第 3 1卷第 3期煤 炭 學 報Vo l。 3 1No。 3 2006年6月JOURNAL OF CH INA COALSOC IETYJune 2006 文章編號 : 0253 – 9993 (2006) 03 – 0342 – 04煙煤鏡質組平均最大反射率與煤種之間的關系1, 21111李文華, 白向飛 ,楊金和 ,陳文敏 ,馬偉偉( 1煤炭科學研究總院 北京煤化工研究分院 ,北京 1000 13; 2 中國煤炭學會 煤化學專業委員會 ,北京 1000 13)摘 要 : 運用制定 《中國煤炭分類 》國家標準所依據的近 600 個煙煤煤層煤樣實測數據 ,分析了中國不同煤種煙煤鏡質組平均最大反射率的分布范圍 ,探討了煙煤鏡質組平均最大反射率與中國煤分類系統之間的關系。研究表明:鏡質組反射率與煤種之間的關系較復雜 ,特別是在中低變質煙煤階段 ,相同變質程度煤往往歸屬于不同煤種 ,受煤巖組成和還原程度的影響較大。但總的來說 , 煙煤鏡質組反射率與煤種之間的關系規律性明顯。關鍵詞 :煙煤 ; 鏡質組 ;反射率 ;煤種中圖分類號 :TQ533文獻標識碼 :ACorrespondence between m ean m ax im umreflectance of v itr in ite and cla ssif ica tion of b itum inous coa ls1, 21111L IW enhua, BA I X iangfei , YAN G J inhe , CHEN W enm in , MA W eiwei ( 1B eij ing R esea rch Institu te of Coa l Chem istry, Ch ina Coa l R esea rch Institu te, B eij ing 1000 13, Ch ina; 2 Coa l Chem istry Comm ittee, Ch ina Coa l S o ciety, B eij ing 1000 13, Ch ina) A b stract: B a sed on analyse s of abou t 600 coalseam samp le s u sed for “C la ssification of Ch ine se Coal”, the range of m ean m axim um reflectance of vitrin ite (Ro , % ) of d ifferen t cla sse s of b itum inou s coal wa s p re sen ted and them ax corre spondence between them wa s discu ssed。

The re su lts show that there is distinct relation between reflectance of vitrin ite and coal cla ssification , though th is corre spondence is relatively comp lex, e sp ecially in low m ed ium m eta morp h ic b itum inou s stage where coals w ith sam e som etim e s can be d ivided in to differen t cla sse s。 The regu larity is obviou s abou t the corre spondence between m ean m axim um reflectance of vitrin ite and cla ssification of coals。 Key words: b itum inou s coal; vitrin ite; reflectance; coal cla ssification 按照國家標準 GB / T 575 1 – 1986《中國煤炭分類 》,中國煙煤分為 12 個類別 [ 1 ] 。

煙煤分類采用的主要 參數有兩個 :一個是煤化程度 ,另一個是黏結性。由于揮發分產率測試簡單易行 ,國標中采用干燥無灰基 揮發分 ( Vdaf ) 表示煤化程度。實際上 ,煤的鏡質組反射率被公認是表征煤化程度的最好指標 ,最常用的 參數是在油浸鏡下測得的鏡質組平均最大反射率 (以下簡稱鏡質組反射率 Ro) 以及反射率分布直方圖。m ax 實際上 ,鏡質組反射率與揮發分產率之間存在良好的相關關系 ,隨煤變質程度加深 ,鏡質組反射率增高 , 揮發分產率降低 ,同時 , 揮發分產率 、黏結指數等煤分類指標受煤巖組成和還原程度的影響也較大。目前鏡質組反射率測試在焦化生產中已成為一項常規檢測項 目。要進行混煤鑒別 、配煤煉焦等工作 , 離不開煤巖學參數 [ 2 ] 。但對于鏡質組反射率與煤種之間的定量聯系 ,缺乏系統研究。實踐中根據鏡質組收稿日期 : 2005 – 10 – 24 作者簡介 :李文華 ( 196 1 – ) , 男 , 吉林前郭人 , 研究員 , 博士生導師。Tel: 0 10 – , E – m ail: bricc@ 163com 第 3期李文華等 : 煙煤鏡質組平均最大反射率與煤種之間的關系343 反射率的測試結果判別煤種混配情況時常會遇到一些困惑 ,尤其對于中變質程度混煤的鑒別 ,更是如此。

