煤中水的存在形式

1、關(guān)于和全水分定義煤中水分按其結(jié)合形態(tài)可分為游離水和結(jié)合水（即結(jié)晶水）兩大類。游離 水是指以物理吸附或吸著方式與煤結(jié)合的水。結(jié)合水是指以化合的方式同煤中 礦物質(zhì)結(jié)合的水，它是礦物晶格的一部分，如硫酸鈣（CaSO4?2H2O和高嶺土（Al2O3?2SiO2?2H2行的結(jié)合水。煤中的游離水于常壓下在 105c110c的溫 度下經(jīng)過短時(shí)間干燥即可蒸發(fā)；而結(jié)晶水通常要在 200C,有的甚至要在500c 以上才能析出。我們所測定的全水分及空氣干燥水分只是游離水，也就是外在 水分和內(nèi)在水分。內(nèi)在水分是指吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細(xì)孔中的水。外在水分是 指：吸附在煤顆粒表面上或非毛細(xì)孔中的水分。煤在收到狀態(tài)時(shí)的全水分

2、指煤中內(nèi)在水分和外在水分的總和，以符號(hào) Mt表 示。全水分定義當(dāng)中的內(nèi)在水和外在水的概念是理論上的定義，在實(shí)際工作中 涉及的外在水，指的是在試驗(yàn)條件下，煤樣與空氣濕度達(dá)到接近平衡時(shí)所失去 的水分；而接著在第二步測定條件下失去的水分稱內(nèi)在水。所以應(yīng)注意理論上 的內(nèi)外水概念和實(shí)際中的內(nèi)外水概念是不同的，在實(shí)際情況下，煤從脫去外在 水到脫去內(nèi)在水是個(gè)連續(xù)而復(fù)雜的過程，二者間難以嚴(yán)格區(qū)分開來，在實(shí)際的 實(shí)驗(yàn)中是按照試驗(yàn)方法或者試驗(yàn)條件來定義的，在工作中要注意辨析清楚。事 實(shí)上，在實(shí)際測定中的外在水包含了一部分理論上的內(nèi)在水。對于煤炭貿(mào)易而言，全水分超標(biāo)扣重是慣例，甚至有的合同中還把它作為 拒收的條款。

3、水分超出不僅降低了貨值，同時(shí)也增加了鐵路、海運(yùn)、裝卸等環(huán) 節(jié)上的費(fèi)用。全水分過高也會(huì)降低煤的低位發(fā)熱量，在以低位發(fā)熱量計(jì)價(jià)時(shí)， 直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。煤炭全水分對其加工、利用、儲(chǔ)存、運(yùn)輸都有很大的影響。如全水分高的 煤不易破碎；煤在鍋爐中的燃燒時(shí)，若水分含量高，就需要消耗很多熱量用于 蒸發(fā)煤中的水分，這樣不但會(huì)影響燃燒的穩(wěn)定性，且消耗潛能降低熱效率，一 般來說每增加1%的水分，就會(huì)降低煤的發(fā)熱量的1%左右。在煉焦中的水分高 會(huì)降低產(chǎn)率，而且由于大量水分蒸發(fā)而延長焦化周期。1 / 18GB/T211標(biāo)準(zhǔn)共有A、B、C、D四種測定全水分的方法，方法 A適用于各種煤；方法B適用于煙煤和 無煙煤；

4、方法C適用于煙煤和褐煤；方法 D適用于外在水分高的煙煤和無煙測定全水分對煤樣的要求以及制備如下：煤樣：方法A、B和C采用粒度小于6mm的煤樣，煤樣量不少于500g;方法D采用粒 度小于13mm的煤樣，煤樣星約2kg。煤樣的制備：粒度小于13mm煤樣按照GB 474制備。粒度小于6mm煤樣的制備：用九點(diǎn)取樣法從破碎到粒度小于 13mm的煤樣中取出約2kg,全部放入破碎 機(jī)中一次破碎到粒度小干6mm,用二分器迅速縮分出500g煤樣，裝入密封容 器。在測定全水分之前，應(yīng)檢查樣品質(zhì)量的損失情況，能確定煤樣在運(yùn)送過 程中有損失時(shí)，應(yīng)將減少的質(zhì)量作為煤樣在運(yùn)送過程中的水分失過，并計(jì)算出 該量對煤樣質(zhì)量的百

