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。
煤在露天长期贮存时，因不断受到风、雨、雪的作用及温度变化的影响，煤质会发生变化，其变化程度与贮存条件、时间及煤品种直接相关。煤质变化主要表现在：
1.发热量降低。贫煤、瘦煤发热量下降较小，而肥煤、气煤和长焰煤则下降较大。
2.挥发分变化。挥发分也会发生变化，对变质程度高的煤挥发分有所增多，对变质程度低的煤挥发分则有所减少。
3.灰分产率增加。煤受氧化后有机质减少，导致灰分相对增加，发热量相对降低。
4.元素组成发生变化。长期贮存的煤其元素组成有所变化。碳和氢含量一般会降低，氧含量会迅速增高，而硫酸盐硫也有所增高，特别是含黄铁矿硫多的煤，因为煤中黄铁矿易被氧化而变成硫酸盐。
5.抗破碎强度降低。一般煤受氧化后，其破碎强度均有所下降，测定可磨指数值增高。
对于煤的工业分析而言，它可以确定出煤的整体组成部分，下面是由我整理的煤的工业分析技术论文，谢谢你的阅读。
浅谈煤的工业分析
摘要 ：文章浅谈了煤的工业分析方法的要点、原理及测定过程中的注意事项，并对测试结果在实际工作中的应用作了简单的介绍。
关键字 ：水分 灰分 挥发分 固定碳
Abstract: the article briefly discusses the coal industrial analysis method, principle and the main points of the matters needing attention in the process of measurement, and its application in the practical work of the result of the test made a simple introduction.
The keyword volatile moisture ash fixed carbon
中图分类号：TQ52文献标识码：A
正文：
煤的工业分析也称煤的技术分析或实用分析，在国家标准中，煤的工业分析是指包括煤的水分(M )、灰分(A )、挥发分(V )和固定碳(Fc )四个分析项目指标的测定的总称。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，也是评价煤质的基本依据。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定， 又叫煤的全工业分析。工业分析是一种规范性很强的定量分析方法，是在特定条件下所测得的各项数值。
1、煤的水分
煤的水分，是煤炭计价中的一个最基本指标。煤是多孔性固体，含有一定的水分。水分是煤中的无机组分，其含量和存在状态与煤的内部结构及外界有关。一般而言，水分的存在不利于煤的加工利用。
煤的水分按照它的存在状态及物理化学性质，可分为外在水分、内外水分及化合水三种类型。
煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加，煤中有用成分相减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车周转，加剧了运输的紧张。煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。
煤中水分按存在形态的不同分为两类，既游离水和化合水。煤的工业分析中只测试游离水，不测结晶水。
煤的游离水分又分为外在水分和内在水分。煤的全水分，是指煤质全部的游离水分，既煤中外在水分和内在水分之和，简记符号Mt。
煤的全水分测定可采用四种方法，即通氮干燥法、空气干燥法、微波干燥法及空气干燥的一步法和两步法。在我们实际的工作中用的是空气干燥法，即称取一定量粒度小于6mm的煤样，在空气流中，于105-110℃干燥至质量恒定，然后根据煤样的质量损失计算全水分的含量。
2、煤的灰分
煤的灰分不是煤中固有的成分，而是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物，灰分简记符号为A，也表示灰分的质量分数。即煤中矿物质在一定条件下经一系列分解、化合等复杂反应而形成的的，是煤质矿物质的衍生物。灰分全部来自矿物质，组成和质量又不同于矿物质，煤的灰分和煤中的矿物质关系密切，对煤炭利用都有直接影响，工业上常用灰分产率估算煤中矿物质的含量。
煤的灰分可用来表示煤中矿物质的含量，通过测定煤中灰分产率，可以研究煤的其他性质，如含碳量、发热量、结渣性等，用以确定煤的质量和使用价值。
中国标准GB/T212-2001规定，灰分测定方法包括缓慢灰化法和快速灰化法两种。其中缓慢灰化法为仲裁法。
缓慢灰化法测定时，称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样(1±0.1)g(称准至0.0002g)，均匀地摊平于灰皿中，放入马弗炉中，以每分钟不大于2cm的速度把灰皿推入炉内的炽热部位，即恒温区(若煤样着火发生爆燃，则实验作废)，关上炉门，在(815±10)℃温度下灼烧40min。从炉中取出灰皿，冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温后称量并进行检查性灼烧。如遇检查性灼烧时结果不稳定，应改用缓慢灰化法重新测定。灰分低于15.00%时，不必进行检查性灼烧。
3、煤的挥发分和固定碳
(1)煤的挥发分
挥发分的概念 煤样在规定的条件下，隔绝空气加热，并进行水分校正后的挥发物质产率称为挥发分，简记符号为V。煤的挥发分主要是由水分、碳、氢的氧化物和碳水化合物(以CH4为主)组成，但不包括物理吸附水和矿物质中的二氧化碳。可以看出，挥发分不是煤中固有的挥发性物质，而是煤在特定条件下的热分解产物，所以煤的挥发分称为挥发分产率更确切。挥发分测定结果随加热温度、加热时间、加热速度以及实验设备的形式、试样容器的材质、大小不同而有所差异。因此说挥发分的测定是一个规范性很强的实验项目，只有采用合乎一定规范的条件进行分析测定，所得挥发分的数据才有可比性。
挥发分的测定 按国家标准GB/T212-2001的规定，挥发分的测定方法要点为：称取一定量的空气干燥煤样，放在带盖的瓷坩埚中，在(900±10)℃下，隔绝空气加热7min，以减少的质量占煤样质量百分数减去该煤样的水分的质量分数(Mad)作为煤样的挥发分
(2)煤的固定碳
煤的固定碳的概念 从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物称为固定碳，简记符号为FC。固定碳和挥发分一样不是煤中固有的成分，而是热分解产物。在组成上，固定碳除含有碳元素外，还包含氢、氧、氮和硫等元素。因此，固定碳与煤中有机质的碳元素含量是两个不同的概念，绝不可混淆。一般而言，煤中固定碳含量小于碳元素含量，只有在高煤化程度的煤中两者才比较接近。
固定碳的计算 煤的工业分析中，固定碳一般不直接测定，而是通过计算获得。在空气干燥煤样测定水分、灰分和挥发分后，由下式计算没的固定碳的质量分数
Wad(FC)=100-(Mad+Aad+Vad)
式中 Wad(FC) ——空气干燥煤样的固定碳的质量分数，%
Mad ——空气干燥煤样的水分的质量分数，%
Aad ——空气干燥煤样的灰分的质量分数，%
Vad ——空气干燥煤样的挥发分的质量分数，%
结论： 随着煤的煤化程度的增加，煤中水分开始下降很快，以后变化则不大;固定碳含量逐渐增加;挥发分产率则先增加后降低。若以干燥无灰基计算，挥发分产率随煤化程度增加呈线性关系下降。
参考文献
【1】 朱银惠《 煤化学 》 化学工业出版社 2004年8月
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