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        陜西神木縣石窯店煤礦煤巖煤質(zhì)特征與評(píng)價(jià)

        2022-10-13 09:53:02
        山東煤炭科技 2022年9期
        關(guān)鍵詞:煤灰發(fā)熱量焦油

        許 婷 劉 坤

        (1. 陜西省礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心,陜西 西安 710068;2. 陜西省地質(zhì)調(diào)查院,陜西 西安 710054)

        1 地質(zhì)概況

        石窯店煤礦位于神府礦區(qū)新民開(kāi)采區(qū)的西部[1]。該區(qū)位于鄂爾多斯向斜東翼,區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單,為一走向北西、傾向南西西—南西的單斜構(gòu)造,傾角1°~3°。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)大的斷裂及褶皺,無(wú)巖漿活動(dòng)跡象。

        2 煤層特征

        3-2號(hào)煤層位于延安組第三段第二旋回的頂部。煤層厚度為1.24~2.91 m,平均2.26 m,標(biāo)準(zhǔn)差0.38,變異系數(shù)17.30%,屬穩(wěn)定型的薄-中厚煤層,主體部分屬中厚煤層。煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,全區(qū)大部分可采。

        5-2號(hào)煤層位于延安組第一段第二旋回的頂部。煤層厚度為1.26~5.17 m,平均3.12 m,標(biāo)準(zhǔn)差0.71,變異系數(shù)22.55%,整體屬薄-中厚煤層,以中厚煤層為主。5-2號(hào)煤層是區(qū)內(nèi)穩(wěn)定性最好的煤層,煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,全區(qū)可采。

        3 煤巖特征

        3-2、5-2號(hào)煤層的宏觀煤巖組分以亮煤、暗煤為主,宏觀煤巖類型以半光亮型煤為主。如表1 所示,顯微煤巖組分以有機(jī)組分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),含量達(dá)96%以上,3-2、5-2號(hào)煤層均以鏡質(zhì)組為主,惰質(zhì)組次之,殼質(zhì)組少量;無(wú)機(jī)顯微組分總體含量較低,平均含量分別為3.37%、3.40%,以粘土類為主,碳酸鹽類次之,硫化物少量。從煤的鏡質(zhì)組最大反射率結(jié)果看,3-2、5-2號(hào)煤層鏡質(zhì)組最大反射率分別為0.53%、0.57%,變質(zhì)程度為中煤級(jí)煤I 變質(zhì)階段,總體變質(zhì)程度較低,為低煤化度的煙煤。

        表1 煤層煤巖鑒定成果表

        4 煤質(zhì)特征

        4.1 工業(yè)分析

        通過(guò)工業(yè)分析對(duì)煤炭質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),可以初步了解煤炭的加工利用方式及工業(yè)用途[3]。

        3-2號(hào)煤層原煤水分為7.39%~9.80%,平均值為8.74%;灰分產(chǎn)率為3.71%~14.36%,平均值為6.38%,主要為特低灰分煤;揮發(fā)分產(chǎn)率為34.12%~39.62%,平均值為37.92%,主要為高揮發(fā)分煤;全硫?yàn)?.16%~0.40%,平均值為0.30%,主要為特低硫煤(表2)。

        5-2號(hào)煤層原煤水分為6.36%~8.42%,平均值為7.43%;灰分產(chǎn)率為4.07%~13.90%,平均值為8.94%,主要為特低灰分煤;揮發(fā)分產(chǎn)率為33.83%~39.57%,平均值為37.56%,主要為高揮發(fā)分煤;全硫?yàn)?.19%~0.37%,平均值為0.23%,主要為特低硫煤(表2)。

        表2 煤層工業(yè)分析結(jié)果

        4.2 有害元素

        根據(jù)有害元素分析結(jié)果,3-2號(hào)煤層氯含量為0.009%~0.023%,平均值為0.017%,屬特低氯煤;氟含量為38.00~175.00 μg/g,平均值為109.20 μg/g,屬低氟煤;砷含量為1.00~9.00 μg/g,平均值為3.87 μg/g,屬特低砷煤;磷含量為0.001%~0.025%,平均值為0.012%,屬低磷煤。

        5-2號(hào)煤層氯含量為0.004%~0.027%,平均值為0.012%,屬特低氯煤;氟含量為116.00~253.00 μg/g,平均值為195.67 μg/g,屬低氟煤;砷含量為1.00~6.00 μg/g,平均值為3.27 μg/g,屬特低砷煤;磷含量為0.035%~0.084%,平均值為0.048%,屬低磷煤。

