CN113484282A - 一种兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法及其应用，涉及煤质检测技术领域。所述方法通过对待测样品的镜质组反射率进行检测，随后依据煤种和镜质组反射率的关系对兰炭的质量进行鉴定。上述方法通过不同煤种镜质组反射率的比较可以快速判断出兰炭中是否添加有与其挥发成分接近的贫煤、贫瘦煤或无烟煤，具有简便、易行、准确度高的优势，有效解决了因兰炭中混入某些劣质贫瘦煤、贫煤、无烟煤而造成的质量波动问题，为兰炭品质的衡量提供理论依据和技术支持。

Description

一种兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法

技术领域

本发明涉及煤质检测技术领域，尤其是涉及一种兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法及其应用。

背景技术

兰炭是一种新型的碳素燃料，已在铁合金、电石、化工、电力、钢铁、民用等领域大量应用，实现了部分或全部取代价格高昂资源稀缺的焦炭或无烟煤的目的。

然而，近期某些兰炭中间供应商为了降低成本，在兰炭末中人为掺入煤粉，以次充好，导致下游企业在使用兰炭代替喷吹煤、烧结焦粉的过程中出现部分批次兰炭产品存在质量稳定性差、性能波动等问题，对兰炭的品牌形象造成不良影响。一般的，优质兰炭末中干基挥发分低于13％，若在兰炭中掺杂兰炭产地的低阶煤(干基挥发分一般为28％-40％)，会显著引起兰炭挥发分的升高，通过常规的工业分析即可做到判断。然而，若在兰炭末中掺杂挥发分与之接近的劣质贫煤、贫瘦煤或无烟煤，通过工业分析和其它物理方法将很难判断。

有鉴于此，研究开发出一种简便、易行、准确度高检测方法的对兰炭质量进行鉴定，变得十分必要和迫切。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，所述方法通过不同煤种镜质组反射率的比较可以快速判断出兰炭中是否添加有与其挥发成分接近的贫瘦煤、贫煤或无烟煤，具有简便、易行、准确度高的优势，有效解决了因兰炭中混入某些劣质贫瘦煤、贫煤、无烟煤而造成的质量波动问题，为兰炭品质的衡量提供理论依据和技术支持。

本发明的第二目的在于提供一种兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法的应用，所述鉴定方法可以广泛应用于掺假兰炭具体掺杂煤种鉴定的过程中。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供的一种兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，所述方法包括以下步骤：

提供待测样品，随后对待测样品的镜质组随机反射率进行检测，然后依据煤种和镜质组反射率的关系对兰炭的质量进行鉴定；

经检测纯兰炭中镜质组的反射率最大值＜1.7；

所述煤种和镜质组反射率的关系如下：

镜质组随机反射率分布区间处于1.7～1.9时，煤种为贫瘦煤；

镜质组随机反射率分布区间处于1.9～2.35时，煤种为贫煤；

镜质组随机反射率分布区间＞2.35时，煤种为无烟煤。

进一步的，所述待测样品还包括预处理的步骤，具体预处理方法如下：

将待测样品粉碎为粒度＜1mm的粉末，随后充分混匀2～4min，完成预处理。

更进一步的，所述预处理后待测样品粉末中粒径＜0.1mm粉末的质量≤10wt％。

进一步的，所述镜质组反射率检测采用50倍的油浸物镜进行测量。

进一步的，所述鉴定方法为多样品重复测试。

进一步的，所述鉴定方法具体包括以下步骤：

(a)、将待测样品充分混匀后缩分为4份；

(b)、取一份待测样品粉碎为粒度＜1mm的粉末并混匀，得到待测物A；随后将待测物A制备为标准煤岩分析样品；

(c)、采用岩相分析仪对标准煤岩分析样品的镜质组进行人工鉴别；随后测定其随机反射率Rran并采用镜质组自动鉴别模式得到Rran’分布；

(d)、当Rran最大值和Rran’最大值值均＜1.7时，判断待测样品为纯兰炭粉末，结束鉴定；

当Rran最大值和Rran’最大值均≥1.7时，依次重复步骤(b)、(c)的方法对步骤(a)中的剩余的3份待测样品进行检测；如果Rran值和Rran’值均≥1.7，则判断待测样品中掺杂有其他煤种。

