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1、我国无烟煤资源及其利用评价煤炭科学院北京煤化所陈文敏1我国无烟煤资源分布我国 无烟煤 资源丰富,分布面 积广。除新疆、青海、海 南和 上海等少数省(市、自治区)尚未 发现无 烟 煤 资 源 外,其 余 绝 大 多数省(市、自治区)均不同程度地赋存有无 烟煤资源。至19 90年底止,全国无烟煤的保有储量已 占全国煤炭保 有储量的1 2%以上,且其分布颇为集 中,如 山西 和贵州两省的 无烟 煤资源分别占全国无 烟煤储量的 4 5%以 上和l/ 3左 右。中南区的无烟煤 资 源还不到全 国 的1 0%,而华南、东北 和西北三 大区的 无烟煤储量还不到全国的5%。这 表 明我 国无烟 煤资源 的分布
2、 很不 均匀。我国属 特大型 矿区的 无烟煤有贵州的织金一纳 雍煤田,山西 省的 阳城煤田和高平煤田。这 三个煤田的 无烟煤储量 约占全国的50% 左右。但开 发较多的却是山西 阳泉、晋城,河南焦作、郑 州,宁夏汝箕沟,北京以 及四)日松 藻、芙蓉等大、中型矿区。至于无烟 煤矿点较多 的 福 建、广东 两省,不 仅 它们的储量少,还不 到全国无 烟煤 储量的l%,而 且 年产量也均不多。从我国无烟煤的成煤时代来看,北方的石炭、二叠纪无 烟 煤 资源约 占全国的 6 0%,南方的晚二叠 世乐平煤 系无烟 煤约占全 国的3 5%,其 余5% 左 右 的无烟 煤主 要 分布 在北方 的早、中 侏 罗
3、纪煤系和南方(湖南、广西 等省、区)的早 石炭世 煤 系。2我国无烟煤的生产概况由于建 国以来我国氮肥 工业 的原料主要来自无烟煤,因 此我 国无烟煤资源的开 发 强度一直较大。如!99 0年 全 国 生 产 无烟煤2128 5万t,约 占全 国 原煤 总产量 的 2 0%,无烟煤产量最大的为山 西省,约占全国无烟煤产 量 的3 1.8%,无 烟 煤 产 量 较 大 的 还 有 河南、四川、贵州、湖南、河 北和北京等省、市,这些省、市 的无 烟煤 产量均 在1000一200 0万t以上。我国无 烟煤块 煤 的产率很低,19 90年仅产无 烟块 煤203 9万t,只占全国无烟煤 产 量的9.5
4、8 %。这除了随 着采煤机械 化程度的提高而产块率逐 年下降外,而郑州(新密)、马田等一些无烟煤 矿区由于 受地质构 造的影响以致 煤层本身均以.粉 煤 状态存在 而 无 块煤产出。但山西省的无烟块煤产量却达167 4.8万t,占全 国无烟煤产率的 8 2.州%。在无烟 块 煤产量 中,主要以 中块、大块、混 块 和 小 块为主,分别 占 块 煤产量 的30.08%、22.6 0%、2 2.3 0% 和15.0 6%。混 中块和特 大块的 产量均只占无 烟块煤的5% 左右。我国的各品 种无烟块 煤几乎都以山西省为主要产地。此外,无烟 块煤产 量超过10 0万t的仅有宁夏 和河南。我国无 烟煤
5、目前多 以筛选产品 出售,仅少数统配局、矿建有无烟煤洗煤厂,无烟煤经过 洗 选后供化 肥 及工业 用 煤(如高炉喷吹 及烧结矿等)。3主要无烟煤矿 区的无烟煤质里特征我国无烟煤的质量差异较大,通常早、中侏罗纪无烟煤 的灰分较低,如 北京门头沟、宁夏 汝箕沟矿区的煤 层灰分 多在1 0% 以下,北方 石炭、二 叠 纪 无烟 煤 的灰分居 中,札 多在1 0%2 0写左右,如 晋城、阳泉、郑州和焦作等矿 区的煤 层灰分多在上 述范围,但这些矿区商品煤的灰分多比 煤 层 灰分高出5%3 76%。这是由于机械化采煤比例 的不断增高造成的。四川、贵州等南方晚二叠世无烟煤的灰分则普遍高达 2 0 %3 0
