第四章矿区煤炭分选加工.docx
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第四章矿区煤炭分选加工
第四章矿区煤炭分选加工
第一节煤质特征
一、煤质资料
华亭矿区辖三个煤田，即华亭煤田、安新煤田和赤城煤田。
这三个煤田煤质资料分别取自：
《甘肃省华亭煤田砚北井田勘探（精查）地质报告》（1992年）、《白草峪井田勘探（精查）地质报告》、《甘肃省安口——新窑煤田马蹄沟井田精查补充勘探报告》、《陈家沟井田精查补充地质报告》及甘肃煤田地质公司地研所作的华亭煤矿筛分浮沉试验报告。
《甘肃省崇信县赤城勘查区煤炭详查报告》；《甘肃华亭煤业集团有限责任公司新窑煤矿可选性煤样筛分浮沉试验报告》（2005年1月21日）；《甘肃省崇信县百贯沟煤业有限公司矿区扩大区资源储量核实报告》；《甘肃省崇信县百贯沟煤矿煤炭资源储量核实报告》；《甘肃省崇信县赤城勘查区煤炭详查报告》；《甘肃省崇信县赤城井田煤炭勘探报告》；《甘肃省崇信县赤城煤田南部煤炭详查（补钻）地质报告》；《甘肃省崇信县赤城煤田五举井田煤炭勘探》；《甘肃省华亭矿区赤城煤田煤炭勘查资料汇编报告》；依据资料可靠，具有一定的代表性。
二、煤质特征及可选性
（一）华亭煤田
其主要可采层为煤5。
1、煤质特征
（1）物理性质
煤5层：
黑色，条痕深棕色，具沥青光泽，贝壳状～参差状断口，均一状～条带状结构，裂隙发育～不发育，节理发育，节理面常见黄铁矿薄膜，裂缝内充填方解石细脉。
易燃，烟浓焰长，焦渣不膨胀不熔融。
视比重1.30～1.40t/m3，平均1.32t/m3；视比重1.44～1.55t/m3，平均1.48t/m3，单向抗压强度4.15～4.86MPa，单向抗拉强度0.77MPa，普氏系数0.5，可磨性系数平均54。
（2）化学性质
煤5层的主要煤质指标：
钻孔煤芯煤样的水分（Mad）9.32%，灰分（Ad）为3.57～16.70%，平均为6.98～9.52%；精煤挥发分（Vdaf）为33.59～42.47%，平均为37.82～38.02%；胶质层测定值Y值为0；全硫（Std）为0.14～1.22%，平均为0.47～0.53%；磷（Pd）为0.0023～0.122%，平均为0.0147～0.026%；发热量（Qgr.vd）为25.10～30.48MJ/kg，属低灰、低硫、低磷的长焰煤。
（3）工艺性能
a、粘结性和结焦性
煤5层属不粘结性煤。
结焦性变化较大，属不结渣～强结渣煤；
煤5层的灰熔点1211℃，属低熔融灰分。
b、燃烧性能
煤5层属结污高类型。
结渣类别属低煤类，可磨性属易磨碎煤。
煤5层燃烧性能指标表见表4.1-1。
煤5层燃烧性能指标表
表4.1-1
酸性矿物总量（%）
碱性矿物总量（%）
碱性比
钙铁比
硅铝比
结污
指数
结渣
指数
白云质矿物总量（%）
可磨性指数
59.43
37.48
0.63
1.10
1.89
0.31
2.36
50.4
1.07
c、气化性能
煤5层具有良好的化学活性，符合沸腾层发生炉用煤质量要求。
煤5层活性试验成果表见表4.1-2。
煤5层活性试验成果表
表4.1-2
温度（℃）
800
850
900
950
1000
1050
1100
CO2分解率（%）
8～45
22～76
47～92
75～99
94～100
99
100
2、可选性
华亭区主要可采煤层煤5原煤筛分大样以砚北煤矿为代表。
原煤筛分试验结果（校后）见表4.1-3；
入洗煤300～13mm浮沉综合表（校后）见表4.1-4；
入洗煤13～0.5mm浮沉综合表（校后）见表4.1-5；
从表4.1-3可看出：
（1）原煤各粒级灰分随着粒度的减少灰分降低，0.5～0mm灰分有所增加说明煤较软，矸石有泥化现象但不严重；
（2）+50mm含量占本样的20.83%，可见矸占4.24%，灰分达90%以上；大块煤的灰分＜6.3%，说明+50mm灰分高是由可见矸造成的。
+100mm夹矸灰分较高为36.82%，但含量较小只有0.462%，对选前破碎或选后破碎影响不大；
（3）-0.5mm的原生煤泥含量为8.66%，说明矸石存在部分泥化现象；
（4）原煤内水平均在9%左右，且随着粒度的减小内水增高。
