0017](2)按國標GB/T 5447-1997《煙煤黏結指數測定方法》分別測定原煤、重質組(H)、密中質組⑴和疏中質組(O)的黏結指數G、Gh、G1和Gtj ；
[0018]還包括以下步驟:
[0019](3)兩個評價煤中有黏結性的活性組分含量和質量的新指標一一疏密比(OIP)和活惰比(AIP)的計算公式如下:
[0020]OIP =殳 ￡上!￡.G, X E1
[0021 ] AIP = —-X E°--

(G/ X ^i) ■ (? X Eh)
[0022]將步驟(I)、(2)所得結果代入公式，得疏密比(OIP)和活惰比(AIP)；
[0023](4)將原煤的黏結指數G與疏密比(OIP)和活惰比(AIP)進行關聯。
[0024]有益效果，由于采用了上述方案，發(fā)明專利“基于萃取與反萃取的溫和化煤族組分分離方法”,專利申請?zhí)?200710022120.1，采用物理化學方法主要獲得重質組、密中質組和疏中質組，不同于現有的單純從物理和經驗角度將煤進行分離的煤巖配煤方法，使得煤的族組分按照“類聚”的原則按物理化學性質進行有效分離，從而將煤中的黏結性活性組分和惰性組分真正分離開來，由此實現了既能從數量上又能從質量上來表征煤中黏結性活性組分的方法。在此基礎上，進一步建立的疏密比(OIP)和活惰比(AIP)指標，便從煤組成結構本質角度實現了對煤黏結性的新表征，從而克服了現有黏結性評價指標只反映煤在黏結性質上的綜合表象而不能反映煤組成結構核心本質的缺陷，使煤黏結性評價更準確、更合理和更有說服力。由萃取反萃取法所分離得到的族組分含量和黏結性測定出發(fā)，從本質角度建立對煤黏結性和結焦性的新認識。
[0025]優(yōu)點:克服了現有的煤黏結性評價指標存在的問題，如只反映煤在黏結性質上的綜合表象而不能反映煤組成結構核心本質等，使煤黏結性評價更準確、更合理和更有說服力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實施例1原煤黏結指數G與OIP的關系圖。
[0027]圖2為本發(fā)明實施例1原煤黏結指數G與AIP的關系圖。
[0028]圖3為本發(fā)明實施例2原煤黏結指數G與OIP的關系圖。
[0029]圖4為本發(fā)明實施例2原煤黏結指數G與AIP的關系圖。
[0030]圖5為本發(fā)明實施例3原煤黏結指數G與OIP的關系圖。
[0031]圖6為本發(fā)明實施例3原煤黏結指數G與AIP的關系圖。

【具體實施方式】
[0032]下面將結合實施例對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0033]實施例1
[0034](I)選取兗礦煤、新疆煤、山東煤、青海煤和山西煤共5個煤樣,按要求分別將煤樣破碎至合適粒度；
[0035](2)在發(fā)明專利“基于萃取與反萃取的溫和化煤族組分分離方法”，專利申請?zhí)?200710022120.1的基礎上，在自然條件下將五種煤樣煤分離成煤重質組H、密中質組1、疏中質組O和輕質組L 4種族組分，記錄五種煤樣各族組分含量為EinEpE1和Ey其中輕質組含量^很少，故忽略；其具體步驟為:
[0036]①、將粒度為10-300目的煤樣置于萃取器中，然后加入混合溶劑，加入量為每克煤樣20-300毫升的混合溶劑，混合溶劑為溶劑A和溶劑B按體積比為1:0.2至1:2配制的混合體；在室溫下攪拌10-300分鐘，萃取過程完成，得到萃取固液混合物；
[0037]②、對步驟①中萃取的萃取固液混合物進行固液分離，固液分離后分別得到萃取液和萃余物；