6、 % 以上,其商品煤 灰分则常增至 3 0 %一相% 以上。如松藻、芙蓉等都是高灰、高硫 矿区,且松藻矿区由于其有机硫比 例较高而导致其洗 精 煤 硫分仍 达2.7%2.8%。我国无烟煤 的硫分 也与成 煤时代有关,一般北京和汝箕沟等侏罗纪矿区煤 中硫分常可低至0.2%0.3%左 右;北方早二叠 世 山 西 统无烟 煤 的 S t .。多在0.5%1.0%左右;但 晚石炭世无烟煤的 硫分多在2%刁%之间 变化,且 有随 着煤 层层位的 加深而硫 分有增高的趋 势;南方晚二 叠世无烟 煤 的 硫 分常在2.5%5.0%左 右变化。我国无烟煤 的抗 碎 强度差异也较大,一般以Vd a f3.5%6
7、.5%的典型无烟 煤(即2号无 烟 煤)的抗 碎 强度最高,如晋城、金竹 山和焦作等 矿区的无 烟 煤抗 碎 强 度 多在 7 0%9 0% 以上。年轻无烟 煤(如 阳泉矿区)的抗碎强度相对 稍 低,一 般 在 6 0%8 0 % 左 右。高变质的超无烟 煤的抗 碎强度虽一 般较 高,但某些接触变质形成的无烟煤 如北京杨佗和房山等煤矿 的超无烟煤,由于掺杂有成熟 度不等的 天然焦,所以这些 无烟煤的 抗碎 强 度较差,有低至6 0 % 以下的。此 外,有些成因较为特殊的无烟煤,如湖南的马田和红卫煤 矿,江西英岗岭煤矿以及湖北黄石 等矿区的无烟煤,在成煤过程 中由于煤层结构 因大 部 或部分地受
8、 到地 壳 构造运动的破 坏,导致 其结 构呈片状 或粒 状,使煤 的质地变 为松软,抗碎强度甚差,一 般 仅 2 0 %相%,甚至还有低于20%的。我国无 烟煤 的 热稳 定性 一 般 也是晋城、金竹 山等矿区的典 型 无烟 煤最好,Ts+。多在82%洲% 之间,最 适合于作合成氨用煤。年轻无烟煤如 阳泉无烟煤 热稳 定性较差一 些,T S+6一般 7 0%。北京等矿区的超无烟煤 的热 稳定性最 差,如北京大安 山煤 的Ts+6低至381 7%5 3 %,福 建天 湖 山矿超无 烟 煤 的飞+。也低至 3 7 %3 9 %。对 热 稳 定性差的 无 烟煤,只要把它放 在 3 50的 温度下预
9、 热 处 理Zh左右,即可使其热 稳定性有显著 的改 善。无烟 煤的化学 反应性并不随 其变质程度的增高而降低,而 是随其氧 含 量的 增高而降低;但 无 烟 煤 的 变质程 度并不随 其氧 含量(od a,)的降低而 增高,恰恰相反,某些 北京超无烟 煤的侃r值却比年轻无烟煤还高。年轻阳泉无烟煤的侃,值 只有1.8%左右,而北京一 些 矿超无 烟 煤的O da f值 却 高至2.3%4.7%。所以,前者在105 0时对C仇分解 率只有1 2%一2 9 %,而 后者在相 同温 度下对coZ的分解 率则高达 5 2 %74%。我国无烟 煤的灰熔融性 温度与 成煤时代有密切 关系,北京、石炭井、汝
10、箕沟等早、中侏罗世时期形成的无烟煤灰熔融性 温度通常较低,ST普 遍 在1 25 0C以下,这 是 由于 这一 时代的煤 灰成分中低熔点的氧化钙和氧化铁含量较高的缘故。早二叠世山西统形成的无烟煤,由于煤灰 成分 中以 A 12o3和s joZ为主,因此 其灰熔融性温度ST普 遍 大于13 5 0,而晋城矿区无烟 煤灰 的ST更普遍高达15 0 0以上。以海陆交互 相形成的晚石炭世无烟煤和南方晚二 叠世无烟 煤的灰熔融性温度一般比 早二 叠 世的低,而又比 早、中侏罗纪的高,其s I多在12 0013 5。左右,这主要是这些无烟 煤灰 成 分 中F eZO:含 量较高 的缘故;且灰 中 F eZ
11、o3含量 越 高,其ST温 度 越 低,有的可低至 10 0 C以下。我国主 要无烟煤 矿区无烟煤主要质量特征如表l所示。4我 国无烟煤资源 的利用评 价4.1制造合成氛我 国19 90年作化肥用的无烟煤达3J7 1万t,其灰分 变化在巧%2 5 %,平 均为2 0 %左 右,由厂 家 的长期实践 表 明,以抗碎强度高、热 稳定性好、灰熔融性温 度高、低硫、中低灰的 晋城无烟 块煤 作为 合成 氨原料 煤时 具有最好的经 济效 益 和社会效益。如由“南化”生产试验 结果表明,用晋城的大 中块煤(粒度3 210 0m m)在直径3m的半水煤气炉中造气,单炉日产合成氨64.7 t,吨氨耗标准 煤1