内水高对商品煤的发热量不利，特别是末煤洗后产品外水增加对产品的发热量影响较大。
从表4.1-4、4.1-5可看出：
（1）-1.4密度级含量在69%以上，且灰分较低为4%左右，说明有出低灰精煤的可能；
（2）+2.0密度级含量随粒度减小而减小，灰分在83%以上。
说明块煤灰分高主要是含矸量大造成的；
（3）浮沉煤泥含量随粒度降低而升高，灰分均高于本级原煤灰分，说明由矸石泥化造成的；
（4）当+13mm块煤出灰分为8%精煤时，理论分选密度为2.0，精煤理论产率为80.64%，为易选煤。
13～0.5mm出灰分＜11%精煤时，理论分选密度为2.0，精煤理论产率为88.77%，为易选煤。
原煤筛分试验表
表4.1-3
粒度
mm
产品
名称
产率
质量
占全样
γ，%
筛上累计
γ，%
水分
Mad，%
灰分
Ad，%
硫分
St,d，%
发热量
Qgr,d，MJ/Kg
＞100
煤
7.439
13.42
6.26
0.29
29.36
夹矸煤
0.462
2.77
36.82
0.79
12.078
矸石
2.485
0.48
91.66
0.07
1.487
小计
10.386
10.386
9.85
28.05
0.26
21.90
100～50
煤
8.589
6.32
6.27
0.38
29.04
矸石
1.751
0.32
90.45
0.08
1.512
小计
10.44
20.826
7.81
20.39
0.33
21.17
＞50小计
20.826
20.826
8.83
24.21
0.29
21.53
50～25
煤
14.70
35.526
8.50
22.46
0.44
24.525
25～13
煤
10.968
46.494
7.45
18.71
0.68
24.857
13～6
煤
11.105
57.599
10.26
16.76
0.62
25.446
6～3
煤
12.593
70.192
10.98
15.41
0.69
26.119
3～0.5
煤
21.148
91.34
10.64
17.46
0.97
25.10
0.5～0
煤
8.66
100.00
7.31
20.44
1.12
24.023
50～0合计
79.174
9.44
18.46
0.75
总计
100.00
9.31
19.66
0.66
入洗煤300～13mm浮沉综合表
表4.1-4
密度级
g/cm3
产率
质量
浮物累计
沉物累计
δ±0.1含量
占本级
γ,%
占全样
γ,%
灰分
Ad,%
产率
γ,%
灰分
Ad,%
产率
γ,%
灰分
Ad,%
密度级
g/cm3
产率
γ,%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
<1.3
19.10
8.81
2.68
19.10
2.68
100.00
22.25
1.30
71.09
1.3～1.4
52.00
23.98
4.00
71.09
3.65
80.90
26.87
1.40
55.69
1.4～1.5
3.70
1.70
17.25
74.79
4.32
28.91
68.01
1.50
5.49
1.5～1.6
1.79
0.83
30.33
76.58
4.93
25.21
75.46
1.60
2.83
1.6～1.7
1.04
0.48
40.98
77.62
5.41
23.42
78.91
1.70
1.95
1.7～1.8
0.92
0.42
45.45
78.54
5.88
22.38
80.66
1.80
1.97
1.8～2.0
2.10
0.97
48.26
80.64
6.98
21.46
82.17
1.90
1.05
>2.0
19.36
8.93
85.85
100.00
22.25
19.36
85.85
合计
100.00
46.13
22.25
入洗煤13～0.5mm浮沉综合表
表4.1-5
密度级
g/cm3
产 率
质 量
浮物累计
沉物累计
δ±0.1含量
占本级
γ,%
占全样
γ,%
灰分
Ad,%
产率
γ,%
灰分
Ad,%
产率
γ,%
灰分
Ad,%
密度级
g/cm3
产率