本文根據制定 《中國煤炭分類 》過程中所實測的中國不同煤田和礦區近 600 個煙煤煤層煤樣分析數 據 [ 3 ] , 統計了中國不同煤種煤鏡質組平均最大反射率的分布范圍 ,并結合筆者近年來工作中積累的部分 數據 [ 4 ] , 運用相關煤質學理論 , 探討了煙煤鏡質組反射率與中國煤分類系統之間的關系。 1不同煙煤鏡質組反射率的分布特征本文共統計了中國 68個長焰煤 、42 個不黏煤 、34 個弱黏煤 、7 個 1 /2 中黏煤 、12 個氣肥煤 、63 個 氣煤 、82個 1 / 3焦煤 、56個肥煤 、97個焦煤 、39 個瘦煤 、40 個貧瘦煤 、45 個貧煤煤樣鏡質組平均最大 反射率 (Ro ) 和煤巖組成及揮發分產率 ( V) 的分布范圍。由圖 1可見 , 鏡質組反射率與煤種之間沒m axdaf 有絕對的對應關系 ,正如不能單憑揮發分產率確定煤質牌號一樣 , 但不同煤種鏡質組反射率分布有明顯規 律。圖 1鏡質組平均最大反射率和揮發分產率的分布F ig1The distribution of m ean m axim um reflectance of vitrin ite and volatile yield 11低變質煙煤鏡質組反射率的分布對于低變質煙煤 (長焰煤 、不黏煤 、弱黏煤 、1 /2 中黏煤以及大部分氣煤 、氣肥煤 )來說 , 其鏡質組 反射率變化較小 , 但揮發分分布較分散。

一般地 , 長焰煤 、不黏煤 、弱黏煤鏡質組平均最大反射率分別在 04 % ～06% , 05% ～07% , 07% ～09%之間波動 ,氣煤和氣肥煤鏡質組反射率主要在 07% ～08% 344煤 炭 學 報2006年第 3 1卷 之間變化 , 1 /2 中黏煤鏡質組反射率介于 09% ～11%之間。從長焰煤到氣煤 ,代表著變質程度加深的方向。可以認為不黏煤 、弱黏煤 、1 /2 中黏煤 、氣肥煤是幾 種 “特殊煤種 ”。 大多數不黏煤變質程度接近于長焰煤 ,而弱黏煤和氣肥煤變質程度接近基本上相當于氣 煤 , 1 /2 中黏煤變質程度相當于氣煤或 1 / 3焦煤。這幾種煤性質上的特殊性主要是由于煤巖組成或還原程 度不同造成的。由表 1可見 , 不黏煤 、弱黏煤分別比表 1中國不同類別煙煤平均煤巖組成和揮發分產率 長焰煤 、氣煤含更多的惰質組 ,因此其揮Table 1The m ean m acera l com po sition and reflectance of v itr in ite 發分產率較低 ,且分布較分散 ,隨惰質組an d vola tile y ield of d ifferen t cla sses of b itum in ou s coa ls in Ch ina 含量而異。

氣肥煤主要分布于華北晚石炭煤巖組成 (體積比) / %煤 種R o / % Vdaf / % 樣品數 /個 – 早二疊世聚煤區南部魯西 、蘇北礦區及鏡質組 惰質組 殼質組m ax 華南晚二疊世煤田,其成煤環境還原程度長焰煤8518 1188 2 94 054 42 50 68 較強 , 煤中殼質組及富氫鏡質體含量較不黏煤54 43 4347 2 10 064 3 199 42 高 , 導致其揮發分產率和黏 結指數較弱黏煤62 56 34 30 314 084 32 24 34 高 [ 5, 6 ] 。1/2 中黏煤 62 23 32 48 529 096 3 1177氣肥煤64 26 12 05 2369 075 4557 12總之 , 從長焰煤到氣煤 ,變質程度增氣煤6926 2046 982 077 3890 63 加的幅度不大 ,相應地 , 煤鏡質組反射率1/ 3焦煤 7089 24 38 4 68 099 32 37 82 變化較小 , 但 由于不同煤田煤巖相組成 、 肥煤7760 197 1 2 69 112 2997 56 還原程度差異較大 ,導致煤揮發分產率變焦煤7577 2330 094 139 22 93 97 化幅度大 , 黏結指數差異顯著 ,形成了多瘦煤7544 24 48 024 167 1782 39 個煤種。