进一步的，当步骤(d)判断待测样品中掺杂有其他煤种时，所述鉴定方法还包括步骤(e)对掺杂的其他煤种进行判断的步骤。

更进一步的，所述步骤(e)包括以下步骤：

如果Rran’在1.7～1.9区间出现集中分布，判断掺杂有贫瘦煤；

如果Rran’在1.9～2.35区间出现集中分布，判断掺杂有贫煤。

更进一步的，所述步骤(e)包括以下步骤：

如果Rran’在＞2.35区间出现集中分布，判断掺杂有无烟煤。

本发明提供的一种兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法在掺假兰炭具体掺杂煤种鉴定中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，所述方法通过对待测样品的镜质组反射率进行检测，随后依据煤种和镜质组反射率的关系对兰炭的质量进行鉴定；其中，经检测纯兰炭中镜质组的反射率最大值＜1.7；所述煤种和镜质组反射率的关系如下：镜质组随机反射率分布区间处于1.7～1.9时，煤种为贫瘦煤；镜质组随机反射率分布区间处于1.9～2.35时，煤种为贫煤；镜质组随机反射率分布＞2.35时，煤种为无烟煤。上述方法通过不同样品煤种镜质组反射率的比较可以快速判断出兰炭中是否添加有与其挥发成分接近的贫煤、贫瘦煤或无烟煤，具有简便、易行、准确度高的优势，有效解决了因兰炭中混入某些劣质贫瘦煤、贫煤、无烟煤而造成的质量波动问题，为兰炭品质的衡量提供理论依据和技术支持。

本发明提供的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法可以广泛应用于掺假兰炭具体掺杂煤种鉴定的过程中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的纯兰炭粉末的镜质组反射率分布图；

图2为本发明实施例2提供的掺假兰炭的镜质组反射率分布图；

图3为本发明实施例3提供的实施例1纯兰炭粉末中的类煤组分特征图片；图4为本发明实施例3提供的实施例1纯兰炭粉末中的类焦炭组分特征图片；

图5为本发明实施例3提供的实施例2掺入贫煤的待测样品的特征图片。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

根据本发明的一个方面，一种兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，所述方法包括以下步骤：

提供待测样品，随后对待测样品的镜质组随机反射率进行检测，然后依据煤种和镜质组反射率的关系对兰炭的质量进行鉴定；

经检测纯兰炭中镜质组的反射率最大值＜1.7所述煤种和镜质组反射率的关系如下：

镜质组随机反射率分布区间处于1.71～1.9时，煤种为贫瘦煤；

镜质组随机反射率分布区间处于1.9～2.35时，煤种为贫煤；

镜质组随机反射率分布区间＞2.35时，煤种为无烟煤。

本发明提供的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，所述方法通过对待测样品的镜质组反射率进行检测，随后依据煤种和镜质组反射率的关系对兰炭的质量进行鉴定；其中，经检测纯兰炭中镜质组的反射率最大值＜1.7；所述煤种和镜质组反射率的关系如下：镜质组随机反射率分布区间处于1.7～1.9时，煤种为贫瘦煤；镜质组随机反射率分布区间处于1.9～2.35时，煤种为贫煤；镜质组随机反射率分布区间＞2.35时，煤种为无烟煤。上述方法通过不同煤种镜质组反射率的比较可以快速判断出兰炭中是否添加有与其挥发成分接近的贫煤、贫瘦煤或无烟煤，具有简便、易行、准确度高的优势，有效解决了因兰炭中混入某些劣质贫瘦煤、贫煤、无烟煤而造成的质量波动问题，为兰炭品质的衡量提供理论依据和技术支持。

本发明利用岩相分析仪对纯兰炭粉末和掺入贫煤的待测样品进行特征图片分析。

在采用岩相分析仪检测兰炭组分及反射率的过程中发现，兰炭中既存在类似于煤的镜质组、惰质组等组分(以下简称类煤组分)，也存在类似于焦炭的多孔结构(以下简称类焦组分)。采用岩相分析仪对兰炭进行组分分析并对特征图片拍照，得到如图3～图5所示组分特征图片。

图3为纯兰炭粉末中的类煤组分特征图片；如图3所示，兰炭中存在类似于煤的组分，其在岩相分析仪中呈现整片均匀、平整的镜质组或惰质组成分，中间分布少量黑色气孔。

图4为纯兰炭粉末中的类焦炭组分特征图片；如图4所示，兰炭中存在明显的多孔结构，组分结构呈类似于焦炭的颗粒、破片、或纤维状特征结构。其中，图4中(a)(b)均为半焦中类似于焦炭的多孔结构。

图5为掺入贫煤的待测样品特征图片；如图5所示，掺入煤的半焦中同时存在类煤组分与类焦组分，且二者存在清晰分界，其成相特征区别明显。其中，图5中(a)(b)均为类煤组分与类焦组分共存的特征图片。

