織金縣三塘向斜北西翼勘查區(qū)煤質(zhì)特征及用途淺析

楊通保 唐長根

（1.貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察處，貴州 貴陽 550008；2.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州 貴陽 550008）

三塘向斜北西翼勘查區(qū)位于織金縣西部，納雍縣南部，礦區(qū)內(nèi)無煙煤資源豐富，垂深1200 m 以淺煤炭資源量27.16 億t[1]。本次研究成果為煤炭資源合理配置開采和綜合利用提供參考。

區(qū)內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，平均厚309.66 m。含煤21～46 層，含可采煤層10 層，由上至下編號為5-2、5-3、6、7、14、16、21、30、32、35，可采煤層總厚13.88～26.39 m，平均15.63 m。

1 煤的物理性質(zhì)和煤巖特征

1.1 煤的物理性質(zhì)

可采煤層條痕色均為棕黑色，以塊狀、碎塊狀為主，少量粒狀，中～細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)，玻璃光澤為主，似金屬光澤次之，參差狀、階梯狀斷口。

1.2 煤巖特征

宏觀煤巖成分以亮煤為主，暗煤次之，夾少量鏡煤和絲炭條帶，宏觀煤巖類型以半亮型為主，半亮～半暗型次之，少量半暗型。

顯微煤巖特征中各煤層有機(jī)組分含量為76.89%～93.39%，平均85.59%。有機(jī)組分以鏡質(zhì)組為主，常見基質(zhì)鏡質(zhì)體及透鏡狀、細(xì)條帶狀均質(zhì)鏡質(zhì)體等；惰質(zhì)組次之，多為半絲質(zhì)體、氧化絲質(zhì)體等，偶見分泌體、真菌體。

無 機(jī) 組 分 含 量 為6.61%～23.11%， 平 均14.41%。以粘土礦物為主，次為石英礦物，少量黃鐵礦，碳酸鹽最少。

1.3 煤化程度

煤層鏡質(zhì)組最大反射率（R0max）為3.20%～3.60%，平均3.38%，可采煤層煤化程度均為高煤級煤Ⅰ，自上而下煤層鏡質(zhì)組最大反射率呈逐漸增大的趨勢，表明煤的埋藏深度與煤化程度呈正相關(guān)性。

2 煤的化學(xué)性質(zhì)和工藝性能

2.1 煤的化學(xué)性質(zhì)

2.1.1 工業(yè)分析

工業(yè)分析主要是了解煤的特性，通過工業(yè)分析評價煤質(zhì)的優(yōu)劣，初步判斷煤的性質(zhì)、種類、各種煤的加工利用效果及其工業(yè)用途[2]。區(qū)內(nèi)煤層工業(yè)分析結(jié)果見表1。

表1 工業(yè)分析結(jié)果表

（1）水分。原煤水分為0.45%～3.58%，平均1.75%；浮煤水分為0.37%～7.56%，平均1.32%。對于煤炭的氣化而言，水分高會造成大量熱量損失，使煤炭氣化效率降低，成漿濃度效果變差[3-5]。區(qū)內(nèi)煤層原、浮煤水分含量低有利于煤炭氣化。

（2）灰分。原煤灰分為9.82%～38.98%，平均23.29%，屬中灰煤。對于煤炭作為動力、氣化和液化用煤來說，灰分高易造成鍋爐和氣化爐結(jié)渣、堵塞和設(shè)備磨損[6]。區(qū)內(nèi)煤層原、浮煤總體灰分低有利于煤炭在動力、氣化和液化方面使用。

（3）揮發(fā)分。原煤揮發(fā)分產(chǎn)率為2.03%～17.88%，平均8.38%；浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率為4.06%～8.72%，平均6.14%。區(qū)內(nèi)可采煤層均屬特低揮發(fā)分煤，表明區(qū)內(nèi)煤的變質(zhì)程度高，煤燃燒產(chǎn)生一氧化碳、多環(huán)芳烴類等污染物少，熱效率高。

