旬耀矿区小寺子井田煤质特征及综合利用

第３期　张微李媛媛李亮等旬耀矿区小寺子井田煤质特征及综合利用　９５　旬耀矿区小寺子井田煤质　特征及综合利用　

张微，李媛媛，李　亮，高　莎　（陕西省煤田地质局－－ｊ＼六队，陕西西安７１００５４）　

摘要：根据旬耀矿区小寺子井田的煤质特征与成煤理化环境，对该区的可采煤层进行了化学分　析，并对煤质指标进行了评价，确定了其煤炭的分类及综合利用方向。　关键词：小寺子井田；煤质特征；综合利用　中图分类号：ＴＱ５３３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—７４９Ｘ（２０１３）０３—００９５—０３　

０　引言　黄陇侏罗纪煤田旬耀矿区小寺子井田延安组自　下而上划分两个含煤段，中段不含煤，下段含４Ｉ２　煤。４Ｉ２煤为井田内唯一可采煤层，厚度０．９８～　５．４７　ｍ，见煤工程点３５个，平均煤厚４．０３　ｍ，最大　可采厚度４．４４　ｍ，可采面积ｌ５．６９　ｋｍ　，可采面积占　井田面积７７．０６％，属较稳定煤层。本文就小寺子　井田煤质特征作简要分析。　１　煤质特征及成煤环境　１．１　煤质特征　本区煤层在自然光下为黑色块状，局部粉末状。　条痕灰褐至褐黑色，沥青光泽到弱玻璃光泽，断口呈　参差状，阶梯状，部分为贝壳状，质硬而脆，呈条带状　结构，有时显层状构造，具水平层理，内生裂隙发育　并有方解石充填。含有少量黄铁矿结核及浸染状黄　铁矿薄膜。　宏观煤岩组分：４　Ｉ２煤层上部为条带状亮煤及煤　暗组成，下部为亮煤，夹镜煤及暗煤，局部丝炭比较　富集，呈薄片状或条带状夹于其它组分之中。　宏观煤岩类型：４　煤层上部为半亮、半暗型夹暗　淡型煤，中部为半亮及半暗型煤，底部为半暗型煤。　显微煤岩组分：４　煤层有机显微组分含量较　收稿日期：２０１２—１２—０３　作者简介：张微（１９８６一），女，陕西渭南人，２００８年毕业于河南理　工大学地理信息专业，助理工程师，从事煤田地质勘查与研究工作。　高，平均值９３．６７％，其中镜质组含量较高，平均值　为６６．８６％。惰质组含量较低，平均值为２６．７２％。　壳质组含量为０．２３％。无机组分以碳酸盐类为主，　平均值２．８８％，硫化物类及粘土类含量较少，平均　值分别为１．９６％、１．４９％。　显微煤岩类型：按照ＧＢ／Ｔ１５５８９—１９９５《显微煤　岩类型分类》标准，本区煤层以微镜煤、微镜惰煤为　主，次为微惰煤、少量微硫铁质煤、微碳酸盐质煤及　微泥质煤。　本井田４　煤层镜质组最大反射率０．６４２％，属　于Ｉ变质阶段烟煤，以区域变质因素为主。　１．２煤岩特征与成煤理化环境　显微煤岩类型以微镜煤、微惰煤为主，显微组分　为木镜半丝质体、丝质体，碎屑半丝质体，氧化树脂　体边缘有各向异性和契形干燥构造，说明勘探区环　境经历了由氧化一弱还原的演化过程，而成煤气候　则表现为较干燥有利于植物繁衍和沼泽覆水较浅的　氧化环境，向气候湿润有利于植被大量繁茂和沼泽　覆水较深的还原环境的过程。煤层镜质组最大反射　率平均值０．６４２％，表明勘探区为低煤化度烟煤。　

