郭 亮
(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046000)
我国虽然煤炭储量丰富，但是作为一种不可再生能源，煤炭污染严重，给我国的生态环境带来了无穷的危机与隐患。因此，煤的清洁、高效、低污染利用技术的开发，是我国目前日益急切的需求[1-2]。
当前，我国煤化工技术是以煤气化作为源头，以一碳化学为基础，从而合成一系列清洁燃料产品来代替基础煤燃料。煤气化工艺复杂，气化炉对煤质的要求也较高，我省的煤炭种类丰富，不同地区的煤种不同，即使相同煤种性质也不一致，因此，对煤质的研究尤为重要。对于气化炉，煤气化技术考虑煤质的水分含量、灰熔点、灰成分、发热量的参数作为气化炉煤质的指标。其中，灰成分中的硅铝比尤为重要。灰成分的检测采用X射线荧光光谱法，此方法分析时间长，且检测费用较高[3-6]。本文通过研究灰分与硅铝比的关系，初步判定硅铝比可以作为符合气化炉要求的参数指标，其不仅能快速有效地锁定煤质，同时可以降低分析成本。文献中大都研究了灰熔点与灰分的关系，对于灰分含量与灰成分的关系研究还是空白，本文研究将为今后此类研究打下基础。
1 实验部分
1.1 试验煤样
分析煤样选取长治地区2个煤矿的原煤和1个洗煤厂的精煤，进行了约半年的不定期跟踪取样。
1.2 灰分的测定
煤的灰分分析按GB/T212-2008《煤的工业分析方法》中缓慢灰化法测定。
称取1 g粒度为0.2 mm以下的空气干燥煤样，于马弗炉中，在不少于30 min的时间内，将炉温升至约500 ℃，并保持30 min。继续升到815 ℃，下灼烧1 h，恒重称量，根据残留物质量计算出灰分含量。
1.3 煤灰成分分析
1.3.1 主要仪器及试剂
实验使用X-荧光光谱仪(荷兰帕纳科AxiosmaX)进行测量；使用铂黄金坩埚[质量分数Pt(95%)+Au(5%)，底部直径不小34 mm，厚度不小于1 mm，底部内表面平整，定期抛光]及模具，在带控温的熔融设备进行熔片；助溶剂为四硼酸铝和偏硼酸铝(质量比为2∶1)；脱模剂为碘化铵。
1.3.2 样品的制备
煤样先按GB/T212-2008《煤的工业分析方法》中缓慢灰化法制取灰样。
铂黄金坩埚中称取0.700 0 g灰样、7.000 g助溶剂，用玻璃棒搅拌均匀后，在熔样机上熔融约10 min，摇匀10 min，取出，将熔融试样快速倒在已加热的铂黄金模具中，水平静置冷却后，将熔片倒出，在非检测面贴标签后放于干燥器中备用。
1.3.3 检测
先使用煤灰成分分析国家标准样品(ZBM0942、ZBM0952、ZBM0962、ZBM1082、ZBM1102、ZBM1072)等标准物质绘制标准曲线。再将熔好的样片进行分析检测。
2 实验结果与分析
2.1 实验结果
表1和表2分别是长治地区不同矿采取的不同煤样所得出的灰分和硅铝比实验结果。并将3个矿的分析结果，分别以灰分含量为纵坐标，以灰成分中硅铝比为横坐标，得出图1的趋势图。
表1 灰分分析结果
表2 灰成分硅铝分析结果
图1 矿灰分和硅铝比线性图
2.2 结果分析
由上述试验结果可以看出，3个矿的煤由于地理位置的不同，灰分和硅铝比表现出不同的数值。但是对于同一个矿的煤来说，随着煤质灰分的增大，硅铝比也在增大，整体呈上升趋势。
3 结语
1) 煤样完全燃烧后，煤灰的成分是由金属氧化物和非金属氧化物及其盐类组成的复杂物质，以SiO2和Al2O3为主，两者占了灰成分的80%～85%，会随着灰分有波动，而其他的Ga、Fe等氧化物则基本不变。
2) 长治地区煤质灰成分中硅铝比与灰分呈一定的线性关系，可以通过灰分判断出硅铝比大致范围，节省分析费用，为配煤分析提供依据。在实际生产过程中，可以通过对每个矿的煤质进行一段时间灰分和硅铝比的监测，得出相应的规律。
