第6章 煤的分類及煤質(zhì)評價.ppt

1、第六章煤的分類及煤質(zhì)評價,第一節(jié)煤的分類指標 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,表6-1一些國家煤炭分類指標及方案對照簡表,一、反映煤化程度的指標,揮發(fā)分、碳含量、氫含量、發(fā)熱量、鏡質(zhì)組反射率、透光率等。 二、反映煤黏結(jié)性、結(jié)焦性的指標 黏結(jié)指數(shù)、羅加指數(shù)、膠質(zhì)層最 大厚度、自由膨脹序數(shù)、奧亞膨脹度、葛金焦型等。,第二節(jié)中國煤分類一、中國現(xiàn)行煤炭分類方案,1.分類指標： 反映煤化程度的指標：干燥無灰基揮發(fā)份，干燥無灰基氫含量、恒濕無灰基高位發(fā)熱量、目視比色透光率； 反映黏結(jié)性和結(jié)焦性的指標： 黏結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層最大厚度、奧亞膨

2、脹度。,2.分類表示方法,（1）、漢字：如無煙煤、長焰煤、褐煤等 （2）、符號：漢語拼音字頭如JM、FM等 （3）、數(shù)碼：根據(jù)分類指標數(shù)值的大小給 定兩位數(shù)碼如01.32.46、51等,3.中國現(xiàn)行煤炭分類表,1989年10月1日正式實施的新的 煤炭工業(yè)分類表： （1）煤炭分類總表 （2）無煙煤分類表 （3）煙煤分類表 （4）褐煤分類表,表6-2煤的分類總表,表6-3無煙煤的分類,表6-4煙煤的分類,表6-4煙煤的分類,表6-4煙煤的分類,表6-5褐煤的分類,二、中國煤炭分類標準使用舉例,例題 6-1：某煤樣用密度1.7kg/L的氯化鋅重液分選后，其浮煤揮發(fā)分Vdaf為4.53%，元素分析Hd

3、af為1.98%，試確定其煤質(zhì)牌號？ 解：根據(jù)Vdaf為4.53%，應劃分為02號無煙煤，根據(jù)Hdaf為1.98%，應劃分為01號無煙煤，兩者矛盾，以氫含量劃分為準，最終確定為01號無煙煤。,例題6-2：某煙煤在密度1.4kg/L的氯化鋅重液中分選出的浮煤Vdaf為27.5%，黏結(jié)指數(shù)G為86，膠質(zhì)層厚度y為26.5mm，奧亞膨脹度b為145%，確定煤質(zhì)牌號？ 解：因為G85，應用y或b作為輔助分類指標，根據(jù)y25，Vdaf為27.5%，應劃分為肥煤26號，根據(jù)b150，Vdaf為27.5%，應劃分為焦煤25號，兩者矛盾，以y值為準，最終確定為26號肥煤。,例題6-3：某煙煤用密度1.4kg/

4、L的氯化鋅重液分選后，其浮煤Vdaf為38.5%，黏結(jié)指數(shù)G為95，b值為195%，y值為28.0mm，確定煤的類別？ 解：因為G85，應用y或b作為輔助分類指標，根據(jù)y25，Vdaf為38.5%，應劃分為46號氣肥煤，根據(jù)b值220，Vdaf為38.5%，應劃分為45號氣煤，兩者矛盾，以y值為準，最終確定為46號氣肥煤。,例題6-4：某年輕煤在密度1.4kg/L的重液中分選后，其浮煤揮發(fā)分Vdaf為49.52%，G值為0，目視比色透光率Pm為47.5%，Qgr,maf為25.01MJ/kg，確定煤的類別？ 解：根據(jù)Vdaf37%，G值為0，可初步確定該煤為長焰煤41號或褐煤，此時，可根據(jù)PM

5、確定， PM50%一定是長焰煤，PM30%，一定是褐煤，而PM30%50%時，可能是長焰煤，也可能是褐煤，該煤即是這種情況，這時，就應根據(jù)Qgr,maf進行劃分，Qgr,maf24MJ/kg為褐煤，Qgr,maf24MJ/kg為長焰煤，所以最后確定該煤為41號長焰煤。,三、中國煤炭編碼系統(tǒng),中國煤炭編碼系統(tǒng)采用了8個參數(shù)12位數(shù)碼組成編碼系統(tǒng)，它是一個不分類別，只依據(jù)煤質(zhì)結(jié)果進行編碼的系統(tǒng)。中國煤炭分類編碼系統(tǒng)適用于各煤階的腐植煤（煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量24MJ/kg定為低階煤；24MJ/kg的煤為中、高階煤），并按煤階、煤的主要工藝性質(zhì)及煤對環(huán)境的影響因素進行編碼。,1.編碼采用的指標,采

