巨野煤田煤质分析及科学利用评价
摘要]从工业、元素、工艺性质方面，对巨野煤田煤质进行了详细的分析，根据其煤质特点，进行科学论证，得出巨野煤田
是优质动力用煤和炼焦用煤的结论，可以用来制备水煤浆，用于煤气化合成氨、合成甲醇及后续产品，用作焦化原料等。
[关键词]煤质分析；煤质特点；科学利用；评价
1巨野煤田煤质分析
1.1煤的工业分析
工业分析是确定煤组成最基本的方法。在指标
中，灰分可近似代表煤中的矿物质，挥发分和固定碳
可近似代表煤中的有机质。
衡量煤灰分性能指标主要有灰分含量、灰分组
成、煤灰熔融性（DT、ST、HT和FT）。其中煤灰熔融性是
动力用煤和气化用煤的重要性能指标。一般以煤灰软
化的温度（即灰熔点ST）作为衡量煤灰熔融性的指标。
1.1.1龙固矿钻孔煤样工业分析结果(表1)变形温度（DT）为煤灰锥体尖端开始弯曲或变圆
时的温度；软化温度（ST)为煤灰锥体弯曲至锥尖
触及底板变成球形时的温度；半球温度（HT）为灰锥形
变至近似半球形，即高约等于底长的一半时的温度；
流动温度（FT）为煤灰锥体完全熔化展开成高度＜1.5 mm
薄层时的温度。
1.1.2彭庄矿钻孔煤样工业分析结果（表2）
2煤质特点及科学利用评价
2.1巨野煤田煤质特点
由煤炭科学研究总院《巨野矿区煤质特征及菜加
工利用途径评价》2003.5可以看出巨野煤田煤质有
如下特点：①灰分含量低，属于中、低灰煤层。②挥发
分含量高，各煤层原煤的挥发分含量在33%以上，且
差异不大，均属于高挥发分煤种。③磷含量特低；硫分
含量上低下高。④干燥基低位热值高。各层煤的都比
较高，且随原煤灰分的降低而升高。⑤粘结指数、胶质
层厚度和焦油产率均较高。⑥碳、氢含量较高。碳含量
在86.02%～86.51%之间，氢含量在5.41%～5.44%之
间，C/H比值＜16。⑦灰熔点上高下低。
2.2成浆性实验评价
2008年1月，华东理工大学对巨野煤田龙固矿
(1#)、赵楼矿(2#)和彭庄矿(3#)原煤进行成浆性实验
及评价。
2.2.1成浆浓度实验
成浆浓度是指剪切速率100 s-1，粘度为
1 000 mPa·s，水煤浆能达到的浓度。采用双峰级配制
浆，粗颗粒与细颗粒质量比为3∶7；选取腐殖酸盐作
为添加剂，用量为煤粉质量的1%。制成一系列浓度的
水煤浆，测量其流动性，观察水煤浆的表观粘度随成
浆浓度上升的变化规律，结果如表10所示。由表10看出，随着煤浆浓度增大，煤浆表观粘度
也明显升高。本实验3种煤样成浆浓度分别为龙固矿
66%(wt)；赵楼矿67%(wt)；彭庄矿68%(wt)。
2.2.2流变性实验
水煤浆流变特性是指受外力作用发生流动与变
形的特性。良好的流变性和流动性是气化水煤浆的重
要指标之一。
将实验用煤制成适宜浓度的水煤浆，然后用
NXS-4 C型水煤浆粘度计测定其粘度。将水煤浆的表
观粘度随剪切变化的规律绘制成曲线，观察水煤浆的
流变特性，见表11。
从表11可以看出，3种煤制成的水煤浆中，随着
剪切速率增大，表观粘度都随之降低，均表现出一定
的屈服假塑性。屈服假塑性有利于气化水煤浆的储
存、泵送和雾化。
2.2.3实验结论
煤粉粗粒度（40～200目）和细颗粒（＜200目）质
量比为3∶7，腐殖酸盐作为添加剂，添加量为煤粉质
量的1%时，龙固矿煤浆浓度为66%（wt）、赵楼矿煤浆
浓度为67%（wt）、彭庄矿煤浆浓度为68%（wt），满足加
压气流床水煤浆气化技术对水煤浆浓度的要求。
2.3原料煤的应用
2.3.1适合于制备水煤浆
水煤浆不但是煤替代重油的首选燃料，而且是加
压气流床水煤浆气化制备合成气的重要原料。同时它
又是一种很有前途的清洁工业燃料。实践上，华东理
工大学“巨野煤田原煤成浆性实验评价报告”表明：巨