２化学性质及工艺性能　２．１化学性质　工业分析：①水分（Ｍ　）。４　Ｉ２煤层原煤空气干　燥基水分值变化在５．３０％～１０．０１％之间，平均值　为７．８５％，剖面上原煤水分含量自上而下有所降　低。本区煤炭空气干燥基水分较发电用煤标准低，　陕西煤炭　有利于能源转换；②灰分（Ａ　）。４　煤层原煤灰分　产率值变化在１２．６９％～２７．６７％，平均值１９．７５％，　标准差为４．６％，依据国家标准煤炭质量分级，属灰　分产率变化小的中灰煤。经１．４密度液浮选后，４Ｉ２　煤层浮煤灰分产率值变化在３．４０％一６．３６％，平均　值为４．９０％。原煤灰分产率平面分布特征为：区内　大面积为中灰煤，井田西北部及西南部为低灰煤；③　浮煤挥发分（Ｖ　）。４　煤层浮煤挥发分产率在　３３．４８％～３８．０９％之间，平均３５．９６％，属中高挥发　分煤；④发热量。４　煤层、干燥基高位发热量　（Ｑ　）平均值为２６．１０　ＭＪ／ｋｇ，依据国家标准评价，　属高热值煤；煤层干燥基低位发热量（Ｑ　）平均值　为２５．４７　ＭＪ／ｋｇ；⑤煤的固定碳和燃料比。煤固定碳　的高低是评价动力用煤和气化用煤的一个重要指　标，燃料比是表征煤化程度的指标，本区４　煤层固　定碳及燃料比如表１所示。　表Ｉ煤层固定碳及燃料比表　项目／％　煤层４　空气干燥基固定碳　干基固定碳　燃料比　４７．２５　５１．２７　１．３２　表１中反映出区内煤层干基固定碳（ＦＣｄ）分别　为５１．２７％，依据ＭＴ／ＴＳ６１—１９９６标准评价，属低固　定碳煤。煤层燃料比１．３２，表征煤化程度低。　有害组分：①硫分。４　煤层原煤全硫含量变化　为１．２９％～２．９９％，平均值２．０９％，标准差０．５，依　据国家标准煤炭质量分级评价，属硫分变化小的中　高硫煤。井田内大范围面积为中高硫煤区，仅中南　及西部个别样点为中硫煤。煤层浮煤全硫含量平均　值为１．１７％。煤层原煤各种硫以硫化铁硫为主，平　均值为１．２８％，有机硫次之，平均值为０．７３％；煤层　硫酸盐硫含量较少，平均值为０．０８％。浮煤中以有　机硫为主，平均值为０．８４％，硫化铁硫次之，平均值　０．２４％，硫酸盐硫含量较少，平均值为０．０９％；②磷　（Ｐ　）。煤层原煤磷含量值在０．００５％～０．２６８％之　间，平均值为０．０３１％，属低磷分煤；煤层浮煤磷含　量值在０．００１％～０．１５２％之间，平均值为０．０２２％。　工业用煤质量要求煤中磷分含量小于０．０５０％；③　氯、氟、砷。本井田煤层氯含量值为０．００１％～　０．０６０％，平均值为０．０２３％，属特低氯煤，燃烧对锅炉　无害。煤层原煤氟含量为９０～３６０　Ｉｘｇ／ｇ，平均值为　１７８　ｇ，浮煤氟含量在３３～２００　ｇ／ｇ之间，平均　值为８４　ｇ／ｇ。参考国外资料，自然界煤中氟含量　平均值在１００　ｇ左右，含氟量超过３００ｌａ，ｇ／ｇ的煤　属高氟煤，说明本区各煤层氟含量低。原煤砷含量　在３～２４×１０　％之间变化，平均值为９×１０Ｉ４％，　属Ⅲ级含砷煤，浮煤砷含量平均值３×１０　％，酿造　和食品工业燃烧用煤要求砷含量小于８　Ｘ　１０　Ｉ４％。　工业分析：①浮煤元素分析。煤的可燃基由多　种碳、氢化合和其它有机物组成，其主要化学元素为　碳、氢、氮、氧和硫。碳含量在７９．０６％～８２．８２％之　间、平均值为８１．０２％；氢３．３４％～５．２７％、平均值　为４．０５％；氮１．０５％一１．２７％、平均值为１．１２％；氧　１０．７８％～１５．２８％，平均值为１２．５９％；②煤的碳氢　比。煤的碳氢比是液化用煤的重要指标之一。本区　４　煤层的碳氢比为２０．０。　２．２工艺性能　粘结性与结焦性：４　煤层粘结性指数（ＧＲＩ）为　０，原煤焦渣特征绝大部分为２，浮煤焦渣特征大部　分为２～３，说明本区各煤层粘结性、结焦性差。　燃烧性能：①可磨性。煤的哈氏可磨性指数　（ＨＧＩ），是评价粉煤锅炉用煤成粉难易程度的重要　指标，该指标与煤的细度、水分和粒度相关。本井田　４　煤层原煤哈氏可磨性指数平均值５９，属较难磨　煤。浮煤哈氏可磨性指数平均值７０；②煤灰熔融　性。本井田煤层软化温度（ＳＴ）平均值１　２５８￣Ｃ，属　中等软化温度灰。煤层灰软化温度（ＳＴ）分级（见表　２）。煤灰熔融性是动力用煤的主要指标，是固态排　渣炉重要设计参数，也是判断煤灰渣的重要依据之　