5、分?jǐn)?shù)，計(jì)人煤樣全水分。稱取煤樣之前，應(yīng)將密閉容器中的煤樣充分混合至少1min。目前已經(jīng)出了最新的GBT 211-2007煤中全水分的測定方法。一般分析煤樣 水分在一定條件下，一般分析煤樣在實(shí)驗(yàn)室中與周圍空氣濕度達(dá)到大致平衡時(shí) 所含有的水分稱為一般分析煤樣水分，亦稱分析煤樣水分（分析水分）、空氣 干燥煤樣水分（空干水分），用符號(hào) Mad表示。2 / 18一般分析煤樣水分測定的必要性表現(xiàn)在：一般分析煤樣水分Mad是一項(xiàng)重要的煤質(zhì)指標(biāo)，它在煤的基礎(chǔ)理論和加 工利用的研究中都具有重要的作用，通過水分的測定結(jié)果可以大致了解煤的變 質(zhì)程度。經(jīng)研究證明，一般分析煤樣水分與煤的煤化程度有很密切的曲線相關(guān) 關(guān)系

6、，見表3.3.1。表3.3.1 一般分析煤樣水分與煤的煤化程度的關(guān)系牌號(hào)泥炭Vdaf50%年老木曷煤Vdaf37%50冰焰煤不粘煤弱粘煤氣煤肥煤Mad/%503010283123150.55.0160.32.0牌號(hào)焦煤瘦煤貧煤年輕無煙煤典型無煙煤年老無煙煤石煤Mad/%0.31.50.41.80.52.50.72.51.3029.514一般分析煤樣水分以焦煤、肥煤和瘦煤為最低，Mad一般不超過2%。以煤化程度低的泥炭、褐煤、長焰煤和不粘煤為最高。但當(dāng)煤化程度從貧煤向無煙 煤過度時(shí)，一般分析水分又逐漸增高，尤其是進(jìn)入變質(zhì)程度深的無煙煤以后， 一般分析煤樣水分明顯增高。一般分析煤樣水分（內(nèi)在水分）

7、也是動(dòng)力煤出口的一項(xiàng)重要的合同指 標(biāo)，有的合同還把該項(xiàng)列為拒收條款。內(nèi)在水分過高可使煤炭加工工藝受到影 響，故有些國外商客對該指標(biāo)格外重視。由于煤種決定了內(nèi)在水分的范圍，因 此這一指標(biāo)也對不同煤種的混配起到了限制作用。在煤質(zhì)分析中，一般分析煤樣水分是進(jìn)行不同基態(tài)的煤質(zhì)分析結(jié)果之間 換算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。一般分析煤樣水分還是某些測定項(xiàng)目的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 212中規(guī)定了煤的兩種水分測定方法。其中方法 A適用于所有煤種，方法B僅適用于煙煤和無煙煤3 / 18在仲裁分析中遇到有用空氣干燥煤樣水分進(jìn)行校正以及基的換算時(shí)，應(yīng)用 方法A測定空氣干燥煤樣的水分?？諝飧稍锓y定煤中水分時(shí)為什么要用帶有鼓風(fēng)的干

8、燥箱？鼓風(fēng)的目的在于促進(jìn)干燥箱內(nèi)的空氣流動(dòng)，這樣一方面使干燥箱內(nèi)溫度均 勻，另一方面使煤中的水分盡快蒸發(fā)，縮短試驗(yàn)周期。試驗(yàn)證明在鼓風(fēng)的情況 下干燥1h測得的水分高于在不鼓風(fēng)的情況下測得的水分值。在隨后的30min檢查性干燥中，在鼓風(fēng)的條件下只需進(jìn)行 1次，試樣即可達(dá)到恒重，而不鼓風(fēng) 時(shí)，常需進(jìn)行多次才能達(dá)到恒重。煤的水分、揮發(fā)分、灰分、發(fā)熱量對燃燒的 影響人們通常把開發(fā)煤炭資源的企業(yè)稱作煤礦，把開采出來的煤礦產(chǎn)品稱為煤 炭。我國古代曾稱煤炭為石涅，或稱石炭。它是植物遺體埋藏在地下經(jīng)過漫長 復(fù)雜的生物化學(xué)、地球化學(xué)和物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)化而成的一種固體可燃礦產(chǎn)。它 不僅是工農(nóng)業(yè)和人民生活不可缺少的主

