煤的分类及煤质评价.ppt

第六章煤的分类及煤质评价,第一节煤的分类指标第二节中国煤分类第三节国际煤分类第四节各种煤的特性及用途第五节炼焦煤种和配煤原理第六节煤质评价,第一节煤的分类指标表6-1一些国家煤炭分类指标及方案对照简表,一、反映煤化程度的指标,挥发分、碳含量、氢含量、发热量、镜质组反射率、透光率等。二、反映煤黏结性、结焦性的指标黏结指数、罗加指数、胶质层最大厚度、自由膨胀序数、奥亚膨胀度、葛金焦型等。,第二节中国煤分类一、中国现行煤炭分类方案,1.分类指标：反映煤化程度的指标：干燥无灰基挥发份，干燥无灰基氢含量、恒湿无灰基高位发热量、目视比色透光率；反映黏结性和结焦性的指标：黏结指数、胶质层最大厚度、奥亚膨胀度。,2.分类表示方法,（1）、汉字：如无烟煤、长焰煤、褐煤等（2）、符号：汉语拼音字头如JM、FM等（3）、数码：根据分类指标数值的大小给定两位数码如01.32.46、51等,3.中国现行煤炭分类表,1989年10月1日正式实施的新的煤炭工业分类表：（1）煤炭分类总表（2）无烟煤分类表（3）烟煤分类表（4）褐煤分类表,表6-2煤的分类总表,表6-3无烟煤的分类,表6-4烟煤的分类,表6-4烟煤的分类,表6-4烟煤的分类,表6-5褐煤的分类,二、中国煤炭分类标准使用举例,例题6-1：某煤样用密度1.7kg/L的氯化锌重液分选后，其浮煤挥发分Vdaf为4.53%，元素分析Hdaf为1.98%，试确定其煤质牌号？解：根据Vdaf为4.53%，应划分为02号无烟煤，根据Hdaf为1.98%，应划分为01号无烟煤，两者矛盾，以氢含量划分为准，最终确定为01号无烟煤。,例题6-2：某烟煤在密度1.4kg/L的氯化锌重液中分选出的浮煤Vdaf为27.5%，黏结指数G为86，胶质层厚度y为26.5mm，奥亚膨胀度b为145%，确定煤质牌号？解：因为G85，应用y或b作为辅助分类指标，根据y25，Vdaf为27.5%，应划分为肥煤26号，根据b150，Vdaf为27.5%，应划分为焦煤25号，两者矛盾，以y值为准，最终确定为26号肥煤。,例题6-3：某烟煤用密度1.4kg/L的氯化锌重液分选后，其浮煤Vdaf为38.5%，黏结指数G为95，b值为195%，y值为28.0mm，确定煤的类别？解：因为G85，应用y或b作为辅助分类指标，根据y25，Vdaf为38.5%，应划分为46号气肥煤，根据b值220，Vdaf为38.5%，应划分为45号气煤，两者矛盾，以y值为准，最终确定为46号气肥煤。,例题6-4：某年轻煤在密度1.4kg/L的重液中分选后，其浮煤挥发分Vdaf为49.52%，G值为0，目视比色透光率Pm为47.5%，Qgr,maf为25.01MJ/kg，确定煤的类别？解：根据Vdaf37%，G值为0，可初步确定该煤为长焰煤41号或褐煤，此时，可根据PM确定，PM50%一定是长焰煤，PM30%，一定是褐煤，而PM30%50%时，可能是长焰煤，也可能是褐煤，该煤即是这种情况，这时，就应根据Qgr,maf进行划分，Qgr,maf24MJ/kg为褐煤，Qgr,maf24MJ/kg为长焰煤，所以最后确定该煤为41号长焰煤。,三、中国煤炭编码系统,中国煤炭编码系统采用了8个参数12位数码组成编码系统，它是一个不分类别，只依据煤质结果进行编码的系统。中国煤炭分类编码系统适用于各煤阶的腐植煤（煤的恒湿无灰基高位发热量24MJ/kg定为低阶煤；24MJ/kg的煤为中、高阶煤），并按煤阶、煤的主要工艺性质及煤对环境的影响因素进行编码。,1.编码采用的指标,采用镜质组平均随机反射率Rran，发热量Qgr,daf（对于低煤阶煤用Qgr,maf），挥发分Vdaf和全水分Mt，（对于低煤阶煤）作为煤阶参数；采用黏结性指数GRI（对于高、中煤阶煤）、焦油产率Tar,daf，（对于低煤阶煤）、发热量和挥发分作为重要工艺参数；采用灰分产率Ad和全硫St,d作为煤对环境影响的参数。