CN102749433A - 一种煤炭灰分检测方法 - Google Patents

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龚福林
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Shenhua Shendong Coal Group Co Ltd
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Shenhua Shendong Coal Group Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种煤炭灰分检测方法。所述方法包括步骤：（1）采集多个煤样，然后破碎、缩分得到多个分析样；（2）随机测定步骤（1）中得到的3个分析样的质量、体积和全水分，并采用现有方法得到所述3个分析样的灰分；（3）将上述步骤（2）中得到的数值分别带入公式Ad=(100×a/(100-Mt)-100×b×V/(100×m-m×Mt)+c×Mt/(100-Mt))×100%中得到一组方程式，然后计算公式中a、b和c的数值；（4）测定步骤（1）中得到的其它任一分析样的质量和体积；（5）利用公式计算所述其它任一分析样的灰分。本发明的煤炭灰分检测方法可以简单、快速、准确地测出煤炭的灰分，克服了现有技术中的检测方法时间长、检测技术要求高、过程复杂的缺点。

Description

一种煤炭灰分检测方法
技术领域
本发明涉及一种煤炭灰分检测方法。
背景技术
商品煤装上火车后，希望尽早知道其灰分情况，以便该车煤炭产品到港口归垛或及时调整该车的流向。
现有技术的一种是采用线谱分析法检测煤炭的灰分，原理为放射源产生的高速粒子轰击煤炭中各种物质的原子核，由此产生不同的线谱，然后通过线谱分析检测计算出煤炭的灰分。线谱分析法属于仪器分析方法，主要使用如美国赛默飞世尔公司的元素分析仪。
现有技术的另一种是采用灼烧法检测煤炭的灰分，包括国家快灰检测法（GB/212-2008）和缓慢灰化法（GB/212-2008）。其中，国家快灰检测法的实施过程包括采样、制样和检测。自动采样机采样或人工采样后，将样品破碎、缩分、烘干并研磨至粒径小于0.2毫米得到分析样，然后按照国家快灰检测标准，称取一定量的分析样进行灼烧，称量剩余的灰分，通过计算得出煤炭的灰分；即通过灼烧后煤样的失重情况计算出煤样的灰含量。
现有技术的缺点为：快灰检测法检测时间长。目前快灰检测方法从采样到得到结果需要4个小时左右，并且由于装车批次较多，不可能装完一列火车立刻进行一列火车的煤样化验。因此，实际中火车煤样的快灰检测化验出结果（多个批次）最快的需15小时左右，这严重影响火车煤样到港口归垛或调整流向。线谱分析法检测技术要求高，过程复杂，煤样的不均匀性使得仪器很难校准，且难以用常规方法检验其准确度，另外放射源的审批、管理过程复杂，放射物质对工作人员存在一定的伤害。
因此，仍存在对简单、快速、准确的煤炭灰分检测方法的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单、快速、准确的煤炭灰分检测方法。
本发明提供的煤炭灰分检测方法，包括以下步骤：
（1）采集多个煤样，然后将所述煤样破碎、缩分得到多个分析样；
（2）随机测定步骤（1）中得到的3个分析样的质量m1、m2、m3，体积V1、V2、V3，全水分Mt1、Mt2、Mt3，并采用现有方法得到所述3个分析样的灰分Ad1、Ad2、Ad3；
（3）将上述步骤（2）中得到的Ad1、Ad2、Ad3，m1、m2、m3，V1、V2、V3，Mt1、Mt2、Mt3分别带入下述公式中得到一组方程式：
Ad=(100×a/(100-Mt)-100×b×V/(100×m-m×Mt)+c×Mt/(100-Mt))×100%
然后通过所述一组方程式计算a、b和c的数值：
Ad1=(100×a/(100-Mt1)-100×b×V1/(100×m1-m1×Mt1)+c×Mt1/(100-Mt1))×100%
