煤岩显微组分的分离与富集研究_陈洪博
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基金项目：质检公益性行业科研专项 （２０１１１０２４６），国家科技支撑 计划课题 （２０１２ＢＡＢ１９Ｂ０５）
６
１ 煤 岩 显 微 组 分 分 离 与 富 集 的 方 法 与 原 理
煤岩显微组分分离与富集的方法有人工手选 法、筛选富集法、重液浮沉法、重液离心法、浮选 法、电选分离法、油团聚法等。目前的煤岩组分分 离与富集大多还限于制备试验样品以作为煤的性质 研究、其它煤转化工艺性能研究的原料，而工业应用 较少。现 将 实 验 室 比 较 常 用 的 几 种 方 法 与 原 理 介 绍 如下。 １．１ 手 选 法
物，离心法可得到９０％以上纯度的显 微 组 分 富 集 物。 实 验 室 推 荐 采 用 的 分 离 与 富 集 方 法 是 手 选 和
浮 沉 相 结 合 的 方 法 ， 可 使 显 微 组 分 富 集 物 的 纯 度 达 到 ８５％ 以 上 。
关键词：煤岩；显微组分；富集；浮沉
中 图 分 类 号 ：Ｐ６１８．１ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
图５为不同密度级浮沉产物的灰分产率。
图 ５ 不 同 密 度 级 浮 沉 产 物 的 灰 分 产 率
从图５可以看出，随着密度级的逐渐增加，产 物的灰分 （Ａｄ） 也 随 之 增 高，小 于 １．３ｋｇ／Ｌ、１．３ ｋｇ／Ｌ～１．３５ｋｇ／Ｌ、１．３５ｋｇ／Ｌ～１．４０ｋｇ／Ｌ ３ 个 密 度级产物的 灰 分 （Ａｄ） 低 于 原 煤， 其 它 密 度 级 产 物的灰分 （Ａｄ） 高 于 原 煤， 至 惰 质 组 相 对 富 集 的 １．４０ｋｇ／Ｌ～１．４５ｋｇ／Ｌ 密 度 级， 灰 分 （Ａｄ） 已 高 达１３．１６％，显著高于镜质组富集的小于 １．３ｋｇ／Ｌ 密度级产物 的 １．９１％， 使 得 ２ 种 显 微 组 分 富 集 样 品的灰分产率或者是矿物质含量相差较大，可能会 对后续样品的性质研究产生一些影响。因此采用浮 沉方法富集的惰质组还应做必要的减灰处理。 ２．４ 比 重 液 离 心 富 集 特 征
浮沉法可参照 ＧＢ／Ｔ ４７８ 《煤炭浮沉实验方法》 进行。浮沉法也是比较简单的１种方法，该方法制 备 的 样 品 的 显 微 组 分 纯 度 一 般 可 达 到 ８０％ 以 上 。
离心法是比较复杂的１种方法，该方法需要高 速离心机，还需要过滤用的漏斗等器皿。而且还要 将煤磨至很细，一般要磨至 ０．０７５ｍｍ 以下。 该方 法的优点是可以得到高纯度的显微组分，一般能达 到 ９０％ 以 上 。
第６期
煤质技术
２０１２ 年 １１ 月
不同的宏观煤岩成分与显微组分的含量有着密 切的关系，镜煤以均质镜质体或基质镜质体为主； 亮煤以镜质组为主，并含有一定数量的惰质组和壳质 组；暗煤富含惰质组或富含壳质组；丝炭以丝质体和 半丝质体为主。因此，可以将镜煤或亮煤作为富集 镜质组样品，将暗煤或丝炭作为富集惰质组样品。
ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｍａｃｅｒａｌ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ８５％ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ ｐｅｔｒｏｇｒａｐｈｙ；ｍａｃｅｒａｌｓ；ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ；ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｎｋｉｎｇ
０ 引 言
煤是由组成与性质各异的有机化合物与无机矿 物质组合而成的复杂混合物，其中的有机化合物形 成了煤中不同的煤岩显微组分。随着煤岩学和煤化 学的不断发展，为了深入了解煤的热解、气化、液 化等转化过程的机理，促进开发煤炭转化技术，研 究探索不同煤岩显微组分的组成、结构和转化性质 及其差异已日趋重要，并已成为煤化学研究的重要 手段之一。煤岩显微组分的有效分离与富集则是进 行研究探索的重要前提与基础。
手选法需要准备一些制样用的盛样盘、锤子和比 较坚硬的刀具等即可。该方法的优点是简单、迅速、 省时、省力，对煤的性质没有影响。该方法制以 上 。 １．２ 筛 选 法
