煤炭产地及特性

煤炭产地及特性煤被称为工业的“粮食”，其种类多种多样，以我国为例，一般来说煤炭资源分为烟煤、无烟煤和褐煤。一、烟煤。工业用煤主要是烟煤，烟煤的种类也较多，主要有以下的各种类型。长焰煤：长焰煤是最年轻的烟煤。呈弱粘结性的长焰煤在低温干馏时能析出较多的焦油。—般用作动力、民用燃料，气化原料，也可供低温干馏生产半焦或炼油原料。主要产地有甘肃的靖运、河南的义马、陕西的彬县、辽宁的阜新、抚顺，山西的大同及平朔等。瘦煤：瘦煤属中高等变质烟煤，加热时能产生少量的胶质体，软化温度高，可以单独炼焦，结成的焦炭块度大，裂纹少，熔解较差，耐磨强度低。主要产地有陕西的铜川、韩城、蒲白和澄合等煤矿，河南的平顶山，河北的峰峰煤矿等。不粘煤：不粘煤在焦化中不结焦，煤的水分有时高达10％以上，一般用作动力及民用燃烧，也可作气化用煤。主要产地有辽宁的阜新、陕西的神府等。气煤：气煤属低等变质烟煤，加热时有较多的挥发物和焦油析出，胶质体的热稳定性差。气煤能单独炼焦，但焦炭细长而易碎，配煤炼焦可以增加煤气生产率和提高副产品回收率。主要产地有山西的大同、黑龙江的鹤岗、江西的乐平，陕西的黄陵等地。焦煤：焦煤属中等变质烟煤，加热时能产生稳定性很好的胶质体。焦煤是优质的炼焦原料，用焦煤单独炼焦时，所得焦炭块度大、裂纹少；机械强度和耐磨强度都很高，但由于膨胀压力大，用大型炼焦炉生产时，易造成推焦困难。主要产地有河北的开滦、峰峰，江苏的大屯，安徽的两淮、山西的轩岗和黑龙江的双鸭山等煤矿。肥煤：肥煤属中等变质的烟煤，加热时能产生大量的胶质体。在炼焦过程中，煤的软化、固化温度的间隔较大，用肥煤单独炼焦时能产生熔解性良好的焦炭。但裂纹较多，焦炭易成小块，机械强度及耐磨强度均差，多用作配煤炼焦的主要成分。主要产地有山东的究州，河南的平顶山和山西的霍县等。二、除了烟煤以外，无烟煤也是我国其它的煤炭品种，尚有：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军较高。主要产地：山西的浑源、大同，山东的新滇、兖州和枣庄。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、焦油产出宰高，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。弱钻煤：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。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。无烟煤：无烟煤是变质最深的矿产煤，含碳量通常高达90％一98％，而可燃基氢含量很低，一般＜4％，它的化学反应性较低，光泽强、硬度高，常常供作民用燃料。但有些化学反应性较强，热稳定性较高的无烟煤，可用作化学作合成的原料。而低灰、低硫的老年无烟煤则是生产碳素制品的重要原料。无烟煤主要产地有宁夏的汝箕沟，山西的晋城、阳泉，河南的焦作、郑州，贵州的毕节地区等。三、褐煤：褐煤是未经变质的煤，其化学反应性强，放在空气中极易风化而破碎成小块，热稳定差，块煤加热后破碎严重，多作民用燃料或煤化工产品，如褐煤腊、硝基腐植酸铵等。主要产地有内蒙古伊敏河、霍林河、大雁、元宝山、准噶尔，云南小龙潭、昭通等。炼焦用煤对煤炭质量的要求1、单种炼焦煤的结焦特性及其在配煤中的作用(1)气煤：气煤在加热时能产生较多的胶质体。但这种胶质体的热稳定性差，容易分解。气煤由半焦转变为焦炭时，产生大量挥发物，因此收缩度大，形成焦炭纵裂纹多，块度小，机械强度较低。但在配煤中配入气煤，可以增加化工产品的回收率，降低煤的膨胀压力。