Ad2=(100×a/(100-Mt2)-100×b×V2/(100×m2-m2×Mt2)+c×Mt2/(100-Mt2))×100%
Ad3=(100×a/(100-Mt3)-100×b×V3/(100×m3-m3×Mt3)+c×Mt3/(100-Mt3))×100%
（4）测定步骤（1）中得到的其它任一分析样的质量mx和体积Vx；
（5）利用下述公式计算所述其它任一分析样的灰分Adx：
Adx=(100×a/(100-Mtx)-100×b×Vx/(100×mx-mx×Mtx)+c×Mtx/(100-Mtx))×100%
其中：
Adx为所述其它任一分析样的灰分，单位是%；
mx为所述其它任一分析样的质量，单位是g；
Vx为所述其它任一分析样的体积，单位是mL；
Mtx为步骤（2）中得到的全水分Mt1、Mt2、Mt3的平均值，其计算公式为：Mtx=(Mt1+Mt2+Mt3)/3；单位是%；
a、b和c为步骤（3）中得到的数值。
所述a、b和c与煤炭的灰分密度、煤密度、灰分成分、变质程度有关。
步骤（2）中，所述现有方法包括快灰检测法（GB/212-2008）和缓慢灰化法（GB/212-2008）。
步骤（1）中，所述多个煤样来自同一井田。
为了加快灰分值的计算速度，步骤（5）中，所述计算优选使用计算机进行。即将所述公式设置成计算机程序，一旦在该计算机程序中输入所述其它任一分析样的质量和体积，便会得到其它任一分析样的灰分值。
步骤（1）中，所述采集可以使用本领域已知的任何方式进行。例如，可以使用自动采样机采集或者人工采集。
所述自动采样机（例如，北京通尼公司厂家生产的型号为TS-32-DT型火车自动采样机）包括本领域已知的用于确定采集点的红外线传感器以及用于采取煤样的自动液压传动系统。
所述自动采样机的红外线传感器定点确定采集点，然后自动液压传动系统进行采取得到煤样。
所述人工采集为：按照国家采样标准（GB475-2008），采集人员在火车皮上采集，每节车皮采集子样2公斤，所有车皮的子样合并为一列火车的煤样。
优选地，为了加快采集的速度，步骤（1）中，使用自动采样机采集。例如，使用北京煤科院生产的跨皮带式采样机。
步骤（1）中，所述破碎指的是使得采集的煤样的粒径小于6毫米（煤样全水分测定的国家标准（GB/T211-2007）要求煤样粒度小于6毫米。当然，本领域技术人员可以理解，粒径越小样品越均匀，越能提高测量体积的准确度）。
步骤（1）中，所述破碎可以采用本领域已知的任何方式进行。例如采用破碎机进行破碎。
步骤（1）中，所述缩分可以采用本领域已知的任何方式进行。例如采用缩分器进行缩分。
步骤（1）中，所述煤样源自火车上的煤炭或汽车上的煤炭。
所述分析样的质量的测定可以采用本领域已知的任何方式进行。例如采用上海梅特勒-托利多厂家生产的型号为WU6R-5电子称进行称重。
所述分析样的体积的测定可以采用本领域已知的任何适合测定固体物质的方式进行。例如，在固定体积的容器中装入所述分析样，然后添加水到固定的体积，容器的固定体积减去添加的水的体积，即得到所述分析样的体积。
所述分析样的全水分可以采用本领域已知的任何方式进行。例如，采用国家标准（GB/T211-2007）进行。
本发明的煤炭灰分检测方法所依据的基本原理为：同一井田的煤层变质程度基本一样，煤炭中灰分组成及其比例也基本一样，因此纯煤和灰分的密度可视为定值（矿井水无异常情况下煤炭的全水分也视为固定值），因此煤炭中灰分值和煤炭的质量、体积存在线性关系。通过测出多个（至少3个）批次煤炭的灰分、质量及体积，形成线性计算公式，下一批次煤炭只要测出质量和体积，就可得出其灰分值。
本发明的煤炭灰分检测方法可以简单、快速、准确地测出煤炭的灰分，克服了现有技术中的检测方法时间长、检测技术要求高、过程复杂的缺点。
具体实施方式
下面的实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明。
自动采样机购自北京通尼公司，型号为TS-32-DT型（该自动采样机带自动破碎和缩分功能），包括红外线传感器以及用于采取煤样的自动液压传动系统。
测煤样质量设备：上海梅特勒-托利多厂家生产的型号为WU6R-650电子称。
