煤的基本知识

1、煤的基本知识煤的种类和特征根据成煤植物种类的不同，煤主要可分为两大类，即腐殖煤和腐泥 煤。1）、腐殖煤由高等植物形成的煤称为腐植煤。腐殖煤是因为植物的部分木 质纤维组织在成煤过程中曾变成腐殖酸这一产物而得名。它在自 然界中分布最广，储量最大。绝大部分是由高等植物中的木质素 和纤维素等主要成分形成的。亦有少量腐殖煤是由高等植物中经 微生物分解后残锚的脂类化合物形成的，称为残殖煤。单独成矿 的残殖煤很少，多以薄层或透镜状夹在腐殖煤中。我国江西平煤 田和浙江长广煤田有典型的树皮和角质残殖煤，大同煤田有少量 队子残殖煤。2）、腐泥煤由低等植物和少量浮游生物形成的煤称为腐泥煤。腐泥煤包括 藻煤和胶泥煤等

2、。藻煤主要藻类生成，山西浑源有不少藻煤，山 东兖州、肥城也有发现，胶泥煤是无结构的腐泥煤，植物成分分 解彻底，几乎完全由基质组成。这种煤数量很少，山西浑源有少 量存在。胶泥煤的矿物质含量大于40%即称为油页岩，我国辽宁 抚须、吉林桦甸、广东茂名和山东黄县等地有丰富的油页岩资源。此外，还有腐殖煤和腐泥煤的混合体，有时单独分类成与腐殖 煤和腐泥煤并列的第三类煤，称为腐殖腐泥煤。主要有烛煤和精煤，前者与藻类很相似，宏观上几乎难以区分，易燃，用火柴即 可点燃，燃烧时火焰明亮，好像蜡烛一样；精煤盛主于我国抚顺， 结构细腻，质轻而有契性，因能雕琢工艺美术品而驰名。2、煤的性质1）、煤的物理性质煤的物理性质

3、主工包括空间结构性质、机械性质、热性质、光学性 质、电性质与磁性质等。从胶体化学的观点，可将煤看作是一种特殊 和复杂的固态胶体体系。煤的物理和物理化学性质也和煤的其它性质一样，主要取决于煤 化度和煤岩组成，有时还取决于煤的还原程度。煤的某些物理性质学 与矿物质（数量、性质与分布）、水分和风化程度有关。3、煤的分类指标与煤质评价1）、煤分类在科学和实用方面都有重大的意义。由于煤的复杂性和 结煤质的认识有待深化，目前国内外使用的煤分类方案都不是完整、 科学的系统分类。由于煤的成因、产地、种类、组成和性质的多样性，以及分类 的角度与目的的不同因此煤分类的指标繁多，归纳起来可有如下四 类。（1）煤化度

4、指标。主要有镜质组反射率、挥发份、发热量、最高 内在水分含量、透光率、显微硬度，X射线衍射等。（2）煤岩显微组分指标。采取镜质组分含量或采用惰性组分含量 和稳定组分含量。（3）黏结性、结焦性指标。采用较多的有罗加指数，黏结指数， 奥亚膨胀度，自由膨胀序数，胶质层最大厚度，葛金焦型和基氏流动 度等。（4）其它煤质指标。有镜质组反射率公布图特性；灰分；硫分; 氧化程度及可选性等。2、炼焦用煤的种类及性质炼焦用煤一一是指用单种炼焦时，可以生成具有一定块度和机械 强度焦炭的煤种。这类煤具有一定的粘结性和结焦性。粘结性是指烟煤干馏时粘结本身的或外来的惰性物质的能 力。它是烟煤干馏时所形成的胶质体显示的一

5、种塑性。显示软化熔融 性质的煤叫粘结煤，不显示软化熔融性质的煤叫非粘结煤。常用的粘结性指标有：粘结指数G、罗加指数RI、胶质层最大 厚度Y、奥亚膨胀度b、基氏流动度（最大流动度）MF、自由膨胀 度（自由膨胀序数、坩埚序数）等。结焦性是指烟煤在焦炉或模拟焦炉的炼焦条件下，形成具有 一定块度和强度的焦炭的能力。炼焦煤必须兼有粘结性和结焦性，两 者密切相关。但是，粘结性好的煤结焦性产不一定好，而结焦性好的 煤粘结性一定好。常用的结焦性指标有：自由膨胀度、葛金焦型等。在我国测定得较少，一般采用炼焦试验。根据煤化度的不同，烟煤又可分为贫煤（PM）、贫瘦煤（PS）、 瘦煤（SM）、焦煤（JM）、1/3焦煤

