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煤质特征分析与评价

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《煤质技术》2017年第s1期

摘要:勘查区位于贵州省毕节市金沙县南部及黔西县北部,勘查区含煤地层为二叠系上统龙潭组(P3l),9号煤层位于龙潭组二段(P3l2)下部,属全区可采。宏观煤岩类型主要以半亮型为主,半暗型次之。显微煤岩类型属于微镜惰煤。9号煤层属于低灰煤、低挥发分、高固定碳、中硫、高热值、高热稳定性、易选性、洗选脱硫效果好的无烟煤三号(WY3)。

关键词:灰分;硫分;发热量

1地质概况

勘查区位于贵州省毕节市金沙县南部及黔西县北部,勘查区南北长约1~22km,东西宽约2~12km,为一不规则多边形,面积约258.72km2。勘查区含煤地层为二叠系上统龙潭组(P3l),总厚约97.53~131.52m,平均厚约111.12m。二叠系上统龙潭组划分为龙潭组一段和龙潭组二段。龙潭组一段:上至标二灰岩底部,该段厚度47.56~74.53m,下至P2m顶界。平均厚55.00m。含12、13、15号煤层。可采煤层平均总厚2.30m,可采含煤系数4.18%。龙潭组二段:底部为灰色中厚层状灰岩(B2),顶部至长兴组深灰色燧石灰岩。该段厚48.16~71.72m,平均厚56.12m。含4、5、7、9号煤层。可采煤层平均总厚4.69m,可采含煤系数8.36%。二叠系上统龙潭组含煤8~16层,含煤总厚5.31~14.60m,平均总厚11.19m,含煤系数10.07%;可采煤层有(4、7、9、13、15)5层,可采煤层总厚2.67~10.36m,平均总厚6.96m,可采含煤系数6.26%。其中9号煤为全区可采,4号煤、7号煤、15号煤为大部可采,13号煤为局部可采。9煤层位于龙潭组二段(P3l2)下部,全层厚度1.05~4.06m,平均厚2.49m,少量钻孔含1层夹矸,煤层结构简单,较稳定煤层,全区可采。勘查区范围内,获总资源储量194047.7×104t。9号煤层勘查区煤炭资源总量为64645×104t,占总资源量的33.3%。所以,为了将来煤炭资源的开发利用提供参考利用,总结该煤层煤质变化规律及工业用途是很重要的。

2煤岩特征

2.1物理性质

勘查区9号煤层以黑色为主,其次灰黑色。玻璃光泽为主,少量沥青光泽;煤层结构以条带状结构为主。块状为主,少量碎块状、粒状。断口以参差状为主,少量贝壳状、阶梯状;发育较多内生和外生裂隙,方解石以薄膜状、细脉状、网络状充填,少数零星煤层充填星点状黄铁矿结核。真相对密度(TRD)值:1.62g/cm3,视相对密度(ARD)值:1.53g/cm3。

2.2宏观煤岩成分及类型

禹谟井田在2孔中采了2件9号煤进行煤岩鉴定,化验结果表明:宏观煤岩成分以亮煤为主,暗煤次之,夹少量镜煤和丝炭条带。所以宏观煤岩类型以半亮型为主,其次半暗型。

2.3显微煤岩组分

2.3.1有机组分9煤层煤岩样进行镜下煤岩鉴定以后,有机组分划分为镜质组和惰质组。含矿物基有机总量值84.64%~93.06%,平均值88.85%;去矿物基有机总量值100.00%。9煤层镜质组高达82.96%~86.76%,平均值84.86%,主要以基质镜质体和透镜状、细条带状的均质镜质体,其次结构镜质体和碎屑镜质体;惰质组仅为17.04%~13.24%,平均值15.14%,主要以透镜状或者不规则状的半丝质体、氧化丝质体为主,其次碎屑惰质体,少许微粒体,还有粗粒体、分泌体散布于基质镜质体之中;综上所述,镜质组与惰质组含量之和大于95%,故煤层显微煤岩类型评定为微镜惰煤。