（2）肥煤：肥煤在加热时能产生大量胶质体，热稳定性较好，所以成焦时熔融性良好；但是由于肥煤成焦时，其内部应力未及松弛，会产生较多的横裂纹。肥煤在配煤中的作用很重要，被认为是基础煤，因为它具有很强的粘结力，可以粘结一部分弱粘煤炼成强度较好的冶金焦炭。（3）焦煤（通常称主焦煤）：炼焦煤具有中等挥发分与中等胶质层，单独炼焦时形成热稳定性很好的胶质体，能炼制成块大，裂纹少，耐磨性好的焦炭。在工业不发达时常用它单独炼焦。但在现代室式焦炉中用焦煤单独炼焦时，由于收缩小，膨胀压力大，造成推焦困难，甚至损坏焦炉。在配煤中它可以起到提高焦炭强度的作用。（4）瘦煤：瘦煤在加热时产生的胶质体量少，形成的焦炭块度大，裂纹少，但不耐磨。在配煤中配入瘦煤可以增加焦炭的块度。2、焦炭在高炉炼铁中的作用高炉炼铁使用的炉料包括铁矿石（天然矿石，烧结矿或球团矿），溶剂（石灰石或白云石），和焦炭，炉料从炉顶依次分批装入炉内。焦炭在高炉炼铁中的作用可以概括为：（1）提供热量：焦炭在焦炉风口前的回旋区内激烈燃烧，燃烧产生的热能是高炉冶炼过程中的主要热源。（2）还原作用：焦炭在回旋区内燃烧生成的高温煤气，在上升过程中将热能传给炉料，使之与焦炭发生吸热反应，生成CO和H2，随后CO与铁矿石中的铁氧化物发生还原反应转化为金属铁。（3）骨架作用：高炉冶炼过程都发生在煤气上升和炉料下降的相向运动和相互作用之中，整个料柱的透气性是高炉运行的关键。在料柱上部，焦炭起煤气流分配层的作用；在料柱中部，焦炭起骨架作用，支撑着已经熔融的铁矿石，使煤气正常上升；在料柱下部，高温下仍以固态块状存在的焦炭与已经成为液态的铁水和熔渣混在一起，成为煤气上升与铁水、炉渣下降的疏松骨架。3、焦炭的部分概念及质量标准：抗碎机械强度（M40）：指焦炭在转鼓中转动一定时间后，大于40mm的重量所占式样总量的百分数。抗耐磨械强度（M10）指焦炭在转鼓中转动一定时间后，小于10mm的重量所占式样总量的百分数。4、焦炭质量对高炉炼铁的影响（1）抗碎强度M40、抗磨强度M10的影响：M40每降1%，高炉利用系数降低3%-4%，焦比（冶炼1吨生铁所消耗的焦炭的重量）增加1。3%-5%；M10每降低0。1%，高炉生产能力提高0。3%-1。3%，焦比降低0。2%-0。6%。（2）硫分：炼焦时，煤中的硫分约60%转入焦炭，硫是焦炭中的有害杂质，能使生铁变脆。为了脱除焦炭过高的硫分，需增加溶剂石灰石和焦炭的用量，从而降低了高炉的利用系数，使生铁产量下降。焦炭的硫分每提高0。1%，石灰石和焦炭的用量将分别增加3。7%和1。8%，高炉生产能力降低2%-2。5%。冶金焦的硫分规定不大于0。8%。（3）灰分：炼焦时，煤中的灰分全部转入焦炭，如精煤灰分8%，焦炭灰分就会达到12%左右。焦炭灰分每提高1%，焦炭用量增加2%-2。5%，溶剂石灰石的用量增加4%，高炉生铁产量降低3%，焦炭强度下降2。2%。（4）挥发分：根据焦炭的挥发分可以判断焦炭的成熟程度，挥发分大于1。5%的焦炭为生焦，小于0。5%-0。7%，表示炼焦过火，一般成熟适度的焦炭挥发分在1%左右。（5）水分：焦炭水分一般为3%-7%，水分变动，影响计量并引起高炉炉况波动。5、主要炼焦工艺介绍（1）配煤炼焦：是将气、肥、焦、瘦不同煤种的煤，按一定比例进行配比，在自然状态下由焦炉顶部装入焦炉进行炼焦的工艺。一般配比为气煤25%，肥煤15%，瘦煤10%，主焦煤和1/3焦煤50%，配合后可燃基挥发分在25%左右，我国武汉钢铁公司、莱芜钢铁公司、马鞍山钢铁公司、上海焦化厂等许多大型钢铁焦化企业均采用配煤炼焦工艺。（2）捣固炼焦，即将配煤在捣固机内捣实成体积略小于炭化室的煤饼后，推入炭化室炉进行炼焦。煤料捣固后，一般堆比重可由散装煤的0。72t/m3提高到0。95-1。