1、煤的性質、組成、分類和用途(一) 煤的物理性質煤的物理性質是煤的肯定化學組成和分子構造的外部表現(xiàn)。它是由成煤的原始物質及其聚積條件、轉化 過程、煤化程度和風、氧化程度等因素所打算。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試驗室 測定外，其他依據(jù)肉眼觀看就可以確定。煤的物理性 質可以作為初步評價煤質的依據(jù)，并用以爭辯煤的成 因、變質機理和解決煤層比照等地質問題。顏色是指穎煤外表的自然顏色，是煤對不同波長的光波 吸取的結果。呈褐色黑色，一般隨煤化程度的提高 而漸漸加深。光澤是指煤的外表在一般光下的反光力量。一般呈瀝青、玻璃和金剛光澤。煤化程度越

2、高，光澤越強；礦物質 直到完全消逝。粉色指將煤研成粉末的顏色或煤在抹上釉的瓷板上刻劃一般是煤化程度越高，粉色越深。比重和容重煤的比重又稱煤的密度，它是不包括孔隙在內的肯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，它是包括孔隙在內的肯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 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、煤中礦物質的成分和含量是影響比重和容重的主要因 素。在礦物質含量一樣的狀況下，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械作

3、用的力量。依據(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 22.5；無煙煤的硬4。脆度是煤受外力作用而裂開的程度。成煤的原始物質、煤 巖成分、煤化程度等都對煤的脆度有影響。在不同變 質程度的煤中，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外形。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 組成和煤化程度不同，斷口外形各異。導電性是指煤傳導電流的力量，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

4、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簡單，但歸納起來可分為有機質和無 機質兩大類，以有機質為主體。煤中的有機質主要由碳、氫、氧、氮和有機硫等五種 元素組成。其中，碳、氫、氧占有機質的 95%以上。此外，還有極少量的磷和其他元素。煤中有機質的元 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，三者構成了有機質的主體。煤 炭燃燒時，氮不產(chǎn)生熱量，常以游離狀態(tài)析出，

5、但在高溫條件下，一局部氮轉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，與空氣中的水反響形成酸雨，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，煤中的硫和磷大局部轉入焦炭中，冶煉時又轉入鋼鐵中，嚴峻影響焦炭和鋼鐵質量，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猛烈腐蝕。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，危及人民身體安康。煤中的無機質主要是水分和礦物質，它們的存在降低 了煤的質量和利用價值，其中絕大多數(shù)是煤中的有

6、害 成分。 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，一旦到達工業(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，大致推斷煤的種類 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算四項內容。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、內在水分和結晶水三種存在狀態(tài)。一般以煤的內 在水分作為評定煤質的指標。煤化程度越低，煤的內 部外表積越大，水分含量越高。水分對煤的加工利用 是有害物質。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

7、運量，鋪張運力， 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)定條件下完全燃燒后剩下的固體殘渣。它 是煤中的礦物質經(jīng)過氧化、分解而來?；曳謱γ旱募?工利用極為不利?；曳衷礁?，熱效率越低；燃燒時， 熔化的灰分還會在爐內結成爐渣，影響煤的氣化和燃 燒，同時造成排渣困難；煉焦時，全部轉入焦炭，降 低了焦炭的強度，嚴峻影響焦炭質量。煤灰成分格外 簡單，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)操作帶來很多困難。為

8、 此，在評價煤的工業(yè)用途時，必需分析灰成分，測定灰熔點。揮發(fā)分指煤中的有機物質受熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體。它是 對煤進展分類的主要指標，并被用來初步確定煤的加 工利用性質。煤的揮發(fā)分產(chǎn)率與煤化程度有親熱關 揮發(fā)分漸漸降低。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 的性質有親熱關系，因此，依據(jù)焦渣的外觀特征，可 以定性地推斷煤的粘結性和工業(yè)用途。(三)煤的工藝性質為了提高煤的綜合利用價值，必需了解、爭辯煤的工 藝性質，以滿足各方面對煤質的要求。煤的工藝性質 主要包括：粘結性和結焦性、發(fā)熱量、化學

9、反響性、 熱穩(wěn)定性、透光率、機械強度和可選性等。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。煤的粘結性是結焦性的必要條件，結焦性好的煤必需具有良好的粘結性，但粘結性好的煤不肯定能單獨煉出質量好的焦炭。這就是為什么要進展配煤煉焦的道理。粘結性是 進展煤的工業(yè)分類的主要指標，一般用煤中有機質受 熱分解、軟化形成的膠質體的厚度來表示，常稱膠質 層厚度。膠質層越厚，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

