一种基于非岩相活性组分的煤黏结性评价方法
【专利摘要】一种基于非岩相活性组分的煤黏结性评价方法，属于煤黏结性评价方法。步骤为：(1)基于萃取与反萃取的温和化煤族组分分离方法，获得煤重质组、密中质组和疏中质组，三族组分含量记作EH、EO和EI；(2)按GB/T 5447-1997分别测定原煤、重质组、密中质组和疏中质组的黏结指数G、GH、GI和GO；(3)将上述结果代入指定公式得两个评价煤中有黏结性的活性组分含量和质量的新指标——疏密比(OIP)和活惰比(AIP)；(4)将原煤的黏结指数G与疏密比(OIP)和活惰比(AIP)进行关联。优点：克服了现有的煤黏结性评价指标存在的问题，如只反映煤在黏结性质上的综合表象而不能反映煤组成结构核心本质等，使煤黏结性评价更准确、更合理和更有说服力。
【专利说明】一种基于非岩相活性组分的煤黏结性评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤黏结性评价方法，特别是一种基于非岩相活性组分的煤黏结性评价新方法。
【背景技术】
[0002]现有的评价煤黏结性的方法有很多，如罗加指数、黏结指数、胶质层指数、奥阿膨胀度、坩埚膨胀序数等，这些方法曾长时间并将继续指导着我国的煤炭性质研究。然而由于方法本身的限制，使得它们均不能精确反映不同煤在黏结性上的差异性，更不能从本质上反映黏结性产生的原因。特别是这些指标均是煤在黏结性质上的一种综合表象，而非由煤组成结构本质出发获得，因而其准确性有着先天不足。当煤种变化以及煤质出现波动时，这些指标便可能出现奇异。因此研究一种合理、有效、能反映煤黏结本质的新评价方法就显得十分必要。
[0003]国内外相关学者在这方面已进行了广泛的探讨，特别是在煤岩学理论方面取得了相当的共识，比如由煤结焦所提出的“镜质组和壳质组是活性组分，丝质组是惰性组分，半镜质组是两性组分”，就是从煤组成角度得到的有关煤黏结性的一种相对粗线条的概念，但仍没有达成认识上的一致。如阿莫索夫和施皮罗方法中将1/3半镜质组归为活性组分，2/3半镜质组归为惰性组分；而美国伯利恒钢铁公司法则将半镜质组完全按惰性组分处理；力口拿大利德法中又单独划出半丝炭并作为1/2活性组分计算。显然它们都带有很强的人为因素。由于条件、运用手段和方法的不同，以及对煤质认知的差异，至今仍没有得到一种能真正准确地评价煤中有黏结性的活性组分含量和质量的方法，因而也就没有以其为基础的基于煤组成结构本质的煤黏结性评价新指标出现。
[0004]而发明专利“基于萃取与反萃取的温和化煤族组分分离方法”，专利申请号:200710022120.1，在自然条件下将煤分离成四种族组分，通过后续的研究比较深入揭示了煤的黏结性来源及形成机理，指出了形成煤黏结性的活性组分的关键内容，从而为建立一种可有效评价煤黏结性的新方法提供了可能。
【发明内容】
[0005]发明目的是提供一种基于非岩相活性组分的煤黏结性评价方法，从煤组成结构本质的角度研究影响煤黏结性的根本因素，以解决现有的煤黏结性评价方法所存在问题。
[0006]本发明通过以下技术方案来实现，其步骤包括非岩相活性组分的分离和黏结指数测定:
[0007]所述的非岩相活性组分的分离有以下步骤:
[0008](I)在自然条件下将煤分离成煤重质组⑶、密中质组⑴、疏中质组(O)和轻质组(L)4种族组分，各族组分含量分别为EinEpE1和El，其中轻质组含量El很少，故忽略；其具体步骤为:
[0009]①、将粒度为10-300目的煤样置于萃取器中，然后加入混合溶剂，加入量为每克煤样20-300毫升的混合溶剂，混合溶剂为溶剂A和溶剂B按体积比为1:0.2至1:2配制的混合体；在室温下搅拌10-300分钟，萃取过程完成，得到萃取固液混合物；
[0010]②、对步骤①中萃取的萃取固液混合物进行固液分离，固液分离后分别得到萃取液和萃余物；