筛选法主要是根据不同显微组分的脆性特征和 破碎特征，一般来说，惰质组更易破碎，筛下物中 惰质组含量大于筛上物。
文章编号：１００７－７６７７ （２０１２）０６－０００６－０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｃｅｒａｌｓ ｏｆ ｃｏａｌ
ＣＨＥＮ Ｈｏｎｇ－ｂｏ１，２，ＺＨＡＮＧ Ｙｕ－ｈｏｎｇ１，２
（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１３，Ｃｈｉｎａ ； ２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｃｌｅａｎ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１３，Ｃｈｉｎａ）
筛选法可参照 ＧＢ／Ｔ ４７７ 《煤炭筛分实验方法》 进行。该方法同样具有简单、迅速、省时、省力，对 煤的性质没有影响等优点。但该法对显微组分纯度 提 高 有 限 ， 一 般 只 能 较 原 样 提 高 ５％ ～１０％ 左 右 。 １．３ 浮 沉 法 和 离 心 法
浮沉法和离心法依据的原理均是不同显微组分 真相对密度的差异。相同煤化程度的煤中，惰质组 的密度最大，镜质组次之，而壳质组最小。随着煤 化程度的增高，各种显微组分密度差异逐渐缩小， 最后趋向一致。
２ 不 同 方 法 的 试 验 研 究
以低阶的神东煤为研究对象，进行了上述几种 方法的试验研究。 ２．１ 手 选 富 集 特 征
图１为原煤和手选的镜煤、丝炭、暗煤的显微 组分含量。经手选后，显微组分的富集效果明显， 镜煤的镜质 组 含 量 达 ８０％ 以 上， 较 原 煤 样 提 高 了 ３０％多，丝炭 的 惰 质 组 含 量 达 ７０％ 以 上， 较 原 煤 样提高了 ２０％ 多， 暗 煤 的 惰 质 组 含 量 也 较 原 煤 样 提 高 １０％ 左 右 ， 丝 炭 的 惰 质 组 富 集 效 果 好 于 暗 煤 。
手选法的理论依据是煤的宏观煤岩成分特征。 根据颜色、光泽、硬度和断口等特征，用肉眼观察 可将煤分成４种宏观煤岩成分，即镜煤、亮煤、暗 煤、丝炭。不同的宏观煤岩成分具有不同的特征。 镜煤为光泽最强、黑亮、均匀、性脆、内生裂隙发 育的煤岩成分，破碎时多呈贝壳状断口。亮煤为光 泽、亮度、 内 生 裂 隙 仅 次 于 镜 煤。 暗 煤 为 光 泽 暗 淡，致密坚硬，不均匀的煤岩成分，内生裂隙不发 育。丝炭为外观像木炭，具有丝绢光泽，纤维状结 构，疏松多孔，性脆易碎，破碎后成为纤维状或粉 末状，能染指。
在２０ 世纪８０ 年代，Ｄｙｒｋａｃｚ［１，２］开发了等密度 梯度离心分离技术 （ｄｅｎｓｉｔｙ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎ， ＤＧＣ），该方法逐渐成 为 后 人 参 考 的 经 典 方 法。 陈 鹏 等 采 ［３，４］ 用该 技 术 对 兖 州 大 槽 煤 进 行 了 超 细 分 离 ， 分离出７个显微组分亚 组。２０ 世 纪 ９０ 年 代 后， 更 多的学者进行煤岩显微组分的分离与富集研究，以 及富集样品的基本结构性质、工艺特性的研究。
图４为不同密度级浮沉产物的显微组分含量。 ７
第６期
煤质技术
２０１２ 年 １１ 月
图 ４ 不 同 密 度 级 浮 沉 产 物 的 显 微 组 分 含 量
从图４可以看出，不同密度级的浮沉产物的镜 质组和惰质组 含 量 差 异 明 显。 根 据 ＧＢ／Ｔ ４７８ 《煤 炭浮沉实验方法》， 浮 沉 实 验 顺 序 一 般 是 从 低 密 度 级进行，因此对试验数据的分析从低密度级依次向 高密度级进行。 小 于 １．３ｋｇ／Ｌ 密 度 级 产 物 的 镜 质 组富集效 果 明 显， 其 含 量 已 达 ８０％ 以 上。 随 着 密 度级的逐渐增高，总的变化趋势是镜质组含量降低 而惰质 组 含 量 增 高， 密 度 级 为 １．４０ｋｇ／Ｌ～１．４５ ｋｇ／Ｌ 样品的 惰 质 组 含 量 达 到 最 高， 而 镜 质 组 含 量 达到最低， 其 惰 质 组 含 量 已 达 近 ７０％， 惰 质 组 的 富集效果好。