6、用鏡質(zhì)組平均隨機反射率Rran，發(fā)熱量Qgr,daf（對于低煤階煤用Qgr,maf），揮發(fā)分Vdaf和全水分Mt，（對于低煤階煤）作為煤階參數(shù)； 采用黏結(jié)性指數(shù)GRI（對于高、中煤階煤）、焦油產(chǎn)率Tar,daf，（對于低煤階煤）、發(fā)熱量和揮發(fā)分作為重要工藝參數(shù)； 采用灰分產(chǎn)率Ad和全硫St,d作為煤對環(huán)境影響的參數(shù)。,2.編碼的方法,(1）鏡質(zhì)組平均隨機反射率：R，%，兩位數(shù)； (2）干燥無灰基高位發(fā)熱量：Qgr,daf，MJ/Kg， 兩位數(shù)；對于低煤階煤采用恒濕無灰基高位發(fā)熱量： Qgr,maf，MJ/Kg，兩位數(shù)； （3）干燥無灰基揮發(fā)分：Vdaf，%，兩位數(shù)； （4）黏結(jié)指數(shù)：GRI，簡

7、記G，兩位數(shù)（對中、高煤階煤）； （5）全水分：Mt，%，一位數(shù)（對低煤階煤）； （6）焦油產(chǎn)率：Tar,daf，%，一位數(shù)（對低煤階煤）； （7）干燥基灰分：Ad，%，兩位數(shù)； （8）干燥基全硫：St,d，%，兩位數(shù)。,3.對于各煤階煤的編碼規(guī)定及順序如下：,（1）第一位及第二位數(shù)碼表示0.1%范圍的鏡質(zhì)組平均隨機反射率下限值乘以10后取整； （2）第三位及第四位數(shù)碼表示1MJ/kg范圍干燥無灰基高位發(fā)熱量下限值，取整；對低煤階煤，采用恒濕無灰基高位發(fā)熱量Qgr,maf，兩位數(shù)，表示1MJ/kg范圍內(nèi)下限值，取整； （3）第五位及第六位數(shù)碼表示干燥無灰分基揮發(fā)分以1%范圍的下限值，取整； （

8、4）第七位及第八位數(shù)碼表示黏結(jié)指數(shù)；用GRI值除10的下限值取整，如從0到小于10，記作00；10以上到小于20記作01；20以上到小于30，記作02；90以上到小于100，記作09；余類推；100以上記作10； （5）對于低煤階煤，第七位表示全水分，從0到小于20（質(zhì)量百分數(shù)）時，記作1；20%以上除以10的Mt的下限值，取整； （6）對于低煤階煤，第八位表示焦油產(chǎn)率Tar,daf，%，一位數(shù)；當Tar,daf小于10%時，記作1，大于10%到小于15%，記作2，大于15%到小于20%，記作3，即以5%為間隔，依次類推； （7）第九位及第十位數(shù)碼表示1%范圍取整后干燥基灰分的下限值； （8）

9、第十一位及第十二位數(shù)碼表示0.1%范圍干燥基全硫含量乘以10后下限值取整。,4. 編碼舉例,（1）山東某地低煤階煤：編碼 Rran=0.53%05 Qgr,daf=22.3MJ/Kg22 Vdaf=47.51%47 Mt=24.58% 2 Tar,daf=11.80% 2 Ad=9.32%09 St,d=0.6406 該煤的編碼為：052247220906,（2）河北某地焦煤（中煤階煤）編碼 Rran=1.24%12 Qgr,daf=36.0MJ/Kg36 Vdaf=24.46%24 GRI=8808 Ad=14.49%14 St,d=0.59%05 該煤的編碼為：123624081405,（

10、 3）京西某礦無煙煤（高煤階煤）編碼 Rran=9.93%50 Qgr,daf=33.1MJ/Kg33 Vdaf=3.47%03 GRI未測 Ad=5.55%05 St,d=0.25%02 該煤的編碼為：5033030502,第三節(jié)國際煤分類一、硬煤的國際分類,1.硬煤的定義：硬煤是指恒濕無灰基高位發(fā)熱量大于24MJ/kg的煙煤和無煙煤。 2.硬煤國際分類方案使用的指標有： 揮發(fā)分和發(fā)熱量（用它們表征煤化程 度）； 坩堝膨脹序數(shù)或羅加指數(shù)（用它們表征煤的黏結(jié)性）； 奧亞膨脹性試驗或葛金試驗（用它們表征煤的結(jié)焦性）。,3.分類方法應用：,（1）以揮發(fā)分和發(fā)熱量作為第一分類指標，將煤分為10個類別

