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【摘要】本文详细阐述了湖南湘永矿区邓家冲区段煤的工业分析、元素分析以及煤的工艺分析等煤质分析成果，对本区段煤质进行了综合评述，对本区煤的应用进行了评价，对提高煤的综合利用价值一定的指导意义。
【关键词】煤质分析；应用评价
煤质分析包括煤的工业分析、煤的元素分析、煤的工艺性质分析，煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，是评价煤质的的基本依据，煤的元素分析是煤分类和煤质评述的主要依据，煤的工艺性质分析是正确评价煤质，满足各方面对煤质的要求，合理利用煤炭资源的依据，本文主要对湘永矿区邓家冲区段主采煤层2、6煤层煤质进行分析，并对煤的应用进行评价。
1.地质概况
湘永矿区邓家冲区段位于湖南省永兴县永耒向斜南端西翼，走向长约1.5公里，宽约1.3公里，面积约7.2平方公里，区出露地层由新至老为第四系（Q）、三叠系下统大冶组（T1d）、二叠系上统大隆组（P2d）及龙潭组（P2l），含煤地层为二叠系上统龙潭组上段（P2l2），含煤8层，分别为1、2、3、4、5、60、6、7煤层，2、6煤层为本区主要可采煤层。
2010年至2012年对本区进行勘探，投入机械岩芯钻探14825米/17孔，对本区2、6主要可采煤层采集原煤样品66个，其中2煤29个，6煤37个，勘探获控制的与推断的资源量（332+333）5400万t。
2.邓家冲区段煤质分析
2.1 煤的工业分析
工业分析指标中，水份是煤中水的含量，煤化程度越低，其内部表面积越大，煤的水分含量越高，水分对煤的加工利用有害。灰分是煤在规定条件下完全燃烧后剩下的固体残渣，近似代表煤中的矿物质，灰分对煤的加工利用极为不利。灰分越高，热效率越低；燃烧时，熔化的灰分还会在炉内结成炉渣，影响煤的气化和燃烧，同时造成排渣困难。挥发分是煤中的有机物质受热分解产生的可燃性气体，是对煤进行分类的主要指标，并被用来初步确定煤的加工利用性质。煤的挥发分产率与煤化程度有密切关系，煤化程度越低，挥发分越高，随着煤化程度加深，挥发分逐渐降低。固定碳是煤中不挥发的固体可燃物，可近似代表煤中的有机质。本区段煤层煤样工业分析结果见表1。
从表1可知2、6煤层水分平均值在1.35%-1.50%之间，均属低水分煤[1]。灰分平均值在20.19%-22.91%之间，均为中灰煤[2]，挥发分平均值在6.56%-8.95%之间，各煤层均为特低挥发分煤[3]，固定碳（FCad）平均值在69.59%-72.56%之间，均为中高固定碳煤[4]。
2.2 煤的元素分析
碳、氢、氧、氮是煤的主要有机质元素，本区段煤样精煤元素分析结果见表2。
碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素，氧是助燃元素，三者构成了有机质的主体。煤炭燃烧时，氮不产生热量，常以游离状态析出。从表2可知2、6煤层精煤碳含量平均值为85.87%-89.07%，煤化程度较高，氢含量平均值为2.94%-2.99%，氮含量平均值为1.32%-1.33%，氧含量平均值为1.21%-1.82%，碳、氢、氧、氮总平均含量大于92%。
硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素，本区样原煤有害元素分析结果见表3。
从表3可知2煤层原煤全硫含量平均值为1.18%，2煤层为中硫煤，6煤层原煤全硫含量平均值为0.78%，6煤层为低硫煤[2]，2煤层原煤氯含量平均值为0.07%，2煤层为低氯煤，6煤层原煤氯含量平均值为0.02%，6煤层为特低氯煤[5]，2、6煤层原煤的砷含量平均值为6.14-7.76克/吨，均属二级含砷煤[6]，磷含量平均值为0.04%，均为低磷煤[5]，2煤层氟含量平均值为193.40克/吨，属中氟煤，6煤层中的氟含量平均值为232.54克/吨，属高氟煤[7]。
