煤化学第12章-煤的分类和煤质评价

Coalchemistry煤化学篇第12章煤分类、煤质评价与中国的煤炭资源能源化学工程（能源化工）西北大学二o一三年12.1煤的分类指标12.2中国煤炭的技术分类方案12.3中国煤炭分类的商业编码系统12.4中国煤层煤的科学成因分类Coalchemistry本章内容12.7中国的煤炭资源与煤质特征12.6煤质评价12.5煤的国际分类Coalchemistry12.1煤炭分类煤炭分类是煤化学的一个主要研究内容。人们从不同的研究目的出发，对煤炭进行过不同的分类。主要的有如下三种：煤的成因分类分类依据：成煤的原始物质和堆积环境分为腐殖煤、腐泥煤和残殖煤用途：在地质上用的较多；煤的科学分类分类依据：元素组成、基本性质和现代工业用途对全部煤炭进行系统的分类用途：学科的总结；煤的技术分类分类依据：变质程度和工艺性质对全部煤炭进行系统的分类用途：工业实用，也称实用分类或工业分类。Coalchemistry12.1煤炭分类1998年，中国煤层煤的分类标准（GB/T17607—1998)）颁布，标志着中国煤炭分类形成了由技术分类、商业编码和煤层煤分类三个国家标准组成的完整体系。本章主要介绍中国和国际煤炭的技术分类和中国煤层煤的科学/成因分类方案，其中技术分类是以应用—商业为目的。煤质评价是煤炭和相关各工业部门非常重要的问题，本章简单介绍煤质评价的阶段、任务和评价的内容与方法等，并介绍中国煤炭资源的分布和煤质特点。Coalchemistry12.1煤分类的意义和分类指标煤分类在科学研究和实用技术方面都有重大的意义。由于煤的复杂性和对煤质的认识有待深化，目前国内外使用的煤分类方案都不是完整、科学的系统分类。煤的技术分类对于煤炭的勘探、生产、分配、合理利用和国际学术交流与贸易等都有重要的作用。由于煤的成因、产地、种类、组成和性质等的多样性，以及分类的角度与目的的不同，因此煤分类的指标繁多，归纳起来可有如下四类。（1）煤化度（rank），能在一定阶段反映煤化度的诸指标（2）煤炭显微组分的组成（3）粘结性与结焦性指标（4）其他指标分类表达方法多指标编码系统，便于计算机处理Coalchemistry12.2中国煤炭的技术分类方案12.2.1历史沿革20世纪50年代以后，中国煤产量和消耗量迅速增加，为了合理利用煤炭资源，1952年～1953年提出东北区和华北区两个炼焦煤分类方案。1956年又制订了统一的中国煤（以炼焦煤为主）分类方案，以大致代表煤的变质程度的挥发分Vdaf（%）和表征煤的黏性的胶质层最大厚度Y(mm)两个参数为分类指标，将中国煤分为10大类24小类。该方案于1958年经国家技术委员会向全国推荐试行，起了统一中国煤分类的作用。这一分类方案在20多年的使用过程中起到过一些积极作用，但存在问题较多。Coalchemistry12.2.1历史沿革1974年开始，以原煤炭部、冶金部下属四个起草单位组织了40多个单位共同研究。1986年以国家标准《中国煤炭分类》(GB5751—1986)予以颁布实施。该煤炭分类方案主要采用表征煤化度的干燥无灰基挥发分Vdaf（%）将煤划分为无烟煤、烟煤和褐煤共3个大类，然后再采用干燥无灰基氢含量Hdaf（%）将无烟煤分为3个亚类；采用黏结指数G、胶质层最大厚度Y(mm)和奥阿膨胀度b(%)将烟煤分为24个亚类；采用恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf将褐煤分为2个亚类。1986年颁布的中国煤炭分类方案克服了1958年颁布的旧方案中存在的一系列缺点，无疑是科技的一个进步。经过多年来各系统的试用，证明新标准基本适合中国煤炭资源状况的要求，可以指导煤炭的勘探、开发、生产和利用。Coalchemistry《中国煤炭分类》(GB5751—1986)存在问题（1）对煤样的要求没有明确的规定。事实上，灰分对G的影响十分敏感，而确定煤种时浮选的标准不一，同一煤种有时可能跨三个牌号，造成供需双方争议大，并且用浮煤分类的煤，实际上精煤的质量较差。