贵州兴义承龙煤矿17号煤层煤质特征研究
2019-01-30刘先军
刘先军
(湖北煤炭地质一二五队,湖北 宜昌 443003)
承龙煤矿位于贵州省西南部的兴义市南部。矿区内含煤地层为二叠系上统龙潭组(P3l),共发育17、18、19号三层可采煤层,其中,17号煤层位于龙潭组含煤地层第二段中上部,煤层厚度0.91~8.69m,平均厚度3.38m。一般不含夹矸,煤层厚度以中厚煤层为主,厚度变化较大,该煤层结构简单,层位较稳定,属较稳定煤层。
1 17号煤的物理性质和煤岩特征
煤层为灰黑色-黑色,玻璃光泽及似金属光泽,以参差状断口为主,少量为阶梯状断口,煤层质软易碎,为粉状和碎粒状,煤层中含较多的透镜状、结核状、浸染状黄铁矿,煤层为细线理--细条带状结构,以亮煤为主,暗煤次之,含少量丝炭,宏观煤岩类型以半亮型为主。视密度1.46~1.64g/cm3,平均1.53g/cm3。
煤的有机组分为镜质组和惰质组,以镜质组为主,有机组分总量为90.60%~92.40%,平均为91.57%。镜质组以基质镜质体(可见胶结碎屑惰质体、粗粒体等,少数粘土、石英等矿物)为主,其次是结构镜质体(胞腔受挤压呈线状、窄缝状或闭合状,胞腔少见充填微粒体),少数均质镜质体、团块镜质体、碎屑镜质体;镜质组含量65.70%~72.00%,平均67.97%。惰质组以丝质体、半丝质体(多见胞壁膨胀变厚,胞腔受挤压变小或近闭合状态,少数胞壁断裂呈碎片状、碎屑状)为主,其次是碎屑惰质体,少数粗粒体、微粒体,少见氧化丝质体、菌类体,惰质组含量20.40%~25.50%,平均23.60%。
煤的无机显微组分总量7.60%~9.40%,平均8.43%,其成分以碳酸盐为主,含量为2.00%~3.70%,平均3.10%。碳酸盐主要为片状、团块状和碎片状,粘土主要为粒状、集合状,石英粒状、棱角状,黄铁矿以粒状、团块状为主。
镜煤最大反射率为3.09%~3.29%,平均3.20%,随煤层埋藏深度的增加,变质程度由上往下有增加趋势。煤变质程度为Ⅸ阶段。微观煤岩类型为微镜惰煤。
2 17号煤的煤质特征及变化规律
2.1 煤质特征
2.1.1 水分(Mad)
原煤水分:17号煤层原煤空气干燥基水分介于0.83%~5.18%之间,平均为2.13%。
浮煤水分:17号煤层浮煤空气干燥基水分变化于0.58%~3.08%之间,平均为1.75%。
2.1.2 灰分(Ad)
原煤灰分:17号煤层原煤干燥基灰分产率介于11.13%~28.70%之间,平均为19.11%。根据《煤炭质量分级第1部分:灰分》(GB/T15224.1-2018)的规定,煤层为低灰煤(LA)。
浮煤灰分:17号煤层浮煤干燥基灰分产率变化于2.63%~9.64%之间,平均为6.06%。
2.1.3 挥发分(Vdaf)
原煤干燥无灰基挥发分产率为6.22%~9.54%,平均值7.98%。根据《煤的挥发分产率分级》(MT/T849-2000)的规定,17号煤层为特低挥发分煤(SLV)。
浮煤干燥无灰基挥发分含量为5.85%~9.51%,平均为6.95%。
2.1.4 全硫(St,d)
17号煤层原煤干燥基全硫为0.74%~1.94%。平均1.44%。根据《煤炭质量分级 第2部分:硫分》(GB/T15224.2-2010)规定,17号煤层均为中硫煤(MS)。
17号煤层浮煤干燥基全硫为0.52%~1.23%,平均为0.86%。较原煤全硫产率有所降低,煤脱硫预测参数SOP为60%,为较难脱硫煤。
17号煤层原煤全硫(St,d)含量为1.45%,硫化铁硫(Sp,d)含量为0.80%,硫酸盐硫(Ss,d)含量为0.07%,有机硫(So,d)含量为0.50%。这表明原煤中的硫主要是以硫化铁硫的形态存在,有机硫含量次之。17号煤层浮煤全硫(St,d)含量为0.81%,硫化铁硫(Sp,d)含量为0.22%,硫酸盐硫(Ss,d)含量为0.02%,有机硫(So,d)含量为0.54%,对比洗选前后,浮煤中硫化铁硫(Sp,d)较原煤减少得最多,说明原煤中以硫化铁形式存在的硫经洗选后容易脱除,而浮煤中有机硫的比重增大,这表明硫分中的有机硫是极难脱除的。
2.1.5 伴生元素
17号煤层伴生元素样,其化验结果表明:
(1)原煤锗(Ge):含量为0.0~2.0×10-6。平均含量0.4×10-6,根据《煤中锗含量分级》标准(MT/T967-2005), 属低锗煤(LGE)。
