可磨性指數(shù)對(duì)煤炭混合破碎過(guò)程影響的實(shí)驗(yàn)研究

張宇新，謝衛(wèi)寧，姜海迪，高佳樂(lè)，方小霞，陸施澄，張學(xué)武

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)代分析與計(jì)算中心，江蘇 徐州 221116)

可磨性指數(shù)是表征燃煤制粉的難易程度，也是燃煤電廠煤粉制備工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)，以及預(yù)測(cè)磨煤機(jī)出力和磨煤能耗的必要依據(jù)。但由于煤炭性質(zhì)復(fù)雜，煤化程度、伴生礦物嵌布特征、水分、揮發(fā)分等差異致使不同礦區(qū)甚至相同礦區(qū)不同煤層煤炭的可磨性指數(shù)離散分布。測(cè)試可磨性指數(shù)所用的哈氏可磨儀，與燃煤電廠廣泛使用的中速磨煤機(jī)具有相同的研磨機(jī)理和相似的機(jī)械結(jié)構(gòu)，被用來(lái)模擬煤炭在中速磨煤機(jī)內(nèi)的破碎過(guò)程。而處于黑箱狀態(tài)的中速磨煤機(jī)研磨區(qū)域的物料組成包括新鮮入料、錐形體和煤粉分離器返料，因而處于一種多相混合破碎狀態(tài)?？紤]到目前燃煤電廠的煤炭來(lái)源較廣，不同來(lái)煤的變質(zhì)程度、可磨性差異致使中速磨煤機(jī)內(nèi)的混合破碎氛圍更加復(fù)雜。

目前關(guān)于混合破碎研究主要選用純礦物，利用密度差異分離混合破碎產(chǎn)物的各物相，且相關(guān)實(shí)驗(yàn)多在球磨機(jī)開(kāi)展。POWELL等在分析石英和磁鐵礦在受限制的料層混合粉碎的破碎行為后，提出了基于產(chǎn)物細(xì)度的能量分配因子計(jì)算方法，并結(jié)合單相性質(zhì)預(yù)測(cè)混合破碎行為。TAVARES等研究了球磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷及軟硬兩相礦物質(zhì)量比對(duì)各相破碎行為的影響，并分析了混合物邦德功指數(shù)與質(zhì)量加權(quán)平均邦德功指數(shù)差異的原因。韓躍新等研究了窄粒級(jí)石英、綠泥石及其混合物在濕法球磨時(shí)破碎動(dòng)力學(xué)的差異。HAKAN等考察了水泥磨制中軟硬各相破碎速率及產(chǎn)品細(xì)度與混合比的關(guān)系。IPEK等利用改進(jìn)Charles模型分析干法球磨水泥原材料——石英、高嶺土和長(zhǎng)石三相破碎的能量分配機(jī)理。上述用于混合破碎研究的球磨機(jī)是通過(guò)旋轉(zhuǎn)筒體帶動(dòng)介質(zhì)，將破碎能量傳遞至顆粒，介質(zhì)空撞及其與筒體摩擦?xí)斐赡芰坷速M(fèi)；對(duì)中速磨煤機(jī)而言，顆粒位于磨輥和磨盤之間，屬于料層粉碎過(guò)程，破碎能量直接傳遞至粒群，故能量效率更高。2類磨機(jī)研磨機(jī)理差異致使前述研究結(jié)果難以直接應(yīng)用到中速磨煤機(jī)混合破碎中，而目前針對(duì)該過(guò)程的研究相對(duì)較少。HE等利用加裝功率測(cè)量?jī)x的哈氏可磨儀開(kāi)展超純煤與同粒級(jí)黃鐵礦、方解石兩相混合破碎實(shí)驗(yàn)，分析了質(zhì)量比對(duì)超純煤破碎速率和能量消耗的影響。XIE等在研究不同灰分及煤化程度煤炭混合物在哈氏可磨儀內(nèi)破碎行為后，利用煤中有機(jī)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)/衍射圖譜特征比值與混合物中某組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系計(jì)算各物相在混合破碎后粒度組成，從能量分配角度解釋了導(dǎo)致破碎行為變化的原因。