（2）对1/3焦煤、焦煤和瘦煤所定的G下限值偏低，由此造成：1/3焦煤质量波动大，部分1/3焦煤质量低下，影响其正确使用；焦煤、瘦煤界限划不清，部分瘦煤划为焦煤而实际是不起焦煤作用的低质量焦煤，并造成了受经济利益驱动的人为混煤，使瘦煤人为地“提质”，造成瘦煤资源的浪费。（3）分类方案中有些煤的分类指标只需一个而不必两个或三个分类指标。例如：无烟煤只用Hdaf指标就可以，不必再用Vdaf；烟煤中G85即可定为肥煤，而不必测Y或b等。Coalchemistry《中国煤炭分类》（GB/T5751—2009）该标准是对GB5751—1986的修订，在基本沿用GB5751—1986的分类指标和分类体系的同时，主要进行了如下修改。（1）标准的属性由强制性改为推荐性。（2）与ISO11760：2005《国际煤分类》保持一致，增加了对术语“煤”及其定义的描述：主要由植物遗体经煤化作用转化而成的富含碳的固体可燃有机沉积岩，含有一定量的矿物质，相应的灰分产率小于或等于50%(干基质量分数)。（3）增加了关于标准分类体系的性质和用途的说明。（4）增加了对煤炭分类用煤样要求的规定：判定煤炭类别时要求所选煤样为单种煤，煤样可以是勘查煤样、煤层煤样、生产煤样或商品煤样，分类用煤样的干燥基灰分产率应小于或等于10%。烟煤类别贫煤贫瘦煤瘦煤焦煤肥煤1/3焦煤气肥煤气煤1/2中黏煤弱黏煤不黏煤长焰煤符号PMPSSMJMFM1/3JMQFQM1/2ZNRNBNCY煤的大类褐煤烟煤无烟煤符号HMYMWYCoalchemistry12.2.2煤类划分代号与编码GB/T5751—2009中，先根据干燥无灰基挥发分等指标，将煤炭分为无烟煤、烟煤和褐煤；再根据干燥无灰基挥发分及黏结指数等指标，将烟煤划分为12小类。各类煤的名称用汉语拼音字母为代号表示：Vdaf/%10.0~20.020.0~28.028.0~37.0＞37.0数码1234Coalchemistry各类煤用两位阿拉伯数码表示十位数系按煤的挥发分分组：无烟煤为0（Vdaf≤10.0%）；烟煤分为4组褐煤为5（Vdaf＞37.0%）。个位数无烟煤类为1~3，表示煤化程度；烟煤类为1~6，表示黏结性；褐煤类为1~2，表示煤化程度。Coalchemistry（3）符号与数码个位数表工艺性质Coalchemistry12.2.3中国煤炭技术分类体系GB/T5751—2009包括五个表：无烟煤、烟煤及褐煤的分类表，无烟煤亚类的划分，烟煤的分类，褐煤亚类的划分和中国煤炭分类简表。并有一个附图：中国煤炭分类图，该图表明各煤种的相互关系及它们在中国煤炭分类图中的位置。无烟煤、烟煤及褐煤的分类表PM/%类别无烟煤代号WY编码01，02，03分类指标Vdaf/%≤10.0烟煤YM11，12，13，14，15，16＞10.0~20.0—21，22，23，24，25，26＞20.0~28.031，32，33，34，35，3641，42，43，44，45，46＞28.0~37.0＞37.0褐煤HM51，52＞37.0a≤50bCoalchemistry无烟煤亚类的划分亚类无烟煤一号代号WY1编码01分类指标Vdaf/%Hdaf/%≤3.5≤2.0无烟煤二号无烟煤三号WY2WY30203＞3.5~6.5＞6.5~10.0＞2.0~3.0＞3.0由表3无烟煤的分类表可见，无烟煤小类的划分是采用Vdaf和Hdaf作为指标，将无烟煤分为三个亚类。在已确定无烟煤亚类的生产矿、厂的日常工作中，可以只按Vdaf分类；在地质勘查工作中，为新区确定亚类或生产矿、厂和其他单位需要重新核定亚类时，应同时测定Vdaf和Hdaf，按上表分亚类。如两种结果有矛盾，以按Hdaf划亚类的结果为准。