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1、第九章 煤的分类和煤质评价第一节 煤炭分类意义和分类指标一、煤炭分类的意义煤的分类不仅具有科学意义，而且还有其重要的经济意义。煤是重要的能源和化工原料，它的种类繁多，其组成、性质又各不相同，而各种工业用煤对煤的质量又有特定的要求，所以为了保证合理地利用煤炭资源和指导生产，必须将煤炭进行分类。只有不断完善煤炭分类方案，才能搞清各种煤的工艺性质和经济价值，才能有计划地开采和利用，所以煤的分类是煤炭勘探、开采规划、分配和合理使用的共同依据。二、煤炭分类的方法和原则人们对各种自然界物质进行分类时，需要遵循两个共同原则:第一是根据物质各种特性的异同，划分出自然类别(分类学);第二是对划分出的类别加以命名
2、表述。这是分类系统学的通常程序。对煤炭进行分类时，根据分类目的的不同，有实用分类(技术分类和商业编码)和科学/成因分类(即使是纯科学分类，通常也有实际用途)两大类。这两大类构成了煤炭分类的完整体系。煤炭的科学分类包括下列几项原则:(1)要全面地包括各产地的全部煤种;(2)能包括各种煤的全部性质，如物理性质、化学性质、物理化学性质和工艺性质; (3)能确定各种煤的现代工业用途，炼焦、气化、低温干馏、加氢、动力以及其他综合利用。 三、煤炭分类的指标煤的牌号反映着煤的有机质特性，因此，以煤化程度和煤的黏结性作为煤的工业分类两个指标。目前，世界各国分类指标不统一，各主要工业国家和国际上煤分类方案的选用
3、指标见表9-1。(一)煤化程度从表9-1可知，各国用来反映煤化程度的指标是干燥无灰基挥发分(Vdaf)，这是因为它能较好地反映煤化程度，并与煤的工艺性质有关，而且其区分能力强，测定方法简单，易于标准化。但是煤的挥发分不仅与煤的变质程度有关，而且还受煤的岩相组成的影响。同一种煤的不同岩相组成其挥发分有很大差别。变质程度相同的煤田，由于岩相组成的不同而有不同的挥发分值;而不同变质程度的煤，在岩相组成不同的情况下，也可能得到相同的挥发分值。因此，煤的挥发分有时也不能十分准确地反映煤的变质程度。尤其对于挥发分较高的煤，其误差更大。因此，有的国家采用煤的发热量或镜质组反射率，作为烟煤和无烟煤变质程度的主
4、要指标。煤的发热量适合于低变质程度的煤和动力煤，一般以干燥无灰基(恒湿无灰基)的高位发热量代表煤的变质程度。镜质组反射率在高变质阶段的烟煤和无烟煤，能较好地反映煤化程度的规律，并综合反映了变质过程中镜质组分子结构变化，其组成又在煤中占优势，因此，该指标可排除岩相差异的影响，比挥发分产率更能确切地反映煤的变质规律。此外，煤中氢碳元素的原子比在一定程度上也能代表煤的变质程度。氢对高变质程度的煤，尤其无烟煤能很好地反映变质程度规律。我国现行无烟煤分类以煤中氢作为分类指标之一。(二)煤的黏结性煤的黏结性是煤在热加工过程中重要的工艺性质，是煤炭分类中又一个重要指标。表示煤的黏结性的指标很多，如胶质层最大
5、厚度、罗加指数、坩埚膨胀序数、奥阿膨胀度和格金焦型等。坩埚膨胀序数指标在法国、意大利、德国等国普遍采用。它在一定程度上反映煤的黏结性，而且方法简单，对于煤质变化不太大时，较为可靠。但其测定结果是根据焦饼的外形，故常有主观性，且过于粗略。格金焦型在英国使用，它与挥发分较为接近，而对黏结性不同的煤都能加以区分。但其测定方法较为复杂，并且人为因素较大。罗加指数对弱黏结煤和中等黏结煤的区分能力强，且测定方法简单，操作快速，所制样少，易于推广。奥阿膨胀度对强黏结煤的区分能力较好，测试结果的重现性好，但对黏结性弱的煤时能力差，设备加工较困难。吉氏流动度是反映煤产生胶质体最稀薄状态的黏度。它对弱或中等黏结煤
