长焰煤(长焰煤)

第 3 1卷第 3期煤 炭 学 报Vo l。 3 1No。 3 2006年6月JOURNAL OF CH INA COALSOC IETYJune 2006 文章编号 : 0253 – 9993 (2006) 03 – 0342 – 04烟煤镜质组平均最大反射率与煤种之间的关系1, 21111李文华, 白向飞 ,杨金和 ,陈文敏 ,马伟伟( 1煤炭科学研究总院 北京煤化工研究分院 ,北京 1000 13; 2 中国煤炭学会 煤化学专业委员会 ,北京 1000 13)摘 要 : 运用制定 《中国煤炭分类 》国家标准所依据的近 600 个烟煤煤层煤样实测数据 ,分析了中国不同煤种烟煤镜质组平均最大反射率的分布范围 ,探讨了烟煤镜质组平均最大反射率与中国煤分类系统之间的关系。研究表明:镜质组反射率与煤种之间的关系较复杂 ,特别是在中低变质烟煤阶段 ,相同变质程度煤往往归属于不同煤种 ,受煤岩组成和还原程度的影响较大。但总的来说 , 烟煤镜质组反射率与煤种之间的关系规律性明显。关键词 :烟煤 ; 镜质组 ;反射率 ;煤种中图分类号 :TQ533文献标识码 :ACorrespondence between m ean m ax im umreflectance of v itr in ite and cla ssif ica tion of b itum inous coa ls1, 21111L IW enhua, BA I X iangfei , YAN G J inhe , CHEN W enm in , MA W eiwei ( 1B eij ing R esea rch Institu te of Coa l Chem istry, Ch ina Coa l R esea rch Institu te, B eij ing 1000 13, Ch ina; 2 Coa l Chem istry Comm ittee, Ch ina Coa l S o ciety, B eij ing 1000 13, Ch ina) A b stract: B a sed on analyse s of abou t 600 coalseam samp le s u sed for “C la ssification of Ch ine se Coal”, the range of m ean m axim um reflectance of vitrin ite (Ro , % ) of d ifferen t cla sse s of b itum inou s coal wa s p re sen ted and them ax corre spondence between them wa s discu ssed。

The re su lts show that there is distinct relation between reflectance of vitrin ite and coal cla ssification , though th is corre spondence is relatively comp lex, e sp ecially in low m ed ium m eta morp h ic b itum inou s stage where coals w ith sam e som etim e s can be d ivided in to differen t cla sse s。 The regu larity is obviou s abou t the corre spondence between m ean m axim um reflectance of vitrin ite and cla ssification of coals。 Key words: b itum inou s coal; vitrin ite; reflectance; coal cla ssification 按照国家标准 GB / T 575 1 – 1986《中国煤炭分类 》,中国烟煤分为 12 个类别 [ 1 ] 。

烟煤分类采用的主要 参数有两个 :一个是煤化程度 ,另一个是黏结性。由于挥发分产率测试简单易行 ,国标中采用干燥无灰基 挥发分 ( Vdaf ) 表示煤化程度。实际上 ,煤的镜质组反射率被公认是表征煤化程度的最好指标 ,最常用的 参数是在油浸镜下测得的镜质组平均最大反射率 (以下简称镜质组反射率 Ro) 以及反射率分布直方图。m ax 实际上 ,镜质组反射率与挥发分产率之间存在良好的相关关系 ,随煤变质程度加深 ,镜质组反射率增高 , 挥发分产率降低 ,同时 , 挥发分产率 、黏结指数等煤分类指标受煤岩组成和还原程度的影响也较大。目前镜质组反射率测试在焦化生产中已成为一项常规检测项 目。要进行混煤鉴别 、配煤炼焦等工作 , 离不开煤岩学参数 [ 2 ] 。但对于镜质组反射率与煤种之间的定量联系 ,缺乏系统研究。实践中根据镜质组收稿日期 : 2005 – 10 – 24 作者简介 :李文华 ( 196 1 – ) , 男 , 吉林前郭人 , 研究员 , 博士生导师。Tel: 0 10 – , E – m ail: bricc@ 163com 第 3期李文华等 : 烟煤镜质组平均最大反射率与煤种之间的关系343 反射率的测试结果判别煤种混配情况时常会遇到一些困惑 ,尤其对于中变质程度混煤的鉴别 ,更是如此。