        4.3 工藝性能

        通過(guò)煤的工藝性能分析,了解煤炭加工利用方向,對(duì)煤炭資源合理開(kāi)發(fā)利用具有重要意義[4]。

        (1)發(fā)熱量

        3-2號(hào)煤層原煤干燥基低位發(fā)熱量為26.09~30.82 MJ/kg,平均值為29.43 MJ/kg;5-2 號(hào)煤層原煤干燥基低位發(fā)熱量為26.43~30.62 MJ/kg,平均值為28.59 MJ/kg,均屬高發(fā)熱量煤。

        (2)煤灰熔融性

        3-2號(hào)煤層煤灰熔融性軟化溫度(ST)為1090~1350 ℃,平均值為1173 ℃,總體上以較低軟化溫度灰為主。煤灰熔融性流動(dòng)溫度(FT)為1150~1380 ℃,平均值為1227 ℃,以較低流動(dòng)溫度灰為主,少量中等流動(dòng)溫度灰。

        5-2號(hào)煤層煤灰熔融性軟化溫度(ST)為1050~1400 ℃,平均值為1128 ℃,總體上以較低軟化溫度灰為主。煤灰熔融性流動(dòng)溫度(FT)為1080~1430 ℃,平均值為1166 ℃,以較低流動(dòng)溫度灰為主,少量中等~較高流動(dòng)溫度灰。

        (3)黏結(jié)指數(shù)

        3-2、5-2號(hào)煤層黏結(jié)性指數(shù)測(cè)定絕大多數(shù)為0,極個(gè)別為1~2,主要為無(wú)黏結(jié)煤。

        (4)哈式可磨性指數(shù)

        3-2號(hào)煤層哈氏可磨性指數(shù)在53~57 之間,平均值為54;5-2號(hào)煤層哈氏可磨性指數(shù)在55~63 之間,平均值為57。按照煤的哈氏可磨性指數(shù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),3-2、5-2號(hào)煤層均屬較難磨煤。

        (5)熱穩(wěn)定性

        3-2號(hào)煤層熱穩(wěn)定性指標(biāo)(TS+6的值)為71.10%~71.50%,平均值為71.30%;5-2號(hào)煤層熱穩(wěn)定性指標(biāo)(TS+6的值)為71.90%~82.40%,平均值為77.70%。均屬中高熱穩(wěn)定性煤。

        (6)煤對(duì)二氧化碳的反應(yīng)性

        3-2號(hào)煤層在950 ℃時(shí),對(duì)二氧化碳的反應(yīng) 性 為60.80%~81.00%, 平 均 值 為69.63%;5-2號(hào)煤層在950 ℃時(shí),對(duì)二氧化碳的反應(yīng)性為69.70%~73.40%,平均值為70.68%??傮w上煤對(duì)二氧化碳具有較強(qiáng)的反應(yīng)性。

        (7)焦油產(chǎn)率

        3-2號(hào)煤層原煤的焦油產(chǎn)率為6.81%~13.63%,平均值為10.16%;5-2號(hào)煤層原煤的焦油產(chǎn)率為6.59%~15.07%,平均值為10.05%。根據(jù)《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)(2014 修訂版)》[5]煤炭焦油產(chǎn)率分級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),3-2、5-2號(hào)煤層主要為富油煤,部分達(dá)高油煤,總體焦油產(chǎn)率較高,具有較大的煤焦油提取前景。

        5 工業(yè)利用方向

        本區(qū)煤類為不粘煤及長(zhǎng)焰煤,煤質(zhì)具有特低灰、特低硫、較低有害元素的特點(diǎn),同時(shí)具有較高的發(fā)熱量,表明其是良好的動(dòng)力用煤;煤變質(zhì)程度低,化學(xué)活性好,無(wú)黏結(jié)性,較低煤灰熔融性,穩(wěn)定性好,最適宜于作為氣化用煤;焦油產(chǎn)率較高,主要為富油煤,是良好的低溫干餾用煤,可用來(lái)提煉焦油。

        6 結(jié)論

        石窯店煤礦3-2、5-2號(hào)煤層宏觀煤巖組分以亮煤、暗煤為主,宏觀煤巖類型以半光亮型煤為主;有機(jī)顯微組分中鏡質(zhì)組含量最高,其次為惰質(zhì)組,殼質(zhì)組含量較低;煤的變質(zhì)程度較低,主要為中煤級(jí)煤I 變質(zhì)階段。

        3-2、5-2號(hào)煤層煤質(zhì)特征相似,總體為特低灰、高揮發(fā)分、特低硫、低有害元素、高發(fā)熱量、無(wú)黏結(jié)性、較難磨、中高熱穩(wěn)定性的富油煤。煤質(zhì)分析結(jié)果表明,本區(qū)煤的煤質(zhì)優(yōu)良,可作為良好的動(dòng)力用煤、氣化用煤、低溫干餾用煤等。

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