煉焦原料煤鏡質(zhì)組的反射率及分布

白青子，王天威，劉亞林

( 1．黑龍江科技大學(xué)環(huán)境與化工學(xué)院，哈爾濱150022; 2．東興煤化工有限公司，黑龍江佳木斯154005)

煉焦原料煤鏡質(zhì)組的反射率及分布

白青子1，王天威2，劉亞林2

( 1．黑龍江科技大學(xué)環(huán)境與化工學(xué)院，哈爾濱150022; 2．東興煤化工有限公司，黑龍江佳木斯154005)

為了減少鏡質(zhì)組反射率測定的工作量，利用相對誤差、復(fù)相關(guān)系數(shù)、方差分析法和t檢驗法，研究單種煤及其復(fù)配的配合煤鏡質(zhì)組反射率的關(guān)系，證明鏡質(zhì)組反射率及其分布具有良好的加和性。選取的配合煤，南選煤與圣弗煤的比例分別為8∶2、6∶4、4∶6、2∶8，將其預(yù)測值與實測值對比。結(jié)果表明:四種方法均說明配合煤鏡質(zhì)組反射率分布的實測值和預(yù)測值沒有差異，近似相等。用單種煤的鏡質(zhì)組反射率分布和配煤比理論加和法，可以預(yù)測配合煤的鏡質(zhì)組反射率及其分布，指導(dǎo)配煤煉焦的生產(chǎn)實踐。

煉焦煤;鏡質(zhì)組反射率;加和性;配合煤

收稿日期: 2013－12－19
第一作者簡介:白青子( 1965－)，女，黑龍江省樺川人，教授，研究方向:煤化工，E-mail: baiqingzi@163．com。

0引言

煤的鏡質(zhì)組反射率被公認是表征煤化程度的最好指標［1］。煤鏡質(zhì)組反射率測定最具有意義的是獲得鏡質(zhì)組反射率分布圖，這是目前鑒別單混煤［2］、判斷煤種與煤化程度、計算混煤中單種煤比例［3］、確定煉焦配煤中單種煤比例［4］等的唯一依據(jù)。鏡質(zhì)組反射率分布圖作為標志煤結(jié)焦性質(zhì)的最佳指標，可以反映焦煤的變質(zhì)程度，優(yōu)化配煤方案，穩(wěn)定配合煤質(zhì)量，最終可以實現(xiàn)穩(wěn)定提高焦炭質(zhì)量、降低焦炭成本的目的［5－6］。為此，眾多學(xué)者在這方面做了大量的研究?？苷枷驳龋?］研究配合煤鏡質(zhì)組反射率分布圖能夠預(yù)測焦炭強度之優(yōu)劣。陳國慶等［8］利用單種煤合成配合煤鏡質(zhì)組反射率分布圖，合理改善配合煤的配比，穩(wěn)定改善焦炭質(zhì)量。姚伯元［4］研究用HD全自動顯微鏡光度計軟件指導(dǎo)配煤。張磊等［9］以開灤礦區(qū)不同變質(zhì)程度煉焦煤為研究對象，利用t檢驗方法，研究了單種煤和配合煤鏡質(zhì)組反射率分布圖，配合煤的鏡質(zhì)組反射率具有較好地加和性。張雅茹等［10］對比單種煤鏡質(zhì)組反射率理論加和平均值及實測值，認為鏡質(zhì)組反射率具有較好地加和性，配合煤的鏡質(zhì)組反射率可由單種煤鏡質(zhì)組反射率加和獲得。

筆者利用相對誤差、復(fù)相關(guān)系數(shù)、方差分析法和t檢驗法，以南選煤和圣佛煤為研究對象，研究單種煤和配合煤的鏡質(zhì)組反射率分布圖，將理論加和平均值與實測值進行對比，探索單種煤預(yù)測配合煤鏡質(zhì)組反射率及其分布圖的方法，以降低鏡質(zhì)組反射率測定工作量。

1實驗

1．1單種煤鏡質(zhì)組反射率的測定

實驗采用東興煤化工有限公司的MSS－2000型全自動智能型快速煤巖分析系統(tǒng)測定煤樣的鏡質(zhì)組反射率及其分布。

原煤樣采用鶴崗市南山選煤有限責任公司煤(簡稱南選煤，N)和山西省臨汾市霍州市圣佛煤礦煤(簡稱圣佛煤，S)兩種，經(jīng)粉碎制樣、磨片、拋光后，測定鏡質(zhì)組反射率及其分布，結(jié)果見表1、2。南選煤N和圣佛煤S的鏡質(zhì)組反射率分布見圖1。