雖然目前關(guān)于中速磨煤機(jī)內(nèi)煤炭破碎過(guò)程的研究逐漸增多，但用于表征煤炭破碎難易程度的可磨性指數(shù)對(duì)復(fù)雜黑箱環(huán)境中的混合破碎影響的研究相對(duì)較少。筆者選取2種煤化程度差異，且可磨性指數(shù)不同的煤樣為研究對(duì)象開(kāi)展不同時(shí)間批次的混合破碎實(shí)驗(yàn)，在確定煤樣混合物X射線衍射圖譜特征比值(002峰峰高與半高寬比值)與某組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系后，分析可磨性指數(shù)對(duì)混合破碎中各組分破碎速率和煤粉細(xì)度等的影響，建立包含可磨性指數(shù)的混合破碎能耗模型，并在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)現(xiàn)破碎能量平衡基礎(chǔ)上，計(jì)算各組分在混合破碎中所分配能量，揭示各組分可磨性對(duì)混合破碎過(guò)程中能量效率和破碎行為的影響。

1 實(shí)驗(yàn)樣品與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)所需樣品分別為采自太西選煤廠的無(wú)煙煤和淮北選煤廠的肥煤，樣品經(jīng)自然晾干后破碎篩分，獲取0.63～1.25 mm樣品備用。經(jīng)分析檢測(cè)，無(wú)煙煤和肥煤的灰分分別為2.08%和7.15%，可磨性指數(shù)為37.12和58.53。兩煤樣除可磨性指數(shù)差異較大外，煤化程度也不同，這主要體現(xiàn)在X射線圖譜的002峰位置處，如圖1所示。由于肥煤灰分相對(duì)較高，在其衍射圖譜上檢測(cè)出少量的礦物質(zhì)峰，但其對(duì)002峰的影響較小。無(wú)煙煤和肥煤002峰的峰高和半高寬不同，兩煤樣的特征比值分別為40.35和16.84。2者按不同比例混合后，各混合物特征比值將存在較為明顯的差異，可作為定量混合破碎產(chǎn)物中兩組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的依據(jù)。

圖1 無(wú)煙煤和肥煤的衍射圖譜Fig.1 XRD patterns of anthracite and bituminous coal

1.2 煤樣的單獨(dú)和混合破碎

利用加裝功率測(cè)量裝置的哈氏可磨儀進(jìn)行兩煤樣的單獨(dú)和混合破碎實(shí)驗(yàn)，每次試驗(yàn)的樣品質(zhì)量為40 g。無(wú)煙煤與肥煤的混合破碎設(shè)置3個(gè)質(zhì)量比例：3∶1，1∶1和1∶3(無(wú)煙煤在前，混合物分別命名為無(wú)3肥1、無(wú)1肥1和無(wú)1肥3)；每類混合物共設(shè)置10個(gè)破碎時(shí)間，分別為10，20，30，50，70，90，120，150，180和240 s。實(shí)驗(yàn)中，利用功率測(cè)量?jī)x記錄各煤樣破碎過(guò)程的功率(采樣頻率為1次/s)，并在與時(shí)間積分后獲得破碎能耗。破碎產(chǎn)物在完成粒度分析后，分別收集+0.71 mm和-0.09 mm(此粒度為0.63～1.25 mm物料幾何平均粒度1/10，小于該粒級(jí)物料的產(chǎn)率即為煤粉細(xì)度)，用于X射線衍射測(cè)試。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 基于特征比值的煤樣識(shí)別與定量

將無(wú)煙煤與肥煤按照質(zhì)量比1∶0，9∶1，4∶1，7∶3，3∶2，1∶1，2∶3，3∶7，1∶4，1∶9和0∶1混合，且混合物質(zhì)量均為40 g。在分別采用振動(dòng)磨將上述混合物研磨至200目(0.074 mm)以下后用于X射線衍射測(cè)試，在各混合物的衍射圖譜曲線擬合基礎(chǔ)上計(jì)算特征比值(圖2)。特征比值隨混合物中無(wú)煙煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高，2者的關(guān)系如圖3所示，呈近似線性。因此，后續(xù)可在分析各混合條件破碎產(chǎn)物特征比值基礎(chǔ)上，依據(jù)圖3所得模型返算無(wú)煙煤和肥煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

圖2 不同質(zhì)量配比煤炭混合物的衍射圖譜及特征比值Fig.2 XRD patterns and characteristic ratios of mixtures withvarious mass ratios of components