实施例1
不同火车上的煤炭源自上湾井田的煤层。
使用自动采样机采集不同火车上的煤炭，得到9个批次的煤样，并使用自动采样机自带的自动破碎和缩分功能对煤样进行破碎（使得粒径小于6毫米）、缩分得到9个分析样。
测定第1、2和3批次分析样的质量m1、m2和m3，体积V1、V2和V3、全水分Mt1、Mt2和Mt3，按国家化验标准GB/212-2008缓慢灰化法得到这三个分析样的灰分Ad1、Ad2和Ad3。具体测定值见下述表1。
将上述得到的Ad1、Ad2、Ad3，m1、m2、m3，V1、V2、V3，Mt1、Mt2、Mt3分别带入下述公式中得到一组方程式：
Ad=(100×a/(100-Mt)-100×b×V/(100×m-m×Mt)+c×Mt/(100-Mt))×100%
然后通过所述一组方程式计算a、b和c的数值：
7.36=(100×a/(100-17.60)-100×b×800/(100×630-630×17.60)+c×17.60/(100-17.60))×100%
7.19=(100×a/(100-17.10)-100×b×800/(100×580-580×17.10)+c×17.10/(100-17.10))×100%
7.65=(100×a/(100-17.20)-100×b×800/(100×610-610×17.20)+c×17.20/(100-17.20))×100%
计算得到：a=0.472；b=0.035、c=-2.08；
Mtx=(Mt1+Mt2+Mt3)/3=17.30%。
测定第4~9批次分析样的质量mx和体积Vx。
然后，利用下述公式计算第4~9批次分析样的灰分AdX：
AdX=(100×0.472/(100-17.30)-100×0.035×Vx/(100×mx-mx×17.30)+(-2.08)×17.30/(100-17.30))×100%
为了便于比较，同时采用国家化验标准GB/212-2008缓慢灰化法测得测定第4~9批次的灰分AdN。
具体数据见下表1。每个分析样平行测定两份，取平均值。
表1火车样（上湾矿）的测定数据
Figure BDA00001898110500051
由表1的结果可以看出，本发明的煤炭灰分检测方法得到的计算结果与现有技术中使用的缓慢灰化方法的化验结果基本一致，差值的绝对值最大仅为0.87。说明本发明的煤炭灰分检测方法的准确度很高。
实施例2
不同火车上的煤炭源自石圪台井田的煤层。
使用自动采样机采集不同火车上的煤炭，得到8个批次的煤样，并使用自动采样机自带的自动破碎和缩分功能对煤样进行破碎（使得粒径小于6毫米）、缩分得到8个分析样。
测定第1、2和3批次分析样的质量m1、m2和m3，体积V1、V2和V3、全水分Mt1、Mt2和Mt3，按国家化验标准GB/212-2008缓慢灰化法得到这三个分析样的灰分Ad1、Ad2和Ad3。具体测定值见下述表2。
将上述得到的Ad1、Ad2、Ad3，m1、m2、m3，V1、V2、V3，Mt1、Mt2、Mt3分别带入下述公式中得到一组方程式：
Ad=(100×a/(100-Mt)-100×b×V/(100×m-m×Mt)+c×Mt/(100-Mt))×100%
然后通过所述一组方程式计算a、b和c的数值：
17.85=(100×a/(100-20.8)-100×b×6750/(100×4000-4000×20.8)+c×20.8/(100-20.8))×100%
20.33=(100×a/(100-20.8)-100×b×6750/(100×4650-4650×20.8)+c×20.8/(100-20.8))×100%
19.52=(100×a/(100-20.2)-100×b×6750/(100×4355-4355×20.2)+c×20.2/(100-20.2))×100%
计算得到：a=0.3785；b=0.0832、c=-0.465；
Mtx=(Mt1+Mt2+Mt3)/3=20.60%。
测定第4~8批次分析样的质量mx和体积Vx。
然后，使用计算机，利用下述公式计算第4~8批次分析样的灰分AdX：