6、（1/3JM）、肥煤（FM）、气肥煤 （QF）、气煤（QM）、1/2中粘煤（1/2ZN）、弱粘煤（RN）、不粘煤 （BN）、长焰煤（CY） 12种。其中把气煤、气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤为炼焦煤。就是通常所说的气、肥、焦、瘦四种煤。其它的煤种只能作为添加剂 使用。其性能和在配煤炼焦中所起的作用也不尽相同。为了合理配煤、 充分利用炼焦煤资源、改善焦炭质量，首先应该对炼焦煤的性质有充 分的了解。以下对炼焦煤的性质作简要概述。1）瘦煤（SM）分类指标：13： Vdaf1020%、020-5014： Vdaf1020%、050-65瘦煤是煤化度较高的烟煤。加热时产生的胶质体少，能单独炼焦，所

7、 得焦炭块度大，裂纹少，熔融性差，耐磨强度M10差。在炼焦配煤 中，瘦煤可起到骨架和缓和收缩应力从而增大焦炭块度的作用，是配 合煤中不可或缺的重要成分。我国典型的瘦煤有：河北峰峰四矿煤、山西潞安的石圪节 煤和陕西 韩城的下峪口煤等。我厂用的瘦煤有：许昌、石围塘瘦煤2）焦煤（JM）分类指标：15： Vdaf1020%、G65、YW25mm、bW150%24： Vdaf2028%、G506525： Vdaf2028%、G65、YW25mm、bW150%焦煤是中等煤化度的烟煤，具有良好的粘结性和结焦性。加热时 能生成热稳定性很好的胶质体，单独炼焦时所得焦炭块度大，裂纹少， 机械强度高。可单独炼制出优

8、质冶金焦炭。但由于膨胀压力大、收缩 小，在炼焦配煤中焦煤可起到焦炭骨架和缓和收缩应力的作用，从而 提高焦炭强度，是优质的炼焦原料煤。我国的焦煤储量不多，典型的有：河北的峰峰二矿、山西古交的西曲、 黑龙江鸡西的滴道、安徽淮北的张庄煤等。我厂常用的焦煤有：本地 自洗精煤、外购优质焦煤（水城、田坝、白源等X高硫焦煤（六枝、 曲江）等（3）肥煤（FM）分类指标：16： Vdaf1020%、G85、Y25mm、b150%26： Vdaf2028%、G85、Y25mm、b150%36： Vdaf2837%、G85、Y25mm、b150%肥煤是中高挥发分强粘结性烟煤。加热时能产生大量胶质体，单独炼 焦时，所

9、得焦炭熔融性好，但焦炭横裂纹多，气孔率高，在焦饼根部 有蜂窝状。肥煤是炼焦配煤不可或缺的重要煤种，配入肥煤可使焦炭 熔融性良好，从而提高焦炭的耐磨强度M10，并为配入粘结性差的煤 或瘦化剂创造条件。我国典型的肥煤有：河北开滦的唐家庄煤、河北峰峰三矿煤、山西 古交的镇城底煤和山东枣庄的山家林煤;我厂用的肥煤有：山西灵石、辛置等1/3 焦煤(1/3JM)分类指标：35： Vdaf2837%、G65、YW25mm、bW220%1/3焦煤是焦煤和气煤之间烟煤。单独炼焦时可以得到一定块度和 强度的焦炭。1/3焦煤的性质并不完全一样，其中G75的1/3焦煤 加热时能产生较多的胶质体，结焦性好，可单独炼成强

10、度较好的焦炭， 为配合煤中的主要组分。而GV75的1/3焦煤结焦性较差，单独炼焦 时不能得到强度较好的焦炭，在配煤中用量也不宜太多。在我国1/3焦煤的资源较为丰富，在炼焦生产中使用也较普遍。 河南平顶山和黑龙江七台河矿的煤为典型的G75的1/3焦煤。而黑 龙江鹤岗南山矿和安徽淮南芦岭矿的煤为典型的GV75的1/3焦煤。 我厂用的1/3焦煤有：安源、淮北、宏鹰、永荣等气肥煤(QF)分类指标：46： Vdaf37%、G85、Y25mm、b220%气肥煤是介于气和肥煤之间的烟煤。煤化度较低、挥发分较高，而粘 结性强，加热时能产生大量的煤气和胶质体，但胶质体的热稳定性差， 单独炼焦时能生成焦炭，但强度