圖3 各煤炭混合物特征比值與無(wú)煙煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系Fig.3 Relation between characteristic ratios ofmixtures and mass content of anthracite

2.2 煤炭混合物及各組分破碎行為

無(wú)3肥1、無(wú)1肥1和無(wú)1肥3的可磨性指數(shù)分別為49.17，56.22和65.95，均高于根據(jù)無(wú)煙煤和肥煤質(zhì)量加權(quán)所計(jì)算的可磨性指數(shù)(42.47，47.82和53.18)，其中樣品無(wú)1肥3可磨性指數(shù)已高于肥煤。因可磨性指數(shù)是依據(jù)破碎產(chǎn)物中-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，上述數(shù)據(jù)表明在混合破碎過(guò)程中各組分相互影響，促進(jìn)了細(xì)粒級(jí)物料產(chǎn)生。為進(jìn)一步研究混合破碎中各組分相互作用所導(dǎo)致的破碎行為變化，在分析各混合物初始粒級(jí)破碎速率和煤粉細(xì)度后，測(cè)試上述物料X射線衍射圖譜，并利用圖2模型計(jì)算結(jié)果分析各組分破碎行為?；旌衔镆约案鹘M分在單獨(dú)和混合破碎條件下的初始粒級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和煤粉細(xì)度分別如圖4和表1所示。

圖4 煤樣混合物及各煤樣初始粒級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨破碎時(shí)間的變化Fig.4 Changes of initial particles contents of mixtures and components with grinding time

表1 混合物破碎產(chǎn)物以及各組分在單獨(dú)和混合破碎時(shí)產(chǎn)物的煤粉細(xì)度t10

在圖4的半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，混合物及各煤樣在不同破碎條件下的初始粒級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與破碎時(shí)間基本呈線性關(guān)系，即符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。各煤樣單獨(dú)和混合時(shí)的破碎速率相差較小，混合物破碎速率隨肥煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高。雖然無(wú)煙煤、肥煤及其混合物的破碎速率隨其可磨性指數(shù)呈正相關(guān)性，但可磨性指數(shù)最高的無(wú)1肥3樣品破碎速率并非最高。這是因?yàn)榭赡バ灾笖?shù)表征細(xì)粒級(jí)物料的生成速率，而破碎速率則反映粗粒級(jí)顆粒的消失速度，兩參量物理含義的差異導(dǎo)致產(chǎn)生極值的樣品不同。此外，細(xì)粒級(jí)可來(lái)源于任何一個(gè)大于該粒度的寬粒級(jí)粗顆粒，而寬粒級(jí)物料在研磨過(guò)程中2種組分的相互影響要較初始的窄粒級(jí)物料更為復(fù)雜?；旌掀扑橹?，無(wú)煙煤破碎速率隨肥煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高，且高于單獨(dú)破碎，表明易磨的肥煤對(duì)較硬的粗顆粒無(wú)煙煤的破碎起到促進(jìn)作用；而肥煤破碎速率則因更多的無(wú)煙煤添加而降低，并小于單獨(dú)破碎速率。

混合破碎產(chǎn)物細(xì)度隨較軟的肥煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高而提高，但其并未超過(guò)肥煤?jiǎn)为?dú)破碎時(shí)的細(xì)度。在本文中煤粉細(xì)度所對(duì)應(yīng)的粒度為0.090 mm，而可磨性指數(shù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)試的是粒度小于0.074 mm物料的產(chǎn)率。雖然混合破碎產(chǎn)物煤粉細(xì)度隨其可磨性指數(shù)的增加而提高，但兩指標(biāo)標(biāo)定尺度不同，前者還包括了0.074～0.090 mm粒級(jí)產(chǎn)率，最終出現(xiàn)可磨性指數(shù)最高的無(wú)1肥3的煤粉細(xì)度略小于肥煤?jiǎn)为?dú)破碎的結(jié)果。與單獨(dú)破碎相比，混合破碎中各組分煤粉細(xì)度均有所增加，并隨另一組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高。這一現(xiàn)象與前述各混合物可磨性指數(shù)均高于各組分質(zhì)量加權(quán)平均值的結(jié)論相呼應(yīng)，表明混合破碎提高了各組分細(xì)粒級(jí)產(chǎn)物的生成速率。

