煤炭基本知识讲座

1 第一部分 煤炭基本知识讲座

煤是地球上能得到的最丰富的化石原料。煤的使用年限估计有几百年，它将是替代不断下降的石油资源的可靠能源。中国是世界上煤炭资源丰富的国家之一，煤炭储量远大于石油、天然气储量，占能源构成的70%以上。根据目前发表的数据表明，中国已探明的煤炭可采储量约为8000亿吨，占世界前列。中国已探明的煤炭含量中炼焦用煤占42%；长焰、不粘煤和弱粘煤约占22%，褐煤约占14%，其他煤种约占22%。了解煤炭的基础知识，无疑会给我们在生产经营过程中提供基本的保障，指导我们的工作。

一、煤炭的形成

我国的主要聚煤期有以下几个时期：

新生代 第三纪

中生代 晚侏罗世-早白垩世

早、中侏罗世

晚三又叠世

晚生代 晚二叠世

晚石碳世-早二叠世

早石碳世

早古生代 早寒武世

在这八个聚煤期中，除早寒武世属菌藻植物时代，形成腐泥无烟煤外，其它七个煤期无心腐植煤为主的聚煤期。若以聚煤作用的强度而言，则以晚石碳世-早二叠世、晚二叠世、早中侏罗世、和晚侏罗世-早白垩世四个时期最为强烈。

二、 煤的组成

煤炭主要由C、H、O、N、S、P等几种元素组成，其中C、H的含量较大。宏观上煤又分为镜质组、壳质组、惰性组。从肉眼上区分煤的岩石组分则又可分为：镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。

丝炭外观像木炭，颜色灰黑，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽，疏松多孔，性脆易碎染指，其空腔常被矿物质充填，称为矿化丝炭，其致密坚硬、比重大。丝炭含量高的煤其可选性差。

镜煤呈黑色，光泽强，明亮如镜，因而得名，其质地纯净而均匀，常具有贝壳状或眼球状断口，性脆，内生裂隙发育，易破碎成棱角状小块，在煤中常呈透镜状或条带装，有时量浅理状夹在亮煤和暗煤中。镜煤的挥发分和氢含量高，粘结性强，一般矿物质含量少。

暗煤的颜色为灰黑色，光泽暗淡，致密，比重大，内生裂隙不发育，坚硬而具有韧性，断口呈不规则状或平坦状。在煤中形成较优厚的分层，甚至单独成层。

亮煤是煤中最常见的宏观煤岩成分。其光泽公次于镜煤，性较优脆，内生裂隙发育，比重较优小，有时有贝壳状断口。其均一程度不如镜煤，往往可见微细纹理，在煤层中常呈较优厚的分层或透镜状出现。`

煤不是单独存在于地壳之中，而是以伴生或共生的形式与其它矿物一起存在，伴生的其它矿物质可以通过洗选除去大部分，而共生的矿物质物理选矿法则无能为力。

三、煤炭的主要指标

评价煤炭的质量优劣，主要是通过一些工业性指标，如水分、灰分、硫分、挥发分、发热量、粘结指数、可磨性指数等等；

1、 灰分(表示符号为A)

煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残留物。；

灰分的主要成分为：SiO2（60~ 70%）、CaO（10~30％）、

Al2O3（10~30％）FeO（<10%）、MgO（微量）。

灰分是判别煤炭质量的重要指标，其化分标准如下： 2 1、） 原煤： Ad≤5.0％ 特低灰煤 5.01~10.00％ 低灰分煤

10.01~20.00％ 低中灰煤 20.01~30.00％ 中灰分煤

30.01~40.00％ 中高灰煤 40.01~50.00％ 高灰分煤

2、） 精煤：

治炼用炼焦精煤（甲精）

等级 灰分（Ad）％ 等级 灰分（Ad）％

1 5.01~5.50 9 9.01~9.50

2 5.51~6.00 10 9.51~10.00

3 6.01~6.50 11 10.01~10.50

4 6.51~7.00 12 10.51~11.00

5 7.01~7.50 13

11.01~11.50

6 7.51~8.00 14 11.51~12.00

7 8.01~8.50 15 12.01~12.50

8 8.51~9.00 / /

注：一般级差在5元∕吨 左右。

非冶炼用精煤（乙精）

等级 灰分（Ad）％ 等级 灰分（Ad）％

1 12.51~13.00 5 14.51~15.00

2 13.01~13.50 6 15.01~15.50

3 13.51~14.00 7 15.51~16.00

4 14.01~14.50 / /

非洗选精煤的等级划分

等级 灰分（Ad）％ 等级 灰分（Ad）％

1 ≤5.00 19 22.01~23.00

2 5.01~6.00 20 23.01~24.00

3 6.01~7.00 21 24.01~25.00

4 7.01~8.00 22 25.01~26.00

5 8.01~9.00 23 26.01~27.00

6 9.01~10.00 24 27.01~28.00

7 10.01~11.00 25 28.01~29.00

8 11.01~12.00 26 29.01~30.00

9 12.01~13.00 27 30.01~31.00

10 13.01~14.00 28 31.01~32.00

11 14.01~15.00 29 32.01~33.00

12 15.01~16.00 30 33.01~34.00

13 16.01~17.00 31 34.01~35.00

14 17.01~18.00 32 35.01~36.00

15 18.01~19.00 33 36.01~37.00

16 19.01~20.00 34 37.01~38.00

17 20.01~21.00 35 38.01~39.00

18 21.01~22.00 36 39.01~40.00

2、 水分 （表示符号M） 3 有外在水分和内在水分之分。

外在水分：在室温、一个大气压下煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分。

内在水分：在一定条件下煤样达到空气干燥状态时所保持的水分，包括结晶水、层间水等。

水分是煤炭结算的重要依据，国家规定了煤炭水分的计量标准，精煤6％、原煤4％，当购进煤炭高于计量水分时，要扣除多余的水分，其计算公式如下：

折合量=（100−实际水分 ） ×带水重量/（100−计量水分）

3、 硫分 （表示符号S）

①无机硫（伴生，可洗选脱除）：1）、硫铁矿硫 2）、硫酸盐硫

②有机硫（共生、采用生物降解）

硫分同样是判别煤炭等级的重要指标

序号 级别名称 硫分（St、d）、％

1 特低硫煤 ≤0.50

2 低硫分煤 0.51−1.00

3 低中硫煤 1.01−1.50

4 中硫分煤 1.51−2.00

5 中高硫煤 2.01−3.00

6 高硫分煤 >3.0

等级化分

等级 硫分（St、d）、％ 等级 硫分（St、d）、％

1 ≤3.0 6 1.26−1.50

2 0.31−0.50 7 1.51−1.75

3 0.51−0.75 8 1.76−2.00

4 0.76−1.00 9 2.01−2.25

5 1.01−1.25 10 2.26−2.50

4、 挥发分 （表示符号V）

煤样在规定条件下隔绝空气加热，并进行水分核正后的质量损失。（煤的挥发分主要包括CH4、氢气等）。

挥发分对煤炭燃烧影响较大，也是影响发热量的重要因素。用高挥发分的煤制浆，有利于煤浆的点火。

5、 粘结指数 （表示符号：G）

在隔绝空气条件下煤在加热后经过胶质体生成块状半焦的能力。粘结指数是判断煤的结焦性能和划分煤炭种类的重要指标。

6、 发热量 （表示符号：Q）

1）、弹筒发热量：在氧弹中，在过剩氧气的情况下，燃烧单位质量试样所产生的热量。煤样在弹筒内燃烧产生了在空气中燃烧所不能产生的热化学反应。煤中的氮被氧化成+4或+5价离子，与水又生产稀硝酸（此为放热反应）。煤中的硫也存在这样的放热反应。同时，燃烧所产生的水由蒸汽凝结成液体，亦放热。因此，弹筒测得的热值比煤在空气中燃烧所产生的热量高。

2）、恒容高位发热量：弹筒发热量减去硫和氮的较正值后的热量（Qgr）。一般通过经过经验公式计算得出。

Qgr,ad=Qb,ad-(95Sb,ad+α*Qb,ad)

Qgr,ad----分析煤样的高位发热量，J/g 4 Qb,ad-----分析煤样的弹筒热量，J/g

Sb,ad-----由弹筒洗液测得的煤的售硫量,%

α--------硝酸生成热校正系数：

当Sb,ad≤16.70KJ/g时,α=0.001；

当16.70KJ/g

当25.10KJ/g

3）、恒容低位发热量：高位发热量减去煤样中水和燃烧时生成的水的蒸发热后的热值。它是动力煤炭结算的重要依据。

Qnet,ad=Qgr,ad-25(Mad+9Had)

Qnet,ad----分析煤样的低位发热量，J/g；

Qgr,ad-----分析煤样的高位发热量，J/g；

Mad--------分析煤样水分，%；

Had--------分析煤样氢元素含量，%；

单位：J/g KJ/Kg M.J/Kg 卡/ g 大卡/ Kg

标煤发热量：29270 J / g ≈ 7000大卡/ Kg

发热量也是化分煤炭等级的标准之一。按国家标准是规定，煤的发热量报出结果必须采用分析基高位发热量。因此要使用发热量时，必须搞清类别和基准，否则会造成大错。常用的发热量指标基准换算公式如下：

Qgr,d=Qgr,adⅹ100/(100-Mad), KJ/g

Qgr,daf=Qfr,adⅹ100/(100-Mad-Aad-CO2,ad), KJ/g

Qgr,daf=Qgr,dⅹ100/(100-Ad), KJ/g

Qgr,ar=Qgr,adⅹ(100-Mar)/(100-Mad), KJ/g

Qnet,ar=Qgr,ar-25(Mar+9Har), KJ/g

Qnet,ar=Qnet,adⅹ(100-Mar)/(100-Mad)-23Mar, KJ/g

序号 级别名称 发热量（Qnet）MJ/Kg

1 低热值煤 8.50−12.50

2 中低热值煤 12.50−17.00

3 中热值煤 17.01−21.00

4 中高热值煤 21.01−24.00

5 高热值煤 24.01−27.00

6 特高热值煤 >27.00

7、 各种基准：

ar 收到基（应用基）、ad 空气干燥基（分析基）、d干燥基（干基）、adf 干燥无灰基（可燃基）、dmmf 干燥无矿物基（有机基）

如前面出现的Ad是干燥基灰分。