12、2 90 kg,而烧同样块度的北京门头沟、宁夏汝表1我国主要无烟煤矿区的主要煤质特征(平均结果)上业分析元素成分,% 矿区名称M.%Ma。%八。线Vor%5.。写Qs x,白,MJ/ksQ,:,。MJ/k SC山fH司月,N山ro.f阳泉晋城北京焦作郑州广I沙松藻芙蓉汝箕沟天湖山6.06.84. 68.82 1.3 816.96199 517.634.87.05.98.53.510.30.811.2 82.5 31.3 40,982,5 51.681,790.8 54.808.695.2 44.404.7 59.5 04.0 39.318.438.0 42.3 41.2 80.3 40.260
13、.560。340.5 93.593。683 5。403 4.863 2.773 刁.7436.0135.2136.4 93 5.6 13 5.923 36025.0 526.012 4。2 82 4.9 42 7.6123272 2.852 0。6 029.3 02 5.8 49 0.9193.996.3 09 326911 19 3.709 0.0891.959 3.539 5.753.572.870.952.873,8 22.743.5 43.670.250.313.8 813.2 8501.2 21.060.3 01.4I。5 6l,2 01.3 5.3 00.790.563.082.5
14、12.192.242,9 51.713.3 4七791.62l。845 71 2创5 99 01 51 7即3 17 .盯l 又名称煤灰成分.%煤灰熔融性温度,SjOZA 1203FeZO3CaOD TS TFr抗碎强度%1050C O:分解率,%热稳定性1习、。%HG I几匕n匕口曰R月月亡以n汽巴口,月O阳泉晋城50-4 4.八石.0C UO甘O 口8bblJbl口热 作均亏州自沙松藻关蓉汝箕沟天湖111360 437.502 3.393 3.7 23 4. 9429.3 22 69 1】4.3217.513.3 44.4 94.6 06.8 85.5 04175.2】9.1519.4 6
15、15. 04.092.265.6 01 1.788.4 19 9 96. 074.589.012 2.52.刁 9芬12 5 0妻13 9 0116 0)1 3 10)14001 12 511901400140 0120 0)13 5014 0 013101 2 8 0115614 0 01月 QO12 501400l刁 00)3 50136 01282120013 6384.98 767 1.53 5.18 8.731.680.0 072。952.2037.月76.6066.77 7.8 035.286.6 039.367.3一70.36 4.28 8.8 03 0.070.4】1092l
16、】 2 0127 8门 了1qU亡口n甘,尸J,J勺J叨日叨J 叨 Jq;:7928 4.17 3们1 98 12 76 76 7 4 8箕沟 和 山西荫 营 矿区的无烟 煤,单 炉日产台成氨即分别降为4杠、4 0.4 t和 5 6t,吨 氨耗标煤分别增高到16lok g、1292kg和1307kg。此外,如资江氮肥厂、湘江氮肥厂和 简州化肥厂等中小 型化肥 厂 即 使 采用82 5m m的 晋城小块 煤时 也都能 获得较好的经 济效 益。有些小化肥 厂甚至利用 晋城 末煤 制成石灰 碳化煤球后生 产合成气 也有一定的 经济效益。不仅如此,晋城混中块(2 5一7 5mm)的造 气性能甚至优 于 焦炭。如烧 焦炭时吨氨需耗 煤】3 7Jk g,而烧晋城混 中块 时,吨 氨仅 耗煤13 3 3kg。为此,晋城 化肥厂 生产吨氨的利润可达 8 0多元,比用其它矿区的无烟块煤的平均利润高出近 3 0元。所以,对晋城矿 区(包括地方矿)的无烟煤 今后应 尽量供合成氨厂使用,以
