配合煤镜质体反射率分布图的人工合成方法与应用_康海江.pdf

15燃 料 与 化 工Fuel&Chemical Processes2023 年 3 月第 54 卷第 2 期配合煤镜质体反射率分布图的人工合成方法与应用康海江于涛（山西冀中能源集团矿业有限责任公司，太原030000）Generation method of vitrinite reflectivity distribution of mixed coal and its applicationKang Haijiang Yu Tao（Shanxi Jizhong Energy Group Mining Co.，Ltd.，Taiyuan 030000，China）1概述镜质体反射率（以下简称反射率）分布图是一项新的煤岩学术指标，可根据煤中反射率测定值的分布特征准确判断商品煤的性质，是煤炭贸易中不可缺少的技术指标，被国标煤炭分类接纳为编码系统的指标之一，对判断混煤尤其有效1。目前该指标广泛应用于焦化行业，通常用于炼焦配煤和入厂煤检验。反射率分布特征是煤本身固有的性质。配合煤的反射率分布特征是配合煤中各单种煤的反射率按照配煤比率加权后的分布特征。配合煤的反射率分布特征可以用单种煤的反射率分布特征，按照配煤比率人工绘制出来。本文所述的配合煤反射率分布图的人工合成方收稿日期：2021-12-22作者简介：康海江（1970-），男，工程师法，计算准确、简便实用，可以快速、准确地指导选煤和配煤。2反射率2.1反射率定义在反射光下，煤的显微组分表面的反射光强度和入射光强度之比称为反射率。在油浸物镜下，由显微镜全自动测定的镜质体反射率是随机反射率（Rr），随机反射率分布图都是由若干个单个镜质体测定数据计算得到的1。已知随机反射率，通过经验公式可以换算出最大反射率（Rmax）。最大反射率也可以由人工测定计算出，但是人工测定Rmax时，对人员的技术、经验要求严格，测出的误差较大，所以目前反射率一般都是采用全自动显微镜测摘要：根据单种煤的镜质体反射率实测分布图，按照直方图的合成原理，统计出各反射率区间的频率，制定出人工合成配合煤镜质体反射率分布图的方法。此方法可以方便地计算出多种煤不同配比时的镜质体反射率平均值（Rr）和标准差（S），并绘制出配合煤的镜质体反射率分布图，减少了复杂的化验过程和高昂的化验费用，在选煤和配煤方面具有很好的推广利用价值。关键词：镜质体；反射率；分布图；半阶；频率；配煤中图分类号：TQ520.62文献标识码：A文章编号：1001-3709（2023）02-0015-06Abstract:This paper shows the frequency of each reflectance interval and the method of generating a vitrinite reflectivity distribution chart of mixed coal based on histogram generation principles and the vitrinite reflectivity distribution of single coal.It calculates average vitrinite reflectance（Rr）and standard deviations（S）of mixed coal under different ratios and generates a vitrinite reflectivity distribution chart so to save time and cost of laboratory work，which could be widely applied in coal blending and coking-coal mixing process.Key words:Vitrinite；Reflectance；Distribution chart；Half-order；Frequency；Coal blendingDOI:10.16044/ki.rlyhg.2023.02.00316燃 料 与 化 工Fuel&Chemical ProcessesMar.2023Vol.54 No.2定出随机反射率后，再按照国标要求换算出最大反射率。2.2反射率应用煤的反射率是煤岩学定量研究煤性质的重要指标，特别是在反映煤的变质程度、预测煤的黏结性，用于煤炭分类、指导煤炭加工利用等方面，具有十分重要的实用价值。由于煤的反射率与煤化程度有直接关系，能够准确地反映煤的变质程度，不同变质程度的煤的反射率具有唯一性，所以反射率是目前区分混煤的唯一有效办法。2.3随机反射率分布图随机反射率分布图是镜质体测试结果的主要表达方式，统一用测试直方图表达，纵轴为频率，即各间隔实测点数占总测点数的百分比；横轴为反射率值1。以随机反射率间隔的0.05%为半阶，分别统计各间隔的测点数并计算出频率（），以频率为纵坐标，以随机反射率为横坐标，绘制出随机反射率分布图1。单一煤种的随机反射率分布图呈正态分布，如图1所示。3单种煤随机反射率分布图的人工合成方法3.1用显微镜实测单种煤的随机反射率分布图按照煤的镜质体反射率显微镜测定方法GB/T 69482008的要求，对山西孝义万峰矿1#精煤进行采样、制样及测定，绘制出山西孝义万峰矿1#精煤的随机反射率分布图，见图1。3.2根据单种煤实测的随机反射率分布图，人工统计随机反射率各半阶区间的频率（）按照0.05%的随机反射率间隔（半阶）为单位2，根据实测的山西孝义万峰矿1#精煤的随机反射率半阶区间频率分布情况，人工统计出山西孝义万峰矿1#精煤的各半阶的频率（）并填入表1中。