11、不高，在配用气肥煤时，需适当减少 气煤的用量，增加瘦化组分。我国的气肥煤不多，典型的有山东的新汶煤和肥城煤等。气煤(QM)分类指标:34： Vdaf2837%、G50-6543： Vdaf37%、G355044： Vdaf37%、G 50-6545： Vdaf37%、G65、YV25mm、bW220%气煤是煤化度较低的烟煤。挥发分高、粘结性和结焦性均差。加热时， 产生的胶质体热稳定性差，气体析出量大。单独炼焦时，焦饼收缩量 大，所得焦炭纵裂纹多，且细长而易碎，气孔大而不均匀，反应性高。 在配合煤中配入气煤后，焦炭块度变小，机械强度变差；但可以降低 炼焦过程的膨胀压力，增加焦饼收缩度，并能增加煤

12、气和炼焦化学产 品的收率。我国气煤的储量较大，约占炼焦煤的60%。典型的气煤有：山东的新 汶煤、辽宁抚顺的老虎台煤、江苏徐州的夹河煤、黑龙江鹤岗的兴安 煤等。7）其它煤有时用于炼焦的其它煤种还有：1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、贫煤、 贫瘦煤等，这些煤均不能作为主要炼焦煤，只能作为添加剂使用。 例如：当配合煤粘结能力过剩而收缩量又不足时，可配入（添加）适 量的1/2中粘煤、弱粘煤或不粘煤，可起到增加收缩量、防止推焦困 难，同时也可以增加煤气和炼焦化学产品的收率。当采用一些新备煤 技术后也可增加其使用量，例如宝钢就用一定数量的不粘煤。当配合煤粘结能力过剩收缩量过大时，可配入一些贫瘦煤、贫煤，甚 至

13、无烟煤或焦粉。当采用一些新的备煤工艺后，也可增加其配入量。二、炼焦煤的分析检测对于进入煤场的各种煤必须进行煤质的各项分析检测，掌握煤情 况以便合理配煤。常用的分析检测项目包括：1、工业分析：Mt、Ad、Vdaf、FC2、元素分析：C、H、O、N、S、P3、工艺性质分析：G、Y对原料进行了工业分析和工艺性质分析之后基本上都可确定煤的种 类，以及在配煤中作用和用量。但是，有时还需要进行其它方面的分 析。4、反射率分析最大平均反射率可以确定煤的煤化度，最大平均反射率与煤的挥发分 有很好的相关性：5、煤的岩相分析按煤岩学的观点，煤是非均一性物质，可分离为工艺性质，光学性质 和物理性质不同的各种实体。按

14、各实体的热性质，可分为活性组分和 惰性组分两类。在结焦过程中，活性组分，软化熔融形成焦炭内部的 粘结物，犹如混凝土中的水泥。惰性组分在加热过程不软化、不熔融， 形成焦炭内部的骨骼，好比混凝土中的砂石。煤岩实体分类：活性物：V0V21可熔融镜质组可熔融半丝质组角质组树脂组惰性组分：惰性镜煤组惰性半丝炭组碎片组丝炭组矿物质SF0-SF21E0E15R0R15V22-V70SF22-SF40M18M70F40-F70总之，煤是非均一物质，可分成活性组分和惰性组分，活性组分在加 热过程中能软化熔融，形成焦炭中的粘结物，多存在于焦煤、肥煤中； 惰性组分在加热过程中不软化、不熔融，形成焦炭中的骨骼，多存在

15、 于瘦煤、气煤中。活性组分和惰性组分比例适当就可以得质量好的焦 炭。三、配煤炼焦的必要性（为什么要配煤炼焦）1、节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤源，降低配合煤成本；2、充分利用各单种煤的结焦性，改善焦炭质量；3、在保证焦炭质量的前提下，增加炼焦化学产品的产率和炼焦煤气的发生量；4、对延长焦炉的炉龄和对焦炉操作有好处。四、配煤原理配煤原理是建立在结焦原理基础上的，迄今为止结焦原理可分为 三大类。第一类是以烟煤的大分子结构及其热解过程中由于胶质状塑性 体的形成，使固体煤粒粘结的塑性成焦原理。根据这个原理，不同烟 煤由于胶质体的性质和数量的不同，导致粘结的强弱，并随气体析出 数量和速度的差异，得到不质量的

