贵州省六盘水黑塘井田煤层煤质特征分析

贵州省六盘水黑塘井田煤层煤质特征分析
陶玉丽
【摘要】为合理利用黑塘井田煤及更好地保障贵州省内的煤炭供应,基于黑塘井田概况及化验资料对井田煤层煤质特征进行分析,确定了黑塘井煤的工艺性能、煤类和工业用途.结果表明:井田煤宏观煤岩类型多以暗煤为主,有机显微组分主要为镜质组和惰质组,偶见壳质组;属于中-中高灰、低挥发分、中等固定碳、中高-高硫、中-中高发热量的贫煤及贫瘦煤;煤的主要用途为火力发电、其它动力用煤、民用煤、气化用煤等.
【期刊名称】《煤质技术》
【年(卷),期】2018(000)004
【总页数】5页(P53-57)
【关键词】黑塘井田;煤质特征;宏观煤岩成分;有机显微组分;工艺性能;工业用途【作者】陶玉丽
【作者单位】贵州省煤田地质局地质勘察研究院,贵州贵阳 550081
【正文语种】中文
【中图分类】TQ531
贵州省六盘水市是国家实施“西电东送”工程的主要地区之一，是西南乃至华南地区重要的能源原材料工业基地。

随着目前下游行业的煤炭需求量有所回升，贵州部分地区也出现煤炭资源供应偏紧的局面，因此加强其煤炭资源的合理开发利用至关
重要，而井田煤层煤质特征分析对煤炭开采、开发以及合理利用等方面有着重要的意义。

近年来，许多学者在煤质分析及其重要性方面进行了研究。

王杰玲[1]对煤
样的代表性问题、煤质分析检测项目的合理选定等问题进行了重点探讨,以确保煤
田地质勘探工作的顺利进行。

李聪聪[2]、屈晓荣[3]、何保[4]等研究了不同矿区的煤层煤质特征，对煤炭资源的洁净等级进行了初步划分，并确定煤的工业性能和用途。

张军[5]分析了对电力生产有影响的煤质特性指标，并探讨了各指标之间存在
的相关内在联系。

唐显贵[6]、权巨涛[7]、程伟[8]等分析了不同矿区煤层煤质特征与其沉积环境的关系，为以后寻找富煤区和煤层对比提供了参考。

以下基于黑塘井田概况及化验资料，对井田煤层的煤质特征进行分析，以确定煤的工艺性能、煤类和工业用途。

1 井田概况
黑塘井田位于贵州省六盘水市六枝特区新场乡、岩脚镇辖区，面积为28.44 km2。

井田构造总体为浅部较陡、深部宽缓的向斜构造，即龙家沟向斜。

从井田整体来看，由北西至南东，其岩性逐渐变粗，灰岩层数、厚度逐渐增加，而含煤层数逐渐减少，显示沉积环境由陆相向海陆交互相渐变的过程。

井田含煤地层为二叠系上统龙潭组，含煤36～55层，其中可采煤层9层，其编号为2、3、6、9、23、27、30、32、35号煤层，煤系地层厚度385.55 m～515.29 m，平均422.09 m，在垂向上具
有旋回性，整个含煤地层为海陆交互相的、复杂的、多旋回的沉积物[9，10]。

井
田内资源量丰富，预测资源量为34 679万t。

2 煤的物理性质和煤岩类型
2.1 煤的物理性质
黑塘井田内煤的外观呈灰黑色和黑色，结构主要呈现细条带状，局部见宽条带、中条带；断口主要为阶梯状，见少量参差状；光泽以玻璃光泽为主，少量沥青光泽，极少量似金属光泽；内生裂隙发育，见网状钙质薄膜充填，见透镜状、团块状、浸
染状黄铁矿。

2.2 煤岩特征
(1)宏观煤岩特征。

宏观煤岩特征是指肉眼可以区分的煤的基本组成单位，包括镜煤、亮煤、暗煤和丝炭[11]。

黑塘井田内煤层的宏观煤岩成分主要为暗煤，夹镜煤及亮煤线理，见少量的丝炭透镜体。

煤岩类型有半亮型和半暗型，多为半暗型。

(2)煤岩显微组分。

黑塘井田煤层有机显微组分主要为镜质组和惰质组，偶见壳质组。

其中镜质组含量最多，分布也最广，其含量(去矿物基)为78.05%～84.10%，惰质组含量15.91%～21.2%。

以3、6、9、23、32和35号煤层镜质组含量较高，即镜质组含量大于80%，惰质组含量则相应小于20%。

6个样点中仅在1个样点的2、3和6号煤层中检测出壳质组，其含量依次为5.90%、5.50%和9.10%，其余各采样点由于变质程度加深的影响，该组分已无法检出。

黑塘井田煤层无机组分主要以黏土矿物为主，氧化物及硫化物次之，含少量的碳酸盐矿物。

煤层无机总量介于21.21%～33.90%，其平均值为26.51%，以3和9
号煤层较高，总量均大于30%，其余煤层均介于20%～30%。

井田内各可采煤层镜质体的最大反射率为1.69%～2.12%，整体而言煤层镜质体
的最大反射率随埋藏深度的增加而增大，表明煤的变质程度随埋藏深度的增加而增强[12]。