9、要燃料，而且還是冶金、化工、醫(yī)藥等 部門的重要原料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)構(gòu)成中，煤炭一直居于主導(dǎo) 地位，1995年，生產(chǎn)占75.5%,消費(fèi)占75.0%。在國民經(jīng)濟(jì)中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交 通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展都離不開煤炭。隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和新工藝、新方法的應(yīng) 用，煤炭的用途和綜合利用價(jià)值將會(huì)越來越大?？梢灶A(yù)計(jì)，在未來相當(dāng)長的時(shí) 期內(nèi)，煤炭在我國國民經(jīng)濟(jì)中都將占有相當(dāng)重要的地位。一、礦物原料特點(diǎn)（一）煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)是煤的一定化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)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(fēng)、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

10、及導(dǎo)電性等。其中， 除了比重和導(dǎo)電性需要在實(shí)驗(yàn)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(jià)煤質(zhì)的依據(jù)，并用以研究煤的成因、變質(zhì)機(jī)理和解 決煤層對比等地質(zhì)問題。.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(jié)果。呈褐色 一黑色，一般隨煤化程度的提高而逐漸加深。4 / 18.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(qiáng)；礦物質(zhì)含量越多，光澤越暗；風(fēng)、氧化程度越深，光 澤越暗，直到完全消失。.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(shí)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。

11、.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(jì)算煤層儲(chǔ)量的重要指標(biāo)。褐煤的容重一般為1.051.2,煙煤為1.21.4,無煙煤變化范圍較大，可由1.351.8。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。.硬度是指煤抵抗外來機(jī)械作用的能力。根據(jù)外來機(jī)械力作用方式的不同，可進(jìn) 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

12、煤化程 度有關(guān)，褐煤和焦煤的硬度最小，約 22.5;無煙煤的硬度最大，接近4。.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。.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。5 / 18.導(dǎo)電性是指煤傳導(dǎo)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(shí)，電阻率劇增。煙煤是不良導(dǎo)體，隨著煤化程度增高，電阻率減小， 至無煙煤時(shí)急劇下降，而具良好的導(dǎo)電性。（二）煤

13、的化學(xué)組成煤的化學(xué)組成很復(fù)雜，但歸納起來可分為有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)兩大類，以有機(jī) 質(zhì)為主體。煤中的有機(jī)質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮和有機(jī)硫等五種元素組成。其中， 碳、氫、氧占有機(jī)質(zhì)的95%以上。止匕外，還有極少量的磷和其他元素。煤中有 機(jī)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(guān)。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(gòu)成了有機(jī)質(zhì)的主體。煤炭燃燒時(shí)，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、

14、磷、氟、氯、碑等是煤中的有害元素。含硫多的 煤在燃燒時(shí)生成硫化物氣體，不僅腐蝕金屬設(shè)備，與空氣中的水反應(yīng)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(shí)，煤中 的硫和磷大部分轉(zhuǎn)入焦炭中，冶煉時(shí)又轉(zhuǎn)入鋼鐵中，嚴(yán)重影響焦炭和鋼鐵質(zhì) 量，不利于鋼鐵的鑄造和機(jī)械加工。用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦時(shí)，各種管 道和爐壁會(huì)遭到強(qiáng)烈腐蝕。將含有碑的煤用于釀造和食品工業(yè)作燃料，碎含量 過高，會(huì)增加產(chǎn)品毒性，危及人民身體健康。煤中的無機(jī)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(jià) 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，錯(cuò)、錢、錮、牡、鈕、 鈦、

15、鈾等，它們分別以有機(jī)或無機(jī)化合物的形態(tài)存在于煤中。其中某些元素 的含量，一旦達(dá)到工業(yè)品位或可綜合利用時(shí)，就是重要的礦產(chǎn)資源。6 / 18通過元素分析可以了解煤的化學(xué)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(jì)算四項(xiàng)內(nèi)容。.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(jié)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(biāo)。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(fēng)化、破裂，甚至自燃；在運(yùn)輸時(shí)，會(huì)增加運(yùn)量，浪費(fèi) 運(yùn)力，增加運(yùn)