貧瘦煤7583 2384 003 182 1587 40貧煤7908 2 10 1 00 1 2 00 1332 45 12中變質煙煤鏡質組反射率分布 1 / 3焦煤 、肥煤 、焦煤為中等變質程度的煙煤 ,屬常規煉焦用煤。這幾個煤種的共同特點是鏡質組反 射率和揮發分產率變化范圍均較寬 (圖 1) ,表明其變質程度分布較寬 ,同時形成環境和煤巖組成較復雜 , 各種組分之間性質差異顯著。中國煤分類系統中 ,這幾個煤種 ,包括部分氣煤相互之間常直接過渡。例如 , 鏡質組反射率同為 090% ～095%的雞西煤 、棗莊煤和湖南煤炭壩煤 ,由于黏結性之間差異 ,其煤種分別為 1 / 3焦煤 、肥煤 和氣煤。由圖 1還可看出 ,1 / 3焦煤和肥煤鏡質組反射率重疊部分較多 ,尤其在鏡質組反射率為 10%左右 , 根據 Ro 值很難區分這兩種煤 ,表明有較多的 1 / 3焦煤和肥煤變質程度很接近。但總體來說 ,1 / 3焦煤鏡m ax 質組反射率略低于肥煤。一般地 , Ro 介于 09% ～10%之間的煤大多為 1/ 3焦煤 ,反射率在此范圍內的m ax 肥煤主要分布于山西霍西煤田靈石 、汾西 、孝義等礦區 ,山東棗莊礦區以及南方部分礦區。

這些煤為低變 質強黏結性煤 ,主要形成于晚石炭世及晚二疊世 ,全硫含量普遍較高 ,還原程度較強。肥煤 Ro 主要介于m ax 10% ～11%之間 ,但這一反射率區間仍有較多 1 / 3 焦煤 ,其中肥煤主要產出于華北晚石炭世太原組煤 層 , 而 1 / 3焦煤主要為華北早二疊世山西組煤層和東北晚侏羅 – 早白堊世煤層。筆者認為 , 這些煤層煤種 歸屬不同的主要原因在于煤層沉積環境還原程度的差異。 各類煙煤中 ,焦煤是結焦性最好的一種煉焦用煤。鏡質組平均最大反射率為 12 % ～16%(特別是 在 13% ～15% ) 的煤大多為焦煤。Ro 值小于 12 %及大于 16%的焦煤較少 ,主要為還原程度較強的m ax 晚石炭世和華南晚二疊世煤。 13高變質煙煤鏡質組反射率分布瘦煤 、貧瘦煤 、貧煤為較高變質程度煙煤。此階段 , 煤揮發分產率較低 ,因此 , 揮發分分布范圍較 窄。 由圖 1可見 , 瘦煤揮發分產率 ( Vdaf ) 一般在 20% ～15%之間波動 ,貧瘦煤揮發分產率 ( Vdaf )在 15%左右 , 而大多數貧煤揮發分產率 ( Vdaf )在 15% ～10%之間。