井田煤的变质阶段为Ⅴ～Ⅶ阶段，煤层变质程度主要为烟煤阶段，煤类为贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤，以贫煤和贫瘦煤为主。

3 煤的化学性质
3.1 水分
井田各煤层原煤空气干燥基水分(Mad)在0.06%～12.34%，一般为0.95%～
1.36%，含水量较少。

各煤层浮煤空气干燥基水分(Mad)介于0.30%～1.87%。

黑塘井田煤质工业分析见表1。

表1 黑塘井田煤质工业分析煤层号原煤工业分析/%MadAdVdafFCd浮煤工业分
析/%MadAdVdaf原煤/%St,d浮煤/%St,d20.39～2.920.95(47)15.07～42.2328.36(46)13.61～24.7119.01(46)45.96～69.9558.15(46)0.37～1.350.84(45)5.65～26.7012.23(44)10.19～20.6915.13(45)1.47～
5.833.41(40)0.81～2.991.70(43)30.53～1.961.06(47)15.08～
37.8127.23(44)13.56～22.2417.25(45)50.76～71.8160.25(44)0.61～1.600.91(46)5.57～22.4710.00(44)9.72～18.7714.36(46)1.52～
7.803.98(39)0.90～2.961.78(40)60.50～12.341.23(52)15.10～
42.1324.20(51)12.07～29.4317.66(52)45.62～73.4362.61(51)0.32～1.690.85(51)4.47～19.547.89(50)9.02～17.5714.53(50)1.34～
4.662.96(42)0.67～3.001.31(50)90.58～2.531.17(23)16.26～
47.8835.18(22)13.62～21.5017.20(20)40.91～69.0454.18(22)0.54～1.510.93(23)5.43～24.1611.85(22)10.15～17.7514.02(23)2.49～
6.574.79(13)0.77～2.951.62(20)230.48～9.711.32(27)1
7.45～
37.1327.35(23)11.82～31.3914.86(25)52.36～71.2559.91(23)0.30～1.870.91(27)4.46～26.7810.89(25)7.99～16.5813.55(27)1.45～
5.813.68(22)0.65～3.111.53(23)270.26～11.651.36(31)20.50～4
6.9732.04(31)11.30～28.6916.71(29)42.38～69.1956.96(31)0.48～1.590.93(30)6.07～28.8813.25(28)9.46～16.1313.29(29)1.90～
6.683.83(25)1.06～3.701.96(27)300.06～3.161.01(26)13.02～
44.8328.92(25)9.57～21.4615.46(26)46.37～78.6660.30(25)0.46～1.150.81(24)5.48～21.7210.28(20)9.33～16.5212.59(24)0.67～
6.694.87(24)0.68～3.711.89(20)320.15～1.780.95(30)12.68～
41.4130.79(28)11.72～23.9916.69(27)45.51～72.0058.10(28)0.48～1.840.88(29)2.79～28.1611.39(28)7.73～17.8912.58(29)1.08～
7.204.73(23))0.58～3.441.82(23)350.57～1.441.05(12)15.58～
44.3533.36(11)14.86～20.2717.92(9)46.44～69.5355.31(11)0.41～
1.410.82(12)6.02～24.681
2.40(12)10.09～17.111
3.83(12)1.28～
4.793.17(7))0.79～3.811.83(9)
注:表中数据为(最小值～最大值) / 平均值(点数)。

3.2 灰分
井田各煤层原煤干燥基灰分(Ad)为12.68%～47.88%，平均为24.20%～35.18%。

根据《煤炭质量分级第1部分：灰分》(GB/T 15224.1—2010)的规定，9、27、32和35号煤层为中高灰煤(MHA)，其余各可采煤层均为中灰煤(MA)。

浮煤灰分：井田各可采煤层浮煤干燥基灰分变化在2.79%～28.88%，一般为
7.89%～12.40%。

灰分垂向关系变化如图1所示。

图1 黑塘井田灰分垂向关系变化
由图1可知，原煤灰分平均在垂向上呈高低高波形变化，其中6号煤层灰分值波
动最小(Ad为24.20%)，9号煤层其值最大(Ad为35.18%)。