2.3 煤的工艺性质分析
煤的工艺性质主要包括：发热量、灰熔融性、结渣性、灰粘度、对二氧化碳的反应性、热稳定性、哈氏可磨指数和可选性等。
2.3.1发热量
发热量是评价动力用煤的重要指标，本区段煤层发热量分析成果见表4，从表中可知2煤层的原煤发热量（Qgr，d）为27.86MJ/kg，属高发热量煤，6煤层的发热量（Qgr，d）为26.98MJ/kg，属中高发热量煤[2]。
2.3.2灰熔融性
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。本区煤层灰熔融性分析见表5，从表中可知，2、6煤层软化温度ST平均值在1287℃-1350℃之间，说明煤灰的熔融性级别为低熔灰分[8]。
2.3.3结渣性
本区煤层结渣性分析成果见表6、7，从表中可知，2、6煤层属弱结渣率，在气化或燃烧过程中，煤灰受热软化熔融后不易结渣。
2.3.4灰粘度
当灰粘度为25Pa.s时，是灰渣正常流出的极限粘度，本区煤层灰粘度测试成果见表8，从表中可知2、6煤灰渣正常流出粘度的温度分别为1671℃、1381℃，凝固温度分别为1416℃、1196℃。各煤层在温度低于灰渣正常流出粘度的温度时，灰粘度大，灰渣难排出，易造成结渣事故。
2.3.5煤对二氧化碳的反应性
本区对ZK4809的6煤层进行了煤对二氧化碳的反应性试验见表9，从6煤测试温度与二氧化碳还原率关系表5-5可知随着温度的增高，煤的化学反应性增强，当温度达到900℃时，6煤层的α值均超过50%，化学反应性较好。
2.3.6热稳定性
本区煤层热稳定性分析结果见表10，从表中可知2煤层属低热稳定性煤，6煤层属中等热稳定性煤[9]。
2.3.7哈氏可磨指数
本区对ZK4704的2、和ZK4809、观音山煤矿的6煤层进行了哈氏可磨指数测试，结果分别为109和102。测试结果表明，2、6煤属极易磨煤[10]。
2.3.8可选性
本区对ZK4607孔6煤层进行了煤的简易可选性分析，根据浮沉试验结果，对6煤层，采用“分选密度±0.1含量法”（简称“δ±0.1含量法”）评定煤的可选选性成果见表11，6煤层属难选煤层，
3.煤质特征及利用评价
3.1煤类的确定
从前述煤质分析成果可知，本区2、6煤层精煤挥发份（Vdaf）为6.01～6.38%，精煤氢含量2.94%～2.99%，按照中国煤炭分类GB/T5751-2009标准，确定2、6煤层属无烟煤二号。
3.2 煤质特征
从前述煤质分析成果可知，2煤属中灰、中硫、低磷、特低挥发份、低熔灰分、不易结渣、化学反应性较好、高发热量的无烟煤二号；6煤属中灰、低硫、低磷、特低挥发份、低熔灰分、不易结渣、化学反应性较好、中高发热量的无烟煤二号。2、6煤层经洗选后，煤质变得更加优良。
3.3 利用评价
对比各种工业用煤的质量要求，发电用煤的质量要求发热量大于20 MJ/kg，挥发分8-12%，硫分小于3%，合成氨用煤质量要求固定炭含量大于65%，硫含量不超过2%，灰分小于16%，灰熔融性软化的温度（即灰熔点ST）在1250℃以上，高炉喷吹用煤质量要求灰分小于12%，硫分小于1.10%，水分小于8%，挥发分小于10%，固定炭含量大于75%，邓家冲区段2、6煤层有害组分少，灰分低，发热量高，是良好的动力用煤和民用煤，各煤层经洗选后，灰分均小于10%，挥发分均小于10%，硫含量均小于1%，固定碳含量均大于80%，可作氮肥工业用煤和高炉喷吹用煤。
参考文献
[1]煤的全水分分级（MT/T850-2000）
[2]GB/T15224-2010煤炭质量分级
[3]MT/T849-2000煤的挥发分产率分级
[4]MT/T561-1996煤的固定炭分级
