煤巖分析及用途

摘 要：文章介紹了煤巖學的基本知識，總結(jié)了中國煤炭煤巖組成特點，并指出除了成煤因素（煤巖顯微組分含量）以及變質(zhì)因素（煤的鏡質(zhì)組反射率）兩個因素外還有第三因素的存在影響煤的工藝性質(zhì)；指出煤巖分析中的注意事項；對于煤巖分析的用途和應用領域，作者最后也進行了說明。

關鍵詞：煤巖學；第三因素；煤巖分析；生產(chǎn)中；用途

煤巖學是結(jié)合巖石學方法來研究煤成因、性質(zhì)和利用的學科，是公認的研究煤炭的有力武器，也受到了廣大實際生產(chǎn)者和科研工作者越來越多的重視。

本文通過對煤巖分析及用途的分析和說明，初步探討煤巖學在煤的研究中的作用。并結(jié)合實際，對一些常見問題進行討論解答。

一、煤巖分析操作

（一）煤的反射率測定原理

反射率是指垂直反射時，反射光強度和入射光強度的百分比值，一般用R表示。

R=（γ反射光強度÷I入射光強度）×100%

測定煤的鏡質(zhì)體反射率是將已知反射率的標準片和煤樣（鏡質(zhì)體）放在顯微鏡下，在一定強度的入射光中，它們反射出的微弱光流，通過光電倍增管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞑⒈环糯蟪奢^強的電信號，然后將電信號輸出并反饋到記錄裝置。根據(jù)記錄裝置刻度盤上讀出的標準片反射光強度值和煤的鏡質(zhì)體的反射光強度值，并根據(jù)標準片值算出測定值。

（二）煤的反射率測定操作

見國標GB/T6948-2008煤的鏡質(zhì)體反射率顯微鏡測定方法中的闡述。

二、煤巖分析注意事項

影響反射率的值的因素很多，主要有以下幾種：

第一，制備合格的煤光片是測定準確的前提，一個合格的煤光片首先要有代表性，能夠客觀反映待測樣的特點，其次要達到國標中的要求，表面沒有太多劃痕，組分清晰便于測定，如果樣品拋光面的質(zhì)量不合乎要求，如有較深的劃道、布紋和斑痕，回使反射率值降低1%～2%。

第二，儀器本身質(zhì)量及安裝調(diào)試不符合國家標準，特別時孔徑光欄、視域光欄、測量光欄中心不正或不匹配，都會使測值不準確。

第三，試驗室溫度的影響，溫度波動大，浸油折射率會發(fā)生明顯變化，影響反射率測定數(shù)值，溫度升高，測值增加。冬天和夏天必須打開空調(diào)控溫。

第四，測試組分選擇不正確，反映不出煤的鏡質(zhì)組反射率值，達不到測試目的；還有被測區(qū)域附近有黃鐵礦，會使測值增加0.22%左右。

第五，標準片的質(zhì)量不符合要求，或選擇的標準片與被測樣品的反射率相差太大，都會造成較大的誤差。

第六，電壓不穩(wěn)也會導致測值波動，一般要求電壓在額定電壓的90%～95%變化，所以最好配一個穩(wěn)壓器。

第七，燈的使用時間太長，功率達不到要求，或光電倍增管使用時間長燈都影響測值。

三、煤巖分析的用途和應用領域。

（一）中國煤分類完整體系的建立

把煤巖學中的鏡質(zhì)組反射率和煤的顯微組分納入中國煤分類的完整體系，確立了煤巖參數(shù)在例行煤質(zhì)參數(shù)評價中的地位，推動煤巖學在煤加工轉(zhuǎn)化領域中的應用與推廣。

（二）反射率分布圖

反射率分布圖是把煤中鏡質(zhì)組反射率測值按一定間隔繪制的直方圖。在煤焦生產(chǎn)中，它可以評價煤質(zhì)，指導配煤煉焦和進行焦炭強度的預測研究。根據(jù)反射率的分布圖還可以判別是否混煤和混煤的種類（當然只是從變質(zhì)程度上鑒別煤種，而煤的工藝型指標沒有完全反映），克服工業(yè)分析檢測煤質(zhì)指標得局限性，以保證煤炭的價格和質(zhì)量相符，避免不法分子摻混煤種，鉆煤類價格差異的空子。