表1單種煤鏡質(zhì)組反射率實測值Table 1 Actual measuring value of vitrinite reflectance on single coal

從測定結(jié)果可知，南選煤是簡單混合的肥煤，最大鏡質(zhì)組反射率平均值珔Rmax=0. 968，標準偏差s = 0. 119，圣佛煤是單一煤層的1/3焦煤，珔Rmax=0. 859，s =0. 061。

表2隨機鏡質(zhì)組反射率分布Table 2 Stochastic distribution of vitrinite reflectance

圖1單種煤鏡質(zhì)組反射率分布Fig．1 Vitrinite reflectance distribution figure of single coal

1. 2配合煤鏡質(zhì)組反射率的測定

南選煤和圣佛煤按不同比例配成配合煤，并測定其鏡質(zhì)組反射率及分布，配合煤的鏡質(zhì)組反射率的實測值見表2和表3，配合煤的鏡質(zhì)組反射率的實測值分布見圖2。

表3配合煤鏡質(zhì)組反射率的實測值Table 3 Actual measuring value of vitrinite reflectance on coal blends

圖2不同配比的配合煤鏡質(zhì)組反射率分布Fig．2 Different proportions of vitrinite reflectance distribution figures on coal blends

2 數(shù)據(jù)分析

2．1配合煤鏡質(zhì)組反射率的理論加和值

用南選煤和圣佛煤按一定的比例復(fù)配，預(yù)測配合煤的鏡質(zhì)組反射率及其分布，其計算公式如下所述。

根據(jù)GB/T 6948—2008，最大鏡質(zhì)組反射率平均值

珔Rmax=1. 064 5珔Re， ( 1)

式中:珔Rmax——最大鏡質(zhì)組反射率平均值; 珔Re——隨機鏡質(zhì)組反射率平均值。

式中: Ri——第i階(或半階)鏡質(zhì)組反射率的中間值;

fi——第i階(或半階)鏡質(zhì)組反射率的出現(xiàn)頻率。配合煤隨機鏡質(zhì)組反射率的理論加和平均值

式中: xj——配合煤中j煤種的質(zhì)量分數(shù)。

2. 2 數(shù)據(jù)討論

采用式( 2)和( 1)理論加和計算，預(yù)測配合煤的鏡質(zhì)組反射率及其分布，其結(jié)果見表4。鏡質(zhì)組反射率的預(yù)測值分布見圖2，圖2a～d是N∶S分別為8∶2、6∶4、4∶6和2∶8的配合煤。

表4配合煤鏡質(zhì)組反射率的實測值與預(yù)測值對比( 1)Table 4 Comparison( 1) of predictive values and measured values on vitrinite reflectance of coal blends

對不同比例復(fù)配的配合煤鏡質(zhì)組反射率的預(yù)測頻率與實測頻率，進行復(fù)相關(guān)系數(shù)計算、單因素方差分析、t－檢驗，結(jié)果見表5。

表5配合煤鏡質(zhì)組反射率的實測值與預(yù)測值對比( 2)Table 5 Comparison( 2) of predictive values and measured values on vitrinite reflectance of coal blends

由表4可知，南選煤和圣佛煤按不同比例復(fù)配的配合煤鏡質(zhì)組反射率的實測值和預(yù)測值相差很小，珔Rmax最大誤差僅為0. 031;配合煤的鏡質(zhì)組反射率理論加和計算預(yù)測值與實測值的相對誤差小于5%，在實驗誤差合理范圍內(nèi)。

由表5可知，南選煤和圣佛煤按不同比例復(fù)配的配合煤鏡質(zhì)組反射率分布的實測值和預(yù)測值相比較，復(fù)相關(guān)系數(shù)R最小為0. 808，最大為0. 965，說明相關(guān)性良好。

對四個配合煤鏡質(zhì)組反射率分布的實測值與預(yù)測值進行單因素方差分析，則計算的F值都遠小于F臨界值，P值都大于0. 667，遠大于P = 0. 10。這說明實測值與預(yù)測值沒有較大差異，兩組數(shù)據(jù)相近。