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｃｅｒａｌｓ ｉｎ ｃｏａｌ ｌａｂｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｃｅｒａｌｓ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ：ｔｈｅ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｍａｃｅｒａｌ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ７５％ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｈａｎｄ－ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ－ｓｉｎｋｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；ｔｈｅ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｍａｃｅｒａｌ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ９０％ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｈａｎｄ－ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｃｅｒａｌｓ ｉｎ ｃｏａｌ ｌａｂｓ，ｂｙ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ
第６期
煤质技术
２０１２ 年 １１ 月
煤岩显微组分的分离与富集研究
陈 洪 博１，２， 张 宇 宏１，２
（１．煤炭科学研究总院 北京煤化工研究分院，北京 １０００１３； ２．煤 炭 资 源 高 效 开 采 与 洁 净 利 用 国 家 重 点 实 验 室 ， 北 京 １０００１３）
摘 要：介绍了实验室进行煤岩显微组分分离与富集的常用方法及其原理，并对各方法的分离与富 集效果进行了试验研究。试验结果 表 明： 手 选 法 和 浮 沉 法 可 得 到 纯 度 达 ７５％ 以 上 的 显 微 组 分 富 集
为了得到更高纯度的富集样品，可以采用比重 离心分离的方法。从图６中可以看出，经离心得到
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的富集 镜 质 组 样 品 和 富 集 惰 质 组 样 品 含 量 均 达 ９０％ 以 上 。 此 方 法 虽 然 提 高 了 纯 度 ， 但 也 随 之 产 生 一些新 问 题：① 样 品 要 磨 很 细，一 般 要 磨 细 到 ０．０７５ｍｍ 以下，磨煤效 率 低。 ② 要 采 用 特 定 的 比 重液，如易挥发的甲苯和四氯化碳的配比液，有一 定的毒性，对试验人员的健康有一定的影响。③将 煤磨很细以及采用有机溶液，可能会破坏煤的分子 结构，使煤的一些性能有所改变，进而影响后续试 验结果。④实验复杂，设备多，周期长，流程多， 煤样容易氧化。
图 １ 原 煤 与 手 选 富 集 样 品 的 显 微 组 分 含 量
２．２ 筛 选 富 集 特 征 图２和图３分别为不同粒度级筛分产物的镜质
组和惰质组含量。
图 ２ 不 同 粒 度 级 筛 分 产 物 的 镜 质 组 含 量
图 ３ 不 同 粒 度 级 筛 分 产 物 的 惰 质 组 含 量
从图２和图３可以看出，不同粒度级的筛分产物 的镜质组 和 惰 质 组 含 量 差 异 明 显。根 据 ＧＢ／Ｔ ４７７ 《煤 炭 筛 分 实 验 方 法 》， 筛 分 操 作 是 从 最 大 筛 孔 向 最 小筛孔进行的，因此对试验数据的分析从大颗粒依 次向小颗 粒 进 行。２５ ｍｍ 以 上 的 颗 粒 的 组 分 含 量 基本上和原煤 样 一 致。 小 于 ２５ ｍｍ 的 不 同 粒 度 级 煤样呈现出不同的富集特征，不同粒度级样品的显 微组分含量最大差值可达１１％ 。煤样粒度在１ ｍｍ～ ２５ｍｍ 时， 镜 质 组 相 对 富 集， 而 惰 质 组 主 要 富 集 在小于１ｍｍ 的粒度内。充分说明了惰质组更易破 碎，筛下物中惰质组含量大于筛上物。因此为了得 到富集惰质组样品和富集镜质组样品，可将煤样破 碎至２５ｍｍ 或１３ ｍｍ 以 下， 用 １ ｍｍ 的 筛 子 进 行 筛分。筛上物和筛下物分别为富集镜质组样品和富 集惰质组样品。 ２．３ 浮 沉 富 集 特 征
