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        織金縣三塘向斜北西翼勘查區(qū)煤質(zhì)特征及用途淺析

        2021-07-08 08:29:10楊通保唐長(zhǎng)根
        山東煤炭科技 2021年6期

        楊通保 唐長(zhǎng)根

        (1.貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察處,貴州 貴陽(yáng) 550008;2.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢(xún)與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,貴州 貴陽(yáng) 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(wú)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(kāi)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(hào)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(guān)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(guān)煤巖類(lèi)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(jiàn)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(jiàn)分泌體、真菌體。

        無(wú) 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(jí)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(shì),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(guò)工業(yè)分析評(píng)價(jià)煤質(zhì)的優(yōu)劣,初步判斷煤的性質(zhì)、種類(lèi)、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(jiàn)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(duì)于煤炭的氣化而言,水分高會(huì)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(duì)于煤炭作為動(dòng)力、氣化和液化用煤來(lái)說(shuō),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(dòng)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(lèi)等污染物少,熱效率高。

        (4)硫分。原煤全硫?yàn)?.40%~11.00%,平均3.61%;浮煤全硫?yàn)?.47%~3.24%,平均1.30%,以中高硫?yàn)橹鳎倭扛吡?。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(guò)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(jí)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(dòng)力用煤、氣化等過(guò)程中對(duì)工藝性能的要求也各有所異,通過(guò)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(jiàn)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(dòng)溫度為1200~1500 ℃,平均1309 ℃,屬較低~中等流動(dòng)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(duì)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(lèi)

        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(guó)煤炭分類(lèi)》(GB/T5751-2009),煤類(lèi)均為無(wú)煙煤三號(hào)。

        4 煤的工業(yè)用途評(píng)價(jià)

        4.1 動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(mǎn)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(wú)煙煤,根據(jù)劉錦啟(2013)對(duì)貴州無(wú)煙煤制水煤漿的研究認(rèn)為,通過(guò)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(shuō)明無(wú)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(wú)煙煤三號(hào),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(dòng)力煤、氣化煤、制備水煤漿等。

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