本文根据制定 《中国煤炭分类 》过程中所实测的中国不同煤田和矿区近 600 个烟煤煤层煤样分析数 据 [ 3 ] , 统计了中国不同煤种煤镜质组平均最大反射率的分布范围 ,并结合笔者近年来工作中积累的部分 数据 [ 4 ] , 运用相关煤质学理论 , 探讨了烟煤镜质组反射率与中国煤分类系统之间的关系。 1不同烟煤镜质组反射率的分布特征本文共统计了中国 68个长焰煤 、42 个不黏煤 、34 个弱黏煤 、7 个 1 /2 中黏煤 、12 个气肥煤 、63 个 气煤 、82个 1 / 3焦煤 、56个肥煤 、97个焦煤 、39 个瘦煤 、40 个贫瘦煤 、45 个贫煤煤样镜质组平均最大 反射率 (Ro ) 和煤岩组成及挥发分产率 ( V) 的分布范围。由图 1可见 , 镜质组反射率与煤种之间没m axdaf 有绝对的对应关系 ,正如不能单凭挥发分产率确定煤质牌号一样 , 但不同煤种镜质组反射率分布有明显规 律。图 1镜质组平均最大反射率和挥发分产率的分布F ig1The distribution of m ean m axim um reflectance of vitrin ite and volatile yield 11低变质烟煤镜质组反射率的分布对于低变质烟煤 (长焰煤 、不黏煤 、弱黏煤 、1 /2 中黏煤以及大部分气煤 、气肥煤 )来说 , 其镜质组 反射率变化较小 , 但挥发分分布较分散。

一般地 , 长焰煤 、不黏煤 、弱黏煤镜质组平均最大反射率分别在 04 % ～06% , 05% ～07% , 07% ～09%之间波动 ,气煤和气肥煤镜质组反射率主要在 07% ～08% 344煤 炭 学 报2006年第 3 1卷 之间变化 , 1 /2 中黏煤镜质组反射率介于 09% ～11%之间。从长焰煤到气煤 ,代表着变质程度加深的方向。可以认为不黏煤 、弱黏煤 、1 /2 中黏煤 、气肥煤是几 种 “特殊煤种 ”。 大多数不黏煤变质程度接近于长焰煤 ,而弱黏煤和气肥煤变质程度接近基本上相当于气 煤 , 1 /2 中黏煤变质程度相当于气煤或 1 / 3焦煤。这几种煤性质上的特殊性主要是由于煤岩组成或还原程 度不同造成的。由表 1可见 , 不黏煤 、弱黏煤分别比表 1中国不同类别烟煤平均煤岩组成和挥发分产率 长焰煤 、气煤含更多的惰质组 ,因此其挥Table 1The m ean m acera l com po sition and reflectance of v itr in ite 发分产率较低 ,且分布较分散 ,随惰质组an d vola tile y ield of d ifferen t cla sses of b itum in ou s coa ls in Ch ina 含量而异。

气肥煤主要分布于华北晚石炭煤岩组成 (体积比) / %煤 种R o / % Vdaf / % 样品数 /个 – 早二叠世聚煤区南部鲁西 、苏北矿区及镜质组 惰质组 壳质组m ax 华南晚二叠世煤田,其成煤环境还原程度长焰煤8518 1188 2 94 054 42 50 68 较强 , 煤中壳质组及富氢镜质体含量较不黏煤54 43 4347 2 10 064 3 199 42 高 , 导致其挥发分产率和黏 结指数较弱黏煤62 56 34 30 314 084 32 24 34 高 [ 5, 6 ] 。1/2 中黏煤 62 23 32 48 529 096 3 1177气肥煤64 26 12 05 2369 075 4557 12总之 , 从长焰煤到气煤 ,变质程度增气煤6926 2046 982 077 3890 63 加的幅度不大 ,相应地 , 煤镜质组反射率1/ 3焦煤 7089 24 38 4 68 099 32 37 82 变化较小 , 但 由于不同煤田煤岩相组成 、 肥煤7760 197 1 2 69 112 2997 56 还原程度差异较大 ,导致煤挥发分产率变焦煤7577 2330 094 139 22 93 97 化幅度大 , 黏结指数差异显著 ,形成了多瘦煤7544 24 48 024 167 1782 39 个煤种。

