煤的可選性評價方法的一種途徑

1、 煤的可選性評價方法的一種途徑 煤的可選性反映按要求的質量指標從原煤中分選出合格產品的難易程度,它是評價煤質的重要指標之一。19世紀末,隨著澳洲學者里廷格爾最先研究煤的可選性以來,煤炭科技工作者一直積極從事著這方面的研究工作。與其相聯(lián)系的煤的可選性評價方法也成了各國選煤工作者非常關心的研究課題。本文在分析了現(xiàn)有煤的可選性評價方法的基礎上,指出了存在的問題 ,并從煤巖學的角度用專家系統(tǒng)探索煤的可選性評價。  1國內外煤的可選性評價方法概述 1867年,里廷格爾用氯化鋅溶液進行了煤的浮沉試驗。1903年,法國礦業(yè)評論雜志上刊登了法國工程師查爾瓦特關于繪制可選性曲線的論文。1905年,比利時

2、學者亨利在列日召開的國際采礦會議上發(fā)表了繪制可選性曲線的論文。1911年,利赫特對可選性作了數(shù)學分析。于1925年以后,才出現(xiàn)利用原煤浮沉試驗繪制的可選性曲線。目前國內外煤的可選性評價方法,大都是在可選性曲線基礎上或啟發(fā)下提出來的。其中用得比較多的可選性評價方法是中煤含量法和分選密度0.1含量法。 1.1中煤含量法 中煤含量法最先在前西德使用,它以1.52.0密度級的煤量占全部煤量的百分數(shù)作為評定可選性等級的指標。這種方法在前蘇聯(lián)、英國及中國都曾一度使用過。但每個國家根據(jù)自己國家的煤質情況對“中煤”的范圍做了調整,如前蘇聯(lián)以1.41.8密度級的煤定為中煤,并據(jù)此得出可選性的等級。而中國的煤根據(jù)

3、前蘇聯(lián)的評定等級大部分屬于“很難選”這一類,所以將等級進行了重新劃分。但這種方法仍然和中國的洗選效果聯(lián)系不起來而沒有得到廣泛應用。 1.2 分選密度0.1含量法 分選密度0.1含量法是美國人勃特在1928年首先提出來的,他將原煤中大于分選密度0.1和小于分選密度0.1范圍內的煤重占全部煤重的百分數(shù)作為評定可選性的指標。分選密度0.1含量越小,煤越易選。該方法自 1982年以來,一直作為中國煤炭可選性的評價方法,并根據(jù)中國煤炭的實際情況對評價指標及等級作了具體的規(guī)定,如下表所示。 分選密度0.1含量法的可選性等級劃分 分選密度0.1含量/*3 可選性等級 40.0 極難選 這種方法有它的優(yōu)越性,

4、既充分考慮了產品質量、選煤方法及密度組成對可選性的影響,解決了對于同一種原煤用不同分選密度分選時,可選性難易程度不同的問題,也肯定了大于1.80密度級的矸石對可選性沒有多大影響的觀點。但它有自身不能克服的缺點,既確定的可選性等級在不同煤之間缺乏可比性;其次是中國煉焦煤本身可選性比較差,在洗選時,為了多回收浮煤而將分選密度定得較高以至影響浮煤灰分。 2煤的可選性研究的發(fā)展方向 目前評價煤的可選性的方法大都從密度特性和粒度特性對可選性的影響來研究。然而,影響煤的可選性的因素很多,只考慮密度特性對可選性的影響顯然是不充分的?？陀^地說,密度及密度組成是影響原煤可選性的一個重要因素,但密度組成仍然和煤炭

5、本身組成包括煤巖組成有關。實質上,煤之所以可選,就是由于賦存于煤中的礦粒能通過自然和人工破碎的手段達到解離,然后根據(jù)煤和礦物質各種性質上的差異在選煤設備中進行分離的。而礦物在煤中的賦存形態(tài)正是煤巖學研究的一項重要的內容。所以從煤巖學角度來研究煤的可選性是其發(fā)展方向。 2.1從煤巖學角度評價煤的可選性的研究現(xiàn)狀 早在第六屆全國選煤和水煤漿學術會議上,安文華就發(fā)表了“初論利用煤芯煤樣研究煤的可選性”的文章,文章論述了利用煤芯煤樣代替生產煤樣做可選性試驗的優(yōu)越性,并結合國內實際情況,提出了利用煤芯煤樣進行可選性試驗的試驗方法。利用煤芯煤樣進行篩分浮沉試驗,它克服了生產煤樣采樣少,代表性不夠全面的缺點