[0038]③、對步驟②中的萃取液進行處理，將萃取液放入至反萃取器中，再向反萃取器中加入反萃取劑，加入反萃取劑的量按萃取液比反萃取劑等于1: 0.1至1:2之間，所述的比例為體積比，室溫下攪拌5-60分鐘，反萃取過程結束，反萃取過程后得到反萃取固液混合物；
[0039]④、對步驟③中的反萃取固液混合物進行處理，對反萃取固液混合物進行固液分離，固液分離后得到固體物質和液體物質；
[0040]⑤、步驟④中得到的液體物質為兩個分層的液體物質:一個分層液體物質中以溶劑A為主，移出該層后先用常壓蒸餾法脫去溶劑A，然后再對剩余溶液加反萃取劑進行反萃取，加入反萃取劑的量按剩余溶液比反萃取劑等于1:0.1至1:2之間，所述的比例為體積t匕，反萃取劑將此剩余溶液中的少量溶劑B反萃取出來的同時，將產生黏稠狀固體物析出，對該黏稠狀物進行真空干燥處理，即可獲得密中質組；
[0041]另一個分層液體物質中主要為溶劑B和反萃取劑的混合劑；
[0042]⑥、所述的溶劑A為:二硫化碳、氯仿、二氯甲烷、苯、甲醇、苯酚、乙醚；所述的溶劑B為:N-甲基-2-吡咯烷酮、環(huán)已酮、二甲基亞砜、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二胺、磷酸三乙脂、喹啉、吡啶；所述的反萃取劑為:水、正己烷；在同一個工藝過程中，溶劑A、溶劑B和反萃取劑必須選用三種不同的溶劑物質；
[0043](3)按國標GB/T 5447-1997《煙煤黏結指數測定方法》分別測定五種煤樣與其各自的重質組H、密中質組I和疏中質組O的黏結指數G、Gh、G1和Gtj ；
[0044](4)將步驟⑵、(3)所得結果代入公式，得疏密比OIP和活惰比AIP ；
[0045](5)將計算所得的疏密比OIP和活惰比AIP與五種原煤的G值進行線性回歸，結果如圖1和圖2。由圖可知，對單種煉焦煤來說，其OIP和AIP與煤的黏結指數G有很強的正線性相關性。
[0046]實施例2
[0047](I)選取焦煤、肥煤、1/3焦煤、貧瘦煤、氣煤5個煤樣,按要求分別將煤樣破碎至合適粒度；
[0048](2)在發(fā)明專利“基于萃取與反萃取的溫和化煤族組分分離方法”，專利申請?zhí)?200710022120.1的基礎上，在自然條件下將五種煤樣煤分離成煤重質組H、密中質組1、疏中質組O和輕質組L 4種族組分，記錄五種煤樣各族組分含量為EinEpE1和Ey其中輕質組含量^很少，故忽略；
[0049](3)按國標GB/T 5447-1997《煙煤黏結指數測定方法》分別測定五種煤樣與其各自的重質組H、密中質組I和疏中質組O的黏結指數G、Gh、G1和Gtj ；
[0050](4)將步驟⑵、(3)所得結果代入公式，得疏密比OIP和活惰比AIP ；
[0051](5)將計算所得的疏密比OIP和活惰比AIP與五種原煤的G值進行線性回歸，結果如圖3和圖4。由圖可知，對單種煉焦煤來說，其OIP和AIP與煤的黏結指數G有很強的正線性相關性。
[0052]實施例3:
[0053](I)選取某地煉焦廠5種煉焦用煤，按要求分別將煤樣破碎至合適粒度；
[0054](2)在發(fā)明專利“基于萃取與反萃取的溫和化煤族組分分離方法”，專利申請?zhí)?200710022120.1的基礎上，在自然條件下將五種煤樣煤分離成煤重質組H、密中質組1、疏中質組O和輕質組L 4種族組分，記錄五種煤樣各族組分含量為EinEpE1和Ey其中輕質組含量^很少，故忽略；