與揮發分產率變化相對應 ,瘦煤和貧瘦 第 3期李文華等 : 煙煤鏡質組平均最大反射率與煤種之間的關系345 煤鏡質組反射率變化較小。大多數瘦煤鏡質組平均最大反射率在 16% ～18% ,而貧瘦煤鏡質組反射率 大多在 17% ～19%。到貧煤階段 ,揮發分較集中 ,但鏡質組反射率變化顯著。其主要原因是隨煤大分 子結構芳構化程度提高 ,貧煤階段鏡質組反射率有較大幅度的增加 ,從 18%左右一直上升至將近 2 5% ,() 但揮發分產率較低 ,接近 10%煙煤與無煙煤分界 ,已沒有足夠的減小 “空間 ”。 2根據鏡質組反射率初步判斷煤種歸屬從上面的論述可以看出 ,不同煤種鏡質組平均最大反射率值重疊現象較普遍 ,但總的來說 ,鏡質組反 射率變化與煤分類之間有良好的相關性 ,二者之間存在內在聯系。根據對制定中國煤炭分類所測試的近 600個煤樣原始數據和筆者近年來工作中對全國不同礦區委托檢測樣品實測數據的統計 ,按出現頻率的大 小 , 得出表 2所示結果。這一統計結果對于按照鏡質組反射率測試結果初步判斷煤種及其混配情況應該有 較大參考價值。表 2鏡質組平均最大反射率與煤分類之間的關系Tab le 2The corresponden ce between m ean m ax im um reflectance of v itr in ite an d coa l cla ssesR o / %可能煤種 (按出現頻率排列 )R o / %可能煤種 (按出現頻率排列 )m axm ax05 ～06長焰煤 、不黏煤 、氣煤13 ～14焦煤 、肥煤06 ～07氣煤 、長焰煤 、不黏煤 、氣肥煤14 ～15焦煤07 ～08氣煤 、氣肥煤 、弱黏煤 、不黏煤 、1/ 2 中黏煤15 ～16焦煤 、瘦煤 、貧瘦煤08～091/ 3焦煤 、氣煤 、弱黏煤 、不黏煤 、肥煤 、氣肥煤16 ～17瘦煤 、焦煤 、貧瘦煤09 ～101/ 3焦煤 、肥煤 、氣煤 、1 /2 中黏煤 、氣肥煤17 ～18瘦煤 、貧瘦煤 、焦煤 、貧煤10 ～11肥煤 、1 / 3焦煤18 ～19貧瘦煤 、瘦煤 、貧煤11～12肥煤 、1 / 3焦煤 、焦煤19 ～2 0 貧瘦煤 、貧煤 、瘦煤12 ～13焦煤 、肥煤 、1/ 3焦煤2 0 ～2 5 貧煤 3結 論( 1) 低變質煙煤 (長焰煤 、不黏煤 、弱黏煤 、1 /2 中黏煤以及大部分氣煤 、氣肥煤 )鏡質組平均最 大反射率變化較小 , 但揮發分分布較分散 ;中變質煙煤 ( 1 / 3焦煤 、肥煤 、焦煤 )鏡質組反射率和揮發分 產率變化范圍均較寬 ;瘦煤 、貧瘦煤鏡質組反射率和揮發分變化范圍都較小 ,而貧煤鏡質組反射率波動范 圍較大。

(2) 理解煙煤鏡質組反射率與煤種之間的關系 ,以及相同變質程度煤之所以屬于不同煤種的內在原 因 , 有助于運用鏡質組反射率分布直方圖和煤巖組成等指標深入把握煤質 ,客觀地判別煤種及確定混煤中 不同煤種的配合情況 ,但不能簡單機械地僅憑反射率測定結果確定煤種歸屬。 參考文獻 : [ 1 ] 楊金和 , 陳文敏 , 段云龍。 煤炭化驗手冊 [M ]。 北京 : 煤炭工業出版社 ,2004。 759～767。 [ 2 ] 周師庸 , 趙俊國。 煉焦煤性質與高爐焦炭質量 [M ]。北京 : 冶金工業出版社 ,2005。 22 1～223。 [ 3 ] 陳 鵬。 中國煤炭性質 、分類和利用 [M ]。北京 : 化學工業出版社 ,200 1。 43 1～460。 [ 4 ] 李文華。 東勝 – 神府煤的煤質特征與轉化特性 (兼論中國動力煤的巖相特征 )[D ]。 北京 : 煤炭科學研究總院 ,200 1。 104 ～133。 [ 5 ] 戴和武 , 孫達三。 華東太原統和山西統煤層的煤質特征及化學介質的影響 [ J ]。地質論評 , 1964 , 23 ( 1) : 23 ～27。 [ 6 ] 趙師慶。 實用煤巖學 [M ]。 北京 : 地質出版社 , 199 1。 68～90。