摘要：采用X 射线和X 射线荧光光谱仪对经过常规NaOH-HCl 脱灰处理的煅烧无烟煤及灰分进行晶体结构、灰分物相及灰分成份分析。结果表明：脱灰处理能脱出碳微晶层片内的灰分，使层面间距由0.34466nm 减小至0.34386nm ，但同时对微晶单元具有一定的解体作用，微晶高度由10.78782降至8.95094nm ，层片碳环数由153降至123个。灰分中各种元素的含量都有较大程度的降低。关键词：煅烧无烟煤，脱灰处理，微晶碳结构，灰分成份中图分类号:TD98文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2010）08-0170-03 Effect of Acid-base Deliming on Microcrystalline Structure
and Ash Component of Calcined Anthracite
WEI Chao 1,REN Yao-jian 2,SUN Zhi 2,TIAN Jie 2
（1.Xuhai College,China University of Mining &Technology,Xuzhou 221008,China; 2.College of Materials
Science &Engineering,China University of Mining &Technology,Xuzhou 221116,China
）Abstract:Microcrystalline structure,ash phase and component of calcined anthracite that
deliminged by normal NaOH-HCl treatment are analysed with XRD and XRF respectively.The results show that ash inside carbon microcrystalline lamellasome could been removed by deliming and decrease interplanar distance from 0.34466nm to 0.34386nm,all elements content of ash are obviously decreased at the meantime.The disadvantage factor is that deliming could disintegrated carbon microcrystalline structure slightly,height of crystallite decreased from 10.78782nm to 8.95094nm and carbocycle number of layered tablets decreased from 153to 123.
Key words:calcined anthracite;deliming;carbon microcrystalline structure;ash component
收稿日期:2010-02-10；修订日期:2010-05-20
作者简介：魏超（1984-），男，江苏徐州人，助教，研究生，现在中国矿业大学徐海学院从事教学与研究工作。
魏
超1，任耀剑2，孙
智2，田
杰2
0引言
无烟煤是煤化程度最大的煤，含碳量高，挥发分低，我国
建筑线脚
的无烟煤保有储量近1200×108t ，长期以来主要用于民用和工业燃料，产生的附加值低，如果用无烟煤制作煤基材料则可增加其附加值[1]
。在炭素工业，灰分含量8%以下的无烟
煤通常用来制作高炉炭块和电极糊[2]
；在电解铝行业用来制作非消耗的阴极炭块，而消耗性的炭阳极则只能选用灰份<1%的石油焦制作[3]
。随着超纯煤技术的发展，使无烟煤作为
铝电解炭阳极原料成为可能。如果能够用无烟煤取代部分石油焦，这不仅有利于扩大无烟煤的利用途径并且可以降低炭阳极的成本，而且有利于缓解石油资源匮乏带来的危机，符合当前“煤代油”的发展趋势。而炭阳极对原料的结构和灰分有特别要求，故有必要对经过处理的煅烧无烟煤进行结构和灰分成份研究。
1试验原料及方法
某地电热煅烧无烟煤，由中国矿业大学化工学院提供。
经过6wt.%NaOH 、
180℃、60min ；6wt.%HCl 、55℃、50min 处理，最终灰分由2.0%降低至0.58%。常规性质测试按照YTS 587-2006进行测试。晶体结构的测试采用D/max-RA 型X 射线衍射仪测定，其测量参数为：Cu 靶，40KV ，石墨单器，DS 和SS 为0.5，RS 为0.15mm ，步距0.02°。灰分成份按照煤灰国家标准成分进行分析，将煅烧无烟煤在850℃下灼烧至质量不再发生变化，冷却之后研磨通过160目筛网，压片制备。采用Venus200波长散X 射线荧光光谱仪，50KV/4mA ，Cr 靶，校正曲线定量分析。
2试验结果与讨论
2.1常规性质对比分析
从表1中可以看出，经过酸碱除灰处理后，煅烧无烟煤的水分、挥发份和真密度基本不变，灰分下降较多，由原来的2.00%下降至0.58%；硫含量也由0.30%下降至0.10%，说明脱灰效果比较明显。除了真密度较低外（煅烧石油焦的真密度为2.0g/cm 3)，其余各项性能均达到炭阳极原料煅烧石油焦的要求。2.2脱灰对微晶结构的影响
X 射线衍射方法是进行煤晶核结构分析的有效手段[4,5]。
（1.中国矿业大学徐海学院，江苏徐州221008；2.中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州221116）煤炭转化
!!!!"
!"
!!!!"
!"