16、費(fèi)；煉焦時(shí)，消耗熱量，降低爐溫，延長煉焦時(shí)間，降低生產(chǎn)效 率；燃燒時(shí)，降低有效發(fā)熱量；在高寒地區(qū)的冬季，還會(huì)使煤凍結(jié)，造成裝卸 困難。只有在壓制煤磚和煤球時(shí)，需要適量的水分才能成型。.灰分是指煤在規(guī)定條件下完全燃燒后剩下的固體殘?jiān)Ｋ敲褐械牡V物質(zhì)經(jīng)過 氧化、分解而來?；曳謱γ旱募庸だ脴O為不利。灰分越高，熱效率越低；燃 燒時(shí)，熔化的灰分還會(huì)在爐內(nèi)結(jié)成爐渣，影響煤的氣化和燃燒，同時(shí)造成排渣 困難；煉焦時(shí)，全部轉(zhuǎn)入焦炭，降低了焦炭的強(qiáng)度，嚴(yán)重影響焦炭質(zhì)量。煤灰 成分十分復(fù)雜，成分不同直接影響到灰分的熔點(diǎn)?；胰埸c(diǎn)低的煤，燃燒和氣化 時(shí)，會(huì)給生產(chǎn)操作帶來許多困難。為此，在評價(jià)煤的工業(yè)用途時(shí)，必須分析

17、灰 成分，測定灰熔點(diǎn)。.揮發(fā)分指煤中的有機(jī)物質(zhì)受熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體。它是對煤進(jìn)行分類的主要 指標(biāo)，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(guān)系，煤化程度越低，揮發(fā)分越高，隨著煤化程度加深，揮發(fā)分逐漸降低。.固定碳測定煤的揮發(fā)分時(shí)，剩下的不揮發(fā)物稱為焦渣。焦渣減去灰分稱為固定 碳。7 / 18它是煤中不揮發(fā)的固體可燃物，可以用計(jì)算方法算出。焦渣的外觀與煤中 有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)有密切關(guān)系，因此，根據(jù)焦渣的外觀特征，可以定性地判斷煤的 粘結(jié)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(jià)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

18、結(jié)性和結(jié)焦性、發(fā)熱量、化學(xué)反應(yīng)性、熱穩(wěn)定性、透光率、機(jī)械強(qiáng)度和 可選性等。.粘結(jié)性和結(jié)焦性粘結(jié)性是指煤在干儲(chǔ)過程中，由于煤中有機(jī)質(zhì)分解，熔融而使煤粒能夠相 互粘結(jié)成塊的性能。結(jié)焦性是指煤在干儲(chǔ)時(shí)能夠結(jié)成焦炭的性能。煤的粘結(jié)性 是結(jié)焦性的必要條件，結(jié)焦性好的煤必須具有良好的粘結(jié)性，但粘結(jié)性好的煤 不一定能單獨(dú)煉出質(zhì)量好的焦炭。這就是為什么要進(jìn)行配煤煉焦的道理。粘結(jié) 性是進(jìn)行煤的工業(yè)分類的主要指標(biāo)，一般用煤中有機(jī)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(jié)性越好。測定粘結(jié) 性和結(jié)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(yàn)等等。粘結(jié)性受煤化程度

19、、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(jié)性，膠質(zhì)層厚度也很小。.發(fā)熱量是指單位重量的煤在完全燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量，亦稱熱值，常用 106J/kg表 示。它是評價(jià)煤炭質(zhì)量，尤其是評價(jià)動(dòng)力用煤的重要指標(biāo)。國際市場上動(dòng)力用 煤以熱值計(jì)價(jià)。我國自1985年6月起，改革沿用了幾十年的以灰分計(jì)價(jià)為以熱值計(jì)價(jià)。發(fā)熱量主 要與煤中的可燃元素含量和煤化程度有關(guān)。為便于比較耗煤量，在工業(yè)生產(chǎn) 中，常常將實(shí)際消耗的煤量折合成發(fā)熱量為 2.930368 x 107J/kg標(biāo)準(zhǔn)煤來進(jìn)行 計(jì)算。.化學(xué)反應(yīng)性8 / 18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

