煤化學(xué)第六章(二)

1、第一節(jié)煤的分類指標(biāo) 第二節(jié)中國煤分類 第三節(jié)國際煤分類第四節(jié)各種煤的特性及用途第五節(jié)煉焦煤種和配煤原理第六節(jié)煤質(zhì)評價(jià)第四節(jié)各種煤的特性及用途1. 褐煤（HM） 水分大、孔隙大、密度小、揮發(fā)分高、不黏結(jié)，含有不同數(shù)量的腐植酸。煤中氫含量高達(dá)15%30%，化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性差。 2. 長焰煤（CY） 是煤化程度最低的煙煤，有的還含有一定量的腐植酸。煤的燃點(diǎn)低，貯存時(shí)易風(fēng)化碎裂。 3. 不黏煤（BN） 煤中水分含量高，發(fā)熱量較低，有的含一定量再生腐植酸，煤中氧含量多在10%15%左右。主要用作發(fā)電和氣化用煤，也可作動(dòng)力用煤及民用燃料。4. 弱黏煤（RN） 是一種黏結(jié)性較弱的從低變質(zhì)到中等變質(zhì)程度

2、的非煉焦用煙煤。適易作氣化原料及動(dòng)力燃料使用。5. 1/2中黏煤（1/2ZN） 是一種中等黏結(jié)性、中高揮發(fā)分的煙煤。 用于氣化或動(dòng)力用煤，煉焦時(shí)也可適量配入。6. 氣煤（QM） 是一種變質(zhì)程度較低的煉焦煤，結(jié)焦性較好，熱解時(shí)能產(chǎn)生較多的煤氣和焦油，膠質(zhì)體的熱穩(wěn)定性較差，在配煤煉焦時(shí)多配入氣煤可增加煤氣和化學(xué)產(chǎn)品的回收率，有些氣煤也可用于高溫干餾制造城市煤氣。7. 氣肥煤（QF） 是一種揮發(fā)分產(chǎn)率和膠質(zhì)層厚度都很高的強(qiáng)黏結(jié)性煉焦煤，結(jié)焦性優(yōu)于氣煤而劣于肥煤，氣肥煤最適宜高溫干餾制煤氣，用于配煤煉焦可增加化學(xué)產(chǎn)品的回收率。8. 1/3焦煤（1/3JM） 是一種中等偏高揮發(fā)分的強(qiáng)黏結(jié)性煉焦煤，它既能

3、單獨(dú)煉焦，同時(shí)也是良好的配煤煉焦的基礎(chǔ)煤，煉焦時(shí)它的配入在較寬范圍內(nèi)波動(dòng)都能獲得高強(qiáng)度的焦炭。9. 肥煤（FM） 是中等揮發(fā)分及中高揮發(fā)分的強(qiáng)黏結(jié)性煉焦煤，熱解時(shí)能產(chǎn)生大量膠質(zhì)體。單獨(dú)煉焦時(shí)能生成熔融性好、強(qiáng)度高的焦炭，耐磨強(qiáng)度優(yōu)于相同揮發(fā)分的焦煤煉出的焦炭，但是單獨(dú)煉焦時(shí)焦炭有較多的橫裂紋，焦根部位常有蜂焦。是配煤煉焦的基礎(chǔ)煤。10. 焦煤（JM） 是一種結(jié)焦性較強(qiáng)的煉焦煤，加熱時(shí)能產(chǎn)生熱穩(wěn)定性很高的膠質(zhì)體。單獨(dú)煉焦時(shí)能得到塊度大，裂紋少，抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度都很高的焦炭，但是單獨(dú)煉焦時(shí)膨脹壓力大，有時(shí)推焦困難，一般用作配煤煉焦較好11. 瘦煤（SM） 是低揮發(fā)分中等黏結(jié)性的煉焦煤，煉焦過程中

4、能產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的膠質(zhì)體。單獨(dú)煉焦時(shí)能得到塊度大、裂紋少、抗碎強(qiáng)度較好的焦炭，但耐磨強(qiáng)度較差，用于配煤煉焦使用較好。高硫、高灰的瘦煤一般只用作電廠及鍋爐燃料。12. 貧瘦煤（PS） 是煉焦煤中變質(zhì)程度最高的一種，其特點(diǎn)是揮發(fā)分較低，黏結(jié)性比典型瘦煤差。單獨(dú)煉焦時(shí)，生成的粉焦多，配煤煉焦時(shí)配入較少比例就能起到瘦化作用，有利于提高焦炭的塊度。這種煤也可用于發(fā)電、機(jī)車、民用及鍋爐燃料。13. 貧煤（PM） 是煤化程度最高的煙煤，不黏結(jié)或弱黏結(jié)。燃燒時(shí)火焰短，耐燒，燃點(diǎn)高。主要用作電廠燃料、民用和工業(yè)鍋爐的燃料。14. 無煙煤（WY） 無煙煤的特點(diǎn)是揮發(fā)分產(chǎn)率低，固定碳含量高，純煤真相對密度達(dá)到1.35

