微波测量煤炭水分的研究

第2期选煤技术No. 22003年4月COAL, PREPARATION TECHNOLOCYApr.2003文章编号: 1001-3571 (2003) 02- 0021 -02微波测量煤炭水分的研究尹义斌'，陈小青”，蔚志恒’，孙健'(1.唐山师范学院物理系，河北唐山063000; 2. 北票煤业公司技术综合科，辽宁北票122;3.神华集团海渤湾矿业公司老石旦洗煤厂，内蒙古乌海016033)摘要介绍了利用微波进行煤炭水分测量的方法， 并对微波测量煤炭水分的方法及提高测量精度进行了分析。关键词煤炭徽波水分平衡取样中图分类号: TD948.9文献标识码: A应用微波技术测量物料的水分目前已经成为现格，其误差一定很小，也很容易达到国家标准。实，并逐步在粮食、土壤、石油、化工、煤炭等方红外烘干测水只不过是把庞大的烘干箱去掉，面得到推广应用。微波测量物料的水分不仅速度改为红外烘干，其测量手段是改进了，但是方法上快，而且能够实现连续测量，并可为各种烘干机械丝毫没有变化，其过程不少于烘干称重。与加湿机械的自动控制提供水分信号。国家有关部微波测量煤炭水分的方法与上述两种方法有着门规定，商品精煤全水分测量误差为:当水分小于根本的区别，微波测量煤炭水分大多采用微波测量10%时，其平行误差≤0.4%;当水分大于10%时,衰减方相位、阻抗反射等方法，通过煤中的水对电≤0.5%。这样严格的指标一度引起人们对应用微磁波传输的影响程度获得测量结果。波技术测量煤炭水分是否可行的疑虑，本文就如何人所共知，水的介电常数e,≈75;煤的介电常提高微波测量精煤全水分的精度问题谈几点粗浅看数εy≈5;水的正切损耗角tg8*≈0.15~ 1.2(工法。作功率f为1 000 ~ 30 00M) ;煤的正切损耗角tgδ谍= 0.001 ~ 0.05(工作功率f为1000M ~ 30 000M),1微波测水方 法与其它测水方法的区别tgδ*>>(tgδ棵,故水对电磁波传输的影响远大于微波测量商品精煤水分难以达到国家标准的原煤,水对电磁波的衰减为3ldB/mm (煤)，而干煤因是多方面的，就其测量方法来说它与其它方法有对于电磁波的衰减为≤0.01dB/mm (煤)， 可以看本质区别。出水分的多少决定电磁波的衰减程度,其表达式:烘干称重测水与红外烘干称重测水都离不开烘Po = 2nfo∈ylgδ干称重，其测水的根本是从湿煤中去掉水分，可由式中:P。为衰减功率;f为工作功率;εo为真空中的下式表述:介电常数;ey为水的介电常数;tgδ为水的正切损耗W= w-w'角。式中:w为湿煤质量;w'为烘干后的干煤质量; W为由于水的介电常数远大于煤，所以煤水混合体水分对电磁波传输的影响也主要取决于水。可以看出，只要把湿煤加热到一定程度,在一.电磁波在介质中传输的反映系数r与折射系定的时间内水分就可以完全蒸发掉，而剩余的质量数T分别为:为干煤质量。只要称量精度高，操作时间掌握严Z2+乙;收稿日期: 2002-08-12作者简介:尹义斌(1958-), 男，河北省唐山市人，1982Z1+ Z2年毕业于河北工学院无线电工程系，-直从事物理专业的微波应用及单片机应用研究与I业自动化、智能仪表的开中国煤化工发工作。电话: 0315 - 2830615式中,YHC N M H气磁导系数(与μ21第2期选煤技术2003年4月25日基本相同);e]为湿煤介电常数;εz空气介电常数。3提高測量精度的措施、 方法可以看出，微波测量煤炭水分是利用水对电磁波传输的影响度实现的。这与烘干称重测量水分是对于上述各种影响测量精度的因素，我们进行根本不同的两种概念。了长时间的探索与观察，试验了几千次，尽管克服.大粒度物料水分测量误差的确非常困难，但是，只2测量煤炭水分与测量其它物料水分的区别要采用恰当的技术措施与手段,绝大部分影响因素石油、化工、粮食等行业都有适宜行业应用的是可以消除的。目前，比较成熟的方法有两种: -微波测水仪，其使用效果也不错，如石油行业的微是定量定压取样法，二是非定量平衡取样法。这里波测水仪测量误差为0.1%，在其它测量指标要求主要介绍第二种方法。所谓“非定量”就是取样量较低的行业也可以利用，但直接用于煤炭测量则不的多少没有限制，可以以任意的手段与方法注满被行，其原因如下:测容器。所谓“平衡”就是平衡被测容器中物料的(1)煤与其他物料都属于非导电介质,其e, 比松散度，这一过程完全由仪器自动进行(图3)。较接近，但是其物理特性不同。比如，石油是液体,粮食是均匀颗粒，化肥是极细的均匀颗粒，而煤炭[总控制器-信号取样器测量器则是非均匀颗粒，煤炭的粒度组成分散性很大，颗F控制器平衡器,辅助平衡器粒形状分散性也很大，并因此而影响测量精度:①E控制器]粒度组成分散性大使得每次测量中它的粒度(各级配重别的粒度)占有的测量空间比不- -样,这样将引起图3非定量平衡取样装原理圆测量中的平行误差增大。②颗粒形状分散性大,形由于煤本身的特殊性，人为取样给测量带来不状千差万别的颗粒(主要是较大的颗粒)会排列出少问题，采用电子取样器实现了非定量取样，松散错综复杂的过大或不同的隐缝，从而增大了平行误度平衡，这样不管人量多少，如何人料，松散度如差。