20、用的反應(yīng) 能力。它是評價(jià)氣化用煤和動(dòng)力用煤的一項(xiàng)重要指標(biāo)。反應(yīng)性強(qiáng)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。.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(jià)氣化用 煤和動(dòng)力用煤的又一項(xiàng)重要指標(biāo)。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。.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(biāo)。.機(jī)械強(qiáng)度是指塊煤受外力作用而破碎的難易程度。機(jī)械強(qiáng)度低的煤投入氣化爐時(shí)， 容易碎成小塊和粉

21、末，影響氣化爐正常操作。因此，氣化用煤必須具備較高的 機(jī)械強(qiáng)度。.可選性是指煤通過洗選，除去其中的夾肝和礦物質(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(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（一）煤的工業(yè)分類1958年，國家頒布了以煉焦用煤為主的分類方案，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(shí)踐中也出現(xiàn)了一些問題。在認(rèn)真分析研究和吸 收國外先進(jìn)分類方法的基礎(chǔ)上，為了使各項(xiàng)分類的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最能反映煤的 質(zhì)量特點(diǎn)，達(dá)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(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)，將自然界中的煤劃分為14大類，其中，褐9 / 18煤和無煙煤又分別劃分為2個(gè)和3個(gè)小類（表

22、2.2.1）。這就是我國現(xiàn)行的煤炭分 類國家標(biāo)準(zhǔn)。表2.2.1中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)（GB5751-86）（1）分類指標(biāo)及其符號(hào)Vr為干燥無灰基揮發(fā)分（）; Hr為干燥無灰基氫含量 （%）; GR.I簡記G）為煙煤的粘結(jié)指數(shù)；Y為煙煤的膠質(zhì)層最大厚度；PM為煤樣 的透光率（）; b為煙煤的奧亞膨脹度（）; Q-A.GNGW%煤的恒濕無灰基高位發(fā) 熱量（MJ/kg）。（2）煤類的編碼各類煤用兩位阿拉伯?dāng)?shù)碼表示。10位表示煤的揮發(fā)分，個(gè)位 數(shù)在無煙煤及褐煤表示煤化程度，在煙煤表示結(jié)粘性。（二）各煤類的主要特征和用途.褐煤它是煤化程度最低的煤。具特點(diǎn)是水分高、比重小、揮發(fā)分高、不粘結(jié)、 化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)、

23、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、氣化或低溫干儲(chǔ)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(hào)褐煤還可以作農(nóng)田、果園的有機(jī)肥料。.長焰煤它的揮發(fā)分含量很高，沒有或只有很小的粘結(jié)性，膠質(zhì)層厚度不超過5mm,易燃燒，燃燒時(shí)有很長的火焰，故得名長焰煤?？勺鳛闅饣偷蜏馗蓛?chǔ)的原 料，也可作民用和動(dòng)力燃料。.不粘煤它水分大，沒有粘結(jié)性，加熱時(shí)基本上不產(chǎn)生膠質(zhì)體，燃燒時(shí)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(dòng)力燃料。.弱粘煤10 / 18水分大，粘結(jié)性較弱，揮發(fā)分較高，加熱時(shí)能產(chǎn)生較少的膠質(zhì)體，能單獨(dú) 結(jié)焦，但結(jié)成的焦塊小而易碎，粉焦率高。這

24、種煤主要用作氣化原料和動(dòng)力燃 料。中粘煤它具有中等粘結(jié)性和中高揮發(fā)分?？梢宰鳛榕涿簾捊沟脑希部梢宰鳛?氣化用煤和動(dòng)力燃料。.氣煤揮發(fā)分高，膠質(zhì)層較厚，熱穩(wěn)定性差。能單獨(dú)結(jié)焦，但煉出的焦炭細(xì)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 用來煉油、制造煤氣、生產(chǎn)氮肥或作動(dòng)力燃料。.氣肥煤它的揮發(fā)分和粘結(jié)性都很高，結(jié)焦性介于氣煤和肥煤之間，單獨(dú)煉焦時(shí)能 產(chǎn)生大量的氣體和液體化學(xué)物質(zhì)。最適合高溫干儲(chǔ)制造煤氣，更是配煤煉焦的 好原料。.肥煤具有很好的粘結(jié)性和中等及中高等揮發(fā)分，加熱時(shí)能產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體， 形成大于25mm的膠質(zhì)層，結(jié)焦性最強(qiáng)。用這種煤來煉焦，可以煉出熔融

