内蒙古自治区东胜煤田柴登梁勘查区煤层煤质特征研究

摘要： 东胜煤田柴登梁勘查区煤炭资源赋存条件好，煤炭资源丰富，共获得煤炭资源量约36亿t。通过对柴登梁勘查区煤层煤质数据的分析，总结了柴登梁勘查区侏罗纪延安组可采煤层的煤质特征及变化规律，对其工业用途进行了评述，探讨了煤炭综合利用和深加工的思路，为煤炭资源开发利用提供参考。

Abstract： The coal resources in the Chaidengliang exploration area of Dongsheng coal field are good and the coal resources are abundant， and the total amount of coal resources is about 3.6 billion tons. Based on the analysis of coal seam coal quality data in Chaidengliang exploration area， the coal quality characteristics and changing rules of the Jurassic Yan'an Formation in Chaidengliang exploration area are summarized， the industrial use is reviewed， and the comprehensive utilization and deep processing idea of coal are discussed， which provides reference for the development and utilization of coal resources.

关键词： 煤质特征；工业用途；柴登梁勘查区

Key words： coal quality characteristics；industrial use；Chaidengliang exploration area

中D分类号：P62 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）22-0187-02

0 引言

勘查区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市境内，行政隶属东胜区泊江海镇，东部局部地段位于罕台庙乡境内，其所处构造单元[1]为华北地台（Ⅰ）鄂尔多斯台坳（Ⅰ4）东胜凸起（Ⅰ42）勘查区含煤地层为侏罗纪延安组，厚189.49～279.76 m，平均238.42 m。

延安组自上而下共划分5个煤组，分别为2、3、4、5、6煤组。对比成层的煤层有17层，煤层总厚20.94m，可采及局部可采煤层9层，分别为2-2上、2-2中、3-1、3-2、3-2下、4-1、4-2中、5-1、6-2中。其中2-2中、3-1、4-1、4-2中、5-1、6-2中等6层煤层厚度较大，稳定性好，为本区主要可采煤层。勘查区预测煤炭资源量约36.6亿t。

1 煤的物理性质及煤岩特征

1.1 煤的物理性质

本勘查区各可采煤层均为黑、深褐色，条痕黑褐色；各煤层视密度平均值变化在1.31～1.42 t/m3之间；真密度平均值变化在1.48～1.66 t/m3之间。

1.2 宏观煤岩组分与类型

本勘查区各煤层均为黑色，沥青光泽，较坚硬，阶梯状～参差状断口，条带状结构，层状、块状构造。成分以暗煤为主，次为亮煤，夹有条带状丝炭，外生裂隙发育，充填为方解石脉，为暗淡型煤。

1.3 显微煤岩特征

1.3.1 有机组分 勘查区各可采煤层有机组分以镜质组为主，平均值变化范围在55.40～84.14%之间；惰质组次之，平均值变化范围在15.26～43.68%之间；少量为壳质组；显微组分总量平均值均在87.60～95.96%之间。在镜质组分中主要为基质镜质体及均质镜质体；少量结构镜质体；惰质组主要为丝质体、半丝质体，可见碎屑惰质体，粗粒体、细粒体；壳质组多见小孢子体，多分布于基质的镜质体中。

1.3.2 无机组分 主要为灰色块状粘土矿物，次为碳酸盐类矿物方解石，块状分布，硫化物矿物较少，主要为黄铁矿呈浸染状分布。

1.3.3 镜煤最大反射率、变质程度及变质类型 镜煤最大反射率平均值变化范围在0.490～0.534%之间，各煤层变质程度均为Ⅰ阶段低变质烟煤，且以Ⅰ阶段的不粘煤为主，长焰煤次之。

2 煤质特征

2.1 工业分析

2.1.1 水分 勘查区各可采煤层（2-2上、2-2中、3-1、3-2、3-2下、4-1、4-2上、4-2中、5-1、6-2中、6-3）原煤水分变化范围在3.01～17.14%之间，其平均值变化在8.07～10.44%之间，是以低水～低中水煤为主的变化在低水煤～低中水煤。而浮煤水分均为低水煤，各煤层相差不大。