γ,%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
<1.3
24.95
10.61
2.45
24.95
2.45
100.00
15.81
1.30
73.77
1.3～1.4
48.81
20.76
4.65
73.77
3.90
75.05
20.25
1.40
58.73
1.4～1.5
9.91
4.22
14.58
83.68
5.17
26.23
49.29
1.50
11.45
1.5～1.6
1.53
0.65
29.01
85.21
5.60
16.32
70.37
1.60
2.67
1.6～1.7
1.14
0.48
38.88
86.35
6.04
14.79
74.65
1.70
2.14
1.7～1.8
1.00
0.42
46.08
87.35
6.49
13.65
77.64
1.80
1.71
1.8～2.0
1.42
0.61
53.86
88.77
7.25
12.65
80.13
1.90
0.71
>2.0
11.23
4.78
83.46
100.00
15.81
11.23
83.46
合 计
100.00
42.54
15.81
（二）安新煤田
安新煤田主要可采煤层为煤5层，煤4层为大部可采煤层。
1、煤质特征
（1）物理性质
根据我国煤炭工业分类情况，井田内各可采煤层均为低灰～中灰、低硫、中高挥发分的不粘煤。
煤4层：
黑～褐黑色，条痕黑褐色，为半亮～半暗型煤，具沥青～弱沥青光泽，断口为贝壳状或参差状。
煤层构造为块状，也见有粉末状。
条带状结构，镜煤薄条带较多。
煤块半坚硬，节理发育。
煤层结构以简单为主，局部有复杂结构和分叉现象。
煤岩组分有镜煤、亮煤、暗煤和少量丝炭，裂隙中有较多方解石脉和黄铁矿晶粒。
视密度1.33。
煤5层：
黑～褐黑色，条痕黑褐色，为半亮型～半暗型煤，具沥青～弱沥青光泽，断口为贝壳状或参差状。
煤层结构以块状为主，也见有粉末状。
煤的结构为均一至条带状，以条带状为主，镜煤条带较多。
煤块半坚硬，节理发育。
煤层结构以简单为主，局部变为复杂结构，并见有分叉现象。
煤岩组分有亮煤、暗煤、镜煤和丝炭，下部煤层中有黄铁矿结核。
视密度1.35。
（2）化学性质
煤层主要工业指标总的为低灰～低中灰、低硫～特低硫、特低磷、中高挥发分、高热值不具粘结性煤。
煤的工业牌号主要为不粘煤。
主要可采煤层煤质分析指标见表4.1-6。
主要可采煤层煤质分析指标表
表4.1-6
煤层
煤4
煤5
水分
3.92-12.30
7.43（105）
3.72-10.06
7.17（90）
灰分
5.45-44.77
13.21（105）
7.11-45.98
16.35（90）
挥发分Vdaf%
31.79-54.22
36.76（105）
30.74-44.97
35.67（90）
全硫St,d%
0.09-3.38
0.45（103）
0.13-2.04
0.43（86）
发热量
Qgr,v,dMJ/kg
15.19-32.49
27.74（102）
14.52-33.83
26.88（87）
发热量
net,v,arMJ/kg
18.13-29.50
25.27（43）
12.65-28.98
24.32（38）
各种硫
Ss,d%
0-3.12
0.134（41）
0.01-1.40
0.107（30）
Sp,d%
0.04-1.01
0.28（41）
0.04—0.68
0.19（30）
So,d%
0.01-0.34
0.09（41）
0-0.28
0.08（30）
（3）元素分析
主要煤层各浮煤的元素组成见表4.1-7。
主要煤层各浮煤的元素组成表
表4.1-7
煤层
碳Cdaf%
氢Hdaf%
氮Ndaf%
氧daf%
C/H
H/C原子比
煤4
74.16-80.99
78.63（38）
4.09-5.15
4.52（38）
0.82-1.16
1.00（38）
14.11-20.24
15.74（37）
17.40
0.69
煤5
75.75-81.14
78.95（32）
3.73-5.04
4.45（12）
0.85-1.18
0.99（32）
13.84-18.20
15.43（30）