5、1.90，無黏結(jié)性，燃點(diǎn)高，燃燒時(shí)不冒煙。無煙煤主要供民用和做合成氨造氣的原料；低灰、低硫、可磨性好的無煙煤不僅是理想的高爐噴吹和燒結(jié)鐵礦石的燃料，而且還可制造各種碳素材料（碳電極、炭塊、陽極糊和活性炭等）第五節(jié)煉焦煤種和配煤原理一、煉焦煤種 我國煉焦用煤包括：氣煤、1/3焦煤、氣肥煤、肥煤、1/2中黏煤、焦煤、瘦煤和貧瘦煤共八類。 配煤煉焦是以各單種煤的特性以及它們在配合煤中的相容性為基礎(chǔ)的，其中焦煤可以起到提高焦炭機(jī)械強(qiáng)度的作用；肥煤一般是配煤煉焦的骨架煤和基礎(chǔ)煤，它可以多配用弱黏結(jié)性煤或不黏結(jié)煤；配入氣肥煤可增加焦化廠的化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率；1/3焦煤是配煤煉焦的良好骨架煤，可多配入使用 。二、

6、配煤原理1. 常規(guī)配煤方法 目前我國的常規(guī)配煤方法都屬于經(jīng)驗(yàn)方法。在設(shè)計(jì)配煤方案時(shí)，必須要保證配合煤的灰分、硫分、水分、揮發(fā)分、鏡質(zhì)組反射率、黏結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層厚度、膨脹壓力、煤的細(xì)度等指標(biāo)符合對配煤的質(zhì)量要求。二、配煤原理上述配煤指標(biāo)可以直接測得，也可以通過計(jì)算得出，計(jì)算的原理是建立在配合煤的灰分、硫分、膠質(zhì)層厚度、揮發(fā)分等指標(biāo)具有加和性的基礎(chǔ)上，計(jì)算公式如下：式中式中x 配合煤的某一項(xiàng)指標(biāo)；配合煤的某一項(xiàng)指標(biāo)；Xi各單種煤的同一指標(biāo)；各單種煤的同一指標(biāo)；Ci各單種煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。各單種煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。例題6-5：某焦化廠準(zhǔn)備用三種煤配合煉焦，三種煤的膠質(zhì)層厚度分別為：y1=12mm、 y2=15

7、mm、y3=30mm，計(jì)劃將三種煤按20%、40%、40%的比例配合，試求配合煤的膠質(zhì)層厚度？解：2. 黏結(jié)組分纖維質(zhì)組分配煤原理 這種配煤原理將煤中的組分分為黏結(jié)組分和纖維質(zhì)組分兩部分。且認(rèn)為要得到優(yōu)質(zhì)焦炭，在配合煤中既要有骨架，又要有黏結(jié)組分，黏結(jié)組分的數(shù)量反映煤的黏結(jié)能力，纖維質(zhì)組分的強(qiáng)度決定了焦炭強(qiáng)度。（1）由于強(qiáng)黏結(jié)性煤中黏結(jié)組分適量，纖維質(zhì)組分的強(qiáng)度高，所以強(qiáng)黏結(jié)性煤可煉得強(qiáng)度高的焦炭。（2）在黏結(jié)組分多的弱黏結(jié)煤中，由于纖維質(zhì)組分的強(qiáng)度低，所以配用這種煤時(shí)，需要添加焦粉之類的補(bǔ)強(qiáng)劑，才能煉出高強(qiáng)度的焦炭。（3）對于一般的弱黏結(jié)煤來說，不僅黏結(jié)組分少，而且纖維質(zhì)組分的強(qiáng)度也低，所以

8、配用這種煤時(shí)，不僅要添加黏結(jié)劑來補(bǔ)充黏結(jié)組分的不足，還要添加補(bǔ)強(qiáng)劑來提高纖維質(zhì)組分的強(qiáng)度，才能得到合格的焦炭。（4）在非黏結(jié)性煤中，黏結(jié)組分的數(shù)量更少，纖維質(zhì)組分的強(qiáng)度更低，配入這種煤時(shí)需添加更多的黏結(jié)劑和補(bǔ)強(qiáng)劑才能改善焦炭的質(zhì)量。（5）在無煙煤中，只有強(qiáng)度較高的纖維質(zhì)組分，幾乎沒有黏結(jié)組分，所以配用無煙煤時(shí)，需添加黏結(jié)劑才能煉出足夠強(qiáng)度的焦炭。 第六節(jié)煤質(zhì)評價(jià)一、煤質(zhì)評價(jià)的階段與任務(wù)1. 煤質(zhì)初步評價(jià)階段 煤質(zhì)初步評價(jià)階段相當(dāng)于煤田普查時(shí)期對煤質(zhì)進(jìn)行的研究和評價(jià)。這一階段主要研究煤的成因類型、煤巖組成、煤的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。需要測定的指標(biāo)有：煤的工業(yè)分析、元素分析、煤的發(fā)熱量、煤灰成分、煤