2.3.2无机组分无机组分主要为粘土矿物,石英矿物次之,少许碳酸盐,最少的是黄铁矿。无机组分总量值6.94%~15.36%,平均值11.15%。(1)粘土类矿物:主要以团块状、浸染状大量产出,其次呈细分散状、斑点状散布在基质镜质体之中,少许呈透镜状和充填胞腔。范围2.47%~7.11%,平均值4.79%。(2)硫化物组:主要以为微粒状、星点状及细粒状分散状态分布,其次为莓粒状产出,少许充填胞腔,还有充填裂隙。范围0.19%~0.48%,平均值0.34%。(3)碳酸盐组:主要以强非均质性、闪突起与多色性、双反射为主,多数为细脉状充填在裂隙或裂缝中,少许充填胞腔。范围1.65%~2.05%,平均值1.84%。(4)氧化物组:主要以微细粒状、细粒状散布在基质镜质体之中,其次为不规则粒状和充填胞腔,其中含有的粒度均匀,分选较好。范围2.66%~5.75%,平均值4.21%。

3工业分析

3.1水分

勘查区原煤水分化验煤样33件,化验数据表明,水分值范围0.29%~3.28%,平均值1.73%。浮煤化验煤样33件,水分值范围0.28%~2.83%,平均值1.01%。原、浮煤皆划分为特低全水分煤。

3.2灰分

勘查区原煤灰分化验煤样33件,化验结果显示,原煤干燥基灰分范围10.72%~35.33%,平均值17.40%。浮煤灰分化验煤样33件,化验结果显示,干燥基灰分范围6.36%~9.86%,平均值7.94%。按《煤炭质量分级第1部分:灰分》GB/T15224.1-2010规范,依据动力用煤划分为低灰煤,依据高炉喷吹用煤划分为高灰煤。

3.3灰成分

勘查区原煤煤灰成分化验煤样15件,化验结果详见表1,从表1可以看出,SiO2、Al2O3、Fe2O3含量之和占总灰分成的88.56%,其余含量所占比例很小,最小的为MgO,仅仅只有0.51%。3.4挥发分产率及固定碳勘查区原煤及浮煤挥发分产率及固定碳化验煤样33件,由化验结果得出,干燥无灰基挥发分的产率范围4.89%~11.80%,平均值7.11%。浮煤的干燥无灰基挥发分的产率范围4.29%~7.04%,平均值5.72%。按《煤的挥发分产率分级》MT/T849-2000规范,原浮煤划分为特低挥发分煤。原煤的干燥基固定碳具有57.04%~84.59%,平均值高达76.81%。按照《煤的固定碳分级》MT/T561-2008规范,划分为高固定碳煤。

4元素分析

勘查区进行了原浮煤测试煤样5件和浮煤测试煤样6件。

4.1有害元素

4.1.1硫勘查区化验原煤煤样33件进行干燥基全硫化验,化验参数表明,原煤干燥基全硫的含量范围0.39%~5.84%,平均值1.93%。浮煤的干燥基全硫含量范围0.41%~1.50%,平均均值0.76%。依据《煤炭质量分级第2部分:硫分》GB/T15224.2-2010规范,由动力煤硫分的分级标准,把原煤划分为中硫煤。勘查区硫分浮动变化不大,主要以分布于中部及南部的中硫煤为主;其次,位于勘查区北东部、北部、中部、东部,是高硫煤分布场所;再次,位于西部及北西部,仅仅少许分布低硫煤;另外,位于北西部,含零星分布状态的特低硫煤。见图1。勘查区对28件煤样化验形态硫,化验结果见表3。从表3易知,在全硫的总含量1.88%之中,占比例最大的是硫化铁硫(74.47%),其次是有机硫(24.47%),最少的是硫酸盐硫(1.06%)。综上所述,无机硫化铁硫含量占原煤中的硫的统治地位,其次硫酸盐硫,有机硫甚微。因黄铁矿硫在9号煤原煤硫分之中为主,故洗选脱硫的效果佳。浮煤的全硫与原煤的全硫比值(Sop)39.38%,煤层脱硫率值60.62%,煤层的理论脱硫预测指标值Sop≤45%,可获得大于55%脱硫率,故煤层划分为容易脱硫煤。