如由典型的肥煤配上貧煤，當比例合適時，從例行分析看是優(yōu)質(zhì)的主焦煤，但它根本起不到典型焦煤的作用。如果將它作焦煤來配煤煉焦，所得焦炭耐磨強度明顯惡化。

判別根據(jù)測值繪制得直方圖，主要是看標準差的大小和凹口的數(shù)目：標準差大于0.1一般從商品煤角度認為是混煤（一些變質(zhì)程度高的煤種如無煙煤除外），標準差數(shù)值越大混煤程度越高；凹口的數(shù)目反映混煤的程度以及混煤煤種的數(shù)量。

（三）配煤煉焦的預測方法

以鏡質(zhì)組反射率和惰質(zhì)組含量為基礎，研究開發(fā)出多種煤巖配煤煉焦方法，在焦化領域取得實效；通過對煤巖參數(shù)的測試，對煉焦用煤性質(zhì)有了更全面的了解，為選擇配煤和解釋配煤煉焦出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，提供有力的佐證。

當然這些配煤方法都必須經(jīng)過實際生產(chǎn)的檢驗。

（四）煤化學研究

通過煤巖學研究，揭示了顯微組分特征對煤成烴、煤自然發(fā)火傾向的認識，豐富了煤第三成因因素——還原作用的內(nèi)涵。

四、煤巖分析在生產(chǎn)中常見問題

針對實際生產(chǎn)中遇見的常見問題，筆者根據(jù)煤巖學相關知識進行了討論，并提出了響應的看法。具體如下：

（一）混煤的判定

在貿(mào)易中，根據(jù)國家標準商品煤反射率分布圖的判別—GB/T15591-1995來區(qū)分是否是混煤，其中標準偏差S反映的是每個測點之間對光的反射強弱的偏離程度，不同煤種對光的反射強弱是不同的，如果標準偏差S大于0.1，一般從商品貿(mào)易的角度認為是混煤，如果標準偏差大于0.2，則認為是復雜混煤，如果標準差S介于0.1和0.2之間，則認為是簡單混煤。

（二）煤的鏡質(zhì)組反射率是一個重要的煤變質(zhì)程度（煤化程度）指標

煤的鏡質(zhì)組反射率和煤的干燥無灰基揮發(fā)份、空氣干燥基水分、氫含量、密度等都是煤變質(zhì)程度的指標，其中煤的干燥無灰基揮發(fā)份是最常用的變質(zhì)程度指標，但易受煤巖組分和煤中無機礦物含量的干擾，如將煤中都鏡質(zhì)體、惰質(zhì)體、殼質(zhì)體完全分離出來各自單獨做揮發(fā)份的測定（目前技術已經(jīng)能夠做到），就會發(fā)現(xiàn)三個組分的反射率數(shù)值相差很多，其中V殼質(zhì)體> V鏡質(zhì)體> V惰質(zhì)體。而公認的以煤的鏡質(zhì)組反射率來標識煤的變質(zhì)程度更合適。

（三）煤的鏡質(zhì)組反射率和干燥無灰基揮發(fā)的相符性

煤的鏡質(zhì)組反射率和干燥無灰基揮發(fā)份都是反映煤變質(zhì)程度的指標，這就決定了它們之間有較好的線性關系，但由于煤巖組分和礦物質(zhì)含量的不同會對揮發(fā)份造成干擾，所以煤的鏡質(zhì)組反射率和干燥無灰基揮發(fā)份也有矛盾的時候。如典型的陜西弱粘煤干燥無灰基揮發(fā)份在37%左右，變質(zhì)程度看似在氣煤階段，但陜西弱粘煤中含有大量的惰質(zhì)體（和成煤環(huán)境有關），如果將它的鏡質(zhì)體單獨分離出來做揮發(fā)份的試驗會發(fā)現(xiàn)其數(shù)值遠遠高于37%，屬于變質(zhì)程度淺的煤種（如長焰煤），這與鏡質(zhì)組反射率測定的結(jié)論是相同的。