[0055](3)按國標GB/T 5447-1997《煙煤黏結指數測定方法》分別測定五種煤樣與其各自的重質組H、密中質組I和疏中質組O的黏結指數G、Gh、G1和Gtj ；
[0056](4)將步驟⑵、(3)所得結果代入公式，得疏密比OIP和活惰比AIP ；
[0057](5)將計算所得的疏密比OIP和活惰比AIP與五種原煤的G值進行線性回歸，結果如圖5和圖6。由圖可知，OIP和AIP與煤的黏結指數G有很強的正線性相關性。
【權利要求】
1.一種基于非巖相活性組分的煤黏結性評價方法，其步驟包括非巖相活性組分的分離和黏結指數測定: 所述的非巖相活性組分的分離有以下步驟: (1)在自然條件下將煤分離成煤重質組H、密中質組1、疏中質組O和輕質組L4種族組分，各族組分含量分別記作EinEpE1和El，其中輕質組含量El很少，故忽略；其具體步驟為: ①、將粒度為10-300目的煤樣置于萃取器中，然后加入混合溶劑，加入量為每克煤樣20-300毫升的混合溶劑，混合溶劑為溶劑A和溶劑B按體積比為1:0.2至1:2配制的混合體；在室溫下攪拌10-300分鐘，萃取過程完成，得到萃取固液混合物； ②、對步驟①中萃取的萃取固液混合物進行固液分離，固液分離后分別得到萃取液和萃余物； ③、對步驟②中的萃取液進行處理，將萃取液放入至反萃取器中，再向反萃取器中加入反萃取劑，加入反萃取劑的量按萃取液比反萃取劑等于1: 0.1至1:2之間，所述的比例為體積比，室溫下攪拌5-60分鐘，反萃取過程結束，反萃取過程后得到反萃取固液混合物； ④、對步驟③中的反萃取固液混合物進行處理，對反萃取固液混合物進行固液分離，固液分離后得到固體物質和液體物質； ⑤、步驟④中得到的液體物質為兩個分層的液體物質:一個分層液體物質中以溶劑A為主，移出該層后先用常壓蒸餾法脫去溶劑A，然后再對剩余溶液加反萃取劑進行反萃取，加入反萃取劑的量按剩余溶液比反萃取劑等于1:0.1至1:2之間，所述的比例為體積比，反萃取劑將此剩余溶液中的少量溶劑B反萃取出來的同時，將產生黏稠狀固體物析出，對該黏稠狀物進行真空干燥處理，即可獲得密中質組； 另一個分層液體物質中主要為溶劑B和反萃取劑的混合劑； ⑥、所述的溶劑A為:二硫化碳、氯仿、二氯甲烷、苯、甲醇、苯酚、乙醚；所述的溶劑B為:N-甲基-2-吡咯烷酮、環(huán)已酮、二甲基亞砜、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二胺、磷酸三乙脂、喹啉、吡啶；所述的反萃取劑為:水、正己烷；在同一個工藝過程中，溶劑A、溶劑B和反萃取劑必須選用三種不同的溶劑物質； 所述的黏結指數測定有以下步驟: (2)按國標GB/T5447-1997《煙煤黏結指數測定方法》分別測定原煤、重質組H、密中質組I和疏中質組O的黏結指數G、Gh> G1和Gq ； 其特征是:還包括以下步驟: (3)兩個評價煤中有黏結性的活性組分含量和質量的新指標——疏密比OIP和活惰比AIP的計算公式如下:
G0 X E0 OIP = 2°
G1 X E1
G0 X Eq AIP =-2-2-
(Gi X Fr).(6h X Eh) 將步驟(I)、(2)所得結果代入公式，得疏密比OIP和活惰比AIP ； (4)將原煤的黏結指數G與疏密比OIP和活惰比AIP進行關聯。
【文檔編號】G01N33/22GK104297445SQ201410526523
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權日:2014年10月8日
【發(fā)明者】秦志宏, 李祥, 張豪非, 郭偉, 宋兆蘭 申請人:中國礦業(yè)大學