10、質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，膠質層 厚度也很小。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。它是評價煤炭質量，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，經(jīng)常將實際消耗的煤量折合成發(fā)熱量 2.930368107J/kg 的標準煤來進展計算。化學反響性又稱活性。是指煤在肯定溫度下與二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反響力量。它是評價氣化用煤和動力

11、 用煤的一項重要指標。反響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。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重要指標。熱穩(wěn)定性的好壞，直接影響爐內能否正常生產(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 因此，它是區(qū)分褐煤、長焰煤和氣煤的重要指標。機械強度是指塊煤受外力作用而裂開的難易程度。機械強度低 的煤投入氣化爐時，簡潔碎成小塊和粉末，影響氣化 爐正常操作。因此，氣化用煤必需具備較高的機械強 度?？蛇x性是指煤通過洗選，除

12、去其中的夾矸和礦物質的難易程 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)分類工業(yè)部門合理使用煤炭資源制造了有利條件，但在實 踐中也消滅了一些問題。在認真分析爭辯和吸取國外 先進分類方法的根底上，為了使各項分類的技術經(jīng)濟 指標最能反映煤的質量特點，到達更加合理地利用煤 炭資源的目的，1986 14大類，其中，褐煤和無煙煤又分別劃分為 2 3 個小類(表 2.2.1)2.2.1 中國煤炭分類國家標準 (GB5751-86)分類指標及其符號 Vr 為枯燥無灰基揮發(fā)分(%)；Hr 為枯燥無灰基氫含量(%)；GR.I(簡記 G)為煙煤的粘為煙煤的膠質層最大厚度；PM 為煤

13、樣的透光率 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)。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、化學反響性強、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 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。長焰煤它的揮發(fā)分含量很高，沒有或只有很小的粘結性，膠質層厚度不超過 5mm,故得名長焰煤?？勺鳛闅饣偷蜏馗绅s的原料，也可作民用和動力燃料。不粘煤 燃燒時發(fā)熱量較小，含有肯定的次生

14、腐殖酸。主要用作制造煤氣和民用或動力燃料。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。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。氣煤揮發(fā)分高，膠質層較厚，熱穩(wěn)定性差。能單獨結焦， 但煉出的焦炭瘦長易碎，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)氮肥或作動力燃料。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。最適合高溫干餾制造煤氣，更是配煤煉焦

15、的好原 料。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)生大量的膠質體，形成大于 25mm 的膠質層，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，且焦根局部常有蜂焦，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. 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，它是良好的配煤煉焦的根底煤。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) 塊度大、強度高、耐磨性好、裂紋少、不易裂開的焦 故一般都作為煉焦配煤使用。瘦煤具有較低揮發(fā)分和中等粘結性。

16、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，用它參加配煤煉焦，可以增加焦炭的塊度 和強度。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.貧煤具有肯定的揮發(fā)分，加熱時不產(chǎn)生膠質體，沒有粘結 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 質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)用煤的質量要求煤的工業(yè)用途格外廣泛，歸納起來主要是冶金、化工 和動力三個方面。同時，在煉油

17、、醫(yī)藥、周密鑄造和 航空航天工業(yè)等領域也有寬闊的利用前景。各工業(yè)部 門對所用的煤都有特定的質量要求和技術標準。簡要 介紹如下：1.煉焦用煤(最終 到達 1 000左右)，煤中有機質漸漸分解，其中，揮發(fā)性物質呈氣態(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 中起著復原、熔化礦石，供給熱能和支撐爐料，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)質冶金焦為目的。國家對冶金焦用煤有特地的 2.2.2。2.2.2 冶金焦用煤質量標準 (GB397-65)見上圖2 氣化用煤煤的氣化是以氧、水、二氧化碳、氫等

18、為氣體介質， 經(jīng)過熱化學處理過程，把煤轉變?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)2%，要求粒度要均勻，2575mm,或 1950mm,或 1325mm，機械強度65%，熱穩(wěn)定性 S+1360%，灰熔點(T2)1 250，揮發(fā)分不高于 9%，化學反響性愈強愈好。沸騰層氣化法。對原料煤的質量要求是：化學反響性要大于 60%，不粘結或弱粘結，灰分(Ag)25%，硫分(SgQ)2%，水分(WQ)10%，灰熔點(T2)1200，粒度10mm要使用褐煤、長焰煤和弱粘煤等。煉油用煤 其要求取決于煉油方法。低溫干餾法，是將煤置于550左右的溫度下進展干餾，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。對原料煤的質量要求是：焦油產(chǎn)率(Tf)7%，膠質層厚度 9mm，熱穩(wěn)定性S+1340%613mm,2080mm 。加氫液