（四）生產(chǎn)單一商品煤或簡單混煤。

配煤時可選擇干燥無灰基揮發(fā)份相近的煤，很多情況下干燥無灰基揮發(fā)份相近的煤混合在一起后，煤的反射率分布也比較接近，能夠到達單一商品煤或接近簡單混煤的要求。

為了配煤時少走彎路，確保生產(chǎn)出來的煤到達買方的要求，最好是將所配的原煤各自做煤巖分析，然后將反射率分布圖放在一起進行分析，看分布圖的偏離程度。最后在實驗室將各種原料煤按設定好的比例配合均勻后（可采用對輥碎樣設備保證均勻）實際測定反射率，看標準偏差是否滿足要求。

（五）煤巖分析—鏡質(zhì)組反射率的測定僅是煤化程度的指標

實際上煤巖分類只是根據(jù)鏡質(zhì)組反射率的高低來區(qū)分煤種，也就是說煤巖分類只是根據(jù)煤的煤化程度一個參數(shù)來區(qū)分煤種。

而前文中講到的中國煤炭分類國家標準中，是根據(jù)二個參數(shù)，即根據(jù)煤化程度和工藝性質(zhì)兩個參數(shù)來區(qū)分煤種。

兩個分類方案必然會出現(xiàn)矛盾的現(xiàn)象，比如煤巖分類中沒有1/3焦煤的煤種，而中國有大量的優(yōu)質(zhì)1/3焦煤。

（六）單一煤煤巖分析中，反射率分布圖標準偏差S與煤種的關系

單一煤反射率的測定中，不同煤種標準偏差S有差別，一般認為隨著變質(zhì)程度的加深，標準偏差S逐漸增大，即褐煤、長焰煤的標準偏差S數(shù)值最?。▽嶋H為在肥煤階段標準偏差最?。?，而無煙煤的標準偏差S最大。單一無煙煤的標準偏差S已經(jīng)大于0.1，甚至像鄉(xiāng)寧的一些單一瘦煤的標準偏差已經(jīng)大于0.1。這時要結(jié)合變質(zhì)程度和反射率分布圖來判斷是否是混煤。

（七）混洗煤中各煤種比例的確定

根據(jù)在反射率分布圖中出現(xiàn)的位置以及測點的多少，可以大致區(qū)分出由哪幾種煤混洗，各種煤大致所占的比例。

一些實驗室的煤巖分析中，在正式報告中給出了混洗煤中各個煤種所占的比例，這樣的做法是不妥當?shù)?。原因如下?/p>

1.不同煤的鏡質(zhì)組組分含量不一樣，煤巖分析中僅能反映各種煤的鏡質(zhì)組所占比例，不能反映出各種煤所占的比例，除非是各個煤中鏡質(zhì)組組分的含量是一樣的，而很多情況下是各個煤中鏡質(zhì)組組分的含量是不一樣的。

2.前文中提到煤巖分類和中國煤炭分類是不同的，煤巖分類中沒有1/3焦煤這個煤類，多了一個氣肥煤的指標，并且反射率僅是煤煤化程度、變質(zhì)程度的指標，煤巖分類和中國煤炭分類有沖突。

（八）二種焦煤混洗就一定是單一煤嗎

不同焦煤的價格不同，更重要的是他們的出焦率不同，如果將兩種變質(zhì)程度有差別的焦煤混洗，可能會出現(xiàn)混煤的情況。像臨汾鄉(xiāng)寧的焦煤揮發(fā)份很低大約在19%左右，而臨汾古縣的焦煤揮發(fā)份較高大約在25%，這兩種煤混洗肯定是混煤，因為這兩種煤的變質(zhì)程度相差較大。

五、結(jié)語

煤是一種世界上少有的復雜物質(zhì)，而煤巖學是研究煤性質(zhì)的有力工具。本文從煤巖的角度歸納了煤的基本性質(zhì)，闡述了煤巖測定的過程以及煤巖測定過程中的注意事項，以及煤巖學的用途和應用領域。隨著煤巖學不斷的發(fā)展，更深入的揭示煤的性質(zhì)，會進一步對煤炭資源的評價、工業(yè)利用和貿(mào)易等方面產(chǎn)生積極影響。

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作者簡介：劉均蘭（1986.02- ），女，江西上猶人，本科，助理工程師，研究方向：應用化學。