综合上述检测结果分析可得到如下结论：

(i)兰炭中存在类似于煤的特征结构也同时存在类似于焦炭的特征结构，不同结构存在明显分界，对其岩相分析可结合煤与焦炭的组分分析相关知识进行综合判断。

(ii)在对工业兰炭检测过程中分析发现，工业兰炭中存在类煤组分，对其镜质组进行反射率检测，发现其反射率分布与兰炭原料煤分布存在一定相关性。兰炭中镜质组的反射率存在一部分与原料煤一致的分布区域，另一部分镜质组的反射率则较原料煤有所升高，经多次检测并与前人研究结果比对，认为这是由于工业兰炭在热解过程中存在温度分布不均匀的情况，产品兰炭中仍存在尚未分解的原煤镜质组组分，及受热并未分解，但反射率有所提升的非原煤镜质组组分。

(iii)兰炭中存在类似焦炭组分，该组分应为原煤受热分解后产生的，其表面与镜质组具有明显差别，利用煤镜质组反射率检测，发现其反射率变化幅度较大，不利于兰炭混煤结果判定，因此在此专利中不考虑兰炭中此类结构的反射率结果。

比较兰炭与兰炭少量混煤后样品镜质组反射率的检测结果发现：

(i)低阶煤(褐煤、长焰煤)经热解得到的兰炭中镜质组反射率呈现区域性分布，存在与原煤相同的分布区域0.35～0.7区域以及反射率升高区域0.85～1.7区域。

(ii)混入兰炭中的煤粉因未发生热解，其中镜质组与该煤种呈现相同的反射率特点。若混入的煤种为反射率较高的贫瘦煤及无烟煤，则混料反射率存在较高反射率区域1.9～2.35以及大于3的高反射率区域，与原兰炭相比，反射率分布差别明显。

综上所述，本发明以镜质组反射率作为评价依据，若兰炭末种掺混了高反射率的煤种，如贫瘦煤、贫煤及无烟煤，将在非兰炭区间呈现出反射率集中现象，经过多样品重复测试，即可确定是否掺煤。

在本发明的一种优选实施方式中，所述待测样品还包括预处理的步骤，具体预处理方法如下：

将待测样品粉碎为粒度＜1mm的粉末，随后充分混匀2～4min，完成预处理。

作为一种优选的实施方式，上述预处理可改善显微镜观察效果，并避免掺混不均导致的漏判和错判产生。

在上述优选实施方式中，所述预处理后待测样品粉末中粒径＜0.1mm粉末的质量≤10wt％。

在本发明的一种优选实施方式中，所述镜质组反射率检测采用50倍的油浸物镜进行测量。

作为一种优选的实施方式，上述采用50倍的油浸物镜可以有效提高辨别的准确度。

在本发明的一种优选实施方式中，所述鉴定方法为多样品重复测试。

在本发明的一种优选实施方式中，所述鉴定方法具体包括以下步骤：

(a)、将待测样品充分混匀后缩分为4份；

(b)、取一份待测样品粉碎为粒度＜1mm的粉末并混匀，得到待测物A；随后将待测物A制备为标准煤岩分析样品；

(c)、采用岩相分析仪对标准煤岩分析样品的镜质组进行人工鉴别；随后测定其随机反射率Rran并采用镜质组自动鉴别模式得到Rran’分布；

(d)、当Rran最大值和Rran’最大值值均＜1.7时，判断待测样品为纯兰炭粉末，结束鉴定；

当Rran最大值和Rran’最大值均≥1.7时，依次重复步骤(b)、(c)的方法对步骤(a)中的剩余的3份待测样品进行检测；如果Rran值和Rran’值均≥1.7，则判断待测样品中掺杂有其他煤种。

作为一种优选的实施方式，通过上述方法可以快速的判断出待测样品是否为纯兰炭粉末。

在本发明的一种优选实施方式中，当步骤(d)判断待测样品中掺杂有其他煤种时，所述鉴定方法还包括步骤(e)对掺杂的其他煤种进行判断的步骤。

在上述优选实施方式中，所述步骤(e)包括以下步骤：

如果Rran’的集中分布区间为1.9～2.35时，判断掺杂有贫煤。

如果Rran’的集中分布区间＞2.35时，判断掺杂有无烟煤。

根据本发明的一个方面，一种兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法在掺假兰炭具体掺杂煤种鉴定中的应用。

本发明提供的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法可以广泛应用于掺假兰炭具体掺杂煤种鉴定的过程中。

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。

实施例1对已知的纯兰炭粉末进行分析：

一种兰炭质量鉴定方法，所述方法包括以下步骤：

(a)、纯兰炭粉末1kg粉碎为粒度＜1mm的粉末(0.1mm以下粉末质量不超过10％)，随后充分混匀3min，得到待测物A；

随后利用国标GB/T16773中公开的煤岩分析样品的制备方法将待测物A制备为标准煤岩分析样品；

(b)、采用岩相分析仪对标准煤岩分析样品的镜质组进行人工鉴别；随后测定其随机反射率Rran并采用镜质组自动鉴别模式得到Rran’分布；

所述随机反射率Rran的最大值为1.52；

所述镜质组自动鉴别模式得到Rran’分布如下述表1和图1所示：

表1：

图1为本实施例纯兰炭粉末的镜质组反射率分布图。

由上述表1和图1可知，本实施例纯兰炭粉末的反射率受原料煤(褐煤或低阶煤)影响，其分布值较低，大部分分布在原料煤反射率区间附近，或因热解上升至反射率1.5附近，最大值不超过1.7，因此可判定兰炭中未掺入贫瘦煤、贫煤和无烟煤。