[0011]③、对步骤②中的萃取液进行处理，将萃取液放入至反萃取器中，再向反萃取器中加入反萃取剂，加入反萃取剂的量按萃取液比反萃取剂等于1: 0.1至1:2之间，所述的比例为体积比，室温下搅拌5-60分钟，反萃取过程结束，反萃取过程后得到反萃取固液混合物；
[0012]④、对步骤③中的反萃取固液混合物进行处理，对反萃取固液混合物进行固液分离，固液分离后得到固体物质和液体物质；
[0013]⑤、步骤④中得到的液体物质为两个分层的液体物质:一个分层液体物质中以溶剂A为主，移出该层后先用常压蒸馏法脱去溶剂A，然后再对剩余溶液加反萃取剂进行反萃取，加入反萃取剂的量按剩余溶液比反萃取剂等于1:0.1至1:2之间，所述的比例为体积t匕，反萃取剂将此剩余溶液中的少量溶剂B反萃取出来的同时，将产生黏稠状固体物析出，对该黏稠状物进行真空干燥处理，即可获得密中质组；
[0014]另一个分层液体物质中主要为溶剂B和反萃取剂的混合剂；
[0015]⑥、所述的溶剂A为:二硫化碳、氯仿、二氯甲烷、苯、甲醇、苯酚、乙醚；所述的溶剂B为:N-甲基-2-吡咯烷酮、环已酮、二甲基亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二胺、磷酸三乙脂、喹啉、吡啶；所述的反萃取剂为:水、正己烷；在同一个工艺过程中，溶剂A、溶剂B和反萃取剂必须选用三种不同的溶剂物质；
[0016]所述的黏结指数测定有以下步骤:
[0017](2)按国标GB/T 5447-1997《烟煤黏结指数测定方法》分别测定原煤、重质组(H)、密中质组⑴和疏中质组(O)的黏结指数G、Gh、G1和Gtj ；
[0018]还包括以下步骤:
[0019](3)两个评价煤中有黏结性的活性组分含量和质量的新指标一一疏密比(OIP)和活惰比(AIP)的计算公式如下:
[0020]OIP =殳 ￡上!￡.G, X E1
[0021 ] AIP = —-X E°--
(G/ X ^i) ■ (? X Eh)
[0022]将步骤(I)、(2)所得结果代入公式，得疏密比(OIP)和活惰比(AIP)；
[0023](4)将原煤的黏结指数G与疏密比(OIP)和活惰比(AIP)进行关联。
[0024]有益效果，由于采用了上述方案，发明专利“基于萃取与反萃取的温和化煤族组分分离方法”,专利申请号:200710022120.1，采用物理化学方法主要获得重质组、密中质组和疏中质组，不同于现有的单纯从物理和经验角度将煤进行分离的煤岩配煤方法，使得煤的族组分按照“类聚”的原则按物理化学性质进行有效分离，从而将煤中的黏结性活性组分和惰性组分真正分离开来，由此实现了既能从数量上又能从质量上来表征煤中黏结性活性组分的方法。在此基础上，进一步建立的疏密比(OIP)和活惰比(AIP)指标，便从煤组成结构本质角度实现了对煤黏结性的新表征，从而克服了现有黏结性评价指标只反映煤在黏结性质上的综合表象而不能反映煤组成结构核心本质的缺陷，使煤黏结性评价更准确、更合理和更有说服力。由萃取反萃取法所分离得到的族组分含量和黏结性测定出发，从本质角度建立对煤黏结性和结焦性的新认识。
[0025]优点:克服了现有的煤黏结性评价指标存在的问题，如只反映煤在黏结性质上的综合表象而不能反映煤组成结构核心本质等，使煤黏结性评价更准确、更合理和更有说服力。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例1原煤黏结指数G与OIP的关系图。
[0027]图2为本发明实施例1原煤黏结指数G与AIP的关系图。
[0028]图3为本发明实施例2原煤黏结指数G与OIP的关系图。
[0029]图4为本发明实施例2原煤黏结指数G与AIP的关系图。
[0030]图5为本发明实施例3原煤黏结指数G与OIP的关系图。
[0031]图6为本发明实施例3原煤黏结指数G与AIP的关系图。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]实施例1