2.3 煤炭混合破碎能量-粒度關(guān)系模型化及各組分能量分配

無(wú)煙煤與肥煤在單獨(dú)和混合破碎各條件下的破碎能量與煤粉細(xì)度關(guān)系如圖5所示。在相同的能量輸入條件下，破碎產(chǎn)物排序?yàn)椋悍拭?無(wú)1肥3>無(wú)1肥1>無(wú)3肥1>無(wú)煙煤，即隨可磨性指數(shù)較高的肥煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增多而提高。為進(jìn)一步從輸入能量角度分析各煤樣在單獨(dú)和混合物氛圍下抵抗破碎的能力，本文選用經(jīng)典的能量-粒度關(guān)系模型進(jìn)行擬合。

=(1-e-)

(1)

其中，為單位破碎能量，kWh/t；為煤粉細(xì)度的最大值，%；為單位能量所能破碎物料的質(zhì)量，t/kWh?！翞楸碚魑锪系挚蛊扑槟芰Φ闹笜?biāo)，數(shù)值越大表示越容易破碎，破碎能量效率更高(即在輸入能量相同時(shí)，煤粉細(xì)度更高。)

經(jīng)計(jì)算，無(wú)煙煤、無(wú)3肥1、無(wú)1肥1、無(wú)1肥3和肥煤的×分別為6.62,11.97,13.22,16.76和16.04。各指標(biāo)的變化規(guī)律與可磨性指數(shù)類似，混合物的×的實(shí)驗(yàn)值均高于各煤樣的加權(quán)平均值(8.98，11.33和13.68)，表明混合破碎中各物相的相互作用降低了混合物抵抗破碎的能力。

然而，各煤樣及混合物抵抗破碎能力的差異導(dǎo)致圖5中各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)分散；雖然均可采用經(jīng)典能量-粒度關(guān)系模型表征，但每組實(shí)驗(yàn)需對(duì)應(yīng)一組擬合參數(shù)。各物料可磨性指數(shù)差異導(dǎo)致數(shù)據(jù)點(diǎn)分散，并僅能定性反映可磨性指數(shù)對(duì)破碎能量和煤粉細(xì)度的影響。若實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)曲線歸一，需將各曲線在軸方向移動(dòng)不同的距離。圖5中，可磨性指數(shù)最低的無(wú)煙煤的實(shí)驗(yàn)曲線位于右下角，而肥煤則位于左上角，能量效率最高。在煤粉細(xì)度相同的前提下，可磨性指數(shù)最高的肥煤所需能量最小，而無(wú)煙煤則最高，即破碎能量與可磨性指數(shù)成反比?；诖?，若將各物料破碎實(shí)驗(yàn)的實(shí)測(cè)能量與其可磨性指數(shù)相乘，則可分別使圖5中無(wú)煙煤/肥煤的曲線向右移動(dòng)較少/多的距離，進(jìn)而降低數(shù)據(jù)點(diǎn)的分散程度。處理后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖6所示。與圖5相比，處理后的數(shù)據(jù)點(diǎn)分布相對(duì)集中，滿足采用單一模型單一擬合參數(shù)表征的要求，即

=(1-e-HGI)

(2)

圖5 不同質(zhì)量配比煤炭破碎能量與煤粉細(xì)度t10的關(guān)系Fig.5 Relation between grinding energy of mixtures andproduct fineness t10

圖6 經(jīng)歸一化處理后不同質(zhì)量配比煤炭破碎能量與煤粉細(xì)度t10的關(guān)系Fig.6 Relation between grinding energy of mixtures andproduct fineness t10after the normalization treatment

與不同質(zhì)量配比混合物×的加權(quán)平均值相比，由各混合物破碎實(shí)驗(yàn)所得該指標(biāo)相對(duì)較高，表明破碎過(guò)程中無(wú)煙煤和肥煤相互作用，對(duì)各自破碎過(guò)程產(chǎn)生影響(煤粉細(xì)度增加)并最終導(dǎo)致混合物以及各組分破碎能量效率改變。為進(jìn)一步分析各組分在混合破碎中所分配的能量，比較單獨(dú)和混合破碎過(guò)程能量效率差異，本文在混合破碎質(zhì)量守恒和能量守恒(式(3))的前提下，提出了混合破碎中各組分所消耗能量與其煤粉細(xì)度仍滿足經(jīng)典能量-粒度關(guān)系模型(式(1))的假設(shè)。