9、的灰溶融性、各種黏結(jié)性、結(jié)焦性指標(biāo)、煤的抗碎強(qiáng)度、煤的密度、腐植酸含量、透光率等。通過對這些指標(biāo)的分析研究，了解可采煤層的煤質(zhì)特征，初步確定煤的種類，對煤的加工利用方向提出初步評價(jià)。2. 煤質(zhì)詳細(xì)評價(jià)階段 煤質(zhì)詳細(xì)評價(jià)階段相當(dāng)于煤田地質(zhì)詳查和精查階段對煤質(zhì)的研究和評價(jià)。這一階段煤質(zhì)分析、化驗(yàn)項(xiàng)目更加全面，除了煤質(zhì)初步評價(jià)階段所測的各項(xiàng)指標(biāo)外，還需測定煤的熱穩(wěn)定性、反應(yīng)性、可磨性、可選性、低溫干餾試驗(yàn)、200Kg焦?fàn)t試驗(yàn)等工藝性質(zhì)。 3. 煤質(zhì)最終評價(jià)煤質(zhì)最終評價(jià)相當(dāng)于煤礦開采時(shí)期和煤加工、利用時(shí)期對煤質(zhì)進(jìn)行的研究和評價(jià)。因?yàn)檫@一階段煤的加工利用方向及加工利用工藝流程已經(jīng)確定，所以煤質(zhì)研究工作主

10、要是進(jìn)行定期或隨機(jī)取樣分析，并根據(jù)開采和加工利用的需要，對一些煤質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定，了解煤質(zhì)的變化，檢查煤的質(zhì)量是否符合要求。二、煤質(zhì)評價(jià)的內(nèi)容1. 地質(zhì)評價(jià) 地質(zhì)評價(jià)一般是在煤質(zhì)初步評價(jià)階段和煤質(zhì)詳細(xì)評價(jià)階段由地質(zhì)工作者進(jìn)行。2. 工藝技術(shù)評價(jià) 根據(jù)測得的煤的工藝性質(zhì)指標(biāo)，結(jié)合各種工業(yè)部門對煤質(zhì)的要求，確定煤的加工利用方向； 在已知煤質(zhì)特征和加工利用方式的條件下，研究如何通過工藝技術(shù)途徑（配煤、洗選、成型、改變爐型、改變工藝操作方法等）來改善煤的性質(zhì)，提高煤的使用價(jià)值。3. 經(jīng)濟(jì)與環(huán)保方面的評價(jià)是指從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，研究怎樣才能最合理地利用煤炭資源，最大限度地提高產(chǎn)品的附加值，取得最好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)

11、評價(jià)的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：煤炭開采方面的經(jīng)濟(jì)評價(jià)，研究煤炭加工利用方式是否最經(jīng)濟(jì)、最合理，研究煤的綜合利用途徑，環(huán)境保護(hù)方面的研究。三、煤質(zhì)評價(jià)方法 1. 化學(xué)方法 從化學(xué)角度出發(fā)研究煤的組成，化學(xué)性質(zhì)和工藝性質(zhì)。即利用工業(yè)分析和元素分析的方法對煤質(zhì)進(jìn)行評價(jià)。 2. 煤巖方法 通過對煤巖組成和性質(zhì)的分析及顯微煤巖定量統(tǒng)計(jì)，來評定煤的化學(xué)性質(zhì)和工藝性質(zhì)。 3. 工藝方法 通過對煤進(jìn)行工藝加工的研究來確定煤的利用方向。 4. 物理及物理化學(xué)方法 通過對煤的密度、硬度、裂隙、可磨性、電性質(zhì)、磁性質(zhì)等物理性質(zhì)及孔隙率、表面積、潤濕性、吸附性等物理化學(xué)性質(zhì)的測定來研究煤，從而對煤質(zhì)進(jìn)行評價(jià)的方法。四、