(2)原煤镓(Ga):
含量为 3×10-6~21×10-6,平均含量 6×10-6;
(3)原煤铀(U):
含量为 1×10-6~14×10-6,平均含量 4×10-6;
(4)原煤钍(Th):
含量为 1×10-6~5×10-6,平均含量 3×10-6;
(5)原煤钒(V):
含量为 0~168×10-6,平均含量 19×10-6。
17号煤层中伴生元素含量均达不到工业最低品位要求,无开采利用价值。
2.1.6 有害元素
17号煤层有害元素样,其化验结果表明:
(1)原煤磷(P):含量为0.001%~0.041%,平均含量0.009%,根据《煤中有害元素含量分级 第1部分:磷》(GB/T20475.1-2006)规定:17号煤为低磷分煤(P-2)。浮煤磷(P):含量为0.001%~0.016%,平均含量0.004%。
(2)原煤氯(Cl):含量为0.000~0.124%。平均含量0.0265%,根据《煤中有害元素含量分级第2部分:氯》(GB/T20475.2-2006)规定:17号煤层均属特低氯煤(Cl-1)。浮煤氯(Cl):含量为0.000~0.032%。平均含量0.015%。
(3)原煤砷(As):含量为0.0~21.0×10-6,平均含量4.4×10-6,根据《煤中砷含量分级》(GB/T20475.3-2012)标准规定:17号煤层属低砷煤(As-2)。浮煤砷(As):含量为 0.0~4.0×10-6,平均含量1.4×10-6。
(4)原煤氟(F):含量为 46×10-6~323×10-6,平均含量118×10-6。根据《煤中氟含量分级》(MT/T966-2005)的规定:17号煤层为低氟煤(LF)。
(5) 原煤铅(Pb):2×10-6~30×10-6, 平均含量12×10-6。根据《煤中铅含量分级》(MT/T964-2005)的规定:17号煤层均为低铅煤(LPb)。
2.2 灰分、硫分在垂向和平面上的变化规律
2.2.1 原、浮煤灰分、硫分产率
由图1可知:17号煤层与深部其他煤层原煤平均灰分产率变化于11.34%~28.70%,平均为17.94%,煤层自浅到深灰分产率变化有减小的趋势,各煤层灰分产率相当;各煤层浮煤平均灰分产率变化于2.63%~9.64%,平均为5.84%,煤层自浅到深灰分产率基本无变化。
由图2可知17号煤层与深部其他原煤平均硫分产率变化于0.50%~1.99%,平均为1.56%,煤层自浅到深硫分产率有微弱增高的趋势;浮煤平均硫分产率变化于0.40%~1.37%,平均为0.87%,煤层自浅到深硫分产率基本无变化,其值比同煤层原煤小,说明经洗选后的浮煤硫分小于原煤。
图1 灰分产率直方图
图2 硫分产率直方图
2.2.2 原煤灰分在平面上的变化
17号煤层:灰分11.13%~28.70%,平均为19.11%,属低灰煤,区内广泛分布低灰煤,仅在403、502、601及602号孔周围分布少量中灰煤。见图3。
2.2.3 原煤硫分在平面上的变化
17号煤层:硫分0.74%~1.94%,平均为1.44%,为中硫煤,区内除巷道内零星样品的硫分为低硫煤,其他均为中硫煤。
煤层的硫分在平面上几乎全是中硫煤,无明显变化。
图3 17号煤层原煤灰分平面变化规律示意图
3 结论
17号煤层浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)平均含量为6.95%,干燥无灰基氢(Hdaf)平均含量为3.31%。根据中国煤炭分类国家标准(GB5751-2009)规定,以浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)和干燥无灰基氢含量(Hdaf)作为标准来划分煤类,煤类为无烟煤三号(WY3),煤的变质阶段为无烟煤Ⅸ阶段。属于低灰分、特低挥发分、中硫三号无烟煤。
17号煤层煤种单一,煤质主要指标适合作为气化用煤、动力用煤和火力发电之燃料。试验表明,原煤中以硫化铁形式存在的硫经洗选后容易脱除,而有机硫则较难脱除,因此,建议业主在开发利用方面,主要以供电厂发电用煤为主,对原煤进行洗选脱硫以降低煤中硫分含量,减少煤燃烧后形成的二氧化硫对环境的污染,对矿山废水也要经处理达标后排放,达到建设绿色矿山,保护生态环境的目的。