[发明专利]一种煤粉分散系结构的预测方法

说明书

本申请公开了一种煤粉分散系结构的预测方法，包括以下步骤：配制一系列不同煤粉粒径和不同煤粉浓度的煤粉分层分散体系；采用低场核磁共振测试煤粉分层分散体系，获取各煤粉分层分散体系所测得的弛豫时间T2及其对应的核磁强度，并根据所测得的核磁强度求和获取峰面积；建立煤粉分层分散体系中处于不同结构层中的煤粉浓度、煤粉粒径与弛豫时间T2和峰面积之间的数学关系模型；对于待测煤粉分层分散体系，利用数学关系模型预测其不同结构层中的煤粉浓度和煤粉粒径。本申请的预测方法可准确预测待测煤粉分层分散体系中处于不同结构层中的煤粉浓度和煤粉粒径等参数信息。根据预测的参数信息可以为进一步地工艺处理作业提供科学指导。

技术领域

本申请属于煤炭加工利用和煤层气开发技术领域，具体涉及一种煤粉分散系结构的预测方法。

背景技术

在煤炭加工利用和煤层气开发技术领域，人工破碎或者自然产出的煤粉非常普遍。煤粉是一种由无机矿物和有机物共同组成的具有复杂成分和结构的物质，不溶于水，粉末颗粒与水组成的分散系具有特殊的分层现象，尤其是对于高变质程度的煤，这种现象愈发明显，即一部分煤粉下沉至水的下部，一部分悬浮于水面。这种独特的分层现象与煤粉自身颗粒粒径、成分、含量等因素有关。为了使煤粉分散系达到一种相对单一均质的状态，人们往往通过加入处理剂使煤粉整体下沉或者均匀分散。例如，洗煤厂水中含有大量的煤粉，一部分漂浮于水面，一部分在池底形成煤泥，为了快速去除这些煤粉，通过加入表面活性剂或者其他处理剂，使煤粉絮凝沉降后固定于水的底部，进而可以批量整体移除。再例如，为了提高煤的燃烧效率，加入分散剂后，将煤做成水煤浆，使煤粉在水中保持分散和长时间的悬浮状态。而掌握初始状态下分层的煤粉结构，即粉末颗粒与水组成的分散系中处于上悬浮层和下沉淀层中煤粉各自的浓度含量以及煤粉粒径，对于确定处理剂用量、优选处理工艺具有重要意义。

此外，在煤层气开发过程中，煤层气井排出水中常常含有部分煤粉，煤粉沉降会造成产气通道堵塞、埋泵卡泵现象，从而造成产气量下降，因此，确定分散系中沉淀层以及上悬浮层中排出的煤粉的含量和粒径等参数，可以为排水泵型号选择、排采制度的制定提供科学指导依据。

然而，目前对于煤粉分散系的检测手段仅仅是针对均一分散系，具体做法是通过提取混合均匀的样本中的煤粉，称重获取其质量分数，或者通过均一分散系的水体颜色判断整体的煤粉浓度。这些方法不能够检测煤粉分散系初始状态下，即处于分层状态时处于各结构层中煤粉各自的浓度含量以及煤粉粒径等参数信息，也就不能准确预测初始状态下分层的煤粉结构信息，无法为进一步地工艺处理作业提供指导。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种煤粉分散系结构的预测方法，以解决现有煤粉分散系检测只针对均一分散体系、无法准确预测分层分散体系中各结构层中煤粉结构信息的技术问题。

为了实现上述申请目的，本申请提供了一种煤粉分散系结构的预测方法，包括以下步骤：

配制一系列不同煤粉粒径和不同煤粉浓度的煤粉分层分散体系；

采用低场核磁共振测试所述煤粉分层分散体系，获取各所述煤粉分层分散体系所测得的弛豫时间T2及其对应的核磁强度，并根据所测得的所述核磁强度求和获取峰面积；

建立所述煤粉分层分散体系中处于不同结构层中的煤粉浓度、煤粉粒径与所述弛豫时间T2和所述峰面积之间的数学关系模型；

对于待测煤粉分层分散体系，利用所述数学关系模型预测其不同结构层中的煤粉浓度和煤粉粒径。

进一步地，所述采用低场核磁共振测试所述煤粉分层分散体系获得三个测试峰：第一峰、第二峰和第三峰；

所述第一峰具有第一峰面积y₁和第一弛豫时间，所述第二峰具有第二峰面积y₂和第二弛豫时间，所述第三峰具有第三峰面积y₃和第三弛豫时间T；

建立的所述数学关系模型包括：