[0034](I)选取兖矿煤、新疆煤、山东煤、青海煤和山西煤共5个煤样,按要求分别将煤样破碎至合适粒度；
[0035](2)在发明专利“基于萃取与反萃取的温和化煤族组分分离方法”，专利申请号:200710022120.1的基础上，在自然条件下将五种煤样煤分离成煤重质组H、密中质组1、疏中质组O和轻质组L 4种族组分，记录五种煤样各族组分含量为EinEpE1和Ey其中轻质组含量^很少，故忽略；其具体步骤为:
[0036]①、将粒度为10-300目的煤样置于萃取器中，然后加入混合溶剂，加入量为每克煤样20-300毫升的混合溶剂，混合溶剂为溶剂A和溶剂B按体积比为1:0.2至1:2配制的混合体；在室温下搅拌10-300分钟，萃取过程完成，得到萃取固液混合物；
[0037]②、对步骤①中萃取的萃取固液混合物进行固液分离，固液分离后分别得到萃取液和萃余物；
[0038]③、对步骤②中的萃取液进行处理，将萃取液放入至反萃取器中，再向反萃取器中加入反萃取剂，加入反萃取剂的量按萃取液比反萃取剂等于1: 0.1至1:2之间，所述的比例为体积比，室温下搅拌5-60分钟，反萃取过程结束，反萃取过程后得到反萃取固液混合物；
[0039]④、对步骤③中的反萃取固液混合物进行处理，对反萃取固液混合物进行固液分离，固液分离后得到固体物质和液体物质；
[0040]⑤、步骤④中得到的液体物质为两个分层的液体物质:一个分层液体物质中以溶剂A为主，移出该层后先用常压蒸馏法脱去溶剂A，然后再对剩余溶液加反萃取剂进行反萃取，加入反萃取剂的量按剩余溶液比反萃取剂等于1:0.1至1:2之间，所述的比例为体积t匕，反萃取剂将此剩余溶液中的少量溶剂B反萃取出来的同时，将产生黏稠状固体物析出，对该黏稠状物进行真空干燥处理，即可获得密中质组；
[0041]另一个分层液体物质中主要为溶剂B和反萃取剂的混合剂；
[0042]⑥、所述的溶剂A为:二硫化碳、氯仿、二氯甲烷、苯、甲醇、苯酚、乙醚；所述的溶剂B为:N-甲基-2-吡咯烷酮、环已酮、二甲基亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二胺、磷酸三乙脂、喹啉、吡啶；所述的反萃取剂为:水、正己烷；在同一个工艺过程中，溶剂A、溶剂B和反萃取剂必须选用三种不同的溶剂物质；
[0043](3)按国标GB/T 5447-1997《烟煤黏结指数测定方法》分别测定五种煤样与其各自的重质组H、密中质组I和疏中质组O的黏结指数G、Gh、G1和Gtj ；
[0044](4)将步骤⑵、(3)所得结果代入公式，得疏密比OIP和活惰比AIP ；
[0045](5)将计算所得的疏密比OIP和活惰比AIP与五种原煤的G值进行线性回归，结果如图1和图2。由图可知，对单种炼焦煤来说，其OIP和AIP与煤的黏结指数G有很强的正线性相关性。
[0046]实施例2
[0047](I)选取焦煤、肥煤、1/3焦煤、贫瘦煤、气煤5个煤样,按要求分别将煤样破碎至合适粒度；
[0048](2)在发明专利“基于萃取与反萃取的温和化煤族组分分离方法”，专利申请号:200710022120.1的基础上，在自然条件下将五种煤样煤分离成煤重质组H、密中质组1、疏中质组O和轻质组L 4种族组分，记录五种煤样各族组分含量为EinEpE1和Ey其中轻质组含量^很少，故忽略；
[0049](3)按国标GB/T 5447-1997《烟煤黏结指数测定方法》分别测定五种煤样与其各自的重质组H、密中质组I和疏中质组O的黏结指数G、Gh、G1和Gtj ；
[0050](4)将步骤⑵、(3)所得结果代入公式，得疏密比OIP和活惰比AIP ；
[0051](5)将计算所得的疏密比OIP和活惰比AIP与五种原煤的G值进行线性回归，结果如图3和图4。由图可知，对单种炼焦煤来说，其OIP和AIP与煤的黏结指数G有很强的正线性相关性。
[0052]实施例3:
[0053](I)选取某地炼焦厂5种炼焦用煤，按要求分别将煤样破碎至合适粒度；