25、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(jié)性強(qiáng)，因此，它是配煤煉焦中的主要成分。焦煤它是介于焦煤、肥煤和氣煤之間的過渡煤，具有很強(qiáng)的粘結(jié)性和中高等揮 發(fā)分，單獨(dú)用來煉焦時(shí)，可以形成熔融性良好、強(qiáng)度較大的焦炭。因此，它是 良好的配煤煉焦的基礎(chǔ)煤。.焦煤11 / 18具有中低等揮發(fā)分和中高等粘結(jié)性，加熱時(shí)可形成穩(wěn)定性很好的膠質(zhì)體， 單獨(dú)用來煉焦，能形成結(jié)構(gòu)致密、塊度大、強(qiáng)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。.瘦煤具有較低揮發(fā)分和中等粘結(jié)性。單獨(dú)煉焦時(shí)，能形成塊度大、裂紋少、抗

26、 碎強(qiáng)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(qiáng)度。.貧瘦煤揮發(fā)分低，粘結(jié)性較弱，結(jié)焦性較差。單獨(dú)煉焦時(shí)，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(shí)，也是民用和動(dòng)力的好燃 料。.貧煤具有一定的揮發(fā)分，加熱時(shí)不產(chǎn)生膠質(zhì)體，沒有粘結(jié)性或只有微弱的粘結(jié) 性，燃燒火焰短，煉焦時(shí)不結(jié)焦。主要用于動(dòng)力和民用燃料。在缺乏瘦料的地 區(qū)，也可充當(dāng)配煤煉焦的瘦化劑。.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(shí)煙少火苗 短、火力強(qiáng)。通常作民用和動(dòng)力燃料。質(zhì)量好的無煙煤可作氣化原料、高爐噴 吹和燒結(jié)鐵礦石的燃料，以及制造電石、電極和炭素材料等

27、。（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(dòng)力三個(gè)方面。同 時(shí)，在煉油、醫(yī)藥、精密鑄造和航空航天工業(yè)等領(lǐng)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)。簡要介紹如下：1.煉焦用煤12 / 18煉焦是將煤放在干儲(chǔ)爐中加熱，隨著溫度的升高（最終達(dá)到1 000c左右），煤中有機(jī)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(jī)械強(qiáng)度高、塊度均勻、灰分和硫分低的優(yōu)質(zhì)冶金焦為

28、 目的。國家對冶金焦用煤有專門的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，見表 2.2.2。表2.2.2冶金焦用煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB397-65加上圖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(xué)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 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）25%,硫分（SgQ）w2%要 求粒度要均勻，2575mm,或1950mm,或1325mm,機(jī)械強(qiáng)度65%,熱穩(wěn) 定性S+1360%,灰熔點(diǎn)（T2）1 250C ,揮發(fā)分不高于9%,化學(xué)反

29、應(yīng)性愈強(qiáng)愈 好。沸騰層氣化法。對原料煤的質(zhì)量要求是：化學(xué)反應(yīng)性要大于60%,不粘結(jié)或弱粘結(jié)，灰分（Ag） 25%,硫分（SgQ）c 2%,水分（WQ）10%,灰熔點(diǎn)（T2）1 200C,粒度 10mm,主要使用褐煤、長 焰煤和弱粘煤等。.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。低溫干儲(chǔ)法，是將煤置于550 c左右的溫度下進(jìn)行干儲(chǔ)，以制取低溫 焦油，同時(shí)還可以得到半焦和低溫焦?fàn)t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 9mm,熱穩(wěn)定性S+1340%,粒度6 13mm,最好為2080mm。加氫液

30、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(jī)質(zhì)破壞，與氫作用轉(zhuǎn)化成低分子液態(tài)或氣態(tài)產(chǎn)13 / 18 物，進(jìn)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?xì)浠–/H） 16,揮發(fā)分 35%,灰分（Ag）5%,煤巖的絲炭含量 2%。.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(jī)車用煤要求較高，國家規(guī)定是：揮發(fā)分（Vr） A2Q%灰分（Ag） 24%灰熔點(diǎn)（T2） 1 200,硫分（SgQ代隧道及 隧道群區(qū)段W1%低位發(fā)熱量2.09312 X 1072.51174 xi07J/k姒上。發(fā)電廠一般 應(yīng)盡