野煤田各矿井原料煤均适合于制备高浓度稳定水煤
浆。
2.3.2用于煤气化合成氨、合成甲醇及后续产品
巨野煤田原煤属于高发热量的煤种（弹筒热平均
值在28～31 MJ/kg之间），该煤有利于降低氧气和能量消耗，并能提高气化产率；因灰熔点较高
（＞1 300℃），有利于固态排渣。根据鞍钢和武钢分
别使用双鸭山和平项山1/3焦煤作高炉喷吹的经验，
巨野煤田的1/3焦煤与双鸭山和平顶山1/3焦煤一
样成浆性较好，其1/3焦煤洗精煤可以制成水煤浆，
作为德士古（Texaco）水煤浆气化炉高炉喷吹用原料。
煤气化得到的合成气既可通过变换用于合成
氨/尿素，又可经净化脱硫合成甲醇或二甲醚。以甲
醇为基础可进一步合成其他约120余种化工产品。另
外，还可利用甲醇制备醇醚燃料及合成液体烃燃料
等。
2.3.3用作焦化原料
焦化用于生产冶金焦、化工焦，其副产焦炉煤气
可用于合成甲醇或合成氨，副产煤焦油进行分离和深
加工后可得到一系列化工原料及化工产品。由表12看出，巨野煤田大槽煤经过洗选以后，可
以供将来的400万t/a焦化厂或者上海宝钢等大型
钢铁企业生产I级焦炭时作配煤炼焦使用；灰分
≤9.0%的8级精煤（2#），也可供华东地区的中小型焦
化企业生产2级和3级冶金焦的配煤炼焦使用。此
外，该煤也可以单独炼焦，但所生产焦炭的孔隙率偏
高，最好进行配煤炼焦。2.3.4远景目标———煤制油
煤直接液化可得到汽油、煤油等多种产品。巨野
煤田的大部分煤层均为富油煤，尤其是15煤层平均
焦油产率＞12%，属高油煤；根据元素分析计算的碳氢
比各煤层均＜16%；大部分煤层挥发分＞35%的气煤和
气肥煤通过洗选后的精煤挥发分＞37%，而其灰分
＜10%。因此，巨野煤田的煤炭都是较好的液化用原料
煤。
煤间接液化可制取液体烃类。煤经气化后，合成
气通过F-T合成，可以制取液体烃类，如汽油、柴油、
石腊等化工产品及化工原料。
3结语
综上所述，巨野煤田第三煤层大槽煤属于低灰、
低硫、低磷、结焦性好、挥发分高、发热量高的煤炭资
源，其中的气煤、1/3焦煤、气肥煤、肥煤、天然焦等是
国内紧缺的煤种，它们的洗精煤不仅可作为炼焦用
煤、动力用煤，而且是制备水煤浆和高炉喷吹气化的
重要原料。因此,菏泽大力发展煤气化合成氨和甲醇
并拉长产业链搞深度加工是必然的正确选择。
期刊名称:《新型炭材料》，2000年第1期
文章题名：“从煤焦油研制耐热性沥青树脂”
作者：魏兴海,查庆芳,陈荣耀,王红艳,崔桂忱,卫有存
摘要：煤焦油同交联剂苯甲醛在以对甲苯磺酸为催化剂作用下 ,按质子催化阳离子型缩聚反应机理 ,生成具有三芳基甲烷型结构特征 B阶沥青树脂。硬化后得到的 C阶树脂具有优异的耐热性能 ,可与合成树脂中最耐热的聚酰亚胺树脂相媲美 ,且成本低廉 ,并在高温耐热方面优于聚酰亚胺树脂 ,是一种有发展前景的耐高温廉价沥青树脂。
【作者单位】：中国科学院山西煤炭化学研究所!山西太原030001(魏兴海;查庆芳;陈荣耀;王红艳);太原煤炭气化集团有限公司!山西太原030024(崔桂忱;卫有存)
【关键词】：煤焦油;耐热性;沥青树脂
【基金】：中科院山西煤化所与太原煤炭化集团有限公司合作项目
【分类号】：TQ326.8
【DOI】：cnki:SCN:14-1116.0.2000-01-007
【正文快照】：
原料煤焦油是焦化厂的大宗副产物 ,其中沥青占一半以上 ,其它各组分的含量均很低 ,含量在 1 %以上的仅 1 3种 [1 ] ,对各个纯组分的精制分离需复杂的工艺路线 ,并且成本高昂。本工作试图利用煤焦油本身的化学反应性 ,通过外加合适的交联剂和催化剂 ,开辟出一条直接利用煤焦油的新的途径——煤焦油沥青树脂的制备。沥青树脂是一种缩合多环多核芳香族化合物树脂 ,因缩合程度的不同 ,分为 A、B、C三阶 ,A阶室温下为粘稠液体 ;B阶为脆性固体 ,易溶于有机溶剂 ,加热可融 ,是一种热塑性树脂 ;B阶树脂进一步缩聚即 C阶树脂 ,成为一种热固性树脂…
