煤的種類及特性

1、一、煤的種類（按炭化程度分）1.泥煤（草煤、泥炭）838010500kJ/kg 2.褐煤 1050016700kJ/kg 3.煙煤 2100029400kJ/kg 4.無煙煤（白煤） 2100025200kJ/kg 一、礦物原料特點（一）煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)是 煤的一定化學組成和分子結構的外部表現(xiàn)。它是由成煤的原始物質(zhì)及其聚積條 件、轉(zhuǎn)化過程、煤化程度和風、氧化程度等因素所決定。包括顏色、光澤、粉 色、比重和容重、硬度、脆度、斷口及導電性等。其中，除了比重和導電性需 要在實驗室測定外，其他根據(jù)肉眼觀察就可以確定。煤的物理性質(zhì)可以作為初 步評價煤質(zhì)的依據(jù)，并用以研究煤的成因、變質(zhì)機理和解決煤

2、層對比等地質(zhì)問 題。1.顏色 是指新鮮煤表面的自然色彩，是煤對不同波長的光波吸收的結果。 呈褐色一黑色，一般隨煤化程度的提高而逐漸加深。2.光澤是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈瀝青、玻璃和金剛光澤。煤化程度越高，光澤越 強；礦物質(zhì)含量越多，光澤越暗；風、氧化程度越深，光澤越暗，直到完全消 失。3.粉色 指將煤研成粉末的顏色或煤在抹上釉的瓷板上刻劃時留下的痕 跡，所以又稱為條痕色。呈淺棕色一黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。4. 比重和容重 煤的比重又稱煤的密度，它是不包括孔隙在內(nèi)的一定體積的煤的 重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重又稱煤的體重或假比重，它 是包括孔隙在內(nèi)的一

3、定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤 的容重是計算煤層儲量的重要指標。褐煤的容重一般為，煙煤為，無煙煤 變化范圍較大，可由。煤巖組成、煤化程度、煤中礦物質(zhì)的成分和含量是影 響比重和容重的主要因素。在礦物質(zhì)含量相同的情況下，煤的比重隨煤化程度 的加深而增大。5.硬度 是指煤抵抗外來機械作用的能力。 根據(jù)外來機械力作 用方式的不同，可進一步將煤的硬度分為刻劃硬度、 壓痕硬度和抗磨硬度三類。 煤的硬度與煤化程度有關，褐煤和焦煤的硬度最小，約2；無煙煤的硬度最大，接近4。6.脆度是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物質(zhì)、煤巖成分、煤化程度等都對煤的脆度有影響。在不同變質(zhì)程度的煤中，長焰

4、煤和氣 煤的脆度較小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，無煙煤的脆度最小。7.斷口是指煤受外力打擊后形成的斷面的形狀。在煤中常見的斷口有貝殼狀斷口、參 差狀斷口等。煤的原始物質(zhì)組成和煤化程度不同，斷口形狀各異。8.導電性是指煤傳導電流的能力，通常用電阻率來表示。褐煤電阻率低。褐煤向煙煤過 渡時，電阻率劇增。煙煤是不良導體，隨著煤化程度增高，電阻率減小，至無 煙煤時急劇下降，而具良好的導電性。（二）煤的化學組成煤的化學組成很復雜，但歸納起來可分為有機質(zhì)和無機質(zhì)兩大類，以有機質(zhì)為主體。煤中的有機質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮和有機硫等五種元素組成。其中，碳、氫、氧占 有機質(zhì)的95%以上。此外，還有極少量的磷和其

5、他元素。煤中有機質(zhì)的元素組 成，隨煤化程度的變化而有規(guī)律地變化。一般來講，煤化程度越深，碳的含量 越高，氫和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。唯硫的含量則與煤的成因類 型有關。碳和氫是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生熱量的重要元素，氧是助燃元素，三者 構成了有機質(zhì)的主體。煤炭燃燒時，氮不產(chǎn)生熱量，常以游離狀態(tài)析出，但在 高溫條件下，一部分氮轉(zhuǎn)變成氨及其他含氮化合物，可以回收制造硫酸氨、尿 素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃燒時生 成硫化物氣體，不僅腐蝕金屬設備，與空氣中的水反應形成酸雨，污染環(huán)境， 危害植物生產(chǎn)，而且將含有硫和磷的煤用作冶金煉焦時，煤中的硫和磷大部分 轉(zhuǎn)入焦炭中，