=+

(3)

式中，，和分別為混合物、組分1和2在混合破碎所消耗能量，kWh/t；和分別為混合物中組分1和2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

在實(shí)驗(yàn)中已分別獲得混合物破碎能耗，各組分煤粉細(xì)度，并已知混合物中各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在將式(1)代入式(3)后即可通過(guò)能量平衡求解各組分破碎指標(biāo)和。不同時(shí)間各組分在混合破碎中所消耗能量的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果顯示除在破碎時(shí)間短的低能量輸入時(shí)的計(jì)算偏差偏大外，其余各實(shí)驗(yàn)條件下混合物的實(shí)測(cè)能量與計(jì)算能量的偏差小于10%，表明基于前述假設(shè)和質(zhì)量/能量守恒的計(jì)算結(jié)果是有效的。

表2 基于質(zhì)量和能量守恒所計(jì)算的不同時(shí)間條件下各組分在混合破碎中所消耗能量

基于表2數(shù)據(jù)和經(jīng)典能量-粒度關(guān)系模型，擬合計(jì)算出無(wú)煙煤在無(wú)3肥1、無(wú)1肥1和無(wú)1肥3混合破碎中的×分別為7.32，7.56和7.16，肥煤則分別為25.39，19.78和17.71。與單獨(dú)破碎相比，混合破碎中兩組分抵抗破碎的能力均削弱，細(xì)粒級(jí)生成速率增加，與前述關(guān)于煤粉細(xì)度、可磨性指數(shù)等結(jié)論相吻合。

為進(jìn)一步表明單獨(dú)和混合破碎中各組分所分配能量的變化，筆者以混合破碎條件下各組分不同時(shí)間煤粉細(xì)度為基礎(chǔ)，計(jì)算各組分在單獨(dú)破碎產(chǎn)生與混合破碎中該組分相同煤粉細(xì)度所需能耗，同時(shí)計(jì)算2組分在單獨(dú)破碎產(chǎn)生該煤粉細(xì)度所需能量，最終獲得兩種破碎條件下產(chǎn)生相同煤粉細(xì)度時(shí)的能耗比(圖7)。兩組分混合破碎過(guò)程各時(shí)間能耗在總破碎能量中的占比如圖8所示。

圖7 無(wú)煙煤和肥煤在混合與單獨(dú)破碎產(chǎn)生相同煤粉細(xì)度的能耗比Fig.7 Energy ratios for yielding the same product finenessbetween anthracite and bituminous coal duringthe mixture and single breakage

圖8 無(wú)煙煤和肥煤在混合破碎各時(shí)間節(jié)點(diǎn)的能耗占比Fig.8 Energy contents of anthracite and bituminous coal forvarious time during the mixture breakage

雖然混合物中加入肥煤可提高細(xì)粒級(jí)無(wú)煙煤產(chǎn)率，但煤粉細(xì)度相同時(shí)無(wú)煙煤在混合破碎中能耗為單獨(dú)破碎時(shí)的0.87～0.93，2者差異較小。無(wú)煙煤硬度相對(duì)較高，抵抗破碎能力強(qiáng)于肥煤。與單獨(dú)破碎相比，混合破碎體系中高硬度無(wú)煙煤被相對(duì)較軟的肥煤包圍而扮演研磨介質(zhì)作用，并導(dǎo)致破碎能量傳遞至肥煤而使自身粒度并未產(chǎn)生明顯變化。此外隨著破碎時(shí)間延長(zhǎng)無(wú)煙煤顆粒群整體粒度降低，與破碎早期相比產(chǎn)生相同煤粉細(xì)度將需消耗更多的能量。2者綜合作用最終導(dǎo)致無(wú)煙煤在混合與單獨(dú)破碎時(shí)能耗之比隨其細(xì)度的增加而提高。對(duì)肥煤而言，混合物中加入的硬質(zhì)無(wú)煙煤可發(fā)揮研磨介質(zhì)作用，在促進(jìn)細(xì)粒級(jí)物料產(chǎn)生同時(shí)還可提高破碎能量效率。肥煤在混合與單獨(dú)破碎產(chǎn)生相同煤粉細(xì)度的能耗比隨無(wú)煙煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加下降約0.28。因硬質(zhì)無(wú)煙煤可磨性差，混合破碎中粗粒級(jí)無(wú)煙煤均可對(duì)較細(xì)肥煤破碎產(chǎn)生促進(jìn)作用，最終導(dǎo)致在混合比不變前提下，該比值隨肥煤煤粉細(xì)度增加進(jìn)一步降低，即肥煤在混合破碎中能量效率隨其產(chǎn)物細(xì)度的增加而提高。