（4）硫分。原煤全硫為0.40%～11.00%，平均3.61%；浮煤全硫為0.47%～3.24%，平均1.30%，以中高硫為主，少量高硫。煤層浮煤與原煤全硫之比為0.30～0.52，平均0.36，表明浮煤硫分比原煤下降了64%，原煤硫分可通過洗選進(jìn)行降低。

2.1.2 煤中有害元素

原煤中磷含量為0%～0.050%，平均0.01%，為低磷分煤；氯含量為0%～0.050%，平均0.01%，為特低氯煤；砷含量為0～42 μg/g，平均4.84 μg/g，為二級含砷煤；氟含量為51～467 μg/g，平均為111.16 μg/g，以低氟煤為主，少量中氟煤。

2.2 煤的工藝性能

煤炭在動力用煤、氣化等過程中對工藝性能的要求也各有所異，通過了解煤的工藝性能，才能正確選擇煤的加工利用方法和利用途徑，才能合理利用煤炭資源[7]。區(qū)內(nèi)煤層工藝性能成果見表2。

表2 工藝性能成果表

（1）發(fā)熱量。區(qū)內(nèi)原煤高位發(fā)熱量（Qgr,d）為15.45～35.59 MJ/kg，平均25.76 MJ/kg，區(qū)內(nèi)可采煤層為中～高發(fā)熱量煤。

（2）煤灰熔融性。原煤軟化溫度為1020～1500℃，平均1202 ℃，以較低軟化溫度灰為主，少量中等軟化溫度灰。流動溫度為1200～1500 ℃，平均1309 ℃，屬較低～中等流動溫度灰。

（3） 煤 的 熱 定 性。 原 煤 的 熱 穩(wěn) 定 為71.50%～92.70%，平均84.66%，為中高～高熱穩(wěn)定性煤。

（4）可磨性指數(shù)。原煤的可磨性指數(shù)為36～123，平均64，為較難磨～中等可磨煤。對于氣流床，可磨性好，易制成高濃度的水煤漿，減少設(shè)備磨損，降低配件、材料消耗和生產(chǎn)成本[8]。

3 煤類

區(qū)內(nèi)浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率為4.06%～8.72%，平均6.14%；氫含量為2.97%～4.26%，平均3.32%。根據(jù)《中國煤炭分類》（GB/T5751-2009），煤類均為無煙煤三號。

4 煤的工業(yè)用途評價

4.1 動力用煤

區(qū)內(nèi)煤的灰分、揮發(fā)分及發(fā)熱量等指標(biāo)符合動力用煤標(biāo)準(zhǔn)，適合火力發(fā)電、水泥建材、冶金高爐噴吹等用煤。區(qū)內(nèi)部分原煤硫分高，灰熔融性流動溫度低，在固體排渣爐以及氣化爐中易結(jié)渣而難以正常排渣，需進(jìn)行動力配煤，從而達(dá)到節(jié)能減排的要求。

4.2 氣化用煤

區(qū)內(nèi)煤的灰分小于40%，煤灰熔融性軟化溫度大于1050 ℃，磷、氯、砷含量分別小于0.1%、0.15%、40 μg/g，基本滿足《煤化工用煤導(dǎo)則》中固定床、流化床、干煤粉氣流床氣化用煤煤質(zhì)要求，區(qū)內(nèi)煤炭適合氣化。

4.3 水煤漿

區(qū)內(nèi)煤炭為無煙煤，根據(jù)劉錦啟（2013）對貴州無煙煤制水煤漿的研究認(rèn)為，通過添加萘系聚合物、木質(zhì)素等四種分散劑，以75 μm、75～150 μm、150～250 μm、大 于250 μm 的 尺 寸 顆 粒6.51:1.5:1.5:0.5 的配比能獲得水煤漿粘度比煙煤制備的水煤漿粘度低，穩(wěn)定性好，說明無煙煤適合制備水煤漿[9]。

5 結(jié)論

（1）三塘向斜北西翼煤為無煙煤三號，具低水分、中灰、特低揮發(fā)分、中高～高硫、中～高發(fā)熱量、較低軟化溫度灰、中高～高熱穩(wěn)、較難磨～中等可磨煤的特征。

（2）區(qū)內(nèi)煤炭可作為動力煤、氣化煤、制備水煤漿等。