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另有一篇网上报道，可参考：
题目：沥青树脂的研究开发；关键词：沥青树脂 石油 热固性树脂 渣油利用 合成 所属年份：2003成果类型：应用技术所处阶段：成果体现形式：知识产权形式：项目合作方式：成果完成单位：石油大学（华东）重质油研究所成果摘要：
沥青树脂的研制是炭素技术研究与石油重油加工技术研究相结合的多学科的技术开发。沥青树脂是以FCC油浆、石油渣油等富含芳烃物质为原料，在催化剂作用下，由交联剂分子复杂的连接起来而构成的以多环多核芳香烃分子为基本结构单元的大分子物质。沥青树脂是新型的、具有多种用途的热固型、功能性材料。它在炭素材料、耐热性树脂材料、抗摩擦材料、密封材料、高分子磁性材料以及航空、航天材料等领域都有广泛的用途。80年代末日本的大谷衫郎教授为解决沥青纤维加热时容易熔化的问题，开始探索用容易控制的化学过程来代替不容易控制的热反应，着手开展了沥青树脂的开发工作。沥青树脂的类似产品国外仅有日本生产的SK树脂，SK树脂价格昂贵，生产原料要求苛刻。国内对沥青树脂的研究尚处于起步阶段，仅有少数研究机构进行了实验室研究，而已报道的工作都以纯理论研究为主要内容，多数是以纯芳烃化合物为原料的沥青树脂的合成及性能研究。沥青树脂具有多种用途，生产成本低，工业生产原料丰富，性能优越，具有市场竞争力。沥青树脂在耐热性材料、炭素材料粘结剂、防腐涂料改质剂等方面都有广泛的应用，因此，极有必要开展以实际工业生产为目的的合成沥青树脂的开发。沥青树脂的基本分子结构单元是缩合多环多核芳香烃大分子。石油系原料含有大量的稠环芳烃，利用它们合成沥青树脂，原料充足，工艺灵活，具有行业优势。但直接利用石油系原料合成沥青树脂，反应复杂、影响因素多，产品性能不确定。所以，沥青树脂的开发需要深入、系统、细致的研究。通过对原料进行予处理、筛选适宜的交联剂、工艺过程优化等手段，可以制得所需特殊性能的沥青树脂产品，这正是沥青树脂研究开发的原因所在。总体思路以分子模拟科学为基础结合炭材料科学研究的新进展，通过反应途径设计、优化合成工艺条件，选用不同的原料研制出性能优良的沥青树脂产品，并进行后继工业应用的探索。拟从基础理论研究、实验研究技术以及工业实际应用等方面，加以突破。研究过程为以典型纯芳烃化合物为原料合成沥青树脂，探索反应步骤、机理，建立反应模型及理论。并在此研究基础上，探索利用FCC油浆、石油渣油为原料合成沥青树脂工业产品的可行性，对产品的性能进行测试，考察作为各种功能材料的应用效果等。技术方案如下：(1)以典型纯芳烃原料和交联剂、催化剂合成反应，探讨反应步骤、机理，确定工艺条件合成沥青树脂的原料组成复杂，其中除含有芳烃以外，还含有脂肪烃等不利合成反应的物质，且它们的分子结构各异，很难确定。因此，对反应的干扰因素多，直接考察合成沥青树脂的反应机理并不容易。需要先从简单、典型的分子结构的纯芳烃为原料的合成沥青树脂入手，对原料、中间产物及最终产物的分子结构进行剖析，确定简单芳烃合成沥青树脂的机理、反应模型等为下一步研究工作打下基础。采用的主要研究芳烃原料有萘、菲、蒽、芘等，主要考察分子中电子云密度、芳环位阻、分子量分布、组成均匀性等对合成反应和最终产物结构、性能的影响。(2)采用FCC油浆、石油渣油等合成沥青树脂产品在确定简单芳烃合成沥青树脂的机理后，考察实际工业原料合成沥青树脂成为首要研究任务，只有实现了利用实际工业原料合成工业产品，该工作才体现出实际意义。