贫瘦煤7583 2384 003 182 1587 40贫煤7908 2 10 1 00 1 2 00 1332 45 12中变质烟煤镜质组反射率分布 1 / 3焦煤 、肥煤 、焦煤为中等变质程度的烟煤 ,属常规炼焦用煤。这几个煤种的共同特点是镜质组反 射率和挥发分产率变化范围均较宽 (图 1) ,表明其变质程度分布较宽 ,同时形成环境和煤岩组成较复杂 , 各种组分之间性质差异显著。中国煤分类系统中 ,这几个煤种 ,包括部分气煤相互之间常直接过渡。例如 , 镜质组反射率同为 090% ～095%的鸡西煤 、枣庄煤和湖南煤炭坝煤 ,由于黏结性之间差异 ,其煤种分别为 1 / 3焦煤 、肥煤 和气煤。由图 1还可看出 ,1 / 3焦煤和肥煤镜质组反射率重叠部分较多 ,尤其在镜质组反射率为 10%左右 , 根据 Ro 值很难区分这两种煤 ,表明有较多的 1 / 3焦煤和肥煤变质程度很接近。但总体来说 ,1 / 3焦煤镜m ax 质组反射率略低于肥煤。一般地 , Ro 介于 09% ～10%之间的煤大多为 1/ 3焦煤 ,反射率在此范围内的m ax 肥煤主要分布于山西霍西煤田灵石 、汾西 、孝义等矿区 ,山东枣庄矿区以及南方部分矿区。

这些煤为低变 质强黏结性煤 ,主要形成于晚石炭世及晚二叠世 ,全硫含量普遍较高 ,还原程度较强。肥煤 Ro 主要介于m ax 10% ～11%之间 ,但这一反射率区间仍有较多 1 / 3 焦煤 ,其中肥煤主要产出于华北晚石炭世太原组煤 层 , 而 1 / 3焦煤主要为华北早二叠世山西组煤层和东北晚侏罗 – 早白垩世煤层。笔者认为 , 这些煤层煤种 归属不同的主要原因在于煤层沉积环境还原程度的差异。 各类烟煤中 ,焦煤是结焦性最好的一种炼焦用煤。镜质组平均最大反射率为 12 % ～16%(特别是 在 13% ～15% ) 的煤大多为焦煤。Ro 值小于 12 %及大于 16%的焦煤较少 ,主要为还原程度较强的m ax 晚石炭世和华南晚二叠世煤。 13高变质烟煤镜质组反射率分布瘦煤 、贫瘦煤 、贫煤为较高变质程度烟煤。此阶段 , 煤挥发分产率较低 ,因此 , 挥发分分布范围较 窄。 由图 1可见 , 瘦煤挥发分产率 ( Vdaf ) 一般在 20% ～15%之间波动 ,贫瘦煤挥发分产率 ( Vdaf )在 15%左右 , 而大多数贫煤挥发分产率 ( Vdaf )在 15% ～10%之间。