[5]GB/T20475-2006煤中有害元素含量分级
[6]MT/T803-1999煤中砷含量分级
[7]MT/T966-2005煤中氟含量分级
【关键词】煤质分析；应用评价
煤质分析包括煤的工业分析、煤的元素分析、煤的工艺性质分析，煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，是评价煤质的的基本依据，煤的元素分析是煤分类和煤质评述的主要依据，煤的工艺性质分析是正确评价煤质，满足各方面对煤质的要求，合理利用煤炭资源的依据，本文主要对湘永矿区邓家冲区段主采煤层2、6煤层煤质进行分析，并对煤的应用进行评价。
1.地质概况
湘永矿区邓家冲区段位于湖南省永兴县永耒向斜南端西翼，走向长约1.5公里，宽约1.3公里，面积约7.2平方公里，区出露地层由新至老为第四系（Q）、三叠系下统大冶组（T1d）、二叠系上统大隆组（P2d）及龙潭组（P2l），含煤地层为二叠系上统龙潭组上段（P2l2），含煤8层，分别为1、2、3、4、5、60、6、7煤层，2、6煤层为本区主要可采煤层。
2010年至2012年对本区进行勘探，投入机械岩芯钻探14825米/17孔，对本区2、6主要可采煤层采集原煤样品66个，其中2煤29个，6煤37个，勘探获控制的与推断的资源量（332+333）5400万t。
2.邓家冲区段煤质分析
2.1 煤的工业分析
工业分析指标中，水份是煤中水的含量，煤化程度越低，其内部表面积越大，煤的水分含量越高，水分对煤的加工利用有害。灰分是煤在规定条件下完全燃烧后剩下的固体残渣，近似代表煤中的矿物质，灰分对煤的加工利用极为不利。灰分越高，热效率越低；燃烧时，熔化的灰分还会在炉内结成炉渣，影响煤的气化和燃烧，同时造成排渣困难。挥发分是煤中的有机物质受热分解产生的可燃性气体，是对煤进行分类的主要指标，并被用来初步确定煤的加工利用性质。煤的挥发分产率与煤化程度有密切关系，煤化程度越低，挥发分越高，随着煤化程度加深，挥发分逐渐降低。固定碳是煤中不挥发的固体可燃物，可近似代表煤中的有机质。本区段煤层煤样工业分析结果见表1。
从表1可知2、6煤层水分平均值在1.35%-1.50%之间，均属低水分煤[1]。灰分平均值在20.19%-22.91%之间，均为中灰煤[2]，挥发分平均值在6.56%-8.95%之间，各煤层均为特低挥发分煤[3]，固定碳（FCad）平均值在69.59%-72.56%之间，均为中高固定碳煤[4]。
2.2 煤的元素分析
碳、氢、氧、氮是煤的主要有机质元素，本区段煤样精煤元素分析结果见表2。
碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素，氧是助燃元素，三者构成了有机质的主体。煤炭燃烧时，氮不产生热量，常以游离状态析出。从表2可知2、6煤层精煤碳含量平均值为85.87%-89.07%，煤化程度较高，氢含量平均值为2.94%-2.99%，氮含量平均值为1.32%-1.33%，氧含量平均值为1.21%-1.82%，碳、氢、氧、氮总平均含量大于92%。
硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素，本区样原煤有害元素分析结果见表3。
从表3可知2煤层原煤全硫含量平均值为1.18%，2煤层为中硫煤，6煤层原煤全硫含量平均值为0.78%，6煤层为低硫煤[2]，2煤层原煤氯含量平均值为0.07%，2煤层为低氯煤，6煤层原煤氯含量平均值为0.02%，6煤层为特低氯煤[5]，2、6煤层原煤的砷含量平均值为6.14-7.76克/吨，均属二级含砷煤[6]，磷含量平均值为0.04%，均为低磷煤[5]，2煤层氟含量平均值为193.40克/吨，属中氟煤，6煤层中的氟含量平均值为232.54克/吨，属高氟煤[7]。