浮煤灰分在垂向上煤层自上而下，变化规律与原煤相似，但在35号煤层处其灰分值最大，同一煤层的浮煤灰分相较原煤则明显减小。

在平面上煤层灰分由北西至南东有降低的趋势，并呈现为不规则的带状。

3.3 挥发分
原煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)产率为9.57%～31.39%，一般为14.86%～19.01%。

根据《煤的挥发分产率分级》(MT/T 849—2000)的规定，井田各煤层均属于低挥发分煤(LV)。

浮煤干燥无灰基挥发分产率为7.73%～20.69%，一般为12.58%～15.13%。

井田各煤层自上而下浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)产率有减小的趋势，
说明井田内煤层自上而下其变质程度加深。

3.4 固定碳
原煤干基固定碳(FCd)为40.91～78.66%，一般为54.18%～62.61%。

根据《煤
的固定碳分级》(MT/T 561—2008)的规定，原煤各煤层中仅9号煤层为低固定碳煤(LFC)，其余各煤层均为中等固定碳煤(MFC)。

3.5 全硫
黑塘井田各煤层原煤干燥基全硫(St,d)含量为0.67%～7.80%，一般为2.96%～
4.87%。

浮煤干燥基全硫含量为0.58%～3.81%，一般为1.53%～1.96%。

依据《煤炭质量分级第2部分：硫分》(GB/T 15224.2—2010)规定，6号煤为中高硫煤(MHS)，2、3、9、23、27、30和20号煤为高硫煤(HS)。

原煤全硫(St,d)含量为3.92%，主要以无机硫的形态存在，硫铁矿硫(Sp,d)和少量
硫酸盐硫(Ss,d)的含量为3.54%，即该无机硫占全硫分的90.41%。

全硫与无机硫
呈正相关关系，全硫含量高的煤层，无机硫含量也相应较高。

有机硫(So,d)含量为0.38%，占全硫分的9.59%，由此可见，全硫含量的高低与有机硫含量关系不大。

浮煤全硫(St,d)含量为1.78%，无机硫含量为1.23%，即无机硫占全硫分的
69.33%；有机硫(So,d)含量为0.55%，其占全硫分的30.67%。

与原煤相比，浮
煤中无机硫减小较多，说明无机硫经洗选后较易脱除，而浮煤中有机硫的比重增大，表明以有机硫形态存在的硫极难脱除，但由于其含量不高，因而有机硫对煤的利用影响很小。

原煤与浮煤中各种形态硫的汇总见表2。

表2 原煤与浮煤中各种形态硫化验结果汇总形态硫煤层原煤/%St,dSp,dSs,dSo,d
浮煤
/%St,dSp,dSs,dSo,d23.282.860.050.361.781.200.020.5733.843.380.090.371.7 31.150.020.5662.982.410.070.501.350.730.010.6094.724.240.060.421.751.15 0.030.57233.853.480.030.341.741.240.020.48273.963.540.080.341.951.390.0 20.54305.154.740.100.302.021.500.020.50325.114.710.080.322.111.650.030.
43353.833.360.130.342.231.570.020.64井田
3.923.470.070.381.781.210.020.55
黑塘井田硫分垂向关系变化如图2所示。

图2 黑塘井田硫分垂向关系变化
由图2可知，原煤硫分在垂向上大体也呈低高低波形变化，在30号煤层其值最大。

浮煤硫分变化规律与原煤相似，但在27号煤层处硫分值最大，因原煤中硫主要以硫铁矿硫形式存在，经洗选后易脱除，所以同煤层浮煤硫分小于原煤，且原煤硫分较大的煤层经洗选后其硫分减幅越大。

在平面上煤层硫分由北西至南东逐渐增高，并呈现为不规则的带状。

3.6 其他稀散元素及放射性元素
对黑塘井田样品中的锗、镓及放射性元素送样试验结果显示，原煤锗(Ge)含量为0～6.0 μg/g，平均含量1.7 μg/g，根据《煤中锗含量分级》(MT/T 967—2005)，各煤层均属低锗煤(LGE)。

原煤镓(Ga)含量为2 μg/g～30 μg/g，平均含量9
μg/g；原煤铀(U)含量为3 μg/g～14 μg/g，平均含量6 μg/g；原煤钍(Th)含量
为0～5 μg/g，平均含量2 μg/g；原煤五氧化二钒(V2O5)含量为80 μg/g～400 μg/g，平均含量172 μg/g。