第29卷第8期2010年8期
煤
炭技术
Coal Technology
Vol.29,No.08August,2010
芳香层片的直径La 、芳香层单层之间的距离d 002、微晶的层片平均堆砌厚度Lc 是描述煤微晶结构的基本参数。炭素结构的特征大致上是由基本结构单元中层状结构的大小及有无择优取向这2个因素的组合决定的。XRD 中（002）峰的衍射强度特别强，通常采用（d 002）作为石墨化程度的度量指标。
pvc文件袋根据布拉格方程，可以计算各个参数[6,7]：层片间距
d （002）
=λ
2sin θ00ββ
2层片碓砌高度Lc =K 1λ
β00ββ2cos θ00ββ
2层片的直径La =
K 2λβ10ββ0cos θ10ββ
无绳电熨斗
0碓砌层数
N=
L C d 00ββ
2煤晶核BSU 参数比值
La Lc
其中β00ββ2，β10ββ0是XRD 图谱上（002），（100）峰半宽高，按照Scherrer 公式，K 1=0.89，按照Warre 公式，K 2=1.84。
从图1上可以看出，煅烧无烟煤经过脱灰处理，其衍射曲线变得平滑，但曲线形状和未经脱灰的基本吻合。其最大的区别在于（002）衍射峰的强度经过脱灰后变低，说明在除灰的过程中酸碱对煅烧无烟煤的微晶有所破坏，破坏程度的大小通过碳微晶参数的计算来表征。从表2中可以看出，经过除灰之后，煅烧无烟煤（002）衍射峰对应的衍射角由原来的25.828°增加为25.889°，略有增加，与衍射角相对应的微晶碳层面间距由0.34466nm 降低为0.34386nm ，这说明试验中的除灰工艺能够除去无烟煤碳层结构中的灰分，使得其结构变得更加紧凑。但同时发现，脱灰之前煅烧无烟煤每个微晶由31个碳层片堆砌而成，
泄洪闸堆砌厚度为10.78782nm ，微晶碳的层面由153个碳环组成。而经过除灰的煅烧无烟煤的堆砌厚度降低为8.95094nm ，微晶碳的层面碳环数也降低为123个，各自分别降低了17%、19.6%。这一降低是由于酸碱的作
用对煅烧无烟煤的结构具有一定的解体作用，使得无烟煤的微晶碳体积变小，但仍比煅烧石油焦的Lc 值2.5～3.2nm 高出几倍[3]
。
当然，由脱灰使层面间距减小而导致微晶碳单元体积变小与解体作用相比是可以忽略的，脱灰引起层面间距减小仅占整个堆垛高度差值的1.1%。
2.3脱灰对灰分物相和成份的影响
煅烧无烟煤的灰分物相主要为Fe 2O 3、
CaSO 4、长石和云母，另外有少量的CaCO 3。其中Fe 2O 3、CaSO 4是在脱灰及煅烧过程中由FeS 等转变而来，而长石和云母则为SiO 2和Al 2O 3的化合物，而CaCO 3则可能是铁白云石(Ca(Fe ，M g)[CO 3]2)的分解产物。而脱灰后CaCO 3已经脱除干净，其中主要还是Fe 2O 3、CaSO 4及SiO 2和Al 2O 3的化合物。这些硅氧铝化合物很容易溶解在电解铝电解质冰晶石中进行电解。
从表3中可以看出，脱灰处理对主要的元素脱除率都达
到60%以上甚至更高，尤其是对Fe 的脱除可以达到88.8%。灰分主要为Al 、Si 、Ca 元素，而其它的含量相对较低。Al 元素对电解的过程和金属质量无明显的影响。硅和铁的含量换算到煤中为0.147%，
符合的铁和硅含量不得大于0.15%的规定[3]。（下转第175页）
表1
电煅无烟煤的性质
性能指标水分/%灰分/%挥发份/%真密度/g ·cm 3硫含量/%煅烧无烟煤脱灰煅烧无烟煤
0.030.03
2.000.58
0.670.60
1.741.75
0.300.10
图1煅烧无烟煤脱灰前后的结构对比
表2
三自由度平台煅烧无烟煤脱灰前后微晶碳结构参数对比
参数
煅烧无烟煤未除灰
煅烧无烟煤除灰
2θ（002）/°d （002）/A 觷β（002）
/
rad 2θ（100）
/°d （100）
/A 觷β（100）/rad La/nm Lc/nm La/Lc 堆垛层数N 层片内碳环数n
25.828
3.44660.0130543.5422.07680.039027.8288010.787820.72570731.30153
25.8893.43860.0157343.4962.07890.0390237.011768.950940.78335426.0123
图2
煅烧无烟煤的灰分物相
图3
煅烧无烟煤除灰后灰分物相
表3灰分以元素形式在煅烧无烟煤中的含量(×10-6)
Ca Fe Ti P S 煅烧无烟煤脱灰煅烧无烟煤
脱除率%
142950264.9
173519588.8
1327443.9
17852.9
3204286.9
Na
Mg Al Si K 煅烧无烟煤脱灰煅烧无烟煤
脱除率%59320365.853114173.5312290571.03001120659.81257936.8魏超，等：酸碱除灰对煅烧无烟煤结构和灰分的影响
第8期
地下水位监测
·171·
最小二乘支持向量机与马尔可夫链组合预测应用研究
———以四川省天然气消费量为例
收稿日期:2010-03-16；修订日期:2010-05-22
基金项目：四川省哲学社会科学“十一五”规划基地项目（039）
作者简介：蒲忠（1972-），男，四川彭山人，副教授，工学学士，西南石油大学经济管理学院，研究方向：电子商务、物流与供应链管理、信息化管理。
蒲
忠1，李
秋2，郭志钢1