15t/m3，因而煤粒接触致密，使结焦过程中胶质体充满程度大，并减少气体析出速度，从而提高膨胀压力和粘结性，使焦炭结构致密。但随着粘结性的提高，煤料结焦过程中的收缩应力加大，因此，对粘结性较好的配煤，所得焦炭裂纹增加，块度和强度均要下降。据此，对于气煤配量较多的配煤，在粉碎配入适当数量的瘦化组分（焦粉或瘦煤等）和少量焦、肥煤的条件下，可以得到抗碎和耐磨指标均较好的焦炭。捣固炼焦是近几年发展起来的一种新的炼焦工艺，可增加气煤或弱粘煤配比，气煤配比可配到65%以上，配合后干燥无灰基挥发分可在29%-34%之间，水分在9%-11%之间，焦炭的强度较好。捣固炼焦适合我国强粘结煤紧缺的国情，近几年发展较快。如青岛管道煤气公司、蒙西焦化及近几年新上的焦炉多采用这种工艺。6、炼焦用煤对焦炭质量的总体要求炼铁高炉对焦炭质量提出了较高的质量要求，为了炼出符合质量要求的冶金焦炭，对于冶炼精煤主要质量指标有以下要求：（1）配煤灰分：配煤中的灰分在炼焦后全部残留于焦炭中，成为生产冶金焦的主要质量指标之一，因此应当控制配煤的灰分。煤的成焦率一般在75%左右。由于配煤中灰分全部转入焦炭中，所以焦炭的灰分要比配煤灰分高1。3倍左右。在生产上要求配煤灰分小于10%。（2）配煤硫分：硫分煤中通常以黄铁矿、硫酸盐和硫的有机化合物三种形式存在。通常洗选一般只能除去黄铁矿硫，而配煤中的硫约有85%-90%残留于焦炭中。因此配煤中的硫分越低越好，炼焦配煤的硫分一般应小于1。0%。（3）配煤挥发分：为了满足钢铁工业对冶金焦的需要，又能尽量多生产化学产品，顶装机焦配煤干燥无灰基挥发分一般在25%-30%。受资源限制，我国炼钢焦配煤中的气煤用量一般较高，有的焦化厂配煤挥发分达到32%。近几年来，根据我国肥煤、主焦煤紧俏的资源情况，大力推广捣固炼焦新工艺，气煤配比可以达到75%，配煤干燥无灰基挥发分超过34%。（4）配煤的胶质层厚度：胶质层是表示煤在加热时产生液体的数量的指标。配煤中必须具有一定的液体物质来粘结其他不能熔融的物质，使之成为坚固的冶金焦炭。配煤对胶质层的要求厚度为15-20毫米。但某大型焦化厂多配气煤后的配煤胶质厚度仅为13-14毫米，也炼出了比较好的冶金焦炭。以上几个指标，都根据单种煤的相应指标及配煤比例，按加权平均法计算的。山西各大煤田沁水煤田含煤面积30500.1KM2，资源量3316.5亿吨,区内产量10530万吨，属于统配矿的有阳泉、潞安、晋城矿务局，其产量分别为：1634.31、1283.6、967万吨。以无烟煤和半无烟煤为主，瘦煤和焦煤次之。知名品牌有晋城无烟煤和阳泉无烟煤，是山西省仅次于大同煤、平朔煤的第三大出口产品。但是近年来国外受到越南鸿基煤、国内受到宁夏无烟煤的冲击。就其质量及成本来看，晋城与阳泉煤处于劣势。加上世界无烟煤市场的萎缩，这二个品种也将逐年萎缩。该煤田东南部的长治市内的瘦煤，作为高炉喷吹用煤曾有过一段出口的经历。该煤种低硫、低灰、高灰熔点、可磨性较好。近年来的萎缩，除一些国家喜欢采用高挥发分喷吹煤的原因外，更主要的可能是体制及经营管理上的问题。该煤田内最有出口潜力的是该煤田西南部的沁源、古县一带的低挥发分强粘结性焦煤。该焦煤资源面积约200KM2，煤层厚度0.8-3米，现有矿井约50个(全部是地方小矿)。年产量为450万吨左右。作为低灰、低硫、低挥发分、强粘结性焦煤，该煤种必将成为山西进入国际市场的一个名牌产品。主要矿区及详情如下：霍东矿区阳泉矿区晋城矿区寿阳矿区和顺矿区襄垣矿区潞安矿区高平矿区长治矿区大同煤田含煤面积1781.3KM2，资源量341.8亿吨.区内产量9000万吨左右，以动力煤为主，是山西生产出口煤最多的煤田。主要品种为大同动力煤但是，随着与之相似的国内陕西神府煤田、内蒙古东胜煤田的开发及神华铁路的建设、国外印度尼西亚及南非出