中国煤层煤分类的研究

中国煤层煤分类的研究

煤炭科学研究总院北京煤化学研究所 陈　鹏

摘　要　阐述了煤的技术、商业分类与科学、成因分类的异同。采用镜质组随机反射率和发热量作为煤阶参数,镜质组含量作为组成参数,灰分作为品位参数,对煤层进行分类与命名表达。“煤层煤分类”与“中国煤炭分类”、“中国煤炭编码系统”共同构成中国煤分类的完整体系。

关键词　煤层煤　分类　煤阶与组成品位

1　概 述

不论用哪一种方式勘探、开发和利用煤炭,都离不开煤的分类,这关系到能源与国民经济计划的宏观控制。各工业化国家根据本国煤炭生产、利用情况,相继制订了各国的煤分类方案。这些分类绝大多数以商业应用为目的,采用挥发分表征煤阶,用粘结性表征煤的主要工艺性质。随着国内和国际间煤炭需求量的增加,需要一个统一的煤层煤分类,来准确无误地交流煤炭储量和质量,以及统一煤炭资源、储量评价的统计口径。对各种自然界物质进行分类时,概括起来,需要遵循两个共同原则,第一是根据物质各种特性的异同,划分出自然类别(分类学);第二步是对划分出的类别加以命名表述。这是分类系统学的通常程序。根据对煤分类目的的不同,有科学/成因分类(即使是纯科学分类,通常也有实际用途)和实用分类两大类。

通常为了评价一种产品的最终用途,需要测定该产品的特性、性质及其行为参数等,这里首先要明确区分分类参数与产品的技术条件有着不同含义、目的和要求。煤层煤分类是与煤炭勘探、开发和生产利用相衔接的一环,而用煤技术条件则是和市场中用户的用煤要求与用煤装备相衔接的。明确煤炭分类与用煤技术条件,两者既有联系又有区别这一点,对优选分类指标是十分重要的。此外,区分科学/成因分类与煤的技术/商业两大分类系统的异同也十分重要。明确这种区分,可以促进学科与各种煤炭应用领域的发展与进步。两大分类就其应用范围、对象和目的而言,都不尽一致。表1比较了两者的主要差别,同时说明现有国家煤分类、编码标准的情况。制订中国煤层煤分类国家标准的主要目的是提供一个与国际接轨的统一的尺度来评价和计算煤炭资源量与储量;煤层煤(科学/成因)分类并不是一种纯学科、理论式的分类,而是将煤层煤看作原生地质岩体的一种按自然属性的分类,可直接应用到煤层煤的利用领域,可应用到煤的开采、加工与利用。

2　分类参数与方法

按照近代对煤知识的了解,有3个相对独立的基本参数即表示煤化程度的煤阶。煤的显微组分组成和品位(包含矿物杂质的程度),对煤进行分类。表2列出技术/商业分类、编码系统与煤层煤分类(科学/成因分类)选用分类参数的异同。

(1)煤阶。煤阶是煤最基本的性质,说明煤化作用深浅程度,国内地质工作者常用“煤级”。在工业应用上挥发分是最常用的煤阶指标,尽管它不能很好地反映高挥发分煤的煤阶,但由于测定方法简便实用,有利于推广应用,还一直作为各国煤工业分类中的主要指标。煤的镜质组反射率是表征煤化程度的重要指标。由于镜质组反射率不受煤岩显微组分的影响,成为度量煤阶的较好参数。从分子结构上看,它反映了煤的内部由芳香稠环化合物组成的核缩聚程度,尤其在烟煤阶段,指V daf≤30%时,镜质组反射率R是最理想的煤阶参数。即使高挥发分煤阶段,也不比其它指标差。国际上常用平均随机反射率( R ran)来表征煤阶。为便于和国际接轨,本标准也采用 R ran来表征煤阶(图1)。

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表1　中国煤的分类与编码系统

项目

技术/商业分类、编码科学/成因分类

国家标准技术分类:G B5751—

86中国煤炭分类;商业编码:G B/T 16772—1997

中国煤层煤分类

应用范围

(1)加工煤(筛分煤、洗选煤、各粒级煤);(2)非单一煤层煤或配煤;

(3)商品煤;

(4)指导煤炭利用(1)煤视为有机沉积岩;

(2)煤层煤;

(3)国际、国内煤炭

资源储量统一计算基础

目的

(1)技术分类:以利用为目的(燃烧、转化);

(2)商业编码:国内贸易与进出口贸易;(3)煤利用过程的性质与行为特征;

(4)对商品煤给出质

量评价或类别

(1)科

学/成因为目的;

(2)计算资源量与储量统一基础;

(3)统一不同国家资

源储量的统计与可靠计算;

(4)对煤层煤质量评价

方法

(1)人为制订分类编码系统;

(2)数码或商业类别(牌号);

(3)有限的参数,有时是不分类界;

(4)基于煤的化学性

质或部分煤岩特征

(1)自然系统;

(2)定性描述类别;(3)有类别界限;

(4)

分类参数主要基于煤岩特征

表2　现行分类、编码系统与煤层煤分类的分类参数

指标

中国煤炭分类(G B5751—86)中国煤炭编码系统

(G B16772—1997)

中国煤层煤分类

化学性质/　组成水分×(低阶煤)

灰分××

挥发分×全硫×发热量×(低阶煤)　××(低阶煤)

氢

×(高阶无烟煤)

焦油产率×(低阶煤)　

透光率×(低阶煤)

物理/机械　性质粘结指数×(中阶煤)

×(中阶煤)膨胀度×(中阶煤)胶质层厚　度×(中阶煤)

煤岩相性　质镜质组含量(vol %)×镜质组反　射率

×

×(中、高阶煤)

这里,煤阶有两种不同的煤阶称谓与层次。一种煤阶称谓有:低煤阶煤、中煤阶煤和高煤阶煤;

图1　中国煤层煤分类

另一种按习惯形象且常用的称谓有:褐煤、次烟

煤、烟煤和无烟煤(参见图例)。次烟煤是国际上常设的一类介于褐煤与烟煤类间的过渡煤类,它属于低煤阶煤。在我国现行“中国煤分类”中,没有设置“次烟煤”类别,造成中国与国际上对煤炭探明、可采储量统计上的混乱。国际上常将次烟煤和

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