將四個配合煤鏡質(zhì)組反射率分布的實測值與預(yù)測值進行t－檢驗(成對雙樣本均值分析)，則計算的t值的絕對值都小于t雙尾臨界值，說明兩組數(shù)據(jù)沒有顯著差異，近似相等。

以上四種方法都說明配合煤鏡質(zhì)組反射率分布的實測值和預(yù)測值沒有差異，均近似相等。表明配合煤鏡質(zhì)組反射率分布有很好的理論加和性，即用單種煤的煤鏡質(zhì)組反射率分布和配煤百分比可以理論加和計算，預(yù)測配合煤的鏡質(zhì)組反射率及其分布。

3 結(jié)束語

配合煤鏡質(zhì)組反射率分布預(yù)測值與實測值沒有差異。通過相對誤差、復(fù)相關(guān)系數(shù)、方差分析和t檢驗，證明鏡質(zhì)組反射率及其分布具有加和性?？梢酝ㄟ^單種煤的鏡質(zhì)組反射率分布和配煤比累計加和計算配合煤的鏡質(zhì)組反射率及其分布，減小配煤的化驗工作量，提高勞動效率和決策效率?？梢杂靡灾笇?dǎo)配煤煉焦生產(chǎn)實踐。

［1］ 李文華，白向飛，楊金和，等．煙煤鏡質(zhì)組平均最大反射率與煤種之間的關(guān)系［J］．煤炭學(xué)報，2006，31( 3) : 342－345．

［2］全國煤炭標準化技術(shù)委員會．GB/T 15591—1995．商品煤反射率分布圖判別方法［S］．北京:中國標準出版社，1996．

［3］ 姚伯元．確定混煤中單煤比例的方法［J］．科技導(dǎo)報，2006，24( 5) : 62－65．

［4］ 姚伯元．配合煤反射率分布圖在指導(dǎo)煉焦配煤中的作用［J］．燃料與化工，2008，39( 5) : 11－15．

［5］ 姚伯元，李德平，吳亞東．煤鏡質(zhì)組反射率指標的統(tǒng)計屬性與正確應(yīng)用［J］．燃料與化工，2013，44( 2) : 8－12．

［6］ 邊 璟．混煤鏡質(zhì)組反射率與焦炭冶煉的關(guān)系［J］．山西化工，2011，31( 4) : 36－38．

［7］ 寇占喜，高志軍．焦炭強度與煤若干指標的實驗分析［J］．河北冶金，2003，35( 3) : 17－19．

［8］ 陳國慶，朱維東，吳賢熙．煤巖分析在配煤煉焦中的應(yīng)用研究［J］．貴州大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2010，27( 6) : 68－69．

［9］ 張 磊，劉文禮，門東坡，等．煉焦煤鏡質(zhì)組反射率直方圖及其加和性［J］．遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2013，32( 7) : 905－910．

［10］ 張雅茹，徐 君，曲 恒．煉焦煤鏡質(zhì)組反射率及其分布可加性的研究［J］．現(xiàn)代化工，2009，29( S1) : 59－61．

(編輯 徐 巖)

Study of vitrinite reflectance additivity of coking coal

BAI Qingzi1，WANG Tianwei2，LIU Yalin2

( 1．School of Environmental＆Chemical Engineering，Heilongjiang University of Science＆Technology，Harbin 150022，China; 2．Dongxing Coal Chemical Industry Co．Ltd．，Jiamusi 154005，China)

Aimed at reducing the workload of vitrinite reflectance measurement，this paper studies the relationship between the vitrinite reflectance of single coal and complex formulation of coal blends，using the relative error，the multiple correlation coefficient，the variance analysis method，and the t-test method，and thereby proves that there exists a good additivity on the vitrinite reflectance and its distributions．The comparison between their predicted values and measured values，using the Nanxuan coal and the Shengfu coal in the feeding ratio of 8∶2，6∶4，4∶6 and 2∶8 respectively，suggests that there occurs no apparent difference in vitrinite reflectance between the measured value and predicted value，due to the use the four calculation methods．It follows that it is viable to predict the vitrinite reflectance of coal blends and its distributions using the vitrinite reflectance distribution of single coal and the adding method of coal blends ratio theory．The study may serve the coal blending and coking．

coking coal; vitrinite reflectance; additivity;coal blends

10. 3969/j．issn．2095－7262. 2014. 02. 002

TQ531．2

2095－7262( 2014) 02－0119－04

A