2.1.2 灰分 勘查区各可采煤层原煤灰分变化范围在3.05～36.10%之间，其平均值变化在7.89～20.80%之间，是以低灰、低中灰煤为主的变化在低灰煤～中高灰煤。经-1.4密度液洗选后，各煤层浮煤灰分变化范围在2.16～10.24%之间，各煤层浮煤灰分均有较大降幅，其平均值在4.39～6.34%，降为特低灰～低灰煤煤。脱灰率为47～62%，平均为53%，脱灰效果较好。在垂直地层剖面上，从上至下原、浮煤灰分均有下降趋势，在平面上，从上至下各煤层原煤灰分变化均以低中灰煤为主逐渐变化为以低灰煤为主的变化趋势，灰分逐渐变小。

2.1.3 挥发分 原煤挥发分产率（Vdaf）的平均值变化在29.08～34.08%之间，浮煤挥发分产率（Vdaf）的平均值变化在31.45～34.98%之间，均属中高挥发分煤。

2.2 元素分析

各可采煤层浮煤元素分析含量变化不大，浮煤干燥无灰基碳（Cdaf）含量平均值变化在67.24～81.60%之间；干燥无灰基氢（Hdaf）含量平均值变化在4.12～4.65%之间；干燥无灰基氮（Ndaf）含量平均值变化在0.98～1.22%之间。各元素间变化规律，符合其低变质煤的规律[2]，且变化较稳定。

在垂直地层剖面上，从上至下元素氢（Hdaf）与浮煤挥发分产率（Vdaf）呈波浪型变化，两者曲线相反呈反比关系。

2.3 煤灰特征

2.3.1 煤灰成分 各煤层灰成分均以酸性的二氧化硅、三氧化二铝为主，其次为碱性的三氧化二铁、氧化钙、氧化镁等。酸性矿物总量（SiO2+Al2O3+TiO2）平均含量为55.31～70.80%，碱性矿物总量（Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O）平均含量为16.90～27.54%。在垂直地层剖面上，从上至下酸、碱性矿物总量呈波浪型[3]变化，各煤层的碱酸比在0.24～0.50之间，变化幅度较大，各煤层熔渣均显酸性。

2.3.2 煤灰融熔性 煤的软化温度（ST）平均变化范围为1172～1321℃，为较低～中等软化温度灰。

2.3.3 煤的结渣、结污性 据煤灰化学成分计算的结污、结渣指数，参照美国机械工程师学会对煤灰分类，认为煤的结污类别各煤层为：以中等的结污性为主，次为高的结污性。煤的结渣性均为低的。

2.4 硫分

2.4.1 全硫 勘查区各煤层原煤硫分相对较低，各煤层的平均值变化在0.25～0.74%之间，是以特低硫煤为主，低硫次之。经过-1.4密度液洗选后，各煤层全硫含量平均值均降为特低硫，其脱硫系数为0.11～0.68，平均为0.37，脱硫效果一般。

2.4.2 各种形态硫 各煤层原煤硫分以硫铁矿硫为主，有机硫次之，硫酸盐硫含量较少。硫铁矿硫较易洗选，其脱硫系数一般较高，有机硫难以洗选，经过-1.4密度液洗选后反尔富集增高。硫的赋存状态以微粒状、球粒状、微晶粒状为主。

2.5 磷分

勘查区原煤磷含量较低，除6-3煤层属低磷煤外，其余均为特低磷煤，煤颖浠范围为特低～低磷分煤。经过-1.4密度液洗选后，各煤层浮煤磷含量下降不明显，有的不降反升，脱磷效果不明显。

2.6 有害元素

氯（氯Cl，d）在各煤层中平均值变化在0.014～0.34%之间，均属特低氯煤，且最高含量为0.125%，作为锅炉燃烧用煤不会腐蚀锅炉及炉壁。砷在各煤层中的平均值变化在0.58～1.64 μg/g之间，完全符合酿造和食品工业小于8μg /g的用煤要求。氟在各煤层中平均值变化在74～221 μg/g之间，煤的利用对环境有一定的影响。