,2.编码的方法,(1）镜质组平均随机反射率：R，%，两位数；(2）干燥无灰基高位发热量：Qgr,daf，MJ/Kg，两位数；对于低煤阶煤采用恒湿无灰基高位发热量：Qgr,maf，MJ/Kg，两位数；（3）干燥无灰基挥发分：Vdaf，%，两位数；（4）黏结指数：GRI，简记G，两位数（对中、高煤阶煤）；（5）全水分：Mt，%，一位数（对低煤阶煤）；（6）焦油产率：Tar,daf，%，一位数（对低煤阶煤）；（7）干燥基灰分：Ad，%，两位数；（8）干燥基全硫：St,d，%，两位数。,3.对于各煤阶煤的编码规定及顺序如下：,（1）第一位及第二位数码表示0.1%范围的镜质组平均随机反射率下限值乘以10后取整；（2）第三位及第四位数码表示1MJ/kg范围干燥无灰基高位发热量下限值，取整；对低煤阶煤，采用恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf，两位数，表示1MJ/kg范围内下限值，取整；（3）第五位及第六位数码表示干燥无灰分基挥发分以1%范围的下限值，取整；（4）第七位及第八位数码表示黏结指数；用GRI值除10的下限值取整，如从0到小于10，记作00；10以上到小于20记作01；20以上到小于30，记作02；90以上到小于100，记作09；余类推；100以上记作10；（5）对于低煤阶煤，第七位表示全水分，从0到小于20（质量百分数）时，记作1；20%以上除以10的Mt的下限值，取整；（6）对于低煤阶煤，第八位表示焦油产率Tar,daf，%，一位数；当Tar,daf小于10%时，记作1，大于10%到小于15%，记作2，大于15%到小于20%，记作3，即以5%为间隔，依次类推；（7）第九位及第十位数码表示1%范围取整后干燥基灰分的下限值；（8）第十一位及第十二位数码表示0.1%范围干燥基全硫含量乘以10后下限值取整。,4.编码举例,（1）山东某地低煤阶煤：编码Rran=0.53%05Qgr,daf=22.3MJ/Kg22Vdaf=47.51%47Mt=24.58%2Tar,daf=11.80%2Ad=9.32%09St,d=0.6406该煤的编码为：052247220906,（2）河北某地焦煤（中煤阶煤）编码Rran=1.24%12Qgr,daf=36.0MJ/Kg36Vdaf=24.46%24GRI=8808Ad=14.49%14St,d=0.59%05该煤的编码为：123624081405,（3）京西某矿无烟煤（高煤阶煤）编码Rran=9.93%50Qgr,daf=33.1MJ/Kg33Vdaf=3.47%03GRI未测Ad=5.55%05St,d=0.25%02该煤的编码为：5033030502,第三节国际煤分类一、硬煤的国际分类,1.硬煤的定义：硬煤是指恒湿无灰基高位发热量大于24MJ/kg的烟煤和无烟煤。2.硬煤国际分类方案使用的指标有：挥发分和发热量（用它们表征煤化程度）；坩埚膨胀序数或罗加指数（用它们表征煤的黏结性）；奥亚膨胀性试验或葛金试验（用它们表征煤的结焦性）。,3.分类方法应用：,（1）以挥发分和发热量作为第一分类指标，将煤分为10个类别，(Vdaf33.0%后，用Qgr,maf划分），并分别以09共10个数字表示这10个类别。（2）在每一类中又以坩埚膨胀序数或罗加指数作为第二指标将煤分为4个组，并分别以03共4个数字表示。（3）在每一组中再以膨胀性试验或葛金试验作为第三指标，将煤分成6个亚组，并分别以05共6个数字表示。,4.国际硬煤分类表,在国际硬煤分类中共划分出62个煤种，其中烟煤59个煤种，无烟煤3个煤种。