煤炭基础知识

1、煤炭相关知识目录煤炭相关知识1焦炭质量评价1煤的燃烧过程2煤矸石的分类方法2煤与瓦斯事故防治3什么是炼焦3我国煤炭储量分类4洗精煤及煤炭洗选4焦炭质量评价焦炭质量的评价：1、焦炭中的硫分：硫是生铁冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量降低。在炼钢生铁中硫含量大于0.07%即为废品。由高炉炉料带入炉内的硫有11%来自矿石；3.5%来自石灰石；82.5%来自焦炭，所以焦炭是炉料中硫的主要来源。焦炭硫分的高低直接影响到高炉炼铁生产。当焦炭硫分大于1.6%，硫份每增加0.1%，焦炭使用量增加1.8%，石灰石加入量增加3.7%,矿石加入量增加0.3%高炉产量降低1.52.0%.冶金焦的含硫量规定不大于1%，大

2、中型高炉使用的冶金焦含硫量小于0.40.7%。2、焦炭中的磷分：炼铁用的冶金焦含磷量应在0.020.03%以下。3、焦炭中的灰分：焦炭的灰分对高炉冶炼的影响是十分显著的。焦炭灰分增加1%，焦炭用量增加22.5%因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。4、焦炭中的挥发分：根据焦炭的挥发分含量可判断焦炭成熟度。如挥发分大于1.5%，则表示生焦；挥发分小于0.50.7%,则表示过火，一般成熟的冶金焦挥发分为1%左右。5、焦炭中的水分：水分波动会使焦炭计量不准，从而引起炉况波动。此外，焦炭水分提高会使M04偏高，M10偏低，给转鼓指标带来误差。6、焦炭的筛分组成：在高炉冶炼中焦炭的粒度也是很重要的。我国过去

3、对焦炭粒度要求为：对大焦炉（13002000平方米）焦炭粒度大于40毫米；中、小高炉焦炭粒度大于25毫米。但目前一些钢厂的试验表明，焦炭粒度在4025毫米为好。大于80毫米的焦炭要整粒，使其粒度范围变化不大。这样焦炭块度均一，空隙大，阻力小，炉况运行良好。焦炭质量指标焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度。不同用途的焦炭，对气孔率指标要求不同，一

4、般冶金焦气孔率要求在4045%，铸造焦要求在3540%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40值，焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值。M40和M10值的测定方法很多，我国多采用德国米贡转鼓试验的

5、方法。炼焦煤质量要求炼焦是将煤放在干馏炉中加热，随着温度的升高(最终达到1000左右)，煤中有机质逐渐分解，其中，挥发性物质呈气态或蒸汽状态逸出，成为煤气和煤焦油，残留下的不挥发性产物就是焦炭。焦炭在炼铁炉中起着还原、熔化矿石，提供热能和支撑炉料，保持炉料透气性能良好的作用。因此，炼焦用煤的质量要求，是以能得到机械强度高、块度均匀、灰分和硫分低的优质冶金焦为目的。国家对冶金焦用煤有专门的质量标准。如下：肥煤、气煤灰份1-13级（不大于5.5%为一级，每增加0.5%提高一级，到13）硫份1组不大于0.5%2组0.51-1%3组1.01-1.5水分1号不大于0.9%2号9.0-10%3号10.0-

6、12.0焦煤、瘦煤灰份级别为11.5%硫份1组不大于0.5%2组0.51-1%3组1.01-1.5水分1号不大于0.9%2号9.0-10%3号10.0-12.0煤的燃烧过程煤中可燃成分（碳、氢、硫等）与空气在的氧进行剧烈的化学反应，放出大量的热并生成烟气和灰渣的过程。其主要反应：挥发份+O2CO2+H2OC+O2CO2S+O2SOX（SO2）完全燃烧反应N+O2NOX挥发份CMHNCCO不完全燃烧反应NNH3煤的燃烧过程必须具备3个条件：（1）供应燃烧所需的空气量.，为使煤中的可燃成分完全燃烧，全部转化成CO2、SO2、H2O气体产物，所需的最低空气量称为理论空气量。由于煤和空气不可能达到理论

7、的完善混合，实际上供应的空气量大于理论空气量。实际空气量与理论空气量之比称为空气过乘系数。（2）保持高温环境,提高煤炭燃烧温度有利于加速燃烧反应和着火的稳定性，还可减少化学和机械不完全燃烧损失。预热鼓风锅炉可改善热力条作，有利于燃烧高水分、高灰分的劣质燃烧；液态除渣旋风炉温度高达17601800，大大强化燃烧过程；固态排渣炉炉温受煤灰熔融性的制约，通常不超过12001350。（3）燃料和空气充分混合与良好接触,为保证燃料和空气充分混合与良好接触主要措施有减少煤的粒度以增加煤的反应表面积、加压燃烧、调整气流运动等。煤炭燃烧方式可分层状燃烧、悬浮燃烧、旋风燃烧和流化床燃烧4种，燃烧设备分别为层燃炉