11、，(Vdaf33.0%后，用Qgr,maf劃分），并分別以09共10個數(shù)字表示這10個類別。 （2）在每一類中又以坩堝膨脹序數(shù)或羅加指數(shù)作為第二指標將煤分為4個組，并分別以03共4個數(shù)字表示。 （3）在每一組中再以膨脹性試驗或葛金試驗作為第三指標，將煤分成6個亞組，并分別以05共6個數(shù)字表示。,4.國際硬煤分類表,在國際硬煤分類中共劃分出62個煤種，其中煙煤59個煤種，無煙煤3個煤種。為了便于統(tǒng)計和使用，又把煤質(zhì)特征相近的煤種進行了合并，共形成11個統(tǒng)計組（見表6-9），分別用羅馬數(shù)字至來表示，其中組又分為A、B、C和D；組分為A和B。,二、褐煤的國際分類 1974年國際標準化組織制定了褐煤的

12、國際分類方案，（ISO2950-1974），該分類方案根據(jù)新采集煤的無灰基全水分含量，將煤分成6類，再根據(jù)干燥無灰基焦油產(chǎn)率將煤分成5組，共形成30個組別，且各組別都以2位阿拉伯數(shù)字進行編碼（見表6-10）。,表6-10國際褐煤分類表,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15%30%，化學反應性強，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。煤的燃點低，貯存時易風化碎裂。 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%1

13、5%左右。主要用作發(fā)電和氣化用煤，也可作動力用煤及民用燃料。,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)程度的非煉焦用煙煤。適易作氣化原料及動力燃料使用。 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。 用于氣化或動力用煤，煉焦時也可適量配入。 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，在配煤煉焦時多配入氣煤可增加煤氣和化學產(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

14、適宜高溫干餾制煤氣，用于配煤煉焦可增加化學產(chǎn)品的回收率。 8. 1/3焦煤（1/3JM） 是一種中等偏高揮發(fā)分的強黏結(jié)性煉焦煤， 它既能單獨煉焦，同時也是良好的配煤煉焦的基礎煤，煉焦時它的配入在較寬范圍內(nèi)波動都能獲得高強度的焦炭。 9. 肥煤（FM） 是中等揮發(fā)分及中高揮發(fā)分的強黏結(jié)性煉焦煤，熱解時能產(chǎn)生大量膠質(zhì)體。單獨煉焦時能生成熔融性好、強度高的焦炭，耐磨強度優(yōu)于相同揮發(fā)分的焦煤煉出的焦炭，但是單獨煉焦時焦炭有較多的橫裂紋，焦根部位常有蜂焦。是配煤煉焦的基礎煤。,10. 焦煤（JM） 是一種結(jié)焦性較強的煉焦煤，加熱時能產(chǎn)生熱穩(wěn)定性很高的膠質(zhì)體。單獨煉焦時能得到塊度大，裂紋少，抗碎強度和耐磨

15、強度都很高的焦炭，但是單獨煉焦時膨脹壓力大，有時推焦困難，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，煉焦過程中能產(chǎn)生相當數(shù)量的膠質(zhì)體。單獨煉焦時能得到塊度大、裂紋少、抗碎強度較好的焦炭，但耐磨強度較差，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，其特點是揮發(fā)分較低，黏結(jié)性比典型瘦煤差。單獨煉焦時，生成的粉焦多，配煤煉焦時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)。燃燒時火焰短，

16、耐燒，燃點高。主要用作電廠燃料、民用和工業(yè)鍋爐的燃料。 14. 無煙煤（WY） 無煙煤的特點是揮發(fā)分產(chǎn)率低，固定碳含量高，純煤真相對密度達到1.351.90，無黏結(jié)性，燃點高，燃燒時不冒煙。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的，其中焦煤可以起到提高焦炭機械強度的作用；肥煤一般是

17、配煤煉焦的骨架煤和基礎煤，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、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)驗方法。在設計配煤方案時，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、煤的細度等指標符合對配煤的質(zhì)量要求， 上述配煤指標可以直接測得，也可以通過計算得出，計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)分等指標具有加和性的基礎上，計算公式如下：,式中x 配合煤的某一項指標； Xi各單種煤的同一指標； Ci各單種煤的質(zhì)量分數(shù)。 例題6-5