6、冶煉時又轉(zhuǎn)入鋼鐵中，嚴重影響焦炭和鋼鐵質(zhì)量，不利于鋼鐵的 鑄造和機械加工。用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦時，各種管道和爐壁會遭到強烈腐蝕。將含有砷的煤用于釀造和食品工業(yè)作燃料，砷含量過高，會增加產(chǎn)品 毒性，危及人民身體健康。煤中的無機質(zhì)主要是水分和礦物質(zhì)，它們的存在降低了煤的質(zhì)量和利用價值，其中絕大多數(shù)是煤中的有害成分。另外，還有一些稀有、分散和放射性元素，例如，鍺、鎵、銦、釷、釩、鈦、鈾等， 它們分別以有機或無機化合物的形態(tài)存在于煤中。其中某些元素的含量，一旦 達到工業(yè)品位或可綜合利用時，就是重要的礦產(chǎn)資源。通過元素分析可以了解煤的化學組成及其含量，通過工業(yè)分析可以初步了解煤的性質(zhì)，大致判斷煤

7、的種類和用途。煤的工業(yè)分析包括對水分、灰分、揮發(fā)分的測定和固定碳的計 算四項內(nèi)容。1.水分 指單位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、 內(nèi)在水分和結晶水三種存在狀態(tài)。一般以煤的內(nèi)在水分作為評定煤質(zhì)的指標。 煤化程度越低，煤的內(nèi)部表面積越大，水分含量越高。水分對煤的加工利用是 有害物質(zhì)。在煤的貯存過程中，它能加速風化、破裂，甚至自燃；在運輸時， 會增加運量，浪費運力，增加運費；煉焦時，消耗熱量，降低爐溫，延長煉焦 時間，降低生產(chǎn)效率；燃燒時，降低有效發(fā)熱量；在高寒地區(qū)的冬季，還會使 煤凍結，造成裝卸困難。只有在壓制煤磚和煤球時，需要適量的水分才能成型。 2.灰分 是指煤在規(guī)定條件下完全燃燒

8、后剩下的固體殘渣。它是煤中的礦物質(zhì) 經(jīng)過氧化、分解而來?；曳謱γ旱募庸だ脴O為不利?；曳衷礁?，熱效率越低； 燃燒時，熔化的灰分還會在爐內(nèi)結成爐渣，影響煤的氣化和燃燒，同時造成排 渣困難；煉焦時，全部轉(zhuǎn)入焦炭，降低了焦炭的強度，嚴重影響焦炭質(zhì)量。煤 灰成分十分復雜，成分不同直接影響到灰分的熔點?；胰埸c低的煤，燃燒和氣 化時，會給生產(chǎn)操作帶來許多困難。為此，在評價煤的工業(yè)用途時，必須分析 灰成分，測定灰熔點。3.揮發(fā)分 指煤中的有機物質(zhì)受熱分解產(chǎn)生的可燃性氣 體。它是對煤進行分類的主要指標，并被用來初步確定煤的加工利用性質(zhì)。煤 的揮發(fā)分產(chǎn)率與煤化程度有密切關系，煤化程度越低，揮發(fā)分越高，隨著煤化

9、程度加深，揮發(fā)分逐漸降低。4.固定碳測定煤的揮發(fā)分時，剩下的不揮發(fā)物稱為焦渣。焦渣減去灰分稱為固定碳。它是煤中不揮發(fā)的固體可燃物，可以用 計算方法算出。焦渣的外觀與煤中有機質(zhì)的性質(zhì)有密切關系，因此，根據(jù)焦渣 的外觀特征，可以定性地判斷煤的粘結性和工業(yè)用途。（三）煤的工藝性質(zhì)為了提高煤的綜合利用價值，必須了解、研究煤的工藝性質(zhì)，以滿足各方面對 煤質(zhì)的要求。煤的工藝性質(zhì)主要包括：粘結性和結焦性、發(fā)熱量、化學反應性、 熱穩(wěn)定性、透光率、機械強度和可選性等。1.粘結性和結焦性 粘結性是指煤在干餾過程中，由于煤中有機質(zhì)分解，熔融而使煤粒能夠相互粘結成塊的性能。 結焦性是指煤在干餾時能夠結成焦炭的性能。煤