31、量用灰分（Ag）30%的劣質(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(xué)工業(yè)，近年來，我國在開展低熱值煤的應(yīng)用方 面取得了較快的進(jìn)展，不少發(fā)熱量僅有 8 372.5J/ kg左右的劣質(zhì)煤和煤研石也能 用于一般工廠，有的發(fā)電廠已摻燒煤研石達(dá) 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、電石和供高爐噴吹或 作鑄造燃料；用煤瀝青制成的碳素纖維，其抗拉強(qiáng)度比鋼材大千倍，且重量 輕、耐高溫，是發(fā)展太空技術(shù)的重要材料；用煤瀝

32、青還可以制成針狀焦，生產(chǎn) 新型的電爐電極，可提高電爐煉鋼的生產(chǎn)效率等等?？傊?，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) 的不斷進(jìn)步，煤炭的綜合利用技術(shù)也在迅速發(fā)展，煤炭的綜合利用領(lǐng)域必將繼 續(xù)擴(kuò)大。三、礦業(yè)簡史（一）古代煤礦業(yè)簡史我國是世界上發(fā)現(xiàn)、利用煤炭最早的國家。1973年，在遼寧省沈陽市北陵附近新石器時(shí)代的新樂遺址下層發(fā)現(xiàn)了為數(shù)不少的精煤制品。其中有：圓泡形飾25件，耳（王當(dāng)）形飾6件，圓珠15件，和這些煤制品同時(shí)出 土的還有碎煤精、精煤半成品和煤塊 97塊。這些煤制品，經(jīng)過前遼寧省煤田地 質(zhì)勘探公司科研所鑒定， 呈弱油脂光澤，均一狀結(jié)構(gòu)，硬度、韌性均很大為其14 / 18 特點(diǎn)”，很容易用火柴點(diǎn)燃，燃燒時(shí)發(fā)出

33、明亮而帶黑煙的火焰，并發(fā)出一種燒橡 皮的氣味。經(jīng)過工業(yè)分析和元素分析證明，其原料就是燭煤。這是世界上用煤 最早的確鑿證據(jù)，也是說明我國早在六七千年前就已發(fā)現(xiàn)并開始利用煤炭的歷 史見證。50年代中期和70年代中期，考古工作者先后在陜西省 4處西周墓中出 土了煤雕制品，其中，寶雞市茹家莊一處就出土了 200余枚之多。據(jù)此可以判 斷，早在西周時(shí)期，作為當(dāng)時(shí)全國政治、經(jīng)濟(jì)中心的陜西地區(qū)，煤炭已經(jīng)被開 米利用。戰(zhàn)國時(shí)期，除繼續(xù)利用煤炭雕刻生活用品外，還在當(dāng)時(shí)的著作中出現(xiàn)了關(guān) 于煤的記載。先秦時(shí)期的地理著作山海經(jīng)就有 3處有關(guān)石涅的記載：一處見于該書的西山經(jīng)，女床之山，其陽多赤銅，其陰多石涅”；另二處見于

34、中山經(jīng)， 岷山之首，曰女幾之山，其上多石涅 工 又東一百五十 里，日風(fēng)雨之山，其上多白金，其下多石涅據(jù)有關(guān)專家考證，女床之山，女幾之山，風(fēng)雨之山，分別位于今陜西鳳翔、四川雙流、什那和通江、南江、巴 中一帶。古今對照，以上各地均有煤炭產(chǎn)出，證明山海經(jīng)的記載基本是對 的，同時(shí)，說明當(dāng)時(shí)這些地方的煤炭已被發(fā)現(xiàn)，而且已積累了一些找煤的初步 地質(zhì)知識(shí)。西漢至魏晉南北朝，出現(xiàn)了一定規(guī)模的煤井和相應(yīng)的采煤技術(shù)，煤的用 途，不僅用作生產(chǎn)燃料，而且還用于冶鐵；不僅能夠利用原煤，而且還把粉煤 進(jìn)行成型加工成煤餅，從而提高了煤炭的使用價(jià)值。煤的產(chǎn)地不僅在北方，而 且在南方，甚至新疆也都有了產(chǎn)煤的記載。同時(shí)，煤雕工藝