为了便于统计和使用，又把煤质特征相近的煤种进行了合并，共形成11个统计组（见表6-9），分别用罗马数字至来表示，其中组又分为A、B、C和D；组分为A和B。,二、褐煤的国际分类1974年国际标准化组织制定了褐煤的国际分类方案，（ISO2950-1974），该分类方案根据新采集煤的无灰基全水分含量，将煤分成6类，再根据干燥无灰基焦油产率将煤分成5组，共形成30个组别，且各组别都以2位阿拉伯数字进行编码（见表6-10）。,表6-10国际褐煤分类表,第四节各种煤的特性及用途,1.褐煤（HM）水分大、孔隙大、密度小、挥发分高、不黏结，含有不同数量的腐植酸。煤中氢含量高达15%30%，化学反应性强，热稳定性差。2.长焰煤（CY）是煤化程度最低的烟煤，有的还含有一定量的腐植酸。煤的燃点低，贮存时易风化碎裂。3.不黏煤（BN）煤中水分含量高，发热量较低，有的含一定量再生腐植酸，煤中氧含量多在10%15%左右。主要用作发电和气化用煤，也可作动力用煤及民用燃料。,4.弱黏煤（RN）是一种黏结性较弱的从低变质到中等变质程度的非炼焦用烟煤。适易作气化原料及动力燃料使用。5.1/2中黏煤（1/2ZN）是一种中等黏结性、中高挥发分的烟煤。用于气化或动力用煤，炼焦时也可适量配入。6.气煤（QM）是一种变质程度较低的炼焦煤，结焦性较好，热解时能产生较多的煤气和焦油，胶质体的热稳定性较差，在配煤炼焦时多配入气煤可增加煤气和化学产品的回收率，有些气煤也可用于高温干馏制造城市煤气。,7.气肥煤（QF）是一种挥发分产率和胶质层厚度都很高的强黏结性炼焦煤，结焦性优于气煤而劣于肥煤，气肥煤最适宜高温干馏制煤气，用于配煤炼焦可增加化学产品的回收率。8.1/3焦煤（1/3JM）是一种中等偏高挥发分的强黏结性炼焦煤，它既能单独炼焦，同时也是良好的配煤炼焦的基础煤，炼焦时它的配入在较宽范围内波动都能获得高强度的焦炭。9.肥煤（FM）是中等挥发分及中高挥发分的强黏结性炼焦煤，热解时能产生大量胶质体。单独炼焦时能生成熔融性好、强度高的焦炭，耐磨强度优于相同挥发分的焦煤炼出的焦炭，但是单独炼焦时焦炭有较多的横裂纹，焦根部位常有蜂焦。是配煤炼焦的基础煤。,10.焦煤（JM）是一种结焦性较强的炼焦煤，加热时能产生热稳定性很高的胶质体。单独炼焦时能得到块度大，裂纹少，抗碎强度和耐磨强度都很高的焦炭，但是单独炼焦时膨胀压力大，有时推焦困难，一般用作配煤炼焦较好11.瘦煤（SM）是低挥发分中等黏结性的炼焦煤，炼焦过程中能产生相当数量的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度较好的焦炭，但耐磨强度较差，用于配煤炼焦使用较好。高硫、高灰的瘦煤一般只用作电厂及锅炉燃料。12.贫瘦煤（PS）是炼焦煤中变质程度最高的一种，其特点是挥发分较低，黏结性比典型瘦煤差。单独炼焦时，生成的粉焦多，配煤炼焦时配入较少比例就能起到瘦化作用，有利于提高焦炭的块度。这种煤也可用于发电、机车、民用及锅炉燃料。13.贫煤（PM）是煤化程度最高的烟煤，不黏结或弱黏结。燃烧时火焰短，耐烧，燃点高。主要用作电厂燃料、民用和工业锅炉的燃料。14.无烟煤（WY）无烟煤的特点是挥发分产率低，固定碳含量高，纯煤真相对密度达到1.351.90，无黏结性，燃点高，燃烧时不冒烟。无烟煤主要供民用和做合成氨造气的原料；低灰、低硫、可磨性好的无烟煤不仅是理想的高炉喷吹和烧结铁矿石的燃料，而且还可制造各种碳素材料（碳电极、炭块、阳极糊和活性炭等）,第五节炼焦煤种和配煤原理,一、炼焦煤种我国炼焦用煤包括：气煤、1/3焦煤、气肥煤、肥煤、1/2中黏煤、焦煤、瘦煤和贫瘦煤共八类。配煤炼焦是以各单种煤的特性以及它们在配合煤中的相容性为基础的，其中焦煤可以起到提高焦炭机械强度的作用；肥煤一般是配煤炼焦的骨架煤和基础煤，它可以多配用弱黏结性煤或不黏结煤；配入气肥煤可增加焦化厂的化学产品产率；1/3焦煤是配煤炼焦的良好骨架煤，可多配入使用,二、配煤原理,1.