18、：某焦化廠準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=15mm、y3=30mm，計劃將三種煤按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)組分的強度決定了焦炭強度， （1）由于強黏結(jié)性煤中黏結(jié)組分適量，纖維質(zhì)組分的強度高，所以強黏結(jié)性煤可煉得強度高的焦炭。 （2）在黏結(jié)組分多的弱黏結(jié)煤中，由于纖維質(zhì)組分的強度低，所以配用這種煤時，需要添加焦粉之類的補強劑，才能

19、煉出高強度的焦炭。 （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)組分的強度也低，所以配用這種煤時，不僅要添加黏結(jié)劑來補充黏結(jié)組分的不足，還要添加補強劑來提高纖維質(zhì)組分的強度，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)組分的強度更低，配入這種煤時需添加更多的黏結(jié)劑和補強劑才能改善焦炭的質(zhì)量。 （5）在無煙煤中，只有強度較高的纖維質(zhì)組分，幾乎沒有黏結(jié)組分，所以配用無煙煤時，需添加黏結(jié)劑才能煉出足夠強度的焦炭。,第六節(jié)煤質(zhì)評價,一、煤質(zhì)評價的階段與任務 1. 煤質(zhì)初步評價階段 煤質(zhì)初步評價階段相當于煤田普查時期對煤質(zhì)進行的研究和評價。這一階段主要研究煤的成因類

20、型、煤巖組成、煤的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)。需要測定的指標有：煤的工業(yè)分析、元素分析、煤的發(fā)熱量、煤灰成分、煤的灰溶融性、各種黏結(jié)性、結(jié)焦性指標、煤的抗碎強度、煤的密度、腐植酸含量、透光率等。通過對這些指標的分析研究，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。,2. 煤質(zhì)詳細評價階段 煤質(zhì)詳細評價階段相當于煤田地質(zhì)詳查和精查階段對煤質(zhì)的研究和評價。這一階段煤質(zhì)分析、化驗項目更加全面，除了煤質(zhì)初步評價階段所測的各項指標外，還需測定煤的熱穩(wěn)定性、反應性、可磨性、可選性、低溫干餾試驗、200Kg焦爐試驗等工藝性質(zhì)。 3. 煤質(zhì)最終評價 煤質(zhì)最終評價相當于煤礦開采時期和煤加工

21、、利用時期對煤質(zhì)進行的研究和評價。因為這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)研究工作主要是進行定期或隨機取樣分析，并根據(jù)開采和加工利用的需要，對一些煤質(zhì)指標進行測定，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)評價的內(nèi)容,1. 地質(zhì)評價 地質(zhì)評價一般是在煤質(zhì)初步評價階段和煤質(zhì)詳細評價階段由地質(zhì)工作者進行。 2. 工藝技術(shù)評價 根據(jù)測得的煤的工藝性質(zhì)指標，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)，提高煤的使用價值。 3. 經(jīng)濟與

22、環(huán)保方面的評價 是指從經(jīng)濟觀點，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)濟效益。 經(jīng)濟評價的內(nèi)容包括以下幾個方面： 煤炭開采方面的經(jīng)濟評價 研究煤炭加工利用方式是否最經(jīng)濟、最合理。 研究煤的綜合利用途徑， 環(huán)境保護方面的研究，,三、煤質(zhì)評價方法 1. 化學方法 從化學角度出發(fā)研究煤的組成，化學性質(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)進行評價。 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，來許定煤的化學性質(zhì)和工藝性質(zhì)。 3. 工藝方法 通過對煤進行工藝加工的研究來確定煤的利用方向。 4. 物理及物理化學方法 通過對煤的密度、硬度、裂

23、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、吸附性等物理化學性質(zhì)的測定來研究煤，從而對煤質(zhì)進行評價的方法。,四、煤質(zhì)評價舉例,例題6-6：某礦煤樣煤質(zhì)分析結(jié)果如表6-11所示，試對 該煤進行煤質(zhì)評價。 表6-11某礦煤樣分析結(jié)果,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

24、車的燃料。,例題6-7：某煤層煤樣化驗結(jié)果見表,經(jīng)1.4kgL重液分選后，精煤回收率為42%，精煤化驗結(jié)果如下表所示。,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%， 試對該煤層進行煤質(zhì)評價。,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)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