（1.西南石油大学经济管理学院，成都6105001；2.中国石油西气东输公司豫鄂管理处，武汉430073）摘要：天然气作为四川省的一种主要能源，正确合理地对天然气消费量进行预测有着重要的意义。在历史数据有
限的情况下，为解决四川省天然气消费量预测的问题，提出一种基于最小二乘支持向量机与马尔可夫链的组合预
测模型。
首先，利用经过优化后的最小二乘支持向量机建立四川省天然气消费量的时间序列预测模型；然后借助马尔可夫链进行系统状态划分，缩小预测区间以提高预测精度；最后运用该模型对四川省2007~2011年天然气消费
量做出预测。
计算结果表明，该模型具有一定的精度和可靠性。关键词：最小二乘支持向量机；马尔可夫链；天然气消费量；预测中图分类号:TE13文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2010）08-0175-03
Reasear on Application of Combination Forecasting
Model Based on LS-SVM and Markov Chain
———Take Consumption of Natural Gas in Sichuan Province as Example
PU Zhong 1,LI Qiu 2,GUO Zhi-gang 1
（1.College of Economics and Management,Southwest Petroleum University,Chengdu 6100500,China;2.Henan-Hubei Management Office,China Petroleum and Natural Gas Corporation,Wuhan 430073,China ）
Abstract:As one of primary energy in Sichuan Province,it is great significance to forecast natural gas consumption.On the condition of limited historical data,for resolving Sichuan nature gas consumption,puts forward forecasting model based on LS -SVM and Markov chain.First,build Sichua
n natural gas consumption time-series forecasting model by optimized use of LS -SVM.Then,divide system state into five parts by Markov chain in order to improve the prediction accuracy.Finally,make a prediction for 2007~2011Sichuan nature gas consumption.The results show that the model has a certain accuracy and reliability.Key words:LS-SVM;Markov chain;consumption of natural gas;forecast
0引言
四川省天然气资源丰富，据全国第二次油气资源评价结
果，四川盆地天然气总资源量为71851亿m 3。截至2005年
底，全省盆地已发现的天然气三级储量总计24566亿m 3，其中探明储量12340亿m 3，控制储量和预测储量合计12226
第29卷第8期2010年8期
煤
炭技术
Coal Technology
Vol.29,No.08August,2010
（上接第171页）
3结论
从以上的分析可知，酸碱脱灰处理能脱除煅烧无烟煤绝
大多数的灰分而其它基本性质变化很小，而且能脱出碳微晶层片内的灰分，使层面间距由0.34466nm 减小至0.34386nm ，
但同时脱灰处理对微晶单元具有一定的解体作用，碳微晶的高度由10.78782降至8.95094nm ，层片内碳环数由153降至123个。酸碱脱灰的效果明显，灰分中各种元素的含量都有较大程度的降低。参考文献：
[1]谢翠平，杨建国，王羽玲.超纯煤制备意义及制备方法简介[J].洁
净煤技术,2004,10(4):45~47.[2]童芳森，许斌，李哲浩.炭素材料生产问答[M].北京：冶金工业出版
社,1991.
[3]王平甫，宫振，贾鲁宁，
等.铝电解炭阳极应用与生产[M].北京：冶金工业出版社,2005.
[4]谢克昌.煤的结构与反应性[M].北京：科学出版社,2002:137.[5]袁银梅，郑明东，李朝祥.煤结构研究及其在新材料制备中应用[J].
煤化工:2004,(2):47~50.
[6]李长一，周顺兵.煅烧无烟煤的X 射线衍射研究[J].物理测试，
2003,(5):17~18.
[7]田承圣，凡桂.镜煤与丝炭结构的X 射线衍射初步分析[J].太原
理工大学学报:2001:32(2):102-105.
（责任编辑
徐艳杰）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议