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１ 煤 岩 显 微 组 分 分 离 与 富 集 的 方 法 与 原 理
煤岩显微组分分离与富集的方法有人工手选 法、筛选富集法、重液浮沉法、重液离心法、浮选 法、电选分离法、油团聚法等。目前的煤岩组分分 离与富集大多还限于制备试验样品以作为煤的性质 研究、其它煤转化工艺性能研究的原料，而工业应用 较少。现 将 实 验 室 比 较 常 用 的 几 种 方 法 与 原 理 介 绍 如下。 １．１ 手 选 法
物，离心法可得到９０％以上纯度的显 微 组 分 富 集 物。 实 验 室 推 荐 采 用 的 分 离 与 富 集 方 法 是 手 选 和
浮 沉 相 结 合 的 方 法 ， 可 使 显 微 组 分 富 集 物 的 纯 度 达 到 ８５％ 以 上 。
关键词：煤岩；显微组分；富集；浮沉
中 图 分 类 号 ：Ｐ６１８．１ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
图５为不同密度级浮沉产物的灰分产率。
图 ５ 不 同 密 度 级 浮 沉 产 物 的 灰 分 产 率
从图５可以看出，随着密度级的逐渐增加，产 物的灰分 （Ａｄ） 也 随 之 增 高，小 于 １．３ｋｇ／Ｌ、１．３ ｋｇ／Ｌ～１．３５ｋｇ／Ｌ、１．３５ｋｇ／Ｌ～１．４０ｋｇ／Ｌ ３ 个 密 度级产物的 灰 分 （Ａｄ） 低 于 原 煤， 其 它 密 度 级 产 物的灰分 （Ａｄ） 高 于 原 煤， 至 惰 质 组 相 对 富 集 的 １．４０ｋｇ／Ｌ～１．４５ｋｇ／Ｌ 密 度 级， 灰 分 （Ａｄ） 已 高 达１３．１６％，显著高于镜质组富集的小于 １．３ｋｇ／Ｌ 密度级产物 的 １．９１％， 使 得 ２ 种 显 微 组 分 富 集 样 品的灰分产率或者是矿物质含量相差较大，可能会 对后续样品的性质研究产生一些影响。因此采用浮 沉方法富集的惰质组还应做必要的减灰处理。 ２．４ 比 重 液 离 心 富 集 特 征
浮沉法可参照 ＧＢ／Ｔ ４７８ 《煤炭浮沉实验方法》 进行。浮沉法也是比较简单的１种方法，该方法制 备 的 样 品 的 显 微 组 分 纯 度 一 般 可 达 到 ８０％ 以 上 。
离心法是比较复杂的１种方法，该方法需要高 速离心机，还需要过滤用的漏斗等器皿。而且还要 将煤磨至很细，一般要磨至 ０．０７５ｍｍ 以下。 该方 法的优点是可以得到高纯度的显微组分，一般能达 到 ９０％ 以 上 。
第６期
煤质技术
２０１２ 年 １１ 月
不同的宏观煤岩成分与显微组分的含量有着密 切的关系，镜煤以均质镜质体或基质镜质体为主； 亮煤以镜质组为主，并含有一定数量的惰质组和壳质 组；暗煤富含惰质组或富含壳质组；丝炭以丝质体和 半丝质体为主。因此，可以将镜煤或亮煤作为富集 镜质组样品，将暗煤或丝炭作为富集惰质组样品。
ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｍａｃｅｒａｌ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ８５％ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ ｐｅｔｒｏｇｒａｐｈｙ；ｍａｃｅｒａｌｓ；ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ；ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｎｋｉｎｇ
０ 引 言
煤是由组成与性质各异的有机化合物与无机矿 物质组合而成的复杂混合物，其中的有机化合物形 成了煤中不同的煤岩显微组分。随着煤岩学和煤化 学的不断发展，为了深入了解煤的热解、气化、液 化等转化过程的机理，促进开发煤炭转化技术，研 究探索不同煤岩显微组分的组成、结构和转化性质 及其差异已日趋重要，并已成为煤化学研究的重要 手段之一。煤岩显微组分的有效分离与富集则是进 行研究探索的重要前提与基础。
手选法需要准备一些制样用的盛样盘、锤子和比 较坚硬的刀具等即可。该方法的优点是简单、迅速、 省时、省力，对煤的性质没有影响。该方法制以 上 。 １．２ 筛 选 法
筛选法主要是根据不同显微组分的脆性特征和 破碎特征，一般来说，惰质组更易破碎，筛下物中 惰质组含量大于筛上物。
