1,煤的来源。 煤是由植物在湖泊、沼泽地带埋没在水底、泥沙中,经过漫长的地质年代和地壳运动,在隔绝空气的情况下,在细菌、高温、高压的作用下经过生物、物理、化学作用,逐步演变而成的。
2,煤形成的过程。第一阶段——泥炭化阶段。第二阶段是变质阶段,也叫煤化阶段
3,煤的分类。煤的形成过程.煤可以分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤4大类。
4,煤的发展史,1949年—1952年:恢复时期;1953年—1957年:采煤方法改革时期,长壁式为主占92.27%;1976年—1980年:发展长壁、柔性、对拉、无煤柱护巷采煤法和水力采煤法;1981年—至今:发展综合机械化采煤法
5,煤的一些专业术语
6,煤的采样和制样,
7,煤的分析
8,煤质分析结果的表示方法
9,煤的工艺性试验 ,
10,煤质分析常用数理统计术语
一、矿物原料特点 (一) 煤的物理性质 煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。
它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。
其中,除了比重和导电性需要在实验室测定外,其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据,并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。
1.颜色 是指新鲜煤表面的自然色彩,是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色,一般随煤化程度的提高而逐渐加深。
2.光泽 是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。
煤化程度越高,光泽越强;矿物质含量越多,光泽越暗;风、氧化程度越深,光泽越暗,直到完全消失。 3.粉色 指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹,所以又称为条痕色。
呈浅棕色—黑色。一般是煤化程度越高,粉色越深。
4.比重和容重 煤的比重又称煤的密度,它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重,它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。
煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为1.05~1.2,烟煤为1.2~1.4,无烟煤变化范围较大,可由1.35~1.8。
煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下,煤的比重随煤化程度的加深而增大。
5.硬度 是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同,可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。
煤的硬度与煤化程度有关,褐煤和焦煤的硬度最小,约2~2.5;无烟煤的硬度最大,接近4。 6.脆度 是煤受外力作用而破碎的程度。
成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中,长焰煤和气煤的脆度较小,肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大,无烟煤的脆度最小。
7.断口 是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。
煤的原始物质组成和煤化程度不同,断口形状各异。 8.导电性 是指煤传导电流的能力,通常用电阻率来表示。
褐煤电阻率低。褐煤向烟煤过渡时,电阻率剧增。
烟煤是不良导体,随着煤化程度增高,电阻率减小,至无烟煤时急剧下降,而具良好的导电性。 (二) 煤的化学组成 煤的化学组成很复杂,但归纳起来可分为有机质和无机质两大类,以有机质为主体。
煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中,碳、氢、氧占有机质的95%以上。
此外,还有极少量的磷和其他元素。煤中有机质的元素组成,随煤化程度的变化而有规律地变化。
一般来讲,煤化程度越深,碳的含量越高,氢和氧的含量越低,氮的含量也稍有降低。唯硫的含量则与煤的成因类型有关。
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,但在高温条件下,一部分氮转变成氨及其他含氮化合物,可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。
硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃烧时生成硫化物气体,不仅腐蚀金属设备,与空气中的水反应形成酸雨,污染环境,危害植物生产,而且将含有硫和磷的煤用作冶金炼焦时,煤中的硫和磷大部分转入焦炭中,冶炼时又转入钢铁中,严重影响焦炭和钢铁质量,不利于钢铁的铸造和机械加工。
用含有氟和氯的煤燃烧或炼焦时,各种管道和炉壁会遭到强烈腐蚀。将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料,砷含量过高,会增加产品毒性,危及人民身体健康。
煤中的无机质主要是水分和矿物质,它们的存在降低了煤的质量和利用价值,其中绝大多数是煤中的有害成分。 另外,还有一些稀有、分散和放射性元素,例如,锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等,它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。
其中某些元素的含量,一旦达到工业品位或可综合利用时,就是重要的矿产资源。 通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量,通过工业分析可以初步了解煤的性质,大致判断煤的种类和用途。
煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。 1.水分 指单位重量的煤中水的含量。
煤中的水分有外在水分、内在水分和结晶水三种存在状态。一般以煤的内在水分作为评定煤质的指标。
煤化程度越低,煤的内部表面积越大,水分含量越高。水分对煤的加工利用是有害物质。
在煤的贮存过程中,它能加速风化、破裂,甚至自燃;在运输时,会增加运量,浪费运力,增加运费;炼焦时,消耗热量,降低炉温,延长炼焦时间,降低生产效率;燃烧时,降低有效发热量;在高寒地区的冬季,还会使煤冻结,造成装卸困难。只有在压制煤砖和煤球时,需要适量的水分才能成型。
2.灰分 是指煤在规定条件下完全燃烧后剩下的固体残渣。它是煤中的矿物质经过氧化、分解而来。
灰分对煤的加工利用极为不利。灰分越高,热效率越低;。
指以有机或无机形态富集于煤层及其围岩中的元素。
有些元素在煤中富集程度很高,可以形成工业性矿床,如富锗煤、富铀煤、富钒石煤等,其价值远高于煤本身。根据煤中伴生元素的性质和用途,可分为有益元素、有害元素和指相元素3类。
有益元素主要有锗、镓、铀、钒等,可被利用。有害元素主要有硫、磷、氟、氯、砷、铍、铅、硼、镉、汞、硒、铬等。
硫是煤中常见的有害成分,其他有害元素在煤中含量一般不高,但危害极大,如砷是一种有毒元素。煤在燃烧中,硫是造成城镇环境污染的主要物质源。
当然,对有害元素如果收集、处理得当也可变成对人有用的财富。煤中伴生元素,有各自的地球化学性质,形成于不同的沉积环境中。
因此,可根据元素的相对含量、元素的共生组合关系及元素的比值,来判断相和沉积环境。 煤炭液化是把固态状态的煤炭通过化学加工,使其转化为液体产品(液态烃类燃料,如汽油、柴油等产品或化工原料)的技术。
煤炭通过液化可将硫等有害元素以及灰分脱除,得到洁净的二次能源,对优化终端能源结构、解决石油短缺、减少环境污染具有重要的战略意义。煤的液化方法主要分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类。
(1)煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下,通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为煤炭直接液化。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。
因煤直接液化过程主要采用加氢手段,故又称煤的加氢液化法。(2)煤间接液化间接液化是以煤为原料,先气化制成合成气,然后,通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。
煤变成油通常有直接液化和间接液化两种方法。直接液化又称“加氢液化”,主要是指在高温高压和催化剂作用下,对煤直接催化加氢裂化,使其降解和加氢转化为液体油品的工艺过程;煤的间接液化是先将煤气化,生产出原料气,经净化后再进行合成反应,生成油的过程。
煤直接液化就是用化学方法,把氢加到煤分子中,提高它的氢碳原子比。在煤直接液化过程中,催化剂是降低生产成本和降低反应条件苛刻度的关键。
按煤的加工方法和质量规格可分为原煤、精煤、粒级煤、洗选煤和低质煤等五类。原煤是指从地下或地下采掘出的毛煤经筛选加工去掉矸石、黄铁矿等后的煤。
煤矿生产出来的未经洗选、未经加工的毛煤也叫原煤。包括天然焦及劣质煤,不包括低热值煤等。
