煤炭业务常识教材.docx

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煤炭业务常识教材

煤炭业务常识

1煤炭产品基础知识

1.1煤炭的生成

煤炭是古代的有机物（主要是植物）的遗体，经过生物及化学的变质作用而形成的。

大体可分为两个阶段：

第一阶段是泥煤炭化阶段，即由植物转变成泥炭阶段。

当植物枯死之后，堆积在充满水的沼泽中，开始是水存在的氧气不足，后来在水面下隔绝空气，并细菌的作用下，知道植物的各部分不断分解，相互作用，最后植物的遗体变成了褐色或黑褐色的淤泥物质，这就是泥炭。

这个过程，叫做泥炭化过程。

这个阶段需要漫长的地质历史时期，需要进行千百万年。

第二阶段，由泥炭转变成褐煤，褐煤转变成烟煤，烟煤再转变成无烟煤阶段。

当泥炭层形成后。

有水经常冲刷大陆的低洼地方，带来了大量的上砂、石，在泥潭层逐渐形成岩层（称为顶板）。

被埋在顶板下的泥炭层在顶板下的泥潭层在顶板岩石层的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列变化，同时它的化学组成也发生了缓慢的变化，逐步变成比重较大，较致密的黑褐色的褐煤。

当顶板逐渐加厚，顶板的静压力逐渐增高，煤层中温度也逐渐升高后，煤质便发生变化，逐渐由成岩作用变成了以温度影响为主的变质作用。

这样褐煤逐渐变成了烟煤、无烟煤。

如果有更高的温度，最终可能变成石墨。

煤的形成必须具备四个先决条件：

植物条件；气候条件；地理条件；地壳运动条件。

1.2煤炭的性质

1）煤的物理性质

煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。

它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。

包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。

其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。

煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。

2）煤的化学性质

  煤的化学组成很复杂，但归纳起来可分为有机质和无机质两大类，以有机质为主体。

  煤中有机质是复杂的高分子有机化合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95％以上；煤中的无机质也含有少量的碳、氢、氧、硫等元素。

碳是煤中最重要的组分，其含量随煤化程度的加深而增高。

泥炭中碳含量为50％～60％，褐煤为60％～70％，烟煤为74％～92％，无烟煤为90％～98％。

煤中硫是最有害的化学成分。

煤燃烧时，其中硫生成SO2，腐蚀金属设备，污染环境。

煤中硫的含量可分为5级：

高硫煤，大于4％；富硫煤，为2.5％～4％；中硫煤，为1.5％～2.5％；低硫煤，为1.0％～1.5％；特低硫煤，小于或等于1％。

煤中硫又可分为有机硫和无机硫两大类。

煤中的无机质主要是水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值，其中绝大多数是煤中的有害成分。

 另外，还有一些稀有、分散和放射性元素，例如，锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等，它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。

其中某些元素的含量，一旦达到工业品位或可综合利用时，就是重要的矿产资源。

3）煤的工艺性质

    为了提高煤的综合利用价值，必须了解、研究煤的工艺性质，以满足各方面对煤质的要求。

煤的工艺性质主要包括：

粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度和可选性等。

1.3煤炭资源的分布

根据第三次全国煤田预测资料，除台湾省外，我国垂深2000米以浅的煤炭资源总量为55697.49亿吨，其中探明保有资源量10176.45亿吨，预测资源量45521.04亿吨。

在探明保有资源量中，生产、在建井占用资源量1916.04亿吨，尚未利用资源量8260.41亿吨。

我国煤炭资源主要分布于昆仑-秦岭-大别山以北、以西地区。

昆仑-秦岭-大别山一线以北的我国北方省区煤炭资源量之和为51842.82亿吨，占全国煤炭资源总量的93.08%；其余各省煤炭资源量之和为3854.67亿吨，仅占全国煤炭资源总量的6.98%。