2.3 煤的工艺性质分析
煤的工艺性质主要包括：发热量、灰熔融性、结渣性、灰粘度、对二氧化碳的反应性、热稳定性、哈氏可磨指数和可选性等。
2.3.1发热量
发热量是评价动力用煤的重要指标，本区段煤层发热量分析成果见表4，从表中可知2煤层的原煤发热量（Qgr，d）为27.86MJ/kg，属高发热量煤，6煤层的发热量（Qgr，d）为26.98MJ/kg，属中高发热量煤[2]。
2.3.2灰熔融性
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。本区煤层灰熔融性分析见表5，从表中可知，2、6煤层软化温度ST平均值在1287℃-1350℃之间，说明煤灰的熔融性级别为低熔灰分[8]。
2.3.3结渣性
本区煤层结渣性分析成果见表6、7，从表中可知，2、6煤层属弱结渣率，在气化或燃烧过程中，煤灰受热软化熔融后不易结渣。
2.3.4灰粘度
当灰粘度为25Pa.s时，是灰渣正常流出的极限粘度，本区煤层灰粘度测试成果见表8，从表中可知2、6煤灰渣正常流出粘度的温度分别为1671℃、1381℃，凝固温度分别为1416℃、1196℃。各煤层在温度低于灰渣正常流出粘度的温度时，灰粘度大，灰渣难排出，易造成结渣事故。
2.3.5煤对二氧化碳的反应性
本区对ZK4809的6煤层进行了煤对二氧化碳的反应性试验见表9，从6煤测试温度与二氧化碳还原率关系表5-5可知随着温度的增高，煤的化学反应性增强，当温度达到900℃时，6煤层的α值均超过50%，化学反应性较好。
2.3.6热稳定性
本区煤层热稳定性分析结果见表10，从表中可知2煤层属低热稳定性煤，6煤层属中等热稳定性煤[9]。
2.3.7哈氏可磨指数
本区对ZK4704的2、和ZK4809、观音山煤矿的6煤层进行了哈氏可磨指数测试，结果分别为109和102。测试结果表明，2、6煤属极易磨煤[10]。
2.3.8可选性
本区对ZK4607孔6煤层进行了煤的简易可选性分析，根据浮沉试验结果，对6煤层，采用“分选密度±0.1含量法”（简称“δ±0.1含量法”）评定煤的可选选性成果见表11，6煤层属难选煤层，
3.煤质特征及利用评价
3.1煤类的确定
从前述煤质分析成果可知，本区2、6煤层精煤挥发份（Vdaf）为6.01～6.38%，精煤氢含量2.94%～2.99%，按照中国煤炭分类GB/T5751-2009标准，确定2、6煤层属无烟煤二号。
3.2 煤质特征
从前述煤质分析成果可知，2煤属中灰、中硫、低磷、特低挥发份、低熔灰分、不易结渣、化学反应性较好、高发热量的无烟煤二号；6煤属中灰、低硫、低磷、特低挥发份、低熔灰分、不易结渣、化学反应性较好、中高发热量的无烟煤二号。2、6煤层经洗选后，煤质变得更加优良。
3.3 利用评价
对比各种工业用煤的质量要求，发电用煤的质量要求发热量大于20 MJ/kg，挥发分8-12%，硫分小于3%，合成氨用煤质量要求固定炭含量大于65%，硫含量不超过2%，灰分小于16%，灰熔融性软化的温度（即灰熔点ST）在1250℃以上，高炉喷吹用煤质量要求灰分小于12%，硫分小于1.10%，水分小于8%，挥发分小于10%，固定炭含量大于75%，邓家冲区段2、6煤层有害组分少，灰分低，发热量高，是良好的动力用煤和民用煤，各煤层经洗选后，灰分均小于10%，挥发分均小于10%，硫含量均小于1%，固定碳含量均大于80%，可作氮肥工业用煤和高炉喷吹用煤。
参考文献
[1]煤的全水分分级（MT/T850-2000）
[2]GB/T15224-2010煤炭质量分级
[3]MT/T849-2000煤的挥发分产率分级
[4]MT/T561-1996煤的固定炭分级
[5]GB/T20475-2006煤中有害元素含量分级
[6]MT/T803-1999煤中砷含量分级
[7]MT/T966-2005煤中氟含量分级