10、的粘結性是結焦性的必要條件， 結焦性好的煤必須具有良好的粘結性，但粘結性好的煤不一定能單獨煉出質(zhì)量 好的焦炭。這就是為什么要進行配煤煉焦的道理。粘結性是進行煤的工業(yè)分類 的主要指標，一般用煤中有機質(zhì)受熱分解、軟化形成的膠質(zhì)體的厚度來表示， 常稱膠質(zhì)層厚度。膠質(zhì)層越厚，粘結性越好。測定粘結性和結焦性的方法很多， 除膠質(zhì)層測定法外，還有羅加指數(shù)法、奧亞膨脹度試驗等等。粘結性受煤化程 度、煤巖成分、氧化程度和礦物質(zhì)含量等多種因素的影響。煤化程度最高和最 低的煤，一般都沒有粘結性，膠質(zhì)層厚度也很小。2.發(fā)熱量 是指單位重量的煤在完全燃燒時所產(chǎn)生的熱量，亦稱熱值，常用 106J/kg表示。它是評價煤炭

11、質(zhì)量，尤其是評價動力用煤的重要指標。國際市場上動力用煤以熱值計價。我 國自1985年6月起，改革沿用了幾十年的以灰分計價為以熱值計價。 發(fā)熱量主 要與煤中的可燃元素含量和煤化程度有關。 為便于比較耗煤量，在工業(yè)生產(chǎn)中，常常將實際消耗的煤量折合成發(fā)熱量為x 107J/kg的標準煤來進行計算。3.化學反應性 又稱活性。是指煤在一定溫度下與二氧化碳、氧和水蒸汽相互作 用的反應能力。它是評價氣化用煤和動力用煤的一項重要指標。反應性強弱直 接影響到耗煤量和煤氣的有效成分。煤的活性一般隨煤化程度加深而減弱。4.熱穩(wěn)定性 又稱耐熱性。是指煤在高溫作用下保持原來粒度的性能。它是評價 氣化用煤和動力用煤的又一項

12、重要指標。熱穩(wěn)定性的好壞，直接影響爐內(nèi)能否 正常生產(chǎn)以及煤的氣化和燃燒效率。5.透光率 指低煤化程度的煤（褐煤、長焰煤等），在規(guī)定條件下用硝酸與磷酸的混合液處理后，所得溶液對光的透過率稱為透光率。隨著煤化程度加深，透光率逐漸加大。因此，它是區(qū)別褐煤、長 焰煤和氣煤的重要指標。6.機械強度是指塊煤受外力作用而破碎的難易程度。機械強度低的煤投入氣化爐時，容易碎成小塊和粉末，影響氣化爐正常操 作。因此，氣化用煤必須具備較高的機械強度。7.可選性 是指煤通過洗選，除去其中的夾矸和礦物質(zhì)的難易程度。我國現(xiàn)行的選煤方法，詳見第四節(jié)。二、用途與技術經(jīng)濟指標（一）煤的工業(yè)分類1958年，國家頒布了以煉焦用煤為

13、主的分類方案，為工業(yè)部門合理使用煤炭資源創(chuàng)造了有利條件，但在實踐 中也出現(xiàn)了一些問題。在認真分析研究和吸收國外先進分類方法的基礎上，為 了使各項分類的技術經(jīng)濟指標最能反映煤的質(zhì)量特點，達到更加合理地利用煤 炭資源的目的，1986年，國家重新頒布了從褐煤到無煙煤的全面技術分類標準， 將自然界中的煤劃分為14大類，其中，褐煤和無煙煤又分別劃分為2個和3個 小類（表。這就是我國現(xiàn)行的煤炭分類國家標準。表 中國煤炭分類國家標準（GB5751-86） （1）分類指標及其符號 V為干燥無灰基揮發(fā)分（）; Hr為干燥 無灰基氫含量（）;（簡記G）為煙煤的粘結指數(shù)；丫為煙煤的膠質(zhì)層最大厚度； PM為煤樣的透光

14、率（）; b為煙煤的奧亞膨脹度（）;為煤的恒濕無灰基高位發(fā) 熱量（MJ/kg） 0 （2）煤類的編碼各類煤用兩位阿拉伯數(shù)碼表示。10位表示煤的 揮發(fā)分，個位數(shù)在無煙煤及褐煤表示煤化程度，在煙煤表示結粘性。（二）各煤類的主要特征和用途1.褐煤它是煤化程度最低的煤。其特點是水分高、比重小、揮發(fā)分高、不粘結、化學反應性強、熱穩(wěn)定性差、發(fā)熱量低，含有不 同數(shù)量的腐殖酸。多被用作燃料、氣化或低溫干餾的原料，也可用來提取褐煤 蠟、腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。一號褐煤還可以作農(nóng)田、果園的有機肥料。2.長焰煤 它的揮發(fā)分含量很高，沒有或只有很小的粘結性，膠質(zhì)層厚度不超 過5mm易燃燒，燃燒時有很長的火焰，故得