Coalchemistry烟煤的分类类别贫煤贫瘦煤瘦煤焦煤肥煤1/3焦煤气肥煤代号PMPSSMJMFM1/3JMQF编码111213141524251626363546Vdaf/%＞10.0~20.0＞10.0~20.0＞10.0~20.0＞10.0~20.0＞10.0~20.0＞20.0~28.0＞20.0~28.0＞10.0~20.0＞20.0~28.0＞28.0~37.0＞28.0~37.0＞37.0分类指标G≤5＞5~20＞20~50＞50~65＞65a＞50~65＞65a(＞85)a(＞85)a(＞85)a＞65a(＞85)aY/mm≤25.0≤25.0＞25.0＞25.0＞25.0≤25.0＞25.0b/%≤150≤150＞150＞150＞220≤220＞220Coalchemistry烟煤的分类类别代号编码分类指标Y/mmb/%气煤QM34434445Vdaf/%＞28.0~37.0＞37.0＞37.0＞37.0G＞50~65＞35~50＞50~65＞65a≤25.0≤2201/2中黏煤弱黏煤不黏煤长焰煤1/2ZNRNBNCY2333223221314142＞20.0~28.0＞28.0~37.0＞20.0~28.0＞28.0~37.0＞20.0~28.0＞28.0~37.0＞37.0＞37.0＞30~50＞30~50＞5~30＞5~30≤5≤5≤5＞5~35Coalchemistry褐煤亚类的划分类别代号编码PM/%分类指标Qgr,maf/(MJ·kg-1)a褐煤一号褐煤二号HM1HM25152≤30＞30~50—≤24由表可见，褐煤的煤化度参数采用透光率PM，并采用恒湿无灰基高位发热量Q作为辅助指标，将褐煤分为两小类。凡Vdaf＞37.0%，PM＞30%~50%的煤，如恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf＞24MJ/kg，则划分为长焰煤。CoalchemistryGB/T5751—2009仍然存在的不足可能限于经济与技术水平发展不平衡的原因，新标准未能采用镜质组反射率作为煤化度参数。对1/3焦煤、焦煤和瘦煤所定的G下限值偏低，由此造成：1/3焦煤质量波动大，部分1/3焦煤质量低下，影响其正确使用；焦煤、瘦煤界限划不清，部分瘦煤划为焦煤而实际是不起焦煤作用的低质量焦煤，并造成了受经济利益驱动的人为混煤，使瘦煤人为地“提质”，造成瘦煤资源的浪费。建议提高上述三种煤的G下限值。分类方案中有些煤的分类指标只需一个而不必两个或三个分类指标。例如：无烟煤只用Hdaf指标就可以，不必再用Vdaf；烟煤中G85即可定为肥煤，而不必测Y或b等。Coalchemistry12.3中国煤炭分类的商业编码系统目的煤炭质量的商业信息交流，并与国际标准接轨提出GB/T16772—1997与技术方案GB5751—1986并用分类指标选择原则(1)良好的重现性与重复性(2)适当的精度(3)主观因素少，客观性强(4)具有良好的可信度和区分性(5)操作简易方便(6)仪器价廉易于购置(7)具有测试自动化的潜力(8)对于配煤指标具有可加和性Coalchemistry编码参数三类A煤阶参数四个：a.b.c.d.镜质组平均随机反射率Rran，挥发分Vdaf，发热量Qgr，daf,对于低价煤（恒湿无灰基高位发热量Qgr，m，af）＜24MJ/Kg全水分MtB工艺参数四个a.V，Q，G（对中、高阶煤），干燥无灰基焦油产量b.Tar,daf(对低阶煤)c.环境参数二个d.灰分Ad，全硫St，dCoalchemistryD.编码顺序与规定对中、高阶煤第一、二位数码，Rran×10，取整；二位数；第三、四位数码，Q，第五、六位数码，Vdaf，第七、八位数码，G/10，取整；二位数；取整；二位数；取整；二位数；对低阶煤第七位Mt0～20%，记为1；20%以上，除10取整第八位Tar，＜10%，记为1；＞10～15%，记为2；＞15～20%，记为3第九、十位数码，Ad，取整；二位数第十一、十二位数码，St,d×10，取整；二位数CoalchemistryE.书写顺序均十二位数码，无测值时记为“×”高阶煤RQVGAS例峰峰二矿焦煤编码Rran=1.24Qgr,daf=36.0MJ/kg