精煤是指经过精选(干选或湿选)后生产出来的,符合质量要求的产品。粒级煤是指煤通过筛选或精选生产的,粒度下限大于6mm,灰分小于或等于40%的煤。
按不同的粒度可分为洗中块、中块、洗混中块、混中块、洗混块和混块、洗大块和大块、洗特大块和特大块、洗小块和小块、洗粒煤和粒煤。洗选煤是指将原煤经过洗选和筛选加工后,已除或减少原煤中所含的矸石、硫分等杂质,并按不同煤种、灰分、热值和粒度分成若干品种等级的煤。
其粒度分级为50mm、258mm、20mm、13mm、6mm以下。洗选煤可分为洗原煤、洗混煤、混煤、洗混末煤、混末煤、洗末煤、末煤、洗粉煤、粉煤等品种。
除洗混煤的灰分要求小于等于32%外,其余均要求小于等于40%。低质煤是指灰分含量很高的各种煤炭产品。
低劣煤用于锅炉燃烧,不仅经济性差,而且造成燃烧辅助系统和对流受热面的严重磨损以及维修费用的增加,因为低劣煤灰分比较大,经济性差,灰分量大,对受热面的冲刷、磨损严重。分析化验基准间的换算煤质分析化严重,有些基准在实际中是不存在的,是根据需要换算出来的;有些基准在实际存在,但为了方便,有时不进行测试,而是根据已知基准的分析化验结果进行换算,这样就简单多了。
化验室中进行煤质分析化验时,使用的煤样为分析煤样。分析煤样是经过一次次破碎和缩分得到的,它所处的状态为空气干燥状态。
所以,化验室中用分析煤样进行分析化验时,其基准为分析基(又称为空气干燥基)。分析煤样分析基化验结果,是化验室中直接测到的,是最基础的化验结果,是换算其它基准的分析化验结果的基础。
各种基准间的换算公式:干基的换算: Xd=100Xad/(100-Mad)%式中: Xad——分析基的化验结果;Mad——分析基水分; Xd——换算干燥基的化验结果。煤炭质量煤炭质量是指煤炭的物理、化学特性及其适用性,其主要指标有灰分、水分、硫分、发热量、挥发分、块煤限率、含矸率以及结焦性、粘结性等。
正确使用微机量热仪、升降式微机全自动量热仪、微机灰熔点测定仪、自动测氢仪、工业分析仪、快速灰化炉、微电脑粘结指数测定仪、奥亚膨胀度测定仪煤燃点测定仪、煤炭结渣性测定仪、活性炭测定仪等煤炭化验设备,可以测试出煤炭的不同指标,从而可以确定煤炭质量。1.产品质量。
产品质量是企业赖以生存和发展的基础,是企业各项工作的综合反映。生产适销对路、品种优良的产品,是社会主义生产企业的重要任务和社会主义生产目的的客观要求。
产品质量是指产品、过程或服务满足规定或潜在要求(或需要)的特征或特性的总和。质量有狭义质量和广义质量之分。
狭义质量是指产品质量和有关的工作质量;广义质量不仅指产品质量和有关的。
1、煤中水分的存在状态
煤中的水分按结合状态可以分为游离水和化合水。
(1)煤中的游离水
是指与煤呈物理状态结合的水,吸附在煤的外表面和内部孔隙中。可分为两类:
外在水分Mf 外表面和大孔隙-收到基
内在水分Minh 小孔隙 -空气干燥基
二者的质量之和即煤中的全水分Mar(收到基)
煤质分析化验采用的空气干燥基水分为Mad,即与Minh,ad大小相同。
2)煤的化合水包括结晶水和热解水。
结晶水是指煤中含结晶水的矿物所具有的。
热解水是煤炭在高温热解条件下,煤中氢和氧结合生成的水。
通常煤中的水分指煤中游离态的吸附水。
(3)煤的最高内在水分
指煤样在30℃,相对湿度达到96%的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分,用符号MHC表示。该指标反映年轻煤的煤化程度,由于空气干燥基水分的平衡湿度一般低于96%,因此,最高内在水分高于空气干燥基水分。
煤中水分含量分级:
低水分煤 ≤ 5%
中水分煤 >5~15%
高水分煤 >15%
煤中水分对煤炭利用的影响
(1)燃烧、气化、炼焦 →吸收额外的热量,降低热效率
(2)煤炭运输→浪费运力
(3)煤炭成本→高水分,煤价下降
(4)适量的水分可以在运输和贮存中减少煤粉尘的产生,减少煤的损失
煤炭是怎样形成的 煤炭被人们誉为黑色的金子,工业的食粮,它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。
虽然它的重要位置已被石油所代替,但在今后相当长的一段时间内,由于石油的日渐枯竭,必然走向衰败,而煤炭因为储量巨大,加之科学技术的飞速发展,煤炭汽化等新技术日趋成熟,并得到广泛应用,煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一,也可以去东北煤炭网看看其他的原因。 煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可然化石,这就是煤炭的形成过程。
一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。 地壳下降的速度快,植物遗骸堆积得厚,这座煤矿的煤层就厚,反之,地壳下降的速度缓慢,植物遗骸堆积的薄,这座煤矿的煤层就薄。