8、、煤粉炉、旋风炉和流化床燃烧炉。煤矸石的分类方法煤矸石的分类方法很多,从煤矸石作为充填物料的工程应用角度,其分类方法主要有以下几种：按煤矸石来源可划分为:掘进研石和洗选歼石两大类.掘进研石即通常所称的矿井白研,它主要是由煤矿巷道掘进中产生的大量岩块组成.洗选研石一般是由工作面采出的夹研以及小量的顶底板岩石经原煤洗选分离后排出,通常称为黑歼.掘进研石的力学性质最优,而洗选研石较均匀,且含水量较大。按煤歼石自燃性质划分为:可燃煤矸石和不可燃煤歼石,可燃煤矸石又进一步划分为已燃煤歼石,半燃煤矸石和未燃煤歼石三种.资料分析表明,煤矸石的物理力学性质与煤砰石的燃烧程度有很大关系,已燃煤歼石危险性最小,粒

9、度均匀,利用方便,而半燃煤矸石利用较为困难。按煤矸石风化程度划分为未风化,微风化,中等风化及完全风化等,风化是煤砰石的普遍特性,风化程度取决于煤矸石的成份,煤矸石暴露时间的长短及大气气候条件。按煤矸石化学组成或矿物组成划分.这类分类方法主要用于煤矸石的加工利用方面根据上述分类,本次研究选用开滦唐山矿新排放的掘进和洗选研石两大类作为试验的样本。煤与瓦斯事故防治在井下采掘过程中，常常一瞬间（几分钟甚至几秒钟）从煤体中大量的煤与岩石被抛出，并喷出大量的瓦斯，这种现象叫煤与瓦斯突出，简称突出。原苏联顿巴斯煤田加加林煤矿1969年发生一次煤与瓦斯突出，抛出煤量14200立方米，喷出瓦斯量25万立方米。发

10、生煤与瓦斯突出事故，不仅采掘工作面和通风系统会遭到破坏，同时大量的煤与瓦斯以极快的速度喷出，还可能会充塞巷道，造成人员窒息和瓦斯爆炸、燃烧及煤（岩）埋人事故。煤与瓦斯突出前，一般都有预兆，没有预兆的突出是极少数。突出预兆可分为有声预兆和无声预兆。有声预兆。煤层在变化过程中发生劈裂声、闷雷声、机枪声、响煤炮以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。声音由远到近，由小到大。有短暂的，有连续的，间隔时间长短也不一致。煤壁发生震动和冲击，顶板来压，支架发生折裂声。无声预兆。工作面顶板压力增大，煤壁被挤出，片帮掉渣，顶板下沉或底板鼓起；煤层层理紊乱、煤暗淡无光泽、煤质变软；瓦斯忽大忽小，煤壁发凉，打钻时有顶钻、

11、卡钻、喷瓦斯等现象。上述预兆并不一定同时出现，不同的矿井出现的预兆也不一样，但在有突出危险的矿井工作的人员都应熟悉本矿发生突出前的预兆。当发现这些预兆时，应当立即向有关领导报告，及时采取措施，当情况严重时，应立即停止作业，迅速迎着风流撤出。过去，由于我们对煤与瓦斯突出认识不足，缺乏有效的防范措施往往造成人员伤亡和财产重大损失。近年来，由于党和国家的重视和广大科技人员的努力，对突出矿井从开采程序、开拓方式及生产系统方而都制定了严格的技术规定，要求在开采突出煤层时，必须采取以防止突出措施为主，同时有避免人身伤亡的综合措施，主要内容包括：突出危险性预测；防治突出措施；防治突出措施的效果检验；安全防护

12、措施等等。防治煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出细则规定，为了防止因突出预测失误或防突措施失效而造成危害，无论是揭穿突出危险煤层还是在有突出危险岭煤层中进行采掘作业，都必须采取安全防护措施，如石门揭穿煤层时放震动炮，采掘工作面远距离放炮，设避难所、压风自救系统和佩戴隔离式（压缩氧和化学氧）自救器等。所有这些措施，对防治煤与瓦斯突出都收到了一定效果。什么是炼焦装炉煤经过高温干馏转化为焦炭、焦炉煤气和化学产品的工艺过程。即煤炭焦化。指主要从硬煤和褐煤中生产焦炭、煤气、干馏炭及煤焦油或沥青等副产品的炼焦炉的操作活动。根据最终温度，有高温炼焦（9001100）、中温炼焦（660750）和低温炼焦（5005

13、80）。通常指高温炼焦。现代炼焦生产在焦化厂炼焦车间进行。炼焦车间一般由一座或几座焦炉及其辅助设施组成，焦炉的装煤、推焦、熄焦和筛焦组成了焦炉操作的全过程，每个炉组都配备有装煤车、推焦车、拦焦机、熄焦车和电机车，一侧还应设有焦台和筛焦站。近来开发的炼焦新工艺还有：配入部分型煤炼焦的配型煤工艺、用捣固法装煤的煤捣固工艺、煤预热工艺等。产品包括：（1）焦炭。炼焦最重要的产品，大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁，其次用于铸造与有色金属冶炼工业，少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中，焦粉还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。（2）煤焦油。焦化工业的重