17.74
0.676
由表4.1-7可看出，各主要煤层浮煤的元素十分接近，H/C原子比值变化幅值较小，说明各煤层煤岩类型比较接近。
（4）工艺性能
a、各主要煤层的焦渣特征为2-3，以2为主，胶质层厚度为0，粘结指数为0，因此各煤层不具粘结性和结焦性。
b、煤对二氧化碳的反应性好，机械强度较好，化学活性强，但热稳定性和可磨性较差，结渣性属弱到中等结渣性。
c、煤灰成分中酸性氧化物SiO2＋Al2O3平均含量占煤灰成分的60%，碱性氧化物Fe2O3平均含量占煤灰成分的10%，灰熔点低，灰分中以酸性矿物为主。
2、可选性
安新煤田主要可采煤层煤5原煤筛分大样以新窑煤矿为代表。
原煤筛分试验结果见表4.1-8；
原煤50～0.5mm自然级各粒级筛分浮沉试验报告表见表4.1-9；
原煤50～0.5mm浮沉试验综合表见表4.1-10。
从表4.1-8可知，3-0.5mm粒度级产率较高，25-13mm、0.5-0mm粒度级产率较低，其余相近；+50mm级矸石产率占全样的20.384%，占本粒级的60.59%，属高含矸量煤，说明块煤需排矸。
各粒度级灰分随粒度变小而降低，但＜0.5mm粉煤灰分显著增高为43.28%，说明矸石易泥化。
从表4.1-9可知，原煤各粒级中，＜1.4g/cm3密度物含量较高，达71%以上，且灰分相近；1.5-1.8g/cm3密度物含量少；＞2.0g/cm3矸石含量高，随粒度级减少且含量降低。
各粒级浮沉煤泥灰分含量较高，达45.55%以上，＞6mm各粒级浮沉煤泥含量少，＜6mm各粒级浮沉煤泥含量较高，说明矸石易泥化，小粒度矸石泥化更严重。
由表4.1-10可以看出，对于50-0.5mm级原煤，当理论分选密度小于1.4g/cm3时，δ±0.1含量＞50%，属极难选煤；当理论分选密度为1.5g/cm3时，δ±0.1含量为18.51%，属中等可选煤；当理论分选密度为1.6-1.8g/cm3时，δ±0.1含量＜10%，属易选煤。
煤5原煤筛分试验报告表
表4.1-8
粒级
（mm）
产物名称
数量
r（％）
水分
Mad（%）
灰分
Ad（%）
硫分
Std（%）
+100
煤
4.574
11.86
10.52
0.14
夹矸煤
0.819
4.46
36.14
0.09
矸石
11.554
4.77
72.58
0.12
小计
16.947
6.67
54.07
0.12
100-50
煤
7.864
11.78
11.20
0.20
矸石
8.83
3.00
78.81
0.06
小计
16.694
7.14
46.96
0.13
50-25
煤
13.396
8.50
42.55
0.17
25-13
煤
7.383
8.72
38.10
0.22
13-6
煤
9.387
9.87
31.45
0.23
6-3
煤
11.22
10.35
29.8
0.38
3-0.5
煤
18.555
10.88
27.51
0.44
0.5-0
煤
6.418
13.58
43.28
0.43
原煤总计
100.00
9.08
39.69
0.25
煤5原煤50-0.5mm各粒级浮沉试验报告表
表4.1-9
密度级
（g/cm3）
50-25mm
25-13mm
13-6mm
γ本（%）
γ全（%）
Ad（%）
γ本（%）
γ全（%）
Ad（%）
γ本（%）
γ全（%）
Ad（%）
＜1.30
5.73
0.762
3.63
9.60
0.693
3.34
12.95
1.185
2.92
1.30-1.40
33.69
4.483
8.22
36.35
2.623
7.81
41.45
3.793
7.27
1.40-1.50
7.75
1.031
15.42
9.33
0.673
15.97
9.07
0.830
14.48
1.50-1.60
4.92
0.655
22.83
4.11
0.297
24.02
4.40
0.403
23.12
1.60-1.70
3.23
0.430
32.51
1.37
0.099
32.07
1.81
0.166
29.75
1.70-1.80
0.74
0.099
41.06
1.51
0.109
39.43
1.56
0.142
38.61