常规配煤方法目前我国的常规配煤方法都属于经验方法。在设计配煤方案时，必须要保证配合煤的灰分、硫分、水分、挥发分、镜质组反射率、黏结指数、胶质层厚度、膨胀压力、煤的细度等指标符合对配煤的质量要求，上述配煤指标可以直接测得，也可以通过计算得出，计算的原理是建立在配合煤的灰分、硫分、胶质层厚度、挥发分等指标具有加和性的基础上，计算公式如下：,式中x配合煤的某一项指标；Xi各单种煤的同一指标；Ci各单种煤的质量分数。例题6-5：某焦化厂准备用三种煤配合炼焦，三种煤的胶质层厚度分别为：y1=12mm、y2=15mm、y3=30mm，计划将三种煤按20%、40%、40%的比例配合，试求配合煤的胶质层厚度？解：,2.黏结组分纤维质组分配煤原理,这种配煤原理将煤中的组分分为黏结组分和纤维质组分两部分。且认为要得到优质焦炭，在配合煤中既要有骨架，又要有黏结组分，黏结组分的数量反映煤的黏结能力，纤维质组分的强度决定了焦炭强度，（1）由于强黏结性煤中黏结组分适量，纤维质组分的强度高，所以强黏结性煤可炼得强度高的焦炭。（2）在黏结组分多的弱黏结煤中，由于纤维质组分的强度低，所以配用这种煤时，需要添加焦粉之类的补强剂，才能炼出高强度的焦炭。（3）对于一般的弱黏结煤来说，不仅黏结组分少，而且纤维质组分的强度也低，所以配用这种煤时，不仅要添加黏结剂来补充黏结组分的不足，还要添加补强剂来提高纤维质组分的强度，才能得到合格的焦炭。（4）在非黏结性煤中，黏结组分的数量更少，纤维质组分的强度更低，配入这种煤时需添加更多的黏结剂和补强剂才能改善焦炭的质量。（5）在无烟煤中，只有强度较高的纤维质组分，几乎没有黏结组分，所以配用无烟煤时，需添加黏结剂才能炼出足够强度的焦炭。,第六节煤质评价,一、煤质评价的阶段与任务1.煤质初步评价阶段煤质初步评价阶段相当于煤田普查时期对煤质进行的研究和评价。这一阶段主要研究煤的成因类型、煤岩组成、煤的物理性质和化学性质。需要测定的指标有：煤的工业分析、元素分析、煤的发热量、煤灰成分、煤的灰溶融性、各种黏结性、结焦性指标、煤的抗碎强度、煤的密度、腐植酸含量、透光率等。通过对这些指标的分析研究，了解可采煤层的煤质特征，初步确定煤的种类，对煤的加工利用方向提出初步评价。,2.煤质详细评价阶段煤质详细评价阶段相当于煤田地质详查和精查阶段对煤质的研究和评价。这一阶段煤质分析、化验项目更加全面，除了煤质初步评价阶段所测的各项指标外，还需测定煤的热稳定性、反应性、可磨性、可选性、低温干馏试验、200Kg焦炉试验等工艺性质。3.煤质最终评价煤质最终评价相当于煤矿开采时期和煤加工、利用时期对煤质进行的研究和评价。因为这一阶段煤的加工利用方向及加工利用工艺流程已经确定，所以煤质研究工作主要是进行定期或随机取样分析，并根据开采和加工利用的需要，对一些煤质指标进行测定，了解煤质的变化，检查煤的质量是否符合要求。,二、煤质评价的内容,1.地质评价地质评价一般是在煤质初步评价阶段和煤质详细评价阶段由地质工作者进行。2.工艺技术评价根据测得的煤的工艺性质指标，结合各种工业部门对煤质的要求，确定煤的加工利用方向；在已知煤质特征和加工利用方式的条件下，研究如何通过工艺技术途径（配煤、洗选、成型、改变炉型、改变工艺操作方法等）来改善煤的性质，提高煤的使用价值。3.经济与环保方面的评价是指从经济观点，研究怎样才能最合理地利用煤炭资源，最大限度地提高产品的附加值，取得最好的经济效益。经济评价的内容包括以下几个方面：煤炭开采方面的经济评价研究煤炭加工利用方式是否最经济、最合理。研究煤的综合利用途径，环境保护方面的研究，,三、煤质评价方法1.化学方法从化学角度出发研究煤的组成，化学性质和工艺性质。