文章编号：１００７－７６７７ （２０１２）０６－０００６－０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｃｅｒａｌｓ ｏｆ ｃｏａｌ
ＣＨＥＮ Ｈｏｎｇ－ｂｏ１，２，ＺＨＡＮＧ Ｙｕ－ｈｏｎｇ１，２
（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１３，Ｃｈｉｎａ ； ２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｃｌｅａｎ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１３，Ｃｈｉｎａ）
筛选法可参照 ＧＢ／Ｔ ４７７ 《煤炭筛分实验方法》 进行。该方法同样具有简单、迅速、省时、省力，对 煤的性质没有影响等优点。但该法对显微组分纯度 提 高 有 限 ， 一 般 只 能 较 原 样 提 高 ５％ ～１０％ 左 右 。 １．３ 浮 沉 法 和 离 心 法
浮沉法和离心法依据的原理均是不同显微组分 真相对密度的差异。相同煤化程度的煤中，惰质组 的密度最大，镜质组次之，而壳质组最小。随着煤 化程度的增高，各种显微组分密度差异逐渐缩小， 最后趋向一致。
２ 不 同 方 法 的 试 验 研 究
以低阶的神东煤为研究对象，进行了上述几种 方法的试验研究。 ２．１ 手 选 富 集 特 征
图１为原煤和手选的镜煤、丝炭、暗煤的显微 组分含量。经手选后，显微组分的富集效果明显， 镜煤的镜质 组 含 量 达 ８０％ 以 上， 较 原 煤 样 提 高 了 ３０％多，丝炭 的 惰 质 组 含 量 达 ７０％ 以 上， 较 原 煤 样提高了 ２０％ 多， 暗 煤 的 惰 质 组 含 量 也 较 原 煤 样 提 高 １０％ 左 右 ， 丝 炭 的 惰 质 组 富 集 效 果 好 于 暗 煤 。
手选法的理论依据是煤的宏观煤岩成分特征。 根据颜色、光泽、硬度和断口等特征，用肉眼观察 可将煤分成４种宏观煤岩成分，即镜煤、亮煤、暗 煤、丝炭。不同的宏观煤岩成分具有不同的特征。 镜煤为光泽最强、黑亮、均匀、性脆、内生裂隙发 育的煤岩成分，破碎时多呈贝壳状断口。亮煤为光 泽、亮度、 内 生 裂 隙 仅 次 于 镜 煤。 暗 煤 为 光 泽 暗 淡，致密坚硬，不均匀的煤岩成分，内生裂隙不发 育。丝炭为外观像木炭，具有丝绢光泽，纤维状结 构，疏松多孔，性脆易碎，破碎后成为纤维状或粉 末状，能染指。
在２０ 世纪８０ 年代，Ｄｙｒｋａｃｚ［１，２］开发了等密度 梯度离心分离技术 （ｄｅｎｓｉｔｙ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎ， ＤＧＣ），该方法逐渐成 为 后 人 参 考 的 经 典 方 法。 陈 鹏 等 采 ［３，４］ 用该 技 术 对 兖 州 大 槽 煤 进 行 了 超 细 分 离 ， 分离出７个显微组分亚 组。２０ 世 纪 ９０ 年 代 后， 更 多的学者进行煤岩显微组分的分离与富集研究，以 及富集样品的基本结构性质、工艺特性的研究。
图４为不同密度级浮沉产物的显微组分含量。 ７
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图 ４ 不 同 密 度 级 浮 沉 产 物 的 显 微 组 分 含 量
从图４可以看出，不同密度级的浮沉产物的镜 质组和惰质组 含 量 差 异 明 显。 根 据 ＧＢ／Ｔ ４７８ 《煤 炭浮沉实验方法》， 浮 沉 实 验 顺 序 一 般 是 从 低 密 度 级进行，因此对试验数据的分析从低密度级依次向 高密度级进行。 小 于 １．３ｋｇ／Ｌ 密 度 级 产 物 的 镜 质 组富集效 果 明 显， 其 含 量 已 达 ８０％ 以 上。 随 着 密 度级的逐渐增高，总的变化趋势是镜质组含量降低 而惰质 组 含 量 增 高， 密 度 级 为 １．４０ｋｇ／Ｌ～１．４５ ｋｇ／Ｌ 样品的 惰 质 组 含 量 达 到 最 高， 而 镜 质 组 含 量 达到最低， 其 惰 质 组 含 量 已 达 近 ７０％， 惰 质 组 的 富集效果好。