6、。它的主要特點是可以綜合各個采樣點的煤樣得到整個勘探區(qū)的可選性變化規(guī)律;另一個特點是加強了煤的微觀研究,從而從根本上揭露了影響煤的可選性的內在因素。據(jù)此,1993年2月2 5日,原能源部頒布了煤炭行業(yè)標準 320 -93煤芯煤樣可選性試驗方法,并在補充件里,規(guī)定了測定煤樣密度組成的煤巖學方法,將有機密度和礦物質密度進行綜合得出煤粒密度,這里就是考慮到不同煤巖組分對煤的可選性的影響。 景玉龍、張鑌、劉紹元等也從不同的角度著手,提出用煤巖學觀點評價煤的可選性,其觀點為影響煤的可選性的因素是巖礦雜質在煤中的賦存狀態(tài),煤層結構 ,煤的沉積環(huán)境等。 2.2影響煤的可選性的因素 從煤的成因角度研究煤的可選

7、性,則影響煤的可選性的主要因素如下。 (1)礦物質在煤中的分布:因為礦物質在煤中含量不同,造成煤的密度組成不同;嵌布特征不同造成煤炭與礦物質解離的難易程度不同。 (2 )煤層結構的影響:煤層結構不同,即煤層中所含的夾矸層的層數(shù)不同,一般,不含夾矸層的煤,在開采過程中,混入煤中的矸石量就少;而含夾矸層多的煤層,在開采時,混入煤中的矸石量就多,所以直接影響煤的可選性。 (3)煤巖組分類型的影響:煤巖組分對煤的可選性的影響是顯然存在的,不同的煤巖組分其在密度、機械強度等方面是不同的。一般惰質組含量高的煤,由于惰質組密度較大細胞腔中常充填粘土礦物和石英等,故含有惰質組較高的煤是比較難選的。 (4)煤系

8、成因的影響:煤系成因是影響煤的還原類型的主要因素,而煤的還原類型不同,其可選性也不同,一般較強還原類型的煤好選,較弱還原類型的煤難選。 3 煤的可選性評價方法的專家系統(tǒng)研究 專家系統(tǒng)是一個具有大量專門知識與經驗的程序系統(tǒng)。它是應用人工智能技術,根據(jù)一個或多個人類專家提供的特殊領域知識、經驗進行推理和判斷,模擬人類專家做決定的過程。簡言之,專家系統(tǒng)是一種計算機程序,可以以專家的水平完成專門的、較困難的專業(yè)任務。一般來講,如果研究對象能被歸納成一系列的規(guī)則,而不是一些數(shù)學符號或者方程式;而且在進行對象研究時,已積累了人類專家的經驗 ,則該對象適合于用專家系統(tǒng)研究。 3.1煤的可選性評價專家系統(tǒng)研究

9、的可行性 從上面的分析可以看出,影響煤的可選性的因素很多,各因素間關系復雜,目前難于用數(shù)學模型加以表達,而且選煤專家和煤巖學專家在研究煤的可選性方面已積累了大量的知識和經驗。如果運用專家系統(tǒng)所具有的對非數(shù)值知識 (其中包括大量人類專家的經驗 )的處理能力和它的推理機,從煤巖學角度把影響煤的可選性的內在因素聯(lián)結起來,形成一種新的煤的可選性評價方法,作為對未生產礦井或地質部門評價煤的可選性的參考,無疑是研究煤的可選性評價方法的一種新途徑。 3.2系統(tǒng)的建立 該系統(tǒng)以確定煤的可選性評定等級為目標,是從煤巖學角度分析影響煤的可選性的因素著手進行開發(fā)的。其推理過程如圖所示。 煤的可選性評價專家系統(tǒng)推理分

10、析圖（略） 根據(jù)煤的可選性影響因素的知識特點,系統(tǒng)的知識表示用產生式規(guī)則。該系統(tǒng)的生成采用通用專家系統(tǒng)開發(fā)工具-2.0。由于專家及書本以一種概略性的語氣表達每一種影響因素對可選性的影響,盡管-2.0提供了表達不確定知識的功能 (值可取0100表示知識的不確定性) ,但每種影響因素對可選性的影響程度即值目前還難于確定。在系統(tǒng)開發(fā)時,對不確定知識的表示采用評分的方法解決,即若某種影響因素對可選性產生“好”的結論時,得10分,產生“中”的結論時,得5分,產生“差”的結論時,得0分,不確定結論的推理采用評分值求和的方式解決。 本方法目前正處在探索性研究階段,系統(tǒng)運行時,可以根據(jù)知識庫中存放的有關影響煤的可選性諸多因素的知識,通過逆向推理方式,推理得出煤的可選性難易程度的一個定性