根据矿产勘查相关评判标准[13]，黑塘井田各煤层中伴生元素的平均含量均达不到工业最低品位的要求，故均无开采利用价值。

4 煤的工艺性能、煤类及用途
4.1 煤的工艺性能
对煤工艺性能的深入研究在认识煤层的性质和成因、评价煤质及煤的合理开发和利用等方面具有重要的意义[14-16]。

(1)煤的发热量。

原煤干燥基高位发热量介于19.83 MJ/kg～31.06 MJ/kg，一般
为23.99 MJ/kg～26.45 MJ/kg，其干燥基低位发热量介于19.65 MJ/kg～
28.57MJ/kg，一般为22.15 MJ/kg～24.57 MJ/kg。

根据GB/T 15224.3—2010《煤炭质量分级第3部分：发热量》的规定，井田内27号和32号煤为中发热量煤(MQ)，其余煤层为中高发热量煤(MHQ)。

(2)煤灰熔融性。

煤灰熔融软化温度(ST)：各可采煤层原煤煤灰的软化温度介于1 060 ℃～1 550℃，一般为1 148 ℃～1 247 ℃。

根据《煤灰软化温度分级标准》(MT/T 853.1—2000)的规定，井田内各可采煤层属于较低软化温度灰(RLST)。

灰熔融性流动温度(FT)：煤灰熔融流动温度为1 110℃～>1 500℃，一般为1
198 ℃～1 300 ℃。

根据《煤灰流动温度分级标准》(MT/T 853.2—2000)的规定，各可采煤层均属于较低流动温度灰(RLFT)。

(3)哈氏可磨性指数(HGI)。

井田各可采煤层哈氏可磨性指数介于61～116，一般为77～107。

根据《煤的哈氏可磨性指数分级》(MT/T 852—2000)规定，井田内仅
9号煤层为中等可磨煤(MG)，35号煤层为极易磨煤(UMG)，其余各可采煤层均为易磨煤(EG)。

(4)煤灰黏度。

井田各煤层煤灰黏度平均值介于98 Pa·s～201 Pa·s。

其中9煤层煤灰黏度最小值为98 Pa·s，30煤层最大值为201 Pa·s。

各可采煤层中，9号煤层
适合于液态排渣锅炉和粉煤气化锅炉用煤，其余可采煤层适合于粉煤气化排渣锅炉。

(5)煤对CO2反应性。

井田内各可采煤层二氧化碳还原率α(950℃)介于12.60%～30.9%，α值小于50%，试验说明黑塘井田煤层属于弱还原性煤，即其为对二氧
化碳还原率较低的煤。

4.2 煤类
黑塘井田内各可采煤层的浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)含量为7.73%～20.69%，
一般含量为15.13%～12.58%；黏结指数为0～86，一般为13～24；胶质层最大厚度为0～11.5 mm，一般为3.5 mm～11.5 mm。

根据《中国煤炭分类》(GB 5751—2009)确定，该井田可采煤层以贫煤及贫瘦煤为主，少量瘦煤，极少数为
焦煤，极个别为无烟煤。

4.3 煤的工业用途
根据煤炭分类国家标准，井田各煤层以贫煤及贫瘦煤为主，但其硫分高、灰分大、挥发分与黏结指数偏低、黏结性及结焦性极差，不能满足炼焦配煤要求。

煤炭的主要用途为火力发电、其它动力用煤、民用煤、气化用煤等。

但使用时应考虑先洗选后再对烟道气、煤气进行深度脱硫，以减少对大气产生污染以及对锅炉、管道的腐蚀。

5 结论
(1)黑塘井田含煤地层为二叠系上统龙潭组，宏观煤岩成分多以暗煤为主，有机显微组分主要为镜质组和惰质组，偶见壳质组；井田原煤的干基灰分产率平均为24.20%～35.18%，干燥无灰基挥发分产率平均为14.86%～19.01%，干基固定碳含量平均为54.18%～62.61%，干基全硫平均为2.96%～4.87%，黏结指数一般为13～24，胶质层最大厚度平均为3.5 mm～11.5 mm，确定黑塘井田煤的分级属于中-中高灰、低挥发分、中等固定碳、中高-高硫、中-中高发热量的贫煤及贫瘦煤。

(2)根据井田煤层煤质试验结果及煤炭分类国家标准，确定黑塘井田各煤层以贫煤及贫瘦煤为主，少量瘦煤和极少量焦煤，但其硫分高、灰分大、挥发分与黏结指数偏低，黏结性及结焦性差，不能满足炼焦配煤要求。

黑塘井田煤的主要用途为火力发电、动力用煤、民用煤、气化用煤等。

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