4.1.2其它有害元素

勘查区对有害元素进行20件原煤煤样化验,化验结果见表4。从表4得出,原煤磷是低磷分煤;原煤砷是一级含砷煤;原煤氯是特低氯煤;原煤氟是低氟煤。4.2稀散、放射性元素勘查区对稀散、放射性元素进行24件原煤煤样化验。

5工艺性质

5.1发热量

勘查区对原煤煤样33件和浮煤煤样4件进行发热量化验,化验后指标如表6所示。从表6得出,原煤的干燥基高位发热量平均值28.80MJ/kg,原煤的干燥基低位发热量平均值28.26MJ/kg,浮煤的干燥基高位发热量平均值为32.56MJ/kg。依据《煤炭质量分级、第3部分:发热量》GB/T15224.3-2010规范,该煤层划分为高发热量煤。

5.2其它工艺性质

(1)热稳定性。勘查区对2件煤样进行化验,TS+6为74.2%~88.8%,平均值81.5%。依据《煤的热稳定性分级》MT/T560-2008规范,9煤层划分为高热稳定性煤(HTS)。(2)煤对CO2化学反应性。勘查区对2件煤样进行化验,化验结果表明,当温度于950℃,α范围20.0%~26.2%,平均值23.1%;当温度于1000℃,α范围25.3%~35.0%,平均值30.15%。故温度在950℃和1000℃时,化验的α值皆小于50%,说明该煤层对CO2还原率是比较低的,故本区煤层是弱还原性煤。(3)灰熔融性。勘查区对15件煤样化验,化验结果表明,煤灰软化温度范围值1160℃~>1500℃,平均值1399℃,是较高软化温度灰。煤灰流动温度范围值1250℃~>1500℃,平均值1453℃,是较高流动温度灰。(4)煤灰粘度。勘查区对9号煤层进行了煤灰粘度化验。(5)结渣性。勘查区对9煤层进行了结渣性化验,化验结果显示,若鼓风强度值为0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s的时候,化验的结渣率值为29.8%、45.6%、25.1%,故该煤层是中等结渣区和中等结渣煤层。

6煤类

9煤层浮煤干燥无灰基挥发分的平均产率值5.72%。浮煤干燥无灰基氢含量平均值3.38%。依据《中国煤炭分类》GB/T5751-2009规范,划定为无烟煤三号。7结束语9号煤层属于低灰煤、低挥发分、高固定碳、中硫、高热值、高热稳定性、易选性、洗选脱硫效果好、一级含砷、特低氯、低磷、低氟无烟煤。因勘查区内该煤层全区可采,平均全程厚度2.49m,且其它煤层(除7号煤中硫煤)均属于中高硫—高硫煤,故9号煤层具有广阔的开发利用前景。

参考文献:

[1]张仁贵.贵州省金沙县禹谟煤炭整装勘查报告[R].2015.

[2]中国国家标准化管理委员会.GB/T15224.1-2010煤炭质量分级第一部分:灰分[S].北京:中国标准化出版社,2010.

[3]中国国家标准化管理委员会.GB/T15224.2-2010煤炭质量分级第一部分:硫分[S].北京:中国标准化出版社,2010.

[4]中国国家标准化管理委员会.GB/T15224.3-2010.煤炭质量分级第一部分:发热量[S].北京:中国标准化出版社,2010.

[5]中国国家标准化管理委员会.GB5751-2009中国煤炭分类国家标准[S].北京:中国标准化出版社,2009.

作者:张廷学 单位:贵州省煤田地质局地质勘察研究院

煤质技术杂志责任编辑:张雨    阅读:人次