以上两点都将会严重影响测量的重复性。何，煤颗粒排列如何，- -经取样器取样,其松散度(2)由于人为操作误差，每次人样量也会不同,趋于一致，颗粒之间形成的各种隙縫趋于吻合,被当向测量容器中- -次注满煤样时，由于煤是疏水性测容器中的煤样量接近一致，这就可靠地保证了被的物质，不像其它物料(如粮食)水含于内部，所测容器内水的绝对占有量，它与合适的探测器相配以使得被测煤样进人测量容器时带有一定 的惰性,合，其平衡误差可达:水分在10%以内≤0.4%，可能造成部分塌空或全部塌空(图1)。这种现象的水分在 10%以上其平行误差≤0.5%，合格率为存在将极大地影响测量精度。逐步向测量容器中注9S% ~ 98%。此取样器的技术参数为:取样周期T人煤样时，也会造成颗粒排列密度不均匀(图2)。=0.1s~70s;取样质量F =50~ 160g;振动间隙:每次人样的不均匀性会严重影响测量精度。L = l0~ 15mm。4微波技术在商品精煤水分测量中的应用通过以上分析可知，使用微波技术测量商品煤全部煽空的全水分完全可以代替目前使用的烘干称重法。表圈1测量容器内煤颖粒塌空现象示意圜1所示为-组微波测水结果与烘干化验值的比较。表1微波测水结果 与烘干化验值对比%p000000 009一确双祥测量号_双样平均水量 烘干化验水分绝对误差p000000 008.899.380.395000000 00一疏9.589.130.4608.508.240.260圈2测容器内煤颗粒不均匀排列示意圄.038.710.320实验证明，即使测量设备再好，采用上述煤样9.308.920.380中国煤化工.700.090取量注人方法的测量误差有时高达5%，煤样水分0.480高时，误差更大。YHCNMHG.780.370根据上述原理研制的微波测水仪，已成功应用22第2期选煤吱术No.22003年4月COAL PREPARATION TECHNOLOGYApr.200文章编号: 1001-3571 (2003) 02-0023- 02沙曲选煤厂煤泥水絮凝沉降的试验研究.李瑞琴(华晋焦煤有限责任公司沙曲选煤厂，山西柳林033300)摘要选用不同的凝聚剂、 絮凝剂对沙曲选煤厂煤泥水进行絮凝沉降试验，根据试验结果确定聚合氯化铝铁、聚丙烯酰胺的合理用量，改善沉降效果，降低了洗水浓度,提高了选煤效率。关键词凝聚剂絮凝剂 煤泥水沉降试验中图分类号: TD946.2文献标识码: A监站。E-mail; lnq@vip. sina. com1概述由表1可以看出，尾矿浓缩机人料中含有大量沙曲选煤厂是- -座原煤处理能力1. 5MUa的炼高灰细泥，0.075mm 以下含量高达88.35%，灰分焦煤选煤厂。采用跳汰主选、煤泥浮选、尾煤压滤为47.94%。很明显，人选原煤中含有极易泥化的联合工艺流程。自投产以来，由于人选原煤细粒级矿物质。然而，该厂以前没有在尾矿浓缩机入料中含量高，矸石泥化严重，致使煤泥水中含有大量加沉降药剂，致使浓缩机溢流含有大量高灰细泥-0.075mm级高灰细泥，靠自然沉降不能及时沉(溢流浓度为120g/L 左右)。因此，要解决该厂浮淀，造成细泥恶性循环，洗水浓度高达130/L左选效果差、洗水浓度高等诸多问题，根源在于解决右，严重影响了跳汰、浮选作业效果。细泥的絮凝沉降问题。2尾矿浓缩机入料粒度组成分析3尾煤浓缩机入料沉降试验表1所列为尾矿浓缩机人料粒度组成分析结3.1试验方案果。本试验选用的凝聚剂为石灰、碱式氯化铝和聚表!尾矿浓缩机入料小筛分试验结果'合氯化铝铁。絮凝剂分别为山东邹平产阴离子聚丙粒级/mm产率1%灰分1%烯酰胺，分子量400万;山西祁县产阴离子聚丙烯+0.50.06 .28.200.5-0.250.2325.06酰胺，分子量700万;山西平遥产阴离子聚丙烯酰0.25-0.1255.2818.99胺，分子量400万;浙江佳磁集团产XN-1阴离子0. 125 ~ 0.0756.0826.83 .聚丙烯酰胺，分子量1200万、XN-2阴离子聚丙0.075 ~0.0458.3337.92烯酰胺，分子量1200万(强电)和XN-3阴离子80.0248.98聚丙烯酰胺，分子量1200万(弱电)。合计100.00 .45.05因煤泥水中极细高灰细泥表面带负电菏,静电收稿日期: 2002-08-12斥力使极细颗粒在水中呈高分散稳定状态，很难沉作者简介:李瑞琴(1968-),女,工程师，1991 年毕业于淀，即使加入絮凝剂也不能形成絮团。而无机凝聚山西矿业学院矿山机械专业，现就职于华晋沙曲选煤厂安剂可以抵消颗粒表面的电量。若只用凝聚剂，微细于工业生产中,经过6个月的对比试验,证明性能稳绝对误差:当水分≤10%时≤0.4% .定可靠,操作简单,测量精度高。其技术指标如下:当水分≥109%时≤0.5%测量取样粒度:0- 13um5结语测量时间:≤55s测址范围:6%- 14.5%微波测水技术可以替代传统方法测量煤炭水测量精度:分，应用微波测水仪在3~5个月内共测得268个.平行误差:当水分≤10%时≤0.4%数据,中国煤化工。用T检验法判当水分≥10%时≤0.5%定，:明显差异。CNMHG'23