实施例2对掺假兰炭进行分析

一种兰炭质量鉴定方法，所述方法包括以下步骤：

(a)、将待测样品随机取4kg作为测试对象，并在混料机种充分混合10分钟，出料后缩分为4份，每份1kg；

(b)、选取一份样品并将其全部破碎为小于1mm粒度的粉末，并再次充分混合3分钟；随后利用国标GB/T16773中公开的煤岩分析样品的制备方法将待测物A制备为标准煤岩分析样品；

(c)、采用岩相分析仪对标准煤岩分析样品的镜质组进行人工鉴别(忽略镜质组视场区域包含划痕、孔隙、无机矿物质等观测点)，；随后测定其随机反射率Rran并采用镜质组自动鉴别模式得到Rran’分布；

所述随机反射率Rran最大值为0.21；

所述镜质组自动鉴别模式得到Rran’分布如下述表2和图2所示：

表2：

图2为本实施例掺假兰炭的镜质组反射率分布图。

由表2和图2可知，本实施例的Rran和Rran’值均在1.7以上频段出现分布，且在1.9-2.35范围内呈现明显集中波形分布形态。

随后对本实施例的余下3个留样进行复测发现与此结果一致，因此，认定样品2中掺入了煤。又由于高反射率区间属于贫煤的反射率分布理论数值范围内，可判定兰炭种掺入了贫煤。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供待测样品，随后对待测样品的镜质组随机反射率进行检测，然后依据煤种和镜质组反射率的关系对兰炭的质量进行鉴定；

经检测纯兰炭中镜质组的反射率最大值＜1.7；

所述煤种和镜质组反射率的关系如下：

镜质组随机反射率分布区间处于1.7～1.9时，煤种为贫瘦煤；

镜质组随机反射率分布区间处于1.9～2.35时，煤种为贫煤；

镜质组随机反射率分布区间＞2.35时，煤种为无烟煤。

2.根据权利要求1所述的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，其特征在于，所述待测样品还包括预处理的步骤，具体预处理方法如下：

将待测样品粉碎为粒度＜1mm的粉末，随后充分混匀2～4min，完成预处理。

3.根据权利要求2所述的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，其特征在于，所述预处理后待测样品粉末中粒径＜0.1mm粉末的质量≤10wt％。

4.根据权利要求1所述的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，其特征在于，所述镜质组反射率检测采用50倍的油浸物镜进行测量。

5.根据权利要求1所述的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，其特征在于，所述鉴定方法为多样品重复测试。

6.根据权利要求1所述的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，其特征在于，所述鉴定方法具体包括以下步骤：

(a)、将待测样品充分混匀后缩分为4份；

(b)、取一份待测样品粉碎为粒度＜1mm的粉末并混匀，得到待测物A；随后将待测物A制备为标准煤岩分析样品；

(c)、采用岩相分析仪对标准煤岩分析样品的镜质组进行人工鉴别；随后测定其随机反射率Rran并采用镜质组自动鉴别模式得到Rran’分布；

(b)、当Rran最大值和Rran’最大值值均＜1.7时，判断待测样品为纯兰炭粉末，结束鉴定；

当Rran最大值和Rran’最大值均≥1.7时，依次重复步骤(b)、(c)的方法对步骤(a)中的剩余的3份待测样品进行检测；如果Rran值和Rran’值均≥1.7，则判断待测样品中掺杂有其他煤种。

7.根据权利要求6所述的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，其特征在于，当步骤(d)判断待测样品中掺杂有其他煤种时，所述鉴定方法还包括步骤(e)对掺杂的其他煤种进行判断的步骤。

8.根据权利要求7所述的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，其特征在于，所述步骤(e)包括以下步骤：

如果Rran’在1.7～1.9区间出现集中分布，判断掺杂有贫瘦煤；

如果Rran’在1.9～2.35区间出现集中分布，判断掺杂有贫煤。

9.根据权利要求7所述的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法，其特征在于，所述步骤(e)包括以下步骤：

如果Rran’在＞2.35区间出现集中分布，判断掺杂有无烟煤。

10.一种根据权利要求1～9任一项所述的兰炭末中掺杂劣质贫瘦煤、贫煤或无烟煤的辨识方法在掺假兰炭具体掺杂煤种鉴定中的应用。

Images