16、焦炭。第二类是基于煤的岩相组成的差异，决定煤粒有活性与非活性之 分，由于煤粒之间的粘结是在其接触面上进行的，则以活性组分为主 的煤粒，相互间的粘结呈流动型结合，固化后不在存在粒子的原形； 而以非活性组分为主的煤粒间的粘结则呈接触结合型，固化后保留粒 子的轮廓，从而决定最后形成焦炭的质量，即所谓的表面结合成焦原 理。第三类是基于中间相成焦原理，该原理认为，烟煤在热解过程中 产生的各相同性胶质体中，随着热解的进行，会形成由大的片状分子 排列而成的聚合液晶，它是一种新的各向异性流动相态，称为中间相， 成焦过程就是这种中间相在各向同性胶质体中的长大、融并和固化的 过程，不同烟煤表现为不同的中间相发展深

17、度，使最后形成不同质量 和不同光学组织的焦炭。对应上述三种结焦原理，派生出三种配煤原理，即胶质层重叠原 理、互换性原理和共炭化原理。1、胶质层重叠原理配煤炼焦时，除了按加和方法根据单种煤的灰分、硫分控制配合煤的 灰分、硫分以外，要求配合煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度 间隔能较好的搭接，这样可以使配合煤在炼焦过程中，能在较大温度 范围内煤料处于塑性状态，从而改善结焦过程，并保证焦炭的结构均 匀。不同牌号炼焦煤的产塑性温度区间如图所示，各煤种的塑性温度 区间不同，其中肥煤的开始软化区间最早，塑性温度区间最宽，瘦煤 固化温度最晚，塑性温度区间最窄。气、肥、焦、瘦煤适当配合可以 扩大配合煤的塑性

18、温度范围。这种以多种煤互相搭配、胶质层彼此重 叠的配煤原理，曾长期指导前苏联和我国的配煤技术。对于不同的炼焦煤有五种结合类型：（1）低挥发分弱粘煤与高挥发分弱粘煤配合炼焦时，界面结合指数 仅02%，属完全不结合类型，各自呈单独炭化；（2）中挥发分强粘煤相互配合炼焦时，界面完全结合；（3）高挥发分弱粘煤与中挥发分强粘煤配合炼焦时，界面大部分结 合。（4）低挥发分弱粘煤与中挥发分强粘煤配合炼焦时，界面部分结合。（5）低挥发分弱粘煤之间或高挥发分弱粘之间配合炼焦时，界面结 合很差。以上说明，在配煤炼焦时，中等挥发分的强粘结煤起重要作用，它 可以与各类煤在结焦过程中良好结合，按胶质层重叠原理，中挥发分

19、 强粘煤的胶质层温度间隔宽，可以搭接各类煤的胶质体，从而保证焦 炭结构的均匀。因此配煤炼焦时，要以肥煤为基础煤。2、互换配煤原理根据煤岩学原理，煤的有机质可分为活性组分和非活性组分（惰 性组分）两大类。日本城博提出用粘结组分和纤维质组分来指导配煤， 按照他的观点，评价炼焦配煤的指标，一是粘结组分（相当于活性组 分）的数量，这标志着粘结能力的大小；另一是纤维质组分（相当于 非活性组分）的强度，它决定焦炭的强度。煤的毗啶抽出物为粘结组 分，残留部分为纤维质组分，将纤维质组分与一定量的沥青混合成型 后干馏，所得固块的最高耐压强度表示纤维质的强度。要制得强度好 的焦炭，配合煤的粘结组分和纤维质组分应有

20、适宜的比例，而且纤维 质组分应有足够的强度。当配合煤达不到相应的要求时，可以用添加 粘结剂或瘦化剂的办法加以调整，据此城博提出了下图所示的互换性 配煤原理图。（1）获得高强度焦炭的配合煤要求是：提高纤维质组分的强度并保 持合适的粘结组分和纤维质组分的比例范围；（2）粘结组分多的弱粘结煤，由于纤维质组分强度低，要得到强度 高的焦炭，需要添加瘦化组分或焦粉之类的补强材料；（3）一般的弱粘结煤，不仅粘结组分少，且纤维质组分的强度低， 需同时添加粘结组分和瘦化组分，才能得到强度较好的焦炭；（4）高挥发分的非粘结煤，由于粘结组分更少，纤维质组分强度更 低，应在添加粘结组分和补强材料的同时，对煤料加压成型，才能得 到强度好的焦炭。（5）无烟煤只有强度较高的纤维质组分，需添加粘