利用FCC油浆合成沥青树脂是此阶段工作的第一步，由于FCC油浆的组成与重质渣油相比，相对简单，且其中含有大量2-3环芳烃，化学反应性较高。因此，合成沥青树脂较容易。第二步工作是利用石油渣油合成沥青树脂。该阶段工作包括原料的筛选、预处理、工艺路线的确定以及合成工艺条件的优化等。(3)合成易石墨化的沥青树脂作为活性炭成型用粘结剂，探索最佳沥青树脂粘结剂的分子构型沥青树脂作为粘结剂是具有实际意义的研究工作，如在活性炭的成型中，需要特殊的粘结剂，而此类粘结剂开发国内并无报道。为满足粘结剂的要求，沥青树脂的分子结构需在合成工艺过程中，加以调整控制，使之将来在炭化过程中既要满足粘结成型的需要而又不会影响活性炭的质量。主要手段为对原料进行溶剂萃取，提高合成反应温度，使沥青树脂在具有良好的流变性、粘结性同时还具有高残炭率。(4)沥青树脂的耐热性研究沥青树脂的优异性能之一是其耐热性，......。
1．常规能源——矿物燃料
常规性能源主要为矿物燃料的煤、石油、天然气等。
煤在国民经济中占有很重要的地位，被称为“黑色的金子”、“现代工业的粮食”。它是由有机物和无机物组成的复杂混合物，主要含有C元素。煤的主要加工方式是把它隔绝空气加热，使其分解生成焦炭、煤焦油和焦炉气等。焦炭是冶金工业的重要原料，煤焦油是重要的化工原料，而焦炉气则是重要的燃料。在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中，对于所产生的煤灰、煤渣、“废气”、“废液”都应加以合理的处理和利用，一定要做到消除污染，保护环境。
石油被称为“现代工业的血液”，也是一种混合物，主要含有碳、氢两种元素，同时还有少量的S、O、N等元素。因其成分复杂，很少直接使用，一般须进行炼制，通过炼制可以获得汽油、煤油、柴油等燃料和各种机器所需的润滑油以及许多气态烃等产品。在大力发展石油工业的过程中，我们必须高度重视石油炼制、石油化工等工业产生的“废水”、“废气”和“废渣”以及海底采油、油船运输等对大气、地面和江河湖海的污染。
天然气是当今世界上最重要的气体矿物燃料，主要成分为甲烷，是蕴藏在地下的一种重要能源。也是一种污染比较小的燃料。
2．绿色能源——太阳能
太阳能是个巨大的能源，可以通过四个渠道被人类利用：(1)通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、海流等以风能、水能等形式表现出来。(2)被海洋吸收，成为海洋内能，再以潮汐能的形式释放出来。(3)通过植物的光合作用把太阳能转化和储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来。(4)通过转换成电能被人们直接使用，如：太阳能照相机，太阳能电话，太阳能冰箱，太阳能电视机，太阳能住宅。
3．其它能源——氢能、核能
氢气作为正在崛起的新型能源，引起人们的高度重视。
其主要的优点在于：(1)矿物资源是有限的，而氢气可以用水作原料来制取，有广泛的来源。(2)氢气燃烧时放出的热量多，每千克氢气燃烧发热量高达143000千焦，为同质量汽油的三倍。(3)氢气燃烧的产物是水，对环境无污染，是一种清洁能源。
发展氢能源还需要解决如何廉价、大量地制备氢气及如何安全贮存、运输氢气等问题。
核能是现代人类社会高度进步的象征，也是一种洁净的能源。其优点主要有：
(1)干净并相对安全。
(2)核燃料资源丰富。海水中氘的储量达45万亿吨，作为能量资源，可供人类使用上百亿年。
(3)核燃料量小，可缓解交通运输的紧张。
(4)成本低，经济合算。
世界上第一座核电站建于前苏联的奥布宁期克，于1954年6月27日投产运行，其热功率为3万千瓦。我国第一座自行设计建造的秦山核电站于1991年12月15日发电，功率为30万千瓦。