图 1 山西孝义万峰矿 1#精煤随机反射率分布图表 1山西孝义万峰矿 1#精煤随机反射率半阶频率分布统计表半阶频率范围随机反射率半阶中间值 Rr随机反射率半阶频率 0.90-0.95）0.9250.95-1.00）0.9751.00-1.05）1.0251.05-1.10）1.0751.10-1.15）1.1251.15-1.20）1.17511.20-1.25）1.2259.41.25-1.30）1.27518.81.30-1.35）1.325321.35-1.40）1.375211.40-1.45）1.425161.45-1.50）1.4751.81.50-1.55）1.5251.55-1.60）1.5751.60-1.65）1.6251.65-1.70）1.6751.70-1.75）1.7251.75-1.80）1.7751.80-1.85）1.8251.85-1.90）1.8751.90-1.95）1.9251.95-2.00）1.9752.00-2.05）2.0752.05-2.10）2.05合 计100%Rr/%/%40353025301510500.925 1.175 1.425 1.675 1.9253.3计算随机反射率的平均值（Rr）和标准差（S）根据表1中随机反射率半阶频率的统计结果（）和半阶中间值（Rr），按照公式（1）和公式（2），计算表1中的随机反射率平均值（Rr）和标准差（S），将计算结果填入表2中。（1）（2）式中：Rr为随机反射率平均值；Rri为第i半阶的中间值；i为第i半阶的频率；n为半阶数目；S为标准差。Rr=ni=1(Rrii)100S=ni=1(Rri-Rr)2i 100 表 2随机反射率平均值和标准差实测值与计算值统计项目实测值计算值实测值与计算值的差值随机反射率平均值（Rr）1.3331.334-0.001标准差（S）0.0620.064-0.00217燃 料 与 化 工Fuel&Chemical Processes2023 年 3 月第 54 卷第 2 期图 2山西孝义万峰矿 1#精煤随机反射率分布图（人工绘制）图 3瑞隆矿 8#精煤随机反射率分布图图 4荣泰矿 10#精煤随机反射率分布图（1）和（2）中，用配合煤的半阶频率（配）代替单种煤的半阶频率（）。4.4绘制配合煤镜质体随机反射率分布图以配合煤随机反射率的半阶频率（配）为纵坐标，以配合煤随机反射率的半阶中间值（Rr）为横坐标，人工绘制出配合煤的随机反射率的直方分布图。为了分布图看起来更直观，可以根据半阶频率的分布范围，选择适当的半阶中间值（Rr）的范围。5应用实例5.1在化验室实测各单种煤的反射率分布图配合煤配比方案如表3所示。按照3.1要求，在化验室用显微镜实测瑞隆矿8#精煤、荣泰矿10#精煤、凯川矿9#精煤和黄家沟矿8#精煤的随机反射率分布图，见图3图6。3.4将计算的Rr和S值与实测的Rr和S值进行对比校对表2中的随机反射率平均值和标准差的计算值与实测值的绝对误差均不超过0.002，否则重新核实随机反射率各半阶的频率。3.5人工绘制单种煤的随机反射率分布图以表1中随机反射率半阶频率为纵坐标（表1第3列），随机反射率半阶中间值Rr为横坐标（表1第2列），人工绘制出随机反射率分布直方图，见图2。为使分布图具有直观的视觉效果，可以根据半阶频率的分布范围，选择适当的随机反射率半阶中间值的范围。表 3配合煤配比方案序号煤种配比 1配比 2配比 3配比 41瑞隆矿 8#精煤706050252荣泰矿 10#精煤102020253凯川矿 9#精煤101020254黄家沟矿 8#精煤10101025合 计100100100100%4配合煤随机反射率分布图的人工合成方法4.1人工合成理论煤的反射率是其固有的物理性质。在配合煤中，各单种煤原有的反射率分布特征保持不变。配合煤的反射率分布特征取决于配合煤中各单种煤的反射率分布特征和各单种煤的配入比率。配合煤反射率半阶的频率等于各单种煤反射率对应的半阶频率乘以各单种煤的配入比率。4.2配合煤随机反射率的各半阶频率（i配）的计算方法配合煤各半阶的随机反射率频率（i配）等于各单种煤对应半阶的随机反射率的频率（ix）乘以该煤的配入比率x之和，见式（3）。（3）式中：i配为配合煤第i半阶的频率；ix为第x种煤的第i半阶的频率；x为第x种煤的配入比率；n为单种煤数量。4.3计算配合煤的各阶频率（i配）、随机反射率的平均值（Rr）和标准差（S）按照公式（3）计算配合煤的各阶频率（i配）。配合煤的随机反射率平均值（Rr）和标准差（S）的计算方法同单种煤的计算方法一样，在公式i配=nx=1(ixx)353025201510500.925 1.175 1.425 1.675 1.925Rr/%/%25201510500.925 1.175 1.425 1.675 1.925Rr/%/%25201510500.925 1.175 1.425 1.675 1.925Rr/%/%18燃 料 与 化 工Fuel&Chemical ProcessesMar.2023Vol.54 No.2图 5凯川矿 9#精煤随机反射率分布图图 6黄家沟矿 8#精煤随机反射率分布图5.2统计各单种煤的随机反射率半阶区间的频率以0.05%的随机反射率（Rr）间隔（半阶）为单位1，根据实测反射率的半阶区间分布情况，人工统计瑞隆矿8#精煤、荣泰矿10#精煤、凯川矿9#精煤及黄家沟矿8#精煤的各半阶区间的频率（），将统计结果填入表4中。为使反射率分布直方图直观，随机反射率半阶中间值（Rr）选择0.9252.05的范围。表 4配合煤随机反射率半阶频率分布统计表半阶范围半阶中间值Rr瑞隆矿8#精煤荣泰矿10#精煤凯川矿9#精煤黄家沟矿8#精煤配比 1配配比 2配配比 3配配比 4配0.90-0.95）0.925000000000.95-1.00）0.975000000001.00-1.05）1.025000000001.05-1.10）1.075000000001.10-1.15）1.125000000001.15-1.20）1.175000000001.20-1.25）1.22500100.100 0.210 0.462 0.193 1.25-1.30）1.27500.580