织金县三塘向斜北西翼勘查区煤质特征及用途浅析

杨通保 唐长根

（1.贵州省煤田地质局地质勘察处，贵州 贵阳 550008；2.贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心，贵州 贵阳 550008）

三塘向斜北西翼勘查区位于织金县西部，纳雍县南部，矿区内无烟煤资源丰富，垂深1200 m 以浅煤炭资源量27.16 亿t[1]。本次研究成果为煤炭资源合理配置开采和综合利用提供参考。

区内含煤地层为二叠系上统龙潭组，平均厚309.66 m。含煤21～46 层，含可采煤层10 层，由上至下编号为5-2、5-3、6、7、14、16、21、30、32、35，可采煤层总厚13.88～26.39 m，平均15.63 m。

1 煤的物理性质和煤岩特征

1.1 煤的物理性质

可采煤层条痕色均为棕黑色，以块状、碎块状为主，少量粒状，中～细条带状结构，玻璃光泽为主，似金属光泽次之，参差状、阶梯状断口。

1.2 煤岩特征

宏观煤岩成分以亮煤为主，暗煤次之，夹少量镜煤和丝炭条带，宏观煤岩类型以半亮型为主，半亮～半暗型次之，少量半暗型。

显微煤岩特征中各煤层有机组分含量为76.89%～93.39%，平均85.59%。有机组分以镜质组为主，常见基质镜质体及透镜状、细条带状均质镜质体等；惰质组次之，多为半丝质体、氧化丝质体等，偶见分泌体、真菌体。

无 机 组 分 含 量 为6.61%～23.11%， 平 均14.41%。以粘土矿物为主，次为石英矿物，少量黄铁矿，碳酸盐最少。

1.3 煤化程度

煤层镜质组最大反射率（R0max）为3.20%～3.60%，平均3.38%，可采煤层煤化程度均为高煤级煤Ⅰ，自上而下煤层镜质组最大反射率呈逐渐增大的趋势，表明煤的埋藏深度与煤化程度呈正相关性。

2 煤的化学性质和工艺性能

2.1 煤的化学性质

2.1.1 工业分析

工业分析主要是了解煤的特性，通过工业分析评价煤质的优劣，初步判断煤的性质、种类、各种煤的加工利用效果及其工业用途[2]。区内煤层工业分析结果见表1。

表1 工业分析结果表

（1）水分。原煤水分为0.45%～3.58%，平均1.75%；浮煤水分为0.37%～7.56%，平均1.32%。对于煤炭的气化而言，水分高会造成大量热量损失，使煤炭气化效率降低，成浆浓度效果变差[3-5]。区内煤层原、浮煤水分含量低有利于煤炭气化。

（2）灰分。原煤灰分为9.82%～38.98%，平均23.29%，属中灰煤。对于煤炭作为动力、气化和液化用煤来说，灰分高易造成锅炉和气化炉结渣、堵塞和设备磨损[6]。区内煤层原、浮煤总体灰分低有利于煤炭在动力、气化和液化方面使用。

（3）挥发分。原煤挥发分产率为2.03%～17.88%，平均8.38%；浮煤挥发分产率为4.06%～8.72%，平均6.14%。区内可采煤层均属特低挥发分煤，表明区内煤的变质程度高，煤燃烧产生一氧化碳、多环芳烃类等污染物少，热效率高。

（4）硫分。原煤全硫为0.40%～11.00%，平均3.61%；浮煤全硫为0.47%～3.24%，平均1.30%，以中高硫为主，少量高硫。煤层浮煤与原煤全硫之比为0.30～0.52，平均0.36，表明浮煤硫分比原煤下降了64%，原煤硫分可通过洗选进行降低。

2.1.2 煤中有害元素

原煤中磷含量为0%～0.050%，平均0.01%，为低磷分煤；氯含量为0%～0.050%，平均0.01%，为特低氯煤；砷含量为0～42 μg/g，平均4.84 μg/g，为二级含砷煤；氟含量为51～467 μg/g，平均为111.16 μg/g，以低氟煤为主，少量中氟煤。

2.2 煤的工艺性能

煤炭在动力用煤、气化等过程中对工艺性能的要求也各有所异，通过了解煤的工艺性能，才能正确选择煤的加工利用方法和利用途径，才能合理利用煤炭资源[7]。区内煤层工艺性能成果见表2。

表2 工艺性能成果表

（1）发热量。区内原煤高位发热量（Qgr,d）为15.45～35.59 MJ/kg，平均25.76 MJ/kg，区内可采煤层为中～高发热量煤。

（2）煤灰熔融性。原煤软化温度为1020～1500℃，平均1202 ℃，以较低软化温度灰为主，少量中等软化温度灰。流动温度为1200～1500 ℃，平均1309 ℃，属较低～中等流动温度灰。

（3） 煤 的 热 定 性。 原 煤 的 热 稳 定 为71.50%～92.70%，平均84.66%，为中高～高热稳定性煤。

（4）可磨性指数。原煤的可磨性指数为36～123，平均64，为较难磨～中等可磨煤。对于气流床，可磨性好，易制成高浓度的水煤浆，减少设备磨损，降低配件、材料消耗和生产成本[8]。

3 煤类

区内浮煤挥发分产率为4.06%～8.72%，平均6.14%；氢含量为2.97%～4.26%，平均3.32%。根据《中国煤炭分类》（GB/T5751-2009），煤类均为无烟煤三号。

4 煤的工业用途评价

4.1 动力用煤

区内煤的灰分、挥发分及发热量等指标符合动力用煤标准，适合火力发电、水泥建材、冶金高炉喷吹等用煤。区内部分原煤硫分高，灰熔融性流动温度低，在固体排渣炉以及气化炉中易结渣而难以正常排渣，需进行动力配煤，从而达到节能减排的要求。

4.2 气化用煤

区内煤的灰分小于40%，煤灰熔融性软化温度大于1050 ℃，磷、氯、砷含量分别小于0.1%、0.15%、40 μg/g，基本满足《煤化工用煤导则》中固定床、流化床、干煤粉气流床气化用煤煤质要求，区内煤炭适合气化。

4.3 水煤浆

区内煤炭为无烟煤，根据刘锦启（2013）对贵州无烟煤制水煤浆的研究认为，通过添加萘系聚合物、木质素等四种分散剂，以75 μm、75～150 μm、150～250 μm、大 于250 μm 的 尺 寸 颗 粒6.51:1.5:1.5:0.5 的配比能获得水煤浆粘度比烟煤制备的水煤浆粘度低，稳定性好，说明无烟煤适合制备水煤浆[9]。

5 结论

（1）三塘向斜北西翼煤为无烟煤三号，具低水分、中灰、特低挥发分、中高～高硫、中～高发热量、较低软化温度灰、中高～高热稳、较难磨～中等可磨煤的特征。

（2）区内煤炭可作为动力煤、气化煤、制备水煤浆等。