1.80-2.00
5.93
0.789
59.47
3.57
0.257
63.03
2.59
0.237
59.67
＞2.00
38.01
5.057
83.76
34.16
2.464
83.62
26.17
2.394
83.94
合计
100.00
13.306
42.01
100.00
7.215
37.55
100.00
9.15
30.37
煤泥
0.67
0.090
50.96
2.28
0.168
47.76
2.52
0.237
52.17
总计
100.00
13.396
42.07
100.00
7.383
37.78
100.00
9.387
30.92
煤5原煤50-0.5mm自然级各粒级浮沉试验报告表
续表4.1-9
密度级
（g/cm3）
6-3mm
3-0.5mm
50-0.5mm
γ本（%）
γ全（%）
Ad（%）
γ本（%）
γ全（%）
Ad（%）
γ本（%）
γ全（%）
Ad（%）
＜1.30
9.09
0.956
2.69
8.51
1.418
3.08
8.82
5.014
3.087
1.30-1.40
42.42
4.463
7.25
35.46
5.909
5.78
37.42
21.271
7.119
1.40-1.50
10.91
1.148
13.21
22.69
3.782
10.43
13.13
7.464
12.497
1.50-1.60
6.67
0.701
20.85
7.09
1.182
18.26
5.70
3.238
20.878
1.60-1.70
1.82
0.191
28.90
2.13
0.355
26.86
2.18
1.241
29.934
1.70-1.80
1.82
0.191
32.67
2.13
0.355
33.35
1.58
0.896
35.63
1.80-2.00
3.03
0.319
52.30
2.13
0.355
52.02
3.44
1.957
57.442
＞2.00
24.24
2.550
83.92
19.86
3.309
83.88
27.73
15.774
83.816
合计
100.00
10.519
29.20
100.00
16.655
25.02
100.00
56.845
32.222
煤泥
6.25
0.701
46.82
10.19
1.89
45.55
2.94
3.086
46.625
总计
100.00
11.220
30.30
100.00
18.555
27.11
100.00
59.941
32.961
煤5原煤50-0.5mm浮沉综合表
表4.1-10
密度级
g/cm3
产率
γ,%
灰分
Ad,%
浮物累计
沉物累计
δ±0.1含量
可选性等级
产率
γ%
灰分
Ad%
产率
γ,%
灰分
Ad,%
密度
g/cm3
产率
γ,%
<1.3
8.82
3.087
8.82
3.087
100
32.22
1.30
46.20
极难选
1.3～1.4
37.42
7.119
46.24
6.40
91.18
35.04
1.40
50.74
极难选
1.4～1.5
13.13
12.497
59.37
7.75
53.76
54.44
1.50
18.51
中等可选
1.5～1.6
5.70
20.878
65.07
8.90
40.63
67.99
1.60
7.71
易选
1.6～1.7
2.18
29.934
67.25
9.58
34.93
75.68
1.70
4.38
易选
1.7～1.8
1.58
35.63
68.83
10.18
32.75
78.72
1.80
3.37
易选
1.8～2.0
3.44
57.442
72.27
12.43
31.17
80.90
1.90
3.07
易选
>2.0
27.73
83.816
100.00
32.22
27.73
83.816
合 计
100.00
32.222
（三）赤城煤田
赤城煤田主要可采层为煤5层。
1、煤质特征
（1）煤的物理性质及煤岩特征
a、煤的物理性质颜色均为黑色
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