6、有一定区分能力，该法灵敏度高，测值十分敏感，但存在许多人为和仪器的因素，使得在不同实验室测得结果不能一致。我国目前采用胶质层最大厚度Y值和黏结性指数G来表示煤的黏结性。用胶质层最大厚度表征中等或强黏结煤的带结性，而用黏结性指数表征弱黏结煤的黏结性，这就充分利用了它们各自的优点。第二节 中国煤的分类一、我国原有煤的分类方案我国煤原有的分类方案是以炼焦煤为主的工业分类方案。它是由中国科学院、原煤炭部、原冶金部等单位共同研究，于1956年12月提出的方案，1958年4月经原国家技术委员会正式颁布试行。该分类方案的分类指标是煤的干燥无灰基挥发分(Vdaf)和胶质层最大厚度(Y值)。从褐煤到无烟煤之间的
7、所有煤种，共分为10大类，24小类，见表9-2010大类主要用于地质部门的资源勘探，煤炭部门的矿井建设和开采，管理部门的煤炭计划和调拨。24小类用于各种煤的合理利用和科学研究。原有的煤炭分类方案，无论是在指导我国国民经济各部门正确而合理地使用我国的煤炭资源，还是在煤田地质勘探工作中正确地划分煤炭类别(牌号)和合理地计算煤田的储量等方面都起到了积极的作用。但该分类方案也存在着一些明显的缺点。(1)对长焰煤和褐煤没有提出明确的划分指标和界线。即挥发分Vdaf大于40%，y值等于 0 mm(粉状)的年轻煤，既可划分为褐煤，又可划分为长焰煤。这对煤矿和用户来说，划分为不同的煤类，意味着有不同的经济效益
8、。如褐煤的煤种比价为83%，而长焰煤的比价为100%。(2)大类别过少，小类别过多，导致每一大类煤的范围过宽，在同一类煤中的性质相差很大。如同属气煤大类的1号气煤因结焦性不好而多适用于作化工及气化用煤，不宜大量地用于配煤炼焦，而气煤中的2号肥气煤，却是结焦性较好的炼焦基础煤，把这两种性质差异较大的煤划分成同一大类煤显然是不合适的。(3)以胶质层最大厚度Y值(mm)作为煤炭分类主要指标的缺点之一是对煤田地质勘探部门来说，由于煤样用量大，不仅不利于小口径钻管的普遍推广，而且对一些厚度在0.6 m以下的薄煤层因分选减灰后的浮煤量不足以测定胶质层，因此无法确定其煤的类别。此外，对强黏结性的肥煤来说，Y
9、值的测定误差大;对黏结性弱的煤来说，则Y值测不准确.(4)对贫煤和瘦煤的划分界线以Y值等于0时的焦渣成块和粉状来确定，这是含混不清的。对焦渣为凝结时又如何划分没有明确规定，而贫煤和瘦煤的煤种比价又相差5%，这就给煤矿和用户之间带来了矛盾。(5)对于Vdaf不大于14%的煤，如其Y值大于0，则既不能划分为贫煤，又不能划分为瘦煤，这就无法确定这种煤的类别。(6)对低煤化程度的褐煤和高变质的无烟煤类不再细分为小类，这就不能充分表征这些煤类的特征及其工艺利用途径。而我国无烟煤和褐煤资源却是相当丰富的。二、中国煤炭新分类的国家标准(一)中国煤炭分类的完整体系中国煤分类的完整体系，由技术分类、商业编码和煤
10、层煤分类三个国家标准组成。前二者属于实用分类，后者属于科学/成因分类。它们之间就其应用范围、对象和目的而言，都不尽一致。表9-3比较了它们的主要差别。明确区分科学/成因分类与煤的技术/商业两大分类系统的异同非常重要，可以促进学科与各种煤炭应用领域的发展与进步。技术分类、商业编码和煤层煤分类三者形成一个完整体系，互为补充，同时执行。需要说明的是，制订中国煤层煤分类的主要目的是提供一个与国际接轨的统一的尺度，用来评价和计算煤炭资源量与储量;煤层煤(科学/成因)分类并不是一种纯学科、理论式的分类，而是将煤层煤看做原生地质岩体的一种按自然属性的分类。由上可见，煤炭分类将根据实际需要在应用中不断加以扩展
11、补充和修改，使分类更简捷、有效而实用，有利于推广应用。(二)中国煤炭分类1974年我国有关部门开始对煤炭进行新的分类，经有关部委、科研机关和高等院校的专家、教授多次会议论证，并对全国主要煤矿、煤产地煤质资料进行了全面分析研究，基本取得了一致意见。新的分类于1985年1月19日通过了煤炭分类国家标准，并于1989年l0月1日起正式实施。其所使用的主要分类指标有两个:一是表示煤化程度的干燥无灰基挥发分Vdaf(在900 时测定而原分类方案挥发分测定温度为850 )，用于区分无烟煤、烟煤和褐煤;二是表示煤的工艺性能的黏结性指标。根据黏结性大小的不同，分别选用黏结指数G、胶质层最大厚度Y和奥阿膨胀度b
