摘要：當(dāng)前，煤炭作為傳統(tǒng)能源之一，在國家能源結(jié)構(gòu)中仍然占據(jù)重要地位。以赫章縣松林煤礦為例，分析主要煤層的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和工藝性能等煤質(zhì)特征，并對煤炭的可選性進(jìn)行評估，探討其在洗選過程中的分離難易程度和潛在經(jīng)濟(jì)價值。研究表明，各可采煤層的煤炭不僅可以用作動力煤和民用煤，也可應(yīng)用于煤化工行業(yè)。

關(guān)鍵詞：煤礦；煤質(zhì)特征；可選性

中圖分類號：TD164.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）03-00-03

Study on Coal Quality Characteristics and Selectivity of Songlin Coal Mine in Hezhang County

SUN Rui

（174th Team of Guizhou Coal Geology Bureau， Guiyang 550081， China）

Abstract： Currently， as one of the traditional energy sources， coal still holds an important position in the national energy structure. Taking Songlin Coal Mine in Hezhang county as an example， the coal quality characteristics such as physical properties， chemical properties， and process performance of the main coal seams are analyzed， the coal’s washability is evaluated， and its separation difficulty in the washing process and potential economic value are explored. Research has shown that coal from various exploitable coal seams can be used not only as thermal coal and civilian coal， but also in the coal chemical industry.

Keywords： coal mine; coal quality characteristics; selectivity

煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位，其質(zhì)量和可選性直接關(guān)系到能源利用效率。赫章縣松林煤礦是貴州省重要的煤炭資源產(chǎn)區(qū)之一，對松林煤礦的煤質(zhì)特征進(jìn)行分析，可以了解煤炭的水分含量、灰分產(chǎn)率、揮發(fā)分產(chǎn)率、固定碳含量以及發(fā)熱量等重要指標(biāo)，這些指標(biāo)直接關(guān)系到煤炭的燃燒效率和熱能值[1]。同時，對松林煤礦煤炭可選性進(jìn)行研究，優(yōu)化洗選工藝，提高精煤產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。

1 赫章縣松林煤礦概況

赫章縣松林煤礦是貴州省重要的煤炭資源產(chǎn)地之一。該煤礦位于赫章縣的東南部，距離赫章縣城約33 km。該煤礦的勘查面積約為12.42 km2，呈現(xiàn)出不規(guī)則的多邊形，東西長約為9.60 km，南北寬則為0.50～2.50 km。礦區(qū)屬于典型的石炭系至二疊系地層分布區(qū)，經(jīng)過數(shù)億年的地質(zhì)變遷，形成多層煤系，這些煤層富含煙煤與無煙煤，它們是工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的原料。

2 煤質(zhì)特征

2.1 煤的物理性質(zhì)

勘查區(qū)內(nèi)，各可采煤層的外觀普遍呈黑色，其條痕色則略顯灰黑，形態(tài)多樣，包括塊狀、碎塊狀以及粉粒狀，煤層展現(xiàn)出類似金屬的光澤。煤層斷口參差不齊，結(jié)構(gòu)細(xì)密，呈條帶狀?？傮w來看，勘查區(qū)內(nèi)的各可采煤層物理性質(zhì)較為一致，包括顏色、光澤、形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及密度等方面，這些數(shù)據(jù)為后續(xù)的煤炭開采、加工和利用提供重要參考[2-3]。經(jīng)采樣分析，各可采煤層煤炭的視相對密度與真相對密度如表1所示。

2.2 煤的化學(xué)性質(zhì)

2.2.1 水分

勘查區(qū)內(nèi)，在空氣干燥基條件下，各可采煤層的原煤水分含量介于0.32%～3.65%，平均水分含量為1.61%；浮煤的水分含量介于0.25%～3.20%，平均水分含量為1.10%。

2.2.2 灰分

勘查區(qū)內(nèi)，各可采煤層的原煤干燥基灰分產(chǎn)率介于12.43%～39.76%，平均灰分產(chǎn)率為26.87%；浮煤干燥基灰分產(chǎn)率介于4.40%～20.56%，平均灰分產(chǎn)率為11.49%。根據(jù)《煤炭質(zhì)量分級 第1部分：灰分》（GB/T 15224.1—2018）的分級標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)域內(nèi)的14-1、15-1以及16煤層均為中灰煤等級，而15-2煤層則為高灰煤等級。洗選后，14-1、15-1和15-2煤層屬低灰煤，16煤層屬特低灰煤。