14、要产品，其产量约占装炉煤的3%4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用（3）煤气和化学产品。氨的回收率约占装炉煤的0.2%0.4%,常以硫酸铵、磷酸铵或浓氨水等形试作为最终产品。粗苯回收率约占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有机合成工业的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但为了经济效益，也是为了环境保护的需要。经过净化的煤气属中热值煤气，发热量为17500kj/Nm3左右，每吨煤约产炼焦煤气300400m3，其质量约占装炉煤的16%20%，是钢铁联合企业中的重要气体燃料，其主要成分是氢和甲烷，可分离出供化学合成用的氢气和代替天然气的甲烷我国煤炭储量分类全国矿

15、产储量委员会1986年颁发的煤炭资源地质勘探规范，对煤炭储量分类、分级和最大计算深度作了明确规定，简要归纳介绍如下：(1)煤炭储量分类煤炭储量分为两类，第一类，能利用储量：指符合当前煤矿开采经济技术条件的储量；第二类，暂不能利用储量：由于煤层厚度小、灰分高(或发热量低)，或水文地质条件及其他开采技术条件特别复杂等原因，因此目前开采有困难，暂不能利用储量。(2)煤炭储量分级按勘探和研究程度，将煤炭储量分为A、B、C、D四级，其中A级和B级称为高级储量。(3)储量计算的最大深度对拟建大型(年产煤能力120万t以上)和中型(年产煤能力45万t至90万t)矿井的井田，一般不超过垂深1000m；只适于建

16、小型井(年产煤能力30万t及以下)的地区，一般不超过垂深600m;老矿区的深部，一般不超过垂直深1200m。A级储量通过较密集的勘探工程控制，对煤层、煤质、煤类、构造及岩浆岩等地质条件作了详细研究所计算的储量。B级储量通过系统的勘探工程控制，对煤层、煤质、煤类、构造和岩浆岩等地质条件作了较详细研究所计算的储量，或者由A级储量块段根据规定外推的储量。C级储量通过一定的勘探工程控制，对煤层、煤质、煤类和构造等地质条件作了一定研究所计算的储量，或者由B级储量块段根据规定外推的储量。D级储量通过地质填图配合稀疏勘探工程控制，对煤层、煤质、煤类和构造等地质条件作了初步了解所计算的储量。洗精煤及煤炭洗选洗

17、精煤(clenedcoal),是指经洗煤厂机械加工后，降低了灰分、硫分，去掉了一些杂质，适合一些专门用途的优质煤。包括炼焦用、非炼焦用的洗精煤和加热、动力用的洗混煤、洗块煤、洗末煤等。不包括洗中煤、矸石和煤泥。洗精煤可分为冶炼用炼焦洗精煤和其它用炼焦洗精煤。冶炼用的炼焦洗精煤，其粒度为小于50毫米、80毫米和100毫米三种；灰分小于或等于12.5%，简称冶炼精煤；其它用炼焦洗精煤，粒度也小于50、80、100毫米三种，灰分在12.5%-16%之间,简称其他精煤。煤炭洗选煤炭洗选是利用煤和杂质（矸石）的物理、化学性质的差异，通过物理、化学或微生物分选的方法使煤和杂质有效分离，并加工成质量均匀、用

18、途不同的煤炭产品的一种加工技术。按选煤方法的不同，可分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。物理选煤是根据煤炭和杂质物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）上的差异进行分选，主要的物理分选方法有重力选煤，包括跳汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤、风力选煤等。电磁选，利用煤和杂质的电磁性能差异进行分选，这种方法在选煤实际生产中没有应用。物理化学选煤浮游选煤（简称浮选），是依据矿物表面物理化学性质的差别进行分选，目前使用的浮选设备很多，主要包括机械搅拌式浮选和无无机械搅拌式浮选两种。化学选煤是借助化学反应使煤中有用成分富集，除去杂质和有害成分的工艺过程。目前在实验室常用化学的方

19、法脱硫。根据常用的化学药剂种类和反应原理的不同，可分为碱处理、氧化法和溶剂萃取等。微生物选煤是用某些自养性和异养性微生物，直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫，达到脱硫的目的。物理选煤和物理化学选煤技术是实际选煤生产中常用的技术，一般可有效脱除煤中无机硫（黄铁矿硫），化学选煤和微生物选煤还可脱除煤中的有机硫。目前工业化生产中常用的选煤方法为跳汰、重介、浮选等选煤方法，此外干法选煤近几年发展也很快。一般来说，选煤厂由以下主要工艺组成：（1）原煤准备：包括原煤的接受、储存、破碎和筛分。（2）原煤的分选：目前国内的主要分选工艺包括跳汰-浮选联合流程；重介-浮选联合流程；跳汰-重介-浮选联合流程；块煤重介-末煤重介旋流器分选流程；