一。

井田内４　煤层软化温度（ＳＴ）与流动温度　

（　）温差平均为４７℃，表明煤在熔炉中燃烧时不易　结渣，产生断续流。　

表２各煤层灰熔融性（ｓＴ）分级及其比例统计表　低软化温度灰　较低软化温度灰　中等软化温度灰　较高软化温度灰　煤层　点数／个————　———一　———　＝＿　一一—　■　

４一　煤　１８　１　１５０％～１　２４ＯｏＣ（５）　１　２５０℃～１　２６０￣Ｃ（４）　６１％　１７％　１　３５０℃　１　４１２　９０Ｃ　

２２％　第３期　张微李媛媛李亮等旬耀矿区小寺子井田煤质特征及综合利用　９７　气化性能：①抗碎强度。彬长矿区详查阶段在　火石咀煤矿采样进行自由落下试验，粒度大于２５　ｍｍ占８５．４％一８６．０％，属高强度煤，本井田煤层可　与火石咀煤矿煤层类比。但根据钻孔煤芯观察，一　般惰质组分含量高的煤遇外力常裂成碎片，强度有　所下降，本井田煤层惰质组分含量较高，故认为抗碎　强度应属中等至强；②热稳定性。热稳定性是指块　煤在规定条件下受热保持一定块度的性质。本井田　４　煤层大于６　ｒａｍ（Ｔｓ＋６）残渣平均值８３．４％，属　高热稳定性煤；③煤对ＣＯ　反应性。本井田４　煤　层反应性随着温度的升高而增大，８５０￣Ｃ时，反应性　平均值１７．０％，９５０￣Ｃ时，反应性平均值３８．９％，当　温度升高到１　１００ｃＩ＝时，反应性平均值７９．６％，４　煤层反应性曲线见图１。从图中可以看出，按沸腾　层发生炉用煤要求（试验温度９５０￣Ｃ，口值≥６０％），　该煤层对ＣＯ　反应性未达到此标准，一般试验温度　１　０２５℃时，口值可达到６０％。　低温干馏（焦油产率Ｔ　）：４－２煤层原煤焦油产率　

ＵＵ　ＵＵ　ｌＵＵＵ　ｌｌＵＵ　温度／℃　

图１煤层对ＣＯ　反应性曲线　

３　煤炭分类及煤的综合利用　３．１煤炭分类　本区煤炭属中灰，中高硫，低磷、富油，中高挥发　分，中等软化温度灰，高热值不粘煤３ｌ　，煤层主要　煤质指标，见表３。　

表３煤层主要煤质指标统计表　

３．２煤的利用　本区煤层各项煤质指标均符合动力用煤标准。　煤在高温含氧的条件下进行气化，使有机质转　变为甲烷、一氧化碳和氢等气体，统称煤气。煤气可　作燃料和有机化学工业原料。本区煤作固定床气化　用煤，固定碳含量较低，若作沸腾床气化用煤，ＣＯ：　反应性偏低，但提高温度，反应性迅速提高。　本区煤层低温干馏试验结果表明，原煤焦油产　率平均值８．３％，属富油煤，浮煤焦油产率平均值　

ｌ１．１％。焦油可作为生产化工产品和油品的原料。　参考文献：　［１］　陕西省煤田地质局一八六队．陕西省黄陇侏罗纪　煤田旬耀矿区小寺子井田勘探地质报告［Ｒ］．　２０１０．　［２］　陈鹏．中国煤炭性质、分类和利用［Ｍ］．北京：化　学工业出版社，２００１．　［３］杨金和，陈文敏，段云龙．煤炭化验手册［Ｍ］．北　京：煤炭工业出版社，２００４．　

（上接第７５页）　参考文献：　［１］赵亚辉，顾洁，李文锋．光电显示技术［Ｍ］．北京：　清华大学出版社，２０１０．２．　［２］　雷维礼．接入网技术［Ｍ］．北京：清华大学出版　社，２００６．９．　［３］戴逸民，王培康．通讯网的安全理论与技术［Ｍ］．　北京：清华大学出版社，２００６．７．　

［４］　包建新．光纤通讯技术基础［Ｍ］．哈尔滨．哈尔滨　工程大学出版社，２００８．３．　［５］３Ｇ移动通讯技术的ＫＴ１５１矿用无线通讯系统．　ｈｔｔｐ：／／ｗｅｎｋｕ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｍ／ｖｉｅｗ／０ｂ５３３５ｅ　９９９８￣ｃ　２２ｂｃｄ　１０ｄ７１．ｈｔｍ１．　［６］　矿用无线通讯系统中３Ｇ技术的应用．ｈｔｔｐ：／／　ｗｅｎｋｕ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｍ／ｖｉｅｗ／７ｅｂｌ６　ｄ３ｄ３７６　ｂａｆ　１ｆｉｅ４　ｆａｄ８６．ｈｔｍ１．