2.2.3 揮發(fā)分

勘查區(qū)內(nèi)，各可采煤層的原煤干燥無灰基揮發(fā)分產(chǎn)率介于2.23%～15.23%，平均揮發(fā)分產(chǎn)率為8.37%。浮煤干燥無灰基揮發(fā)分產(chǎn)率介于3.01%～9.24%，平均揮發(fā)分產(chǎn)率為6.31%。根據(jù)《煤的揮發(fā)分產(chǎn)率分級》（MT/T 849—2000）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，14-1、15-1、15-2以及16煤層均屬于特低揮發(fā)分煤。

2.2.4 固定碳

勘查區(qū)內(nèi)，各可采煤層干燥基固定碳含量介于36.41%～80.01%，平均固定碳含量為65.07%。根據(jù)《煤的固定碳分級》（MT/T 561—2008）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，14-1、15-2煤層為中等固定碳煤，15-1、16煤層為中高固定碳煤。

2.2.5 全硫和形態(tài)硫

勘查區(qū)內(nèi)，各可采煤層原煤干燥基全硫含量介于0.10%～2.87%，平均全硫含量為0.51%。浮煤干燥基全硫含量介于0.12%～1.46%，平均全硫含量為0.38%。根據(jù)《煤炭質(zhì)量分級 第2部分：硫分》（GB/T 15224.2—2021）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，14-1煤層為低硫煤，15-1、15-2和16煤層均屬特低硫煤。各可采煤層硫分的脫硫率為0%～33%，平均值為22%；15-2煤層脫硫率小于10%，它屬于極難脫硫煤；15-1和16煤層脫硫率均保持在10%～30%，二者均屬于較難脫硫煤；14-1煤層脫硫率介于30%～50%，它屬于中等脫硫煤。原煤形態(tài)硫的樣品化驗結(jié)果顯示，原煤中的無機(jī)硫化鐵硫占總硫分的75%，硫酸鹽硫占總硫分的5%，有機(jī)硫占總硫分的20%。由此可知，煤中硫分以硫化鐵硫為主，原煤中的硫比較容易洗選和脫除。

2.2.6 主要元素分析

勘查區(qū)內(nèi)，各可采煤層的浮煤干燥無灰基碳平均含量為88.65%，干燥無灰基氫平均含量為2.58%，干燥無灰基氮平均含量為1.27%，干燥無灰基氧與硫平均含量為2.56%，如表2所示。

2.2.7 稀散元素分析

勘查區(qū)內(nèi)，各可采煤層的原煤鍺含量為1.0～3.0 μg/g，平均鍺含量為1.1 μg/g。根據(jù)《煤中鍺含量分級》（MT/T 967—2005）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所有可采煤層均歸類為低鍺煤。各可采煤層中，原煤鎵含量介于3～12 μg/g，平均鎵含量為7 μg/g；釷含量介于6～12 μg/g，平均釷含量為9 μg/g；V2O5含量介于321～678 μg/g，平均含量為475 μg/g。數(shù)據(jù)顯示，原煤中各微量元素的含量均未達(dá)到工業(yè)利用的最低品位標(biāo)準(zhǔn)，不具備工業(yè)價值。

2.3 煤的工藝性能

2.3.1 煤的發(fā)熱量

勘查區(qū)內(nèi)，各可采煤層原煤和浮煤的干燥基高位發(fā)熱量平均值分別為25.81、30.36 MJ/kg，干燥基低位發(fā)熱量平均值分別為25.28、29.65 MJ/kg，如表3所示。數(shù)據(jù)顯示，根據(jù)《煤炭質(zhì)量分級 第3部分：發(fā)熱量》（GB/T 15224.3—2022），各可采煤層均屬于中高發(fā)熱量煤。