15、名長焰煤。可作為氣化和低溫干餾 的原料，也可作民用和動力燃料。3.不粘煤 它水分大，沒有粘結性，加熱時基本上不產(chǎn)生膠質(zhì)體，燃燒時發(fā)熱量較小，含有一定的次生腐殖酸。主要用作 制造煤氣和民用或動力燃料。4.弱粘煤 水分大，粘結性較弱，揮發(fā)分較高，加熱時能產(chǎn)生較少的膠質(zhì)體，能單獨結焦，但結成的焦塊小而易碎，粉焦率高。 這種煤主要用作氣化原料和動力燃料。5. 1/2中粘煤它具有中等粘結性和中高揮發(fā)分?？梢宰鳛榕涿簾捊沟脑?，也可以作為氣化用煤和動力燃料。6.氣煤揮發(fā)分高，膠質(zhì)層較厚，熱穩(wěn)定性差。能單獨結焦，但煉出的焦炭細長 易碎，收縮率大，且縱裂紋多，抗碎和耐磨性較差。故只能用作配煤煉焦，還 可用來煉

16、油、制造煤氣、生產(chǎn)氮肥或作動力燃料。7.氣肥煤它的揮發(fā)分和粘結性都很高，結焦性介于氣煤和肥煤之間，單獨煉焦時能產(chǎn)生大量的氣體和液 體化學物質(zhì)。最適合高溫干餾制造煤氣，更是配煤煉焦的好原料。8.肥煤具有很好的粘結性和中等及中高等揮發(fā)分，加熱時能產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體，形成 大于25mm勺膠質(zhì)層，結焦性最強。用這種煤來煉焦，可以煉出熔融性和耐磨性都很好的焦炭，但這種焦炭橫裂紋多，且焦根部分常有蜂焦，易碎成小塊。由 于粘結性強，因此，它是配煤煉焦中的主要成分。9. 1/3焦煤 它是介于焦煤、肥煤和氣煤之間的過渡煤，具有很強的粘結性和中高等揮發(fā)分，單獨用來 煉焦時，可以形成熔融性良好、強度較大的焦炭。因此，

17、它是良好的配煤煉焦 的基礎煤。10.焦煤 具有中低等揮發(fā)分和中高等粘結性，加熱時可形成穩(wěn)定 性很好的膠質(zhì)體，單獨用來煉焦，能形成結構致密、塊度大、強度高、耐磨性 好、裂紋少、不易破碎的焦炭。但因其膨脹壓力大，易造成推焦困難，損壞爐 體，故一般都作為煉焦配煤使用。11.瘦煤 具有較低揮發(fā)分和中等粘結性。單獨煉焦時，能形成塊度大、裂紋少、抗碎強度較好，但耐磨性較差的焦炭。 因此，用它加入配煤煉焦，可以增加焦炭的塊度和強度。12.貧瘦煤 揮發(fā)分低，粘結性較弱，結焦性較差。單獨煉焦時，生成的焦粉很多。但它能起到瘦 化劑的作用。故可作煉焦配煤使用，同時，也是民用和動力的好燃料。13.貧煤 具有一定的揮發(fā)

18、分，加熱時不產(chǎn)生膠質(zhì)體，沒有粘結性或只有微弱的粘結 性，燃燒火焰短，煉焦時不結焦。主要用于動力和民用燃料。在缺乏瘦料的地 區(qū)，也可充當配煤煉焦的瘦化劑。14.無煙煤 它是煤化程度最高的煤。揮發(fā)分低、比重大、硬度高、燃燒時煙少火苗短、火力強。通常作民用和動力燃料。 質(zhì)量好的無煙煤可作氣化原料、 高爐噴吹和燒結鐵礦石的燃料，以及制造電石、 電極和炭素材料等。(三)工業(yè)用煤的質(zhì)量要求 煤的工業(yè)用途非常廣泛，歸納起來主要是冶金、化工和動力三個方面。同時，在煉油、醫(yī)藥、精密鑄造和 航空航天工業(yè)等領域也有廣闊的利用前景。各工業(yè)部門對所用的煤都有特定的 質(zhì)量要求和技術標準。簡要介紹如下：1.煉焦用煤 煉焦是