[0054](2)在发明专利“基于萃取与反萃取的温和化煤族组分分离方法”，专利申请号:200710022120.1的基础上，在自然条件下将五种煤样煤分离成煤重质组H、密中质组1、疏中质组O和轻质组L 4种族组分，记录五种煤样各族组分含量为EinEpE1和Ey其中轻质组含量^很少，故忽略；
[0055](3)按国标GB/T 5447-1997《烟煤黏结指数测定方法》分别测定五种煤样与其各自的重质组H、密中质组I和疏中质组O的黏结指数G、Gh、G1和Gtj ；
[0056](4)将步骤⑵、(3)所得结果代入公式，得疏密比OIP和活惰比AIP ；
[0057](5)将计算所得的疏密比OIP和活惰比AIP与五种原煤的G值进行线性回归，结果如图5和图6。由图可知，OIP和AIP与煤的黏结指数G有很强的正线性相关性。
【权利要求】
1.一种基于非岩相活性组分的煤黏结性评价方法，其步骤包括非岩相活性组分的分离和黏结指数测定: 所述的非岩相活性组分的分离有以下步骤: (1)在自然条件下将煤分离成煤重质组H、密中质组1、疏中质组O和轻质组L4种族组分，各族组分含量分别记作EinEpE1和El，其中轻质组含量El很少，故忽略；其具体步骤为: ①、将粒度为10-300目的煤样置于萃取器中，然后加入混合溶剂，加入量为每克煤样20-300毫升的混合溶剂，混合溶剂为溶剂A和溶剂B按体积比为1:0.2至1:2配制的混合体；在室温下搅拌10-300分钟，萃取过程完成，得到萃取固液混合物； ②、对步骤①中萃取的萃取固液混合物进行固液分离，固液分离后分别得到萃取液和萃余物； ③、对步骤②中的萃取液进行处理，将萃取液放入至反萃取器中，再向反萃取器中加入反萃取剂，加入反萃取剂的量按萃取液比反萃取剂等于1: 0.1至1:2之间，所述的比例为体积比，室温下搅拌5-60分钟，反萃取过程结束，反萃取过程后得到反萃取固液混合物； ④、对步骤③中的反萃取固液混合物进行处理，对反萃取固液混合物进行固液分离，固液分离后得到固体物质和液体物质； ⑤、步骤④中得到的液体物质为两个分层的液体物质:一个分层液体物质中以溶剂A为主，移出该层后先用常压蒸馏法脱去溶剂A，然后再对剩余溶液加反萃取剂进行反萃取，加入反萃取剂的量按剩余溶液比反萃取剂等于1:0.1至1:2之间，所述的比例为体积比，反萃取剂将此剩余溶液中的少量溶剂B反萃取出来的同时，将产生黏稠状固体物析出，对该黏稠状物进行真空干燥处理，即可获得密中质组； 另一个分层液体物质中主要为溶剂B和反萃取剂的混合剂； ⑥、所述的溶剂A为:二硫化碳、氯仿、二氯甲烷、苯、甲醇、苯酚、乙醚；所述的溶剂B为:N-甲基-2-吡咯烷酮、环已酮、二甲基亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二胺、磷酸三乙脂、喹啉、吡啶；所述的反萃取剂为:水、正己烷；在同一个工艺过程中，溶剂A、溶剂B和反萃取剂必须选用三种不同的溶剂物质； 所述的黏结指数测定有以下步骤: (2)按国标GB/T5447-1997《烟煤黏结指数测定方法》分别测定原煤、重质组H、密中质组I和疏中质组O的黏结指数G、Gh> G1和Gq ； 其特征是:还包括以下步骤: (3)两个评价煤中有黏结性的活性组分含量和质量的新指标——疏密比OIP和活惰比AIP的计算公式如下:
G0 X E0 OIP = 2°
G1 X E1
G0 X Eq AIP =-2-2-
(Gi X Fr).(6h X Eh) 将步骤(I)、(2)所得结果代入公式，得疏密比OIP和活惰比AIP ； (4)将原煤的黏结指数G与疏密比OIP和活惰比AIP进行关联。
【文档编号】G01N33/22GK104297445SQ201410526523
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】秦志宏, 李祥, 张豪非, 郭伟, 宋兆兰 申请人:中国矿业大学