又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂,有一些煤层埋到地下更深的地方,有的又被排挤到地表,甚至露出地面,比较容易被人们发现。 还有一些煤层相对比较薄,而且面积也不大,所以没有开采价值,有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。
煤炭是这样形成的吗?有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。一座大的煤矿,煤层很厚,煤质很优,但总的来说它的面积并不算很大。
如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然椎积而成的,它的面积应当是很大的。 因为在远古时期地球上到处都是森林和草原,因此,地下也应当到处有储存煤炭的痕迹;煤层也不一定很厚,因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质,又会被植物吸收,如此反复,最终被埋入地下时也不会那么集中,土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。
但是,无可否认的事实和依据,煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的,这是颠簸不破的真理,只要仔细观察一下煤块,就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹;如果把煤切成薄片放到显微镜下观察,就能发现非常清楚的植物组织和构造,而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西,有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。 值得探讨的是它为何形成得如此集中,而且又是那么如此的优质呢? 记得上小学的时候,我家住在离城不远的乡村,每当盛夏雨季来临时,一场暴雨过后,村子中央就会出现一条湍急的“小溪流”,我们许多小朋友就会跑到那里面去嬉戏,那小溪流也会因暴雨停止时间的延长,而变得越来越小,最后干涸。
但在没有断流之前你会发现,很多水流处却被冲下来的木棍儿、杂草等漂浮物堵塞,形成一个个小的水坎儿。为了能让水流通畅,我们不时地把那些小水坎扒开,有的时候也会借此筑起一道小溪上的“堤坝”。
既便是现在居住在城里,一场暴雨过后,街道上很多地方也会出现各种各样的漂浮物截住了水流,堵塞了下水道口,而且很多漂浮物又被集中地滞留在一个地方的现象。 小巫见大巫,由此我们便可以推断出煤炭的形成可能与洪水有直接关系。
如果没有洪水那样强大的力量和搬运的功能,煤炭的形成绝对不会那么集中,也不会那么优质。 我们可以设想一下,在千百万年前的地质历史期间,由于气候条件非常适宜,地面上生长着繁茂高大的植物,在海滨和内陆沼泽地带,也生长着大量的植物,那时的雨量又是相当的充沛,当百年一遇的洪水或海啸等自然灾害降临时,就会淹没了草原、淹没了大片森林,那里的大小植物就会被连根拨起,漂浮在水面上,植物根须上的泥土也会随之被冲刷得干干净净,这些带着须根和枝杈的大小树木及草类植物也会相互攀缠在一起,顺流漂浮而下,一旦被冲到浅滩、湾叉就会搁浅,它们就会在那里安家落户,并且象筛子一样把所有的漂浮物筛选在那里,很快这里就会形成一道屏障,并且这个地方还会是下次洪水堆积植物残骸(也会有许多动物的残骸)的地方。
当洪水消退后,这里就会形成一道逶迤的堆积植物残骸的丘岭,再经过长期的地质变化,这座植物残骸的丘岭就会逐渐地埋入地下,最后演变成今天的煤矿。 那么也许有人会问,1998年中国遭受的一场罕见的水灾,为何没有出现这样的情况呢?我认为,那是因为中国目前的森林覆盖率很低,而且有森林的地方多在高海拔地区,在平原到处是粮田,几乎到了没有什么森林可淹的境地,只不过是淹没了一些农田的防护林,并且农田防护林的树木很稀少,而且树木的根须又十分的发达,抓地抓得十分牢固,短时间的浸泡、冲击不会造成多大危害。
而森林中的树木就不同了,很多树木都挤在一起生活,它们为了吸食太阳的能量,拼命地往上长,根须并不发达,一旦一处树木被洪水连根拨起,就会连带成片的树木被洪水毁掉,就如同放木排一样,顺流漂浮而下,势不可挡,最后全部堆积在一个地方。 另外,由于人类对大自然认识的增强,抵御突发性自然灾害的能力不断提高,兴修水利,筑起坚固的堤坝,加固江堤、河堤,大大地减缓了凶猛洪水的冲击力,泛滥的现象少了,甚至乖乖地听从人类的召唤,并把凶猛的洪水变成了电能、动能、热能,造福于人类,服务于人类。
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