12、作为指标。 1.无烟煤、烟煤和褐煤的主要区分指标无烟煤、烟煤和褐煤的主要区分指标是表征煤化度的干燥无灰基挥发分Vdaf。当Vdaf37%和G5时，利用透光率PM来区分烟煤与褐煤，见表9-4。 2.无烟煤的分类 无烟煤采用Vdaf和Hdaf作为指标，将无烟煤分为1号3号3个小类，见表9-5。3.烟煤的分类 烟煤采用干燥无灰基挥发分Vdaf(%)、黏结指数、胶质层最大厚度和奥阿膨胀度作为指标把烟煤分为12大类，见表9-6。4.褐煤的分类 褐煤采用透光率PM(%)作为指标，表示煤化程度参数，用以区分褐煤和烟煤，并将褐煤划分小类。采用恒湿无灰基高位发热量作为辅助指标区分烟煤和褐煤。将褐煤分为2小类，见
13、表9-7。根据表9-5、表9-6和表9-7的分类，可归纳成表9-8的形式，即成为中国煤炭分类总表(GB 5751-86)。为使煤田地质勘探部门和生产矿井能够简易快速地确定煤的大类别，还可将表9-8简化成表9-9，即中国煤炭分类简表。注:当烟煤的黏结指数测值G85时，用于燥无灰基挥发分Vdaf和黏结指数G来划分煤类；当黏结指数测值G85时，则用干燥无灰基挥发分Vdaf和胶质层最大厚度Y，或用干燥无灰基挥发分Vdaf和奥阿膨胀度b来划分煤类.当G85时，用Y和b并列作为分类指标.当Vdaf28.0%时，b暂定为150%; Vdaf28. 0%时，b暂定为220%.当b值和Y值有矛盾时，以Y值为准来
14、划分煤类.分类用的煤样，如原煤灰分小于或等于10%者，不需减灰。灰分大于10%的煤样，需按煤样的制备方法(GB/T 4742008)，用氯化锌重液减灰后再分类。注:凡Vdaf37. 0%，PM30%50%的煤，如恒湿无灰基高位发热量Qgr，maf24 MJ/kg，则划为长焰煤.其他Vdr 24 MJ 注:对G85的煤，再用Y值或b值来区分肥煤、气肥煤与其他煤类.当Y25.0 mm时，应划分为肥煤或气肥煤;当Y25.0 mm时，则根据其Vdaf的大小而划为相应的其他煤类.按b值划分类别时. Vdaf28.0%.暂定b150%的为肥煤;Vdaf28.0%.暂定b220%的为肥煤或气肥煤。如按b值和
15、Y值划分类别有矛盾时，以Y值划分的类别为准。 (三)中国煤分类方案的几点说明(1)分类用煤样的缩制按GB/T 474-2008进行，凡原煤样的灰分小于或等于10%的不需分选减灰;灰分大于10%的煤样需用规定的氯化锌重液减灰后才能作为分类用煤样(对易泥化的低煤化程度褐煤，可采用灰分尽量低的原煤)。(2) G=85为指标转换线。当G85时，用Y与b值并列作为分类指标，以划分肥煤与其他煤类。Y25.0 mm者，划为肥煤或气肥煤;当Vdaf28.0%时，b值暂定为150% ;Vdaf28.0%时，b值暂定为220%。当b值和Y值划分煤类有矛盾时，以Y值为准。 (3)无烟煤划分小类按Hdaf与Vdaf划分结果有矛盾时，以Hdaf划分的小类为准。 (4) Vdaf37. 0%时，PM50%者为烟煤，透光率PM30%50%时，以Qgr，maf24 MJ/kg者为长焰煤。 (5)当以b值来划分强黏结煤时，以b220%的为肥煤(Vdaf37%时或气肥煤(Vdaf37%)。当用b值来划分肥煤、气肥煤类与其他煤类的界限时，之所以采用暂定值，是由于该指标在煤炭系统中尚未普遍开展，目前尚无充分的数据来确定肥煤、气肥煤与其他煤类之间的b值界限究竟以多少为合适。今后需不断地积累这方面的数据以便提出合理的界限.由于b值的数据不够充分，所