2.3.2 煤灰成分及熔融性

勘查區(qū)內(nèi)，各可采煤層的主要煤層煤灰成分以SiO2為主，其次為Al2O3和Fe2O3。SiO2含量介于41.96%～82.01%，平均值為63.45%；Al2O3、Fe2O3含量分別介于7.76%～31.08%和2.77%～18.84%，平均值分別為19.38%和8.08%。此外，有少量CaO，其含量為0.54%～7.63%，平均含量為2.62%。各可采煤層煤灰軟化溫度最低值為1 280 ℃，最高值大于1 500 ℃，平均為1 406 ℃；煤灰流動溫度最低值為1 320 ℃，最高值大于1 500 ℃，平均值為1 442 ℃。根據(jù)《煤灰軟化溫度分級》（MT/T 853.1—2000）和《煤灰流動溫度分級》（MT/T 853.2—2000）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，各煤層的煤灰均屬于較高軟化溫度灰、較高流動溫度灰。

2.3.3 熱穩(wěn)定性

煤的熱穩(wěn)定性可以表征煤在高溫燃燒汽化過程中對熱的穩(wěn)定程度，即煤在高溫下依然保持原來粒度。根據(jù)《煤的熱穩(wěn)定性分級》（MT/T 560—2008），?煤的TS+6是指粒度大于6 mm的殘焦質(zhì)量占各級殘焦質(zhì)量之和的比重，?煤的TS3-6是指粒度為3～6 mm的殘焦質(zhì)量占各級殘焦質(zhì)量之和的比重，煤的TS-3是指粒度3 mm以下殘焦質(zhì)量占各級殘焦質(zhì)量之和的比重，單位均為%。按TS+6分級標(biāo)準(zhǔn)?進(jìn)行分級，可采煤層均屬中高熱穩(wěn)定性煤，如表4所示。??

2.3.4 煤對CO2的反應(yīng)性

勘查區(qū)內(nèi)，利用14-1和15-1煤層進(jìn)行測試。數(shù)據(jù)顯示，反應(yīng)溫度為950 ℃時，煤對CO2的還原率為16.6%～31.5%；反應(yīng)溫度為1 000 ℃時，煤對CO2的還原率為27.2%～42.5%。由此可見，可采煤層均屬于弱還原性煤。

3 煤炭的可選性評估

在煤炭資源的開發(fā)利用中，煤的可選性是一個至關(guān)重要的考量因素，它直接關(guān)系到煤炭利用效率和經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 浮煤回收率

浮煤回收率是衡量煤炭洗選時浮選效果的重要指標(biāo)。在勘查區(qū)內(nèi)，各可采煤層的浮煤回收率表現(xiàn)出較大的差異，介于9.43%～70.83%，平均值為25.27%。數(shù)據(jù)表明，該礦區(qū)的浮煤回收率整體偏低。根據(jù)理論浮煤回收率的評價標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)回收率低于40%時，它被視為低等浮煤回收率。因此，赫章縣松林煤礦的各可采煤層浮煤回收率均處于低等水平。

3.2 煤的簡易可選性

除了浮煤回收率外，煤的簡易可選性也是評價煤炭質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)15-1煤層浮煤灰分產(chǎn)率分別為10%和20%時，該煤層的可選性等級均為極難選煤。在洗選過程中，為了獲得符合質(zhì)量要求的精煤產(chǎn)品，要采取復(fù)雜和高效的選煤工藝，這無疑會增加煤炭加工的成本和難度。

4 結(jié)論

赫章縣松林煤礦內(nèi)，各可采煤層具有中高灰分、低硫分、特低揮發(fā)分、中高固定碳含量的特點，具有特低砷、低磷、特低氯、低氟的特性，具有中高熱穩(wěn)定性，燃燒時產(chǎn)生較高到高的流動溫度灰。這些特性使得各可采煤層不僅適合用作動力煤和民用煤，也非常適合應(yīng)用于煤化工領(lǐng)域，作為冶金噴吹、小型高爐煉鐵、豎式石灰窯以及水泥回轉(zhuǎn)窯的燃料。

參考文獻(xiàn)

1 胡振鵬.煤巖煤質(zhì)特征及其清潔利用方式研究[J].石化技術(shù)，2024（2）：196-198.

2 徐虎彪.煤系高嶺巖物化性質(zhì)及可選性研究[J].煤化工，2024（2）：147-150.

3 陳文敏，傅 叢.中國新生代煤炭資源分布與煤質(zhì)特征評價[J].煤質(zhì)技術(shù)，2023（6）：1-12.