12、煤質(zhì)評價(jià)舉例例題6-6：某礦煤樣煤質(zhì)分析結(jié)果如表6-11所示，試對 該煤進(jìn)行煤質(zhì)評價(jià)。表6-11某礦煤樣分析結(jié)果Mad/ %Ad /%Vdaf/ %St,d/ %Cdaf/ %Hdaf/ %5.526.515.00.487.54.87Ndaf /%ST/ GRIQnet,ar /MJ/kg1.3815003728解：根據(jù)Vdaf=15.0%，GRI=37，查中國煤的分類表，確定煤種為瘦煤。 根據(jù)GRI=37，判斷該煤黏結(jié)性較差。根據(jù)St,d=0.4%，確定為特低硫煤。 根據(jù)Ad=26.5%，可知灰分超過煉焦煤的要求，如能通過洗選使灰分大幅降低， 可考慮用做煉焦配煤或氣化用煤。另外，該煤的發(fā)熱量

13、不太高，但軟化溫度高，可與揮發(fā)分較高、發(fā)熱量較大的煤混合后作為機(jī)車的燃料。 例題6-7：某煤層煤樣化驗(yàn)結(jié)果見表 Mad /%Ad/ %Vdaf/ %St,d/ %焦渣特征1.224.3226.400.427經(jīng)1.4kgL重液分選后，精煤回收率為42%，精煤化驗(yàn)結(jié)果如下表所示。Mad /%Ad/ %Vdaf/ %St,d/ %GRI1.57.624.450.4878經(jīng)1.5kgL重液分選后，精煤回收率為69.8%，干燥基灰分Ad=10.22%，試對該煤層進(jìn)行煤質(zhì)評價(jià)。解：根據(jù)Vdaf=26.4%（或Vdaf=24.45%），GRI=78，查中國煤的分類表，確定煤種為焦煤。根據(jù)GRI=78、焦渣數(shù)

14、征為7，可知該煤黏結(jié)性、結(jié)焦性好。根據(jù)原煤灰分Ad=24.32%，經(jīng)1.4kgL重液分選后精煤灰分Ad=7.6%，可知該煤的可選性好，但原煤灰分高不能煉焦，而精煤灰分低，符合煉焦煤要求，不足的是經(jīng)1.4kgL分選后的精煤回收率只有42%（太低），后來經(jīng)1.5kgL重液分選后精煤回收率達(dá)69.8%（較高），而灰分為10.22%仍符合煉焦煤要求。另外，該煤St,d=0.42%（或0.48%）為特低硫煤，符合煉焦使用。所以該煤經(jīng)1.5kgL重液洗選后可作優(yōu)質(zhì)煉焦煤使用，也可以和結(jié)焦性較差，但灰分低的煤配合煉焦（適合煉焦的煤，優(yōu)先考慮煉焦使用）。例題6-8：某煤樣化驗(yàn)結(jié)果如表6-14，試對該煤樣進(jìn)行煤

15、質(zhì)評價(jià)。PM /%Ad /%Vdaf /%St,d /%Cdaf /%Hdaf /%Odaf /%5235.5550.2566.726.3124.58表6-14某煤樣化驗(yàn)結(jié)果 表6-15褐煤工藝性質(zhì)指標(biāo) Tar, d /%HA /%苯萃取物 /%Ge /g /gGa /g /g8.5489.47.828.8解：因?yàn)閂daf=55%，查中國煤的分類表可能為褐煤、長焰煤、氣煤、氣肥煤，再根據(jù)Cdaf=66.72%，Hdaf=6.31%，Odaf=24.58%，確定煤種可能是褐煤或風(fēng)化煤（氧的含量很高），這時(shí)可用透光率（PM=52%）加以區(qū)別，一般風(fēng)化煤的透光率很大（近100%），而褐煤的透光率為5

16、0%左右，所以確定該煤種為褐煤。為了確定褐煤的用途，需進(jìn)一步測定其工藝性質(zhì)（見表6-15）。根據(jù)分析結(jié)果，該煤可用作制苯萃取物的原料及生產(chǎn)腐植酸的原料。其焦油產(chǎn)率Tar,d=8.5%，屬中等含油煤，也可作煤油原料。另外，鎵的含量高，可從煤灰中提取鎵，但煤中鍺含量低，不值得提取。 例題6-9：某礦煤層的宏觀特征以光亮型煤為主，也有半暗型煤，似金屬光澤，條痕為灰黑色，密度大，硬度大，塊狀。 化驗(yàn)分析結(jié)果如下原煤：Mad=2.86%，Ad=18.14%，Vdaf=5.25%，Qnet,ar=34MJ/Kg，St,d=0.58%，TS+13=87.2%，TS-1=0.2%，抗碎強(qiáng)度（25mm）=85%， 洗選后其精煤指標(biāo)見表6-16。試對該煤進(jìn)行煤質(zhì)評價(jià)