3 煤的工艺性能

3.1 煤的结焦性及炼油性

勘查区各煤层的粘结性指标均为0，焦渣特征为2，都显示各煤层均无结焦性或弱粘结性。

可采煤层焦油产率（Tar，d）较低，其各煤层的平均值变化在4.54～8.22%，属以富油煤为主的含油煤～富油煤。

3.2 发热量（Qgr，d）

原煤干燥基高位发热量（Qgr，d）平均值变化在24.84～29.55 MJ/kg之间，干燥基低位发热量（Qnet，d）平均值变化在23.13～28.73 MJ/kg之间，除2-2下煤层为中热值煤外，其余均为高热值煤。发热量高低与灰分值呈反比关系。

3.3 煤的热稳定性及可磨性指数

本勘查区各煤层煤的热稳定性（TS+6）变化在70.86～80.93%之间，平均为76.67%，属高热稳定性煤。

本勘查区各煤层煤的哈氏可磨性指数变化在59～73，平均为64，可磨性一般，属中等可磨性煤。

3.4 煤对二氧化碳反应性

各煤层煤对二氧化碳（CO2）反应性试验结果表明，各个试验温度所测得二氧化碳分解率（α%）。各煤层的二氧化碳分解率较差，在温度950℃时平均53.37%，最大一个煤层也只有62.03%，达不到气化用煤900～950℃时二氧化碳分解率60%的标准，因此，本区各煤层不适合单独作为气化用煤使用，可作气化用煤的配煤。

3.5 可溶性

为了解煤层顶底板及夹石的稳定性及煤炭入选时，伪顶底板夹矸混入后的粉碎程度和泥水特性，对各煤层作了泥化试验分析。试样分-0.5 mm及-10 μm二个粒级，-0.5 mm占6-3级的产率平均为5.17%，-10μm占6-3粒级的平均为0.011%，翻转前加水后均无明显泥化现象。翻转后悬浮液较快的出现澄清层，说明泥化现象较轻微。

3.6 低温干馏

各煤层平均焦油产率（Tar，d）平均变化为4.54～8.22%，是以富油煤为主的含油煤～富油煤。

4 煤的工业用途

各可采煤层均为低中灰煤、特低硫、中高挥发份、特低磷、粘结性差，高发热量煤，燃烧性指标及燃料比均较高，是优质动力用煤、也可作为气化用煤的配煤使用。本勘查区的煤可作为动力锅炉、炉燃料和部分气化原料，煤粉可制成型煤、高炉、煤气化、生产碳素材料、橡胶和城市水处理滤料工业煤等。本勘查区煤的用途较为广泛，在煤炭开发时应注重综合利用，如制作水煤浆、加氢液化、炼制铁合金焦、制取活性炭、建材、塑料、化肥、药品和化纤工业的应用[4]。

5 结论

对煤质分析结果用数理统计法，并选择不同的剔除方法剔除异常值后计算了各煤层平均值。对可采煤层的物理性质、煤岩特征、化学性质及其变化规律已经详细研究，通过试验对煤的工艺性能已经查明。确定煤分类牌号，对煤的工业用途作出了可靠评价。

本勘查区各主要可采煤层均为黑色，深褐色、黑褐色条痕，沥青光泽，较硬，阶梯状～参差状断口，条带状结构，层状、块状构造。成分以暗煤为主，次为亮煤，夹有条带状丝炭。煤类以低变质的不粘煤为主，其次为少量长焰煤。可采煤层为低中灰煤、特低硫、中高挥发份、特低磷、粘结性差，高发热量煤，燃烧性指标及燃料比均较高，是优质动力用煤、也可作为气化用煤的配煤使用。

参考文献：

[1]内蒙古自治区地质矿产局.内蒙古自治区区域地质志[M].北京：地质出版社，1991.

[2]唐晓敏，刘娜.布腊图勘查区煤层煤质特征分析[J].科技信息，2011（4）：323-324.

[3]骆洪达，秦文静，付东叶，等.新疆陶和勘查区煤层煤质特征研究[J].山东国土资源，2015，31（3）：13-16.

[4]温廷中，颜玉坤，高艳.袁店井田煤质特征及工业用途评述[J].煤质技术，2008（3）：22-24.