在昆仑-秦岭-大别山以北地区探明保有资源量占全国探明保有资源量的90%以上；而这一线以南探明保有资源量不足全国探明保有资源量的10%。

显然，我国煤炭资源在地域分布上存在北多南少的特点。

大兴安岭-太行山-雪峰山一线以西的内蒙古、山西、四川、贵州等11个省区，煤炭资源量为51145.71亿吨，占全国煤炭资源总量的91.83%。

这一线以西地区，探明保有资源量占全国探明保有资源量的89%；而这一线以东地区，探明保有资源量仅占全国探明保有资源量的11%。

显然，我国煤炭资源在地域分布上存在西多东少的特点。

我国煤炭资源地域分布上的北多南少、西多东少的特点，决定了我国的西煤东运、北煤南运的基本生产格局。

我国煤炭资源量大于1000亿吨以上的省区是新疆、内蒙古、山西、陕西、河南、宁夏、甘肃、贵州等8个省区，煤炭资源量之和50750.83亿吨，占全国煤炭资源总量的91.12%；这8个省区探明保有资源量之和为8566.24亿吨，占全国探明保有资源量的84.18%。

我国煤炭资源量在500亿吨以上的有12个省区，这12个省区是1000亿吨的8个省区加安徽、云南、河北、山东四省，其煤炭资源量之和为53773.78，占全国煤炭资源总量的96.55%；这12个省区探明保有资源量之和为9533.22亿吨，占探明保有资源量的93.68%。

1.4煤炭分类及特征、分布

1）中国煤炭分类及特征

1989年10月，国家标准局发布《中国煤炭分类国家标准》（GB5751-86），依据干燥无灰基挥发分Vdaf、粘结指数G、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度b、煤样透光性P、煤的恒湿无灰基高位发热量Qgr，maf等6项分类指标，将煤分为14类。

即褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。

根据煤的煤化度，将我国所有的煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大煤类。

又根据煤化度和工业利用的特点，将褐煤分成2个小类，无烟煤分成3个小类。

烟煤比较复杂，按挥发分分为4个档次，即Vdaf＞10～20%、＞20～28%、＞28～37%和＞37％，分为低、中、中高和高四种挥发分烟煤。

按粘结性可以分为5个或6个档次，即GR．I．为0～5，称不粘结或弱粘结煤；GR．I．＞5～20，称弱粘结煤；GR．I．＞20～50，称为中等偏弱粘结煤；GR．I．＞50～65，称中等偏强粘结煤；GR．I．＞65，称强粘结煤。

在强粘结煤中，若y＞25mm或b＞150%（对于Vdaf＞28%，的肥煤，b＞220%）的煤，则称为特强粘结煤。

参见GB5751-1986。

各类煤的基本特征及用途如下：

1　褐煤。

它是煤化程度最低的煤。

其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、发热量低，含有不同数量的腐殖酸。

多被用作燃料、气化或低温干馏的原料，也可用来提取褐煤蜡、腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。

一号褐煤还可以作农田、果园的有机肥料。

2　长焰煤。

它的挥发分含量很高，没有或只有很小的粘结性，胶质层厚度不超过5mm,易燃烧，燃烧时有很长的火焰，故得名长焰煤。

可作为气化和低温干馏的原料，也可作民用和动力燃料。

3　不粘煤。

它水分大，没有粘结性，加热时基本上不产生胶质体，燃烧时发热量较小，含有一定的次生腐殖酸。

主要用作制造煤气和民用或动力燃料。

4　弱粘煤。

水分大，粘结性较弱，挥发分较高，加热时能产生较少的胶质体，能单独结焦，但结成的焦块小而易碎，粉焦率高。

这种煤主要用作气化原料和动力燃料。

5　1/2中粘煤。

它具有中等粘结性和中高挥发分。

可以作为配煤炼焦的原料，也可以作为气化用煤和动力燃料。

6　气煤。

挥发分高，胶质层较厚，热稳定性差。

能单独结焦，但炼出的焦炭细长易碎，收缩率大，且纵裂纹多，抗碎和耐磨性较差。

故只能用作配煤炼焦，还可用来炼油、制造煤气、生产氮肥或作动力燃料。

7　气肥煤。

它的挥发分和粘结性都很高，结焦性介于气煤和肥煤之间，单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学物质。

最适合高温干馏制造煤气，更是配煤炼焦的好原料。

8　肥煤。

具有很好的粘结性和中等及中高等挥发分，加热时能产生大量的胶质体，形成大于25mm的胶质层，结焦性最强。

用这种煤来炼焦，可以炼出熔融性和耐磨性都很好的焦炭，但这种焦炭横裂纹多，且焦根部分常有蜂焦，易碎成小块。

由于粘结性强，因此，它是配煤炼焦中的主要成分。

9　1/3焦煤。

它是介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤，具有很强的粘结性和中高等挥发分，单独用来炼焦时，可以形成熔融性良好、强度较大的焦炭。