35、在這時(shí)已初步普 及。隋、唐至元代，煤炭開發(fā)更為普遍，用途更加廣泛，冶金、陶瓷等行業(yè)均 以煤作燃料，煤炭成了市場上的主要商品，地位日益重要，人們對煤的認(rèn)識(shí)更 加深化。特別應(yīng)該指出的是，唐代用煤煉焦開始萌芽，到宋代，煉焦技術(shù)已臻 成熟。1978年秋和1979年冬，山西考古研究所曾在山西省稷山縣馬村金代石專墓中 發(fā)掘出大量焦炭。1957年冬至15 / 181958年4月，河北省文化局文物工作隊(duì)在河北峰峰礦區(qū)的硯臺(tái)鎮(zhèn)發(fā)掘出3座宋、元時(shí)期的煉焦?fàn)t遺址。焦炭的出現(xiàn)和煉焦技術(shù)的發(fā)明，標(biāo)志著煤炭的加 工利用已進(jìn)入了 一個(gè)嶄新的階段。從明朝到清道光20年（1840年）的時(shí)間里，當(dāng)時(shí)的封建統(tǒng)治者比較重視煤炭 的開

36、發(fā)，對發(fā)展煤炭生產(chǎn)采取了一些措施，礦業(yè)管理政策也發(fā)生了某些利于煤 業(yè)的變化，煤炭行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，比以前都有較大的進(jìn)步。煤炭開發(fā)技術(shù)得到 了發(fā)展，形成了豐富多彩的中國古代煤炭科學(xué)技術(shù)。盡管當(dāng)時(shí)都是手工作業(yè)煤 窯，但因其開采利用早于其他國家，因此，17世紀(jì)以前，中國煤炭技術(shù)和管理 許多方面都處于世界領(lǐng)先地位，這是值得我們自豪的。但是，日益衰敗腐朽的 封建制度終于阻礙了古代煤業(yè)的繼續(xù)前進(jìn)，這就導(dǎo)致了中國近代煤礦的誕生。（二）近代煤礦業(yè)簡史1840年鴉片戰(zhàn)爭以后，中國的門戶被迫開放，進(jìn)入了半封建半殖民地社 會(huì)，開始出現(xiàn)近代航運(yùn)業(yè)和機(jī)器工業(yè)，需要大量煤炭，而舊式手工煤窯生產(chǎn)已 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)需要，因此，清

37、廷洋務(wù)派積極醞釀引進(jìn)西方先進(jìn)的采煤技術(shù)和設(shè) 備，于是近代煤礦開始出現(xiàn)。近代煤礦的主要標(biāo)志，一是資本主義經(jīng)營方式； 二是在提升、通風(fēng)、排水三個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)上使用以蒸汽為動(dòng)力的提升機(jī)、通風(fēng)機(jī) 和排水機(jī)，其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)仍然靠人力和畜力。這種技術(shù)狀況差不多一直延續(xù)到 1949年，其中即或有所變化，也只是局部的、微小的。這是近代煤礦區(qū)別于古 代手工煤窯和現(xiàn)代機(jī)械化礦井的主要技術(shù)特征。我國最早的近代煤礦是臺(tái)灣的 基隆煤礦和河北的開平煤礦。基隆煤礦是清政府兩江總督沈葆禎雇用英國煤師 開辦的，1876年興建，1878年出煤，年產(chǎn)量約35萬t,因經(jīng)營管理不善，投 產(chǎn)不久產(chǎn)量就日漸下降，1884年中法戰(zhàn)爭時(shí)，礦井被炸，停止生產(chǎn)。開平煤礦 是直隸總督李鴻章1876年命唐廷樞等籌建的，1877年籌辦，1881年建成唐山 礦，以后又建成林西、西山等礦，至U 1894年，平均日產(chǎn)達(dá)到1 500t,最高日產(chǎn) 達(dá)2 000t。這期間還先后開辦了規(guī)模大小不同、壽命長短不一的近代煤礦14個(gè)，或官辦，或官商合辦，或官督商辦，都有官僚資本主義性質(zhì)。因管理不