能量計(jì)算結(jié)果顯示混合破碎中，各組分能耗占比與其質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同?？傮w上，無(wú)煙煤在混合破碎中所消耗能量占比超過(guò)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即相對(duì)較多的能量用于硬質(zhì)無(wú)煙煤破碎。但考慮到混合破碎中無(wú)煙煤的煤粉細(xì)度較單獨(dú)破碎時(shí)高，所以其能量效率仍有所提升。圖8中無(wú)煙煤與肥煤的能耗占比加和為100%，即隨破碎時(shí)間延長(zhǎng)呈相反變化規(guī)律，因此以無(wú)煙煤為例解釋其能耗占比隨時(shí)間變化的原因。在無(wú)3肥1混合物中，硬質(zhì)無(wú)煙煤占主導(dǎo)地位，在混合破碎過(guò)程中扮演研磨介質(zhì)作用而促進(jìn)較軟肥煤的破碎。因此，此混合物中無(wú)煙煤能耗部分用于自身破碎，部分則在未發(fā)生破碎效果條件下傳遞至肥煤。而隨著破碎時(shí)間延長(zhǎng)肥煤細(xì)度降低，粗顆粒無(wú)煙煤對(duì)細(xì)粒級(jí)肥煤的助磨作用更加明顯(即所傳遞的能量增加)，最終導(dǎo)致無(wú)3肥1混合物中無(wú)煙煤的能耗占比隨時(shí)間延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)。而對(duì)無(wú)1肥3而言，硬質(zhì)無(wú)煙煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)較少并被軟質(zhì)易磨肥煤包圍，其助磨作用有限，因此隨著破碎時(shí)間延長(zhǎng)其能耗占比逐漸下降。而對(duì)質(zhì)量比相同的無(wú)1肥1混合物，在破碎初期無(wú)煙煤對(duì)同粒級(jí)肥煤的助磨作用相對(duì)較小。但隨著易磨肥煤的粒度降低，粗顆粒硬質(zhì)無(wú)煙煤對(duì)細(xì)粒級(jí)肥煤的助磨作用提高，最終導(dǎo)致在無(wú)1肥1混合物中，無(wú)煙煤的能耗占比隨時(shí)間增加而呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)。

3 結(jié) 論

(1)無(wú)煙煤與肥煤的煤化程度不同，其X衍射圖譜特征比值存在較大差異。2者混合物特征比值與混合物中無(wú)煙煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈線性關(guān)系，可用于混合破碎產(chǎn)物中各組分定量。

(2)混合破碎中，混合物與各組分初始粒級(jí)破碎速率符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)，其中無(wú)煙煤破碎速率隨肥煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高，且高于單獨(dú)破碎，而肥煤破碎速率則因更多的無(wú)煙煤添加而降低，并小于單獨(dú)破碎速率。

(3)混合破碎中兩組分相互影響促進(jìn)細(xì)顆粒產(chǎn)生，混合物的可磨性指數(shù)均高于各組分可磨性指數(shù)的加權(quán)平均值。與單獨(dú)破碎相比，混合破碎中各組分煤粉細(xì)度均有所增加，并隨另一組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高。

(4)混合破碎中各物相相互作用降低了混合物及各組分抵抗破碎的能力。優(yōu)化了包含可磨性指數(shù)參量，可表征不同煤炭混合物破碎過(guò)程的能量-粒度關(guān)系模型。

(5)與單獨(dú)破碎相比，混合破碎中兩組分能量效率均有所提高，其中肥煤變化更為明顯，并隨其煤粉細(xì)度增加進(jìn)一步提高。此外，混合破碎中各組分能耗占比與其質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，無(wú)煙煤所消耗能量占比超過(guò)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即相對(duì)較多的能量用于硬質(zhì)無(wú)煙煤破碎。