与挥发分产率变化相对应 ,瘦煤和贫瘦 第 3期李文华等 : 烟煤镜质组平均最大反射率与煤种之间的关系345 煤镜质组反射率变化较小。大多数瘦煤镜质组平均最大反射率在 16% ～18% ,而贫瘦煤镜质组反射率 大多在 17% ～19%。到贫煤阶段 ,挥发分较集中 ,但镜质组反射率变化显著。其主要原因是随煤大分 子结构芳构化程度提高 ,贫煤阶段镜质组反射率有较大幅度的增加 ,从 18%左右一直上升至将近 2 5% ,() 但挥发分产率较低 ,接近 10%烟煤与无烟煤分界 ,已没有足够的减小 “空间 ”。 2根据镜质组反射率初步判断煤种归属从上面的论述可以看出 ,不同煤种镜质组平均最大反射率值重叠现象较普遍 ,但总的来说 ,镜质组反 射率变化与煤分类之间有良好的相关性 ,二者之间存在内在联系。根据对制定中国煤炭分类所测试的近 600个煤样原始数据和笔者近年来工作中对全国不同矿区委托检测样品实测数据的统计 ,按出现频率的大 小 , 得出表 2所示结果。这一统计结果对于按照镜质组反射率测试结果初步判断煤种及其混配情况应该有 较大参考价值。表 2镜质组平均最大反射率与煤分类之间的关系Tab le 2The corresponden ce between m ean m ax im um reflectance of v itr in ite an d coa l cla ssesR o / %可能煤种 (按出现频率排列 )R o / %可能煤种 (按出现频率排列 )m axm ax05 ～06长焰煤 、不黏煤 、气煤13 ～14焦煤 、肥煤06 ～07气煤 、长焰煤 、不黏煤 、气肥煤14 ～15焦煤07 ～08气煤 、气肥煤 、弱黏煤 、不黏煤 、1/ 2 中黏煤15 ～16焦煤 、瘦煤 、贫瘦煤08～091/ 3焦煤 、气煤 、弱黏煤 、不黏煤 、肥煤 、气肥煤16 ～17瘦煤 、焦煤 、贫瘦煤09 ～101/ 3焦煤 、肥煤 、气煤 、1 /2 中黏煤 、气肥煤17 ～18瘦煤 、贫瘦煤 、焦煤 、贫煤10 ～11肥煤 、1 / 3焦煤18 ～19贫瘦煤 、瘦煤 、贫煤11～12肥煤 、1 / 3焦煤 、焦煤19 ～2 0 贫瘦煤 、贫煤 、瘦煤12 ～13焦煤 、肥煤 、1/ 3焦煤2 0 ～2 5 贫煤 3结 论( 1) 低变质烟煤 (长焰煤 、不黏煤 、弱黏煤 、1 /2 中黏煤以及大部分气煤 、气肥煤 )镜质组平均最 大反射率变化较小 , 但挥发分分布较分散 ;中变质烟煤 ( 1 / 3焦煤 、肥煤 、焦煤 )镜质组反射率和挥发分 产率变化范围均较宽 ;瘦煤 、贫瘦煤镜质组反射率和挥发分变化范围都较小 ,而贫煤镜质组反射率波动范 围较大。

(2) 理解烟煤镜质组反射率与煤种之间的关系 ,以及相同变质程度煤之所以属于不同煤种的内在原 因 , 有助于运用镜质组反射率分布直方图和煤岩组成等指标深入把握煤质 ,客观地判别煤种及确定混煤中 不同煤种的配合情况 ,但不能简单机械地仅凭反射率测定结果确定煤种归属。 参考文献 : [ 1 ] 杨金和 , 陈文敏 , 段云龙。 煤炭化验手册 [M ]。 北京 : 煤炭工业出版社 ,2004。 759～767。 [ 2 ] 周师庸 , 赵俊国。 炼焦煤性质与高炉焦炭质量 [M ]。北京 : 冶金工业出版社 ,2005。 22 1～223。 [ 3 ] 陈 鹏。 中国煤炭性质 、分类和利用 [M ]。北京 : 化学工业出版社 ,200 1。 43 1～460。 [ 4 ] 李文华。 东胜 – 神府煤的煤质特征与转化特性 (兼论中国动力煤的岩相特征 )[D ]。 北京 : 煤炭科学研究总院 ,200 1。 104 ～133。 [ 5 ] 戴和武 , 孙达三。 华东太原统和山西统煤层的煤质特征及化学介质的影响 [ J ]。地质论评 , 1964 , 23 ( 1) : 23 ～27。 [ 6 ] 赵师庆。 实用煤岩学 [M ]。 北京 : 地质出版社 , 199 1。 68～90。