即利用工业分析和元素分析的方法对煤质进行评价。2.煤岩方法通过对煤岩组成和性质的分析及显微煤岩定量统计，来许定煤的化学性质和工艺性质。3.工艺方法通过对煤进行工艺加工的研究来确定煤的利用方向。4.物理及物理化学方法通过对煤的密度、硬度、裂隙、可磨性、电性质、磁性质等物理性质及孔隙率、表面积、润湿性、吸附性等物理化学性质的测定来研究煤，从而对煤质进行评价的方法。,四、煤质评价举例,例题6-6：某矿煤样煤质分析结果如表6-11所示，试对该煤进行煤质评价。表6-11某矿煤样分析结果,解：根据Vdaf=15.0%，GRI=37，查中国煤的分类表，确定煤种为瘦煤。根据GRI=37，判断该煤黏结性较差。根据St,d=0.4%，确定为特低硫煤。根据Ad=26.5%，可知灰分超过炼焦煤的要求，如能通过洗选使灰分大幅降低，可考虑用做炼焦配煤或气化用煤。另外，该煤的发热量不太高，但软化温度高，可与挥发分较高、发热量较大的煤混合后作为机车的燃料。,例题6-7：某煤层煤样化验结果见表,经1.4kgL重液分选后，精煤回收率为42%，精煤化验结果如下表所示。,经1.5kgL重液分选后，精煤回收率为69.8%，干燥基灰分Ad=10.22%，试对该煤层进行煤质评价。,解：根据Vdaf=26.4%（或Vdaf=24.45%），GRI=78，查中国煤的分类表，确定煤种为焦煤。根据GRI=78、焦渣数征为7，可知该煤黏结性、结焦性好。根据原煤灰分Ad=24.32%，经1.4kgL重液分选后精煤灰分Ad=7.6%，可知该煤的可选性好，但原煤灰分高不能炼焦，而精煤灰分低，符合炼焦煤要求，不足的是经1.4kgL分选后的精煤回收率只有42%（太低），后来经1.5kgL重液分选后精煤回收率达69.8%（较高），而灰分为10.22%仍符合炼焦煤要求。另外，该煤St,d=0.42%（或0.48%）为特低硫煤，符合炼焦使用。所以该煤经1.5kgL重液洗选后可作优质炼焦煤使用，也可以和结焦性较差，但灰分低的煤配合炼焦（适合炼焦的煤，优先考虑炼焦使用）。,例题6-8：某煤样化验结果如表6-14，试对该煤样进行煤质评价。,表6-14某煤样化验结果,表6-15褐煤工艺性质指标,解：因为Vdaf=55%，查中国煤的分类表可能为褐煤、长焰煤、气煤、气肥煤，再根据Cdaf=66.72%，Hdaf=6.31%，Odaf=24.58%，确定煤种可能是褐煤或风化煤（氧的含量很高），这时可用透光率（PM=52%）加以区别，一般风化煤的透光率很大（近100%），而褐煤的透光率为50%左右，所以确定该煤种为褐煤。为了确定褐煤的用途，需进一步测定其工艺性质（见表6-15）。根据分析结果，该煤可用作制苯萃取物的原料及生产腐植酸的原料。其焦油产率Tar,d=8.5%，属中等含油煤，也可作煤油原料。另外，镓的含量高，可从煤灰中提取镓，但煤中锗含量低，不值得提取。,例题6-9：某矿煤层的宏观特征以光亮型煤为主，也有半暗型煤，似金属光泽，条痕为灰黑色，密度大，硬度大，块状。化验分析结果如下原煤：Mad=2.86%，Ad=18.14%，Vdaf=5.25%，Qnet,ar=34MJ/Kg，St,d=0.58%，TS+13=87.2%，TS-1=0.2%，抗碎强度（25mm）=85%，洗选后其精煤指标见表6-16。试对该煤进行煤质评价。表6-16精煤煤质指标,解：根据Vdaf=5.25%，Cdaf=94.17%，Hdaf=1.05%，可确定该煤为无烟煤。该煤硫含量低（St,d=0.58%），原煤灰分高（Ad=18.14%），但洗选后灰分降至5.87%，成为低灰煤，说明煤的可选性好，且热稳定性好，灰溶融性高，抗碎强度大，为优质无烟煤，可优先考虑作为生产合成氨或氮肥的原料。另外该煤的发热性量大，灰溶融性高，还可作为机车用煤、电厂用煤及固定排渣锅炉的动力用煤。,