AdX=(100×0.3785/(100-20.60)-100×0.0832×Vx/(100×mx-mx×20.60)+(-0.465)×20.60/(100-20.60))×100%
为了便于比较，同时采用国家化验标准GB/212-2008缓慢灰化法测得测定第4~8批次的灰分AdN。
具体数据见下表2。每个分析样平行测定两份，取平均值。
表2火车样（石圪台矿）的测定数据
Figure BDA00001898110500071
由表2的结果可以看出，本发明的煤炭灰分检测方法得到的计算结果与现有技术中使用的缓慢灰化方法的化验结果基本一致，差值的绝对值最大仅为0.69。说明本发明的煤炭灰分检测方法的准确度很高。
本发明的煤炭灰分检测方法一旦确定同一井田煤炭的a、b、c和Mt的值（即确定公式）后，从采样到得到结果只需要几分钟时间，比现有技术中的方法明显缩短，并且本发明的煤炭灰分检测方法对检测技术和仪器的要求低。因此本发明的煤炭灰分检测方法是一种简单、快速、准确的煤炭灰分检测方法。
本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可以对本发明做出一些修改或变化。这些修改和变化也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种煤炭灰分检测方法，其包括以下步骤：
（1）采集多个煤样，然后将所述煤样破碎、缩分得到多个分析样；
（2）随机测定步骤（1）中得到的3个分析样的质量m1、m2、m3，体积V1、V2、V3，全水分Mt1、Mt2、Mt3，并采用现有方法得到所述3个分析样的灰分Ad1、Ad2、Ad3；
（3）将上述步骤（2）中得到的Ad1、Ad2、Ad3，m1、m2、m3，V1、V2、V3，Mt1、Mt2、Mt3分别带入下述公式中得到一组方程式：
Ad=(100×a/(100-Mt)-100×b×V/(100×m-m×Mt)+c×Mt/(100-Mt))×100%
然后通过所述一组方程式计算a、b和c的数值：
Ad1=(100×a/(100-Mt1)-100×b×V1/(100×m1-m1×Mt1)+c×Mt1/(100-Mt1))×100%
Ad2=(100×a/(100-Mt2)-100×b×V2/(100×m2-m2×Mt2)+c×Mt2/(100-Mt2))×100%
Ad3=(100×a/(100-Mt3)-100×b×V3/(100×m3-m3×Mt3)+c×Mt3/(100-Mt3))×100%
（4）测定步骤（1）中得到的其它任一分析样的质量mx和体积Vx；
（5）利用下述公式计算所述其它任一分析样的灰分Adx：
Adx=(100×a/(100-Mtx)-100×b×Vx/(100×mx-mx×Mtx)+c×Mtx/(100-Mtx))×100%
其中：
Adx为所述其它任一分析样的灰分，单位是%；
mx为所述其它任一分析样的质量，单位是g；
Vx为所述其它任一分析样的体积，单位是mL；
Mtx为步骤（2）中得到的全水分Mt1、Mt2、Mt3的平均值，其计算公式为：Mtx=(Mt1+Mt2+Mt3)/3；单位是%；
a、b和c为步骤（3）中得到的数值。
2.根据权利要求1所述的煤炭灰分检测方法，其特征在于，步骤（2）中，所述现有方法包括快灰检测法和缓慢灰化法。
3.根据权利要求2所述的煤炭灰分检测方法，其特征在于，步骤（1）中，所述多个煤样来自同一井田。
4.根据权利要求3所述的煤炭灰分检测方法，其特征在于，步骤（1）中，所述破碎指的是使得采集的煤样的粒径小于6毫米。
5.根据权利要求4所述的煤炭灰分检测方法，其特征在于，步骤（5）中，所述计算使用计算机进行。
6.根据权利要求5所述的煤炭灰分检测方法，其特征在于，步骤（1）中，所述采集使用自动采样机进行。
7.根据权利要求6所述的煤炭灰分检测方法，其特征在于，步骤（1）中，所述破碎使用破碎机进行；所述缩分使用缩分器进行。
8.根据权利要求7所述的煤炭灰分检测方法，其特征在于，步骤（1）中，所述煤样源自火车上的煤炭或汽车上的煤炭。
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