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｃｅｒａｌｓ ｉｎ ｃｏａｌ ｌａｂｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｃｅｒａｌｓ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ：ｔｈｅ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｍａｃｅｒａｌ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ７５％ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｈａｎｄ－ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ－ｓｉｎｋｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；ｔｈｅ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｍａｃｅｒａｌ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ９０％ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｈａｎｄ－ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｃｅｒａｌｓ ｉｎ ｃｏａｌ ｌａｂｓ，ｂｙ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ
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２０１２ 年 １１ 月
煤岩显微组分的分离与富集研究
陈 洪 博１，２， 张 宇 宏１，２
（１．煤炭科学研究总院 北京煤化工研究分院，北京 １０００１３； ２．煤 炭 资 源 高 效 开 采 与 洁 净 利 用 国 家 重 点 实 验 室 ， 北 京 １０００１３）
摘 要：介绍了实验室进行煤岩显微组分分离与富集的常用方法及其原理，并对各方法的分离与富 集效果进行了试验研究。试验结果 表 明： 手 选 法 和 浮 沉 法 可 得 到 纯 度 达 ７５％ 以 上 的 显 微 组 分 富 集
为了得到更高纯度的富集样品，可以采用比重 离心分离的方法。从图６中可以看出，经离心得到
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的富集 镜 质 组 样 品 和 富 集 惰 质 组 样 品 含 量 均 达 ９０％ 以 上 。 此 方 法 虽 然 提 高 了 纯 度 ， 但 也 随 之 产 生 一些新 问 题：① 样 品 要 磨 很 细，一 般 要 磨 细 到 ０．０７５ｍｍ 以下，磨煤效 率 低。 ② 要 采 用 特 定 的 比 重液，如易挥发的甲苯和四氯化碳的配比液，有一 定的毒性，对试验人员的健康有一定的影响。③将 煤磨很细以及采用有机溶液，可能会破坏煤的分子 结构，使煤的一些性能有所改变，进而影响后续试 验结果。④实验复杂，设备多，周期长，流程多， 煤样容易氧化。
图 １ 原 煤 与 手 选 富 集 样 品 的 显 微 组 分 含 量
２．２ 筛 选 富 集 特 征 图２和图３分别为不同粒度级筛分产物的镜质
组和惰质组含量。
图 ２ 不 同 粒 度 级 筛 分 产 物 的 镜 质 组 含 量
图 ３ 不 同 粒 度 级 筛 分 产 物 的 惰 质 组 含 量
从图２和图３可以看出，不同粒度级的筛分产物 的镜质组 和 惰 质 组 含 量 差 异 明 显。根 据 ＧＢ／Ｔ ４７７ 《煤 炭 筛 分 实 验 方 法 》， 筛 分 操 作 是 从 最 大 筛 孔 向 最 小筛孔进行的，因此对试验数据的分析从大颗粒依 次向小颗 粒 进 行。２５ ｍｍ 以 上 的 颗 粒 的 组 分 含 量 基本上和原煤 样 一 致。 小 于 ２５ ｍｍ 的 不 同 粒 度 级 煤样呈现出不同的富集特征，不同粒度级样品的显 微组分含量最大差值可达１１％ 。煤样粒度在１ ｍｍ～ ２５ｍｍ 时， 镜 质 组 相 对 富 集， 而 惰 质 组 主 要 富 集 在小于１ｍｍ 的粒度内。充分说明了惰质组更易破 碎，筛下物中惰质组含量大于筛上物。因此为了得 到富集惰质组样品和富集镜质组样品，可将煤样破 碎至２５ｍｍ 或１３ ｍｍ 以 下， 用 １ ｍｍ 的 筛 子 进 行 筛分。筛上物和筛下物分别为富集镜质组样品和富 集惰质组样品。 ２．３ 浮 沉 富 集 特 征