因此，它是良好的配煤炼焦的基础煤。

10　焦煤。

具有中低等挥发分和中高等粘结性，加热时可形成稳定性很好的胶质体，单独用来炼焦，能形成结构致密、块度大、强度高、耐磨性好、裂纹少、不易破碎的焦炭。

但因其膨胀压力大，易造成推焦困难，损坏炉体，故一般都作为炼焦配煤使用。

11　瘦煤。

具有较低挥发分和中等粘结性。

单独炼焦时，能形成块度大、裂纹少、抗碎强度较好，但耐磨性较差的焦炭。

因此，用它加入配煤炼焦，可以增加焦炭的块度和强度。

12　贫瘦煤。

挥发分低，粘结性较弱，结焦性较差。

单独炼焦时，生成的焦粉很多。

但它能起到瘦化剂的作用。

故可作炼焦配煤使用，同时，也是民用和动力的好燃料。

13　贫煤。

具有一定的挥发分，加热时不产生胶质体，没有粘结性或只有微弱的粘结性，燃烧火焰短，炼焦时不结焦。

主要用于动力和民用燃料。

在缺乏瘦料的地区，也可充当配煤炼焦的瘦化剂。

14　无烟煤。

它是煤化程度最高的煤。

挥发分低、比重大、硬度高、燃烧时烟少火苗短、火力强。

通常作民用和动力燃料。

质量好的无烟煤可作气化原料、高炉喷吹和烧结铁矿石的燃料，以及制造电石、电极和炭素材料等。

除了以上的煤种以外，我国其它的煤炭品种尚有：

1　烛煤：

有一种炭，用纸就可点燃，并发出明亮的光焰，像蜡烛一样，因此人们称它为烛煤。

烛煤通常呈灰黑色或褐色，光泽也较暗淡，有时略带油脂光泽，断口呈贝壳状，含植物小袍子较多，可含少量藻类，也可能不含。

烛煤挥发物含量和焦油产出均较高。

主要产地：

山西的浑源、大同，山东的新滇、兖州和枣庄。

2　藻煤：

有—种光泽暗淡、结构均一、呈块状构造、韧性较大、易燃、有沥青味的煤；在显微镜下观察，可见它主要是由密集的藻类组成的，也含有少量粘土矿物，这就是藻煤。

藻煤的挥发物氢含量高、焦油产出较高，但有时灰分也高。

主要产地：

山西的浑源、蒲县，山东的肥城和兖州。

3　弱粘煤：

弱粘煤是隔绝空气加压时产生的。

胶质体很少，有时也可单独炼焦，但焦炭多呈小块，易粉碎。

炼焦时可小量配用。

它的主要用途是作气化原料和机车、发电厂燃料。

主要产地有陕西的彬（县）长（武）矿区、铜川的焦坪等。

4　煤精：

煤精是煤的一个特殊品种，煤精又称煤玉、炭精、灰根、乌玉、墨石、煤根石、墨精石等。

它同普通煤一样可以燃烧，其主要特点是质地致密，具有一定的韧性，不透明，黝黑闪亮，抛光后呈玻璃光泽，硬度2.4—4，相对密度1.3—1.35，可用作工艺雕刻制品原料；实物资料证实，有些煤精制品及其坯料被埋在地下数百年乃至数千年，仍保存完好，没有风化、龟裂现象。

沈阳新东遗址发掘出来的煤精雕刻制品，是我国从六七千年前石器时代就已开始利用煤炭的直接证据。

2）各种煤的分布

1　褐煤。

集中分布在内蒙古东部、云南中西部和黑龙江东部地区，这3省（自治区）的褐煤保有储量占全国的96%。

辽宁、河北、广西、山东、吉林、甘肃、四川、新疆等省（自治区）有少量分布，其余省（自治区）仅有零星赋存。

2　低变质烟煤（包括长焰煤、不粘煤和弱粘煤）。

主要分布在我国西北和华北各省（自治区），这两地区低变质烟煤保有储量，占全国该煤类的97.5%，其次是东北地区占全国的1.6%，其余3地区仅有零星分布。

从省（自治区）的赋存储量来看，最多的是陕西省，占全国的34.9%；第二是内蒙古，占全国的27.9%；第三是新疆，占全国的20.3%。

截止1996年末，全国低变质烟煤保有储量为4262亿t。

3　中变质烟煤（包括