19、將煤放在干餾爐中 加熱，隨著溫度的升高(最終達到1 000 °C左右)，煤中有機質(zhì)逐漸分解，其中， 揮發(fā)性物質(zhì)呈氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)逸出，成為煤氣和煤焦油，殘留下的不揮發(fā)性產(chǎn) 物就是焦炭。焦炭在煉鐵爐中起著還原、熔化礦石，提供熱能和支撐爐料，保 持爐料透氣性能良好的作用。因此，煉焦用煤的質(zhì)量要求，是以能得到機械強 度高、塊度均勻、灰分和硫分低的優(yōu)質(zhì)冶金焦為目的。國家對冶金焦用煤有專 門的質(zhì)量標準，見表。表 冶金焦用煤質(zhì)量標準(GB397-65)見上圖2氣化用煤煤的氣化是以氧、水、二氧化碳、氫等為氣體介質(zhì)，經(jīng)過熱化學處理過程， 把煤轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N用途的煤氣。煤氣化所得的氣體產(chǎn)物可作工業(yè)和民用燃料

20、以及 化工合成原料。常用的制氣方法有兩種：固定床氣化法。目前國內(nèi)主要用無 煙煤和焦炭作氣化原料，制造合成氨原料氣。要求作為原料煤的固定碳80%灰分(Ag) V25% 硫分(SgQ)w2% 要求粒度要均勻，2575mm或1950mm或 1325mm機械強度65% 熱穩(wěn)定性S+13> 60% 灰熔點(T2) > 1 250 C,揮 發(fā)分不高于9%化學反應性愈強愈好。沸騰層氣化法。對原料煤的質(zhì)量要求 是：化學反應性要大于60%不粘結或弱粘結，灰分(Ag) V 25%硫分(SgQ)v 2% 水分(WQV 10% 灰熔點(T2) > 1 200 C，粒度V 10mm主要使用褐煤、長 焰

21、煤和弱粘煤等。3.煉油用煤一般以褐煤、長焰煤為主，弱粘煤和氣煤也可 以使用，其要求取決于煉油方法。低溫干餾法，是將煤置于550C左右的溫度下進行干餾，以制取低溫焦油，同時還可以得到半焦和低溫焦爐煤氣。煤種 為褐煤、長焰煤、不粘煤或弱粘煤、氣煤。對原料煤的質(zhì)量要求是：焦油產(chǎn)率(Tf) > 7%膠質(zhì)層厚度V 9mm熱穩(wěn)定性S+13>40%粒度613mm最好為20 80mm。加氫液化法，是將煤、催化劑和重油混合在一起，在高溫高壓下使煤 中有機質(zhì)破壞，與氫作用轉(zhuǎn)化成低分子液態(tài)或氣態(tài)產(chǎn)物，進一步加工可得到汽 油、柴油等燃料。原料煤主要為褐煤、長焰煤及氣煤。要求煤的碳氫化(C/H) v 16,

22、揮發(fā)分35%灰分(Ag) V 5%煤巖的絲炭含量v 2% 4.燃料用煤 任 何一種煤都可以作為工業(yè)和民用的燃料。不同工業(yè)部門對燃料用煤的質(zhì)量要求 不一樣。蒸汽機車用煤要求較高，國家規(guī)定是：揮發(fā)分 (Vr) >20%灰分(Ag) < 24%灰熔點(T2) > 1 200C，硫分(SgQ)長隧道及隧道群區(qū)段w 1%低位 發(fā)熱量X 107x 107J/kg以上。發(fā)電廠一般應盡量用灰分(Ag) > 30%勺劣質(zhì)煤， 少數(shù)大型鍋爐可用灰分(Ag)20%左右的煤。為了將優(yōu)質(zhì)煤用于發(fā)展冶金和化學工 業(yè)，近年來，我國在開展低熱值煤的應用方面取得了較快的進展，不少發(fā)熱量 僅有8 kg左右的劣質(zhì)煤和煤矸石也能用于一般工廠，有的發(fā)電廠已摻燒煤矸 石達30% 煤的其他用途還很多。如，褐煤和氧化煤可以生產(chǎn)腐殖酸類肥料； 從褐煤中可以提取褐煤蠟供電氣、印刷、精密鑄造、化工等部門使用；用優(yōu)質(zhì) 無煙煤可以制造碳化硅、碳粒砂、人造剛玉、人造石墨、電極、電石和供高