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中国中生代晚三叠世煤的资源分布与煤质特征

2021-03-11陈文敏

煤质技术 2021年1期
关键词:煤质焦煤煤田

陈文敏,丁 华,傅 丛

(1.煤炭科学研究总院,北京 100013;2.煤炭科学技术研究院有限公司 煤化工分院,北京 100013;3.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013)

0 引 言

中国是世界产煤和耗煤第一大国[1-2],原煤产量高峰的2013年曾达39.74亿t。但自从2016年国家实施去产能以来,年产量又降至37亿t以下,到2019年原煤产量又增至38.5亿t[3],比2018年的36.8亿t增加了4.62%。从全国商品煤的消耗量分析,最高的消耗量2013年曾达42.44亿t[4],到2018年又降至38.9亿t;自产不足部分则由进口印度尼西亚等动力煤、澳大利亚与蒙古国的炼焦煤以及俄罗斯等煤予以补充,如2019年全国进口商品煤近3亿t,比2018年增长6.3%。

中国的煤炭储量除低于美、俄两国而居世界第三位[5]。根据历时7年到2013年完成的类似于原全国煤炭资源第3次预测的“中国煤炭资源潜力评价”中研究结果表明[6],全国探获煤炭资源量20 244.73亿t,另有预测资源量38 796.12亿t,合计资源总量为59 040.85亿t,比全国第3次预测资源量增加3.45万亿t以上。

另据地质部门报导,到2017年底全国已探明的保有储量约为1.67万亿t[7],其中炼焦煤约占27%、动力煤等占73%。由于中国的煤炭资源占一次能源的主导地位[8-9],据有关权威机构预测,到2050年全国清洁煤炭消费量仍将占50%左右。为此,在煤炭的脱硫、脱氮和降尘除霾等清洁利用技术水平方面均有待提高,以满足国民经济持续快速发展的需要。

中国晚三叠世煤的储量虽不多[10-15],但其优越性表现在产煤的种类多以气煤、肥煤、焦煤、瘦煤等优质炼焦煤为主,其成煤环境多为陆相沉积,故其硫分大多较低,原煤灰分也属于中等偏高水平,但浮煤灰分多能降至10%以下,对于此种低硫的强黏结性优质炼焦煤是不可多得的稀缺资源。为此深入了解中国晚三叠世煤的资源分布、生产建设情况、煤质特征及其利用途经,对于目前尚未开发利用的此类煤田(井田)的积极筹资、建矿和开发利用具有一定的参考引导作用。

1 不同时代煤炭资源区域的分布特征

中国具有工业开发价值的煤炭资源开始沉积于距今约2.2亿年前的晚古生代石炭纪煤系,紧接着生成的是早、晚二叠世煤系,最晚生成的是第三纪煤系,其中涵括褐煤、气煤和长焰煤。中国煤炭资源潜力评价报告的数据见表1。

表1 按时代划分预测煤炭资源量

由表1数据可知,在石炭纪~二叠纪时期形成按煤类预测资源量(含早石炭世煤)达8 544亿t,占全国预测资源总量的22.0%(主要指华北、华东、西北和东北等地)。另有二叠纪煤(主要指西南、中南等地区晚二叠世龙潭煤系和早二叠世黔阳煤系以及晚二叠世吴家坪等煤系)预测资源量达3 379亿t,占比总量的8.7%。

石炭二叠纪煤系广泛分布于华北的山西、河北、蒙西以及东北的辽宁、吉林与华东地区的大部和西北地区除新疆以外的其他四省(区),其赋存的煤种包括长焰煤、炼焦煤直至无烟煤。华南赋煤区的晚三叠世煤系预测资源量达167.44亿t,占全国晚三叠世煤预测资源总量的89.54%,从而表明中国晚三叠世煤主要集中在西南和中南地区。中国预测资源量最多的是侏罗纪煤系,其预测煤炭资源量达25 090亿t,占全国预测资源量的64.7%,其分布范围更广,包括西北的五省(自治区)、华北、东北大部,而中南、西南地区储量相对较少,华东地区分布最少。其中又以新疆的早、中侏罗世煤的资源最多,约占全国侏罗纪煤预测总资源量的75%,而新疆区域其他时代形成的煤炭资源占比小于1%。

在早、中侏罗世煤中多为低灰、低硫的优质不黏煤和长焰煤,而新疆的艾维尔沟矿区则为优质的肥煤和焦煤,其下部煤层还有瘦煤,但在宁夏的汝箕沟矿区和北京京西矿区的早、中侏罗世煤则均为无烟煤,形成的主要原因在于其煤系的下部出现火成岩,从而加速了煤的变质进程而由烟煤变质为无烟煤。陕北神府的早、中侏罗世煤田的总资源量达780亿t,可采总厚平均达18 m左右,也是中国西部的主要动力煤产地。如早在2008年,神华集团的原煤产量已达28 161.34万t,是国内煤炭的首要生产企业。

与侏罗纪连接的白垩纪煤,其资源预测量仅为1 364.8亿t,占资源总量的3.5%。如蒙东赋存有胜利、白音华等不少储量在150亿t以上的早白垩世煤均为典型的褐煤,到新生代的第三纪煤其煤化程度更浅,如云南省小龙潭、先锋(中新世)、昭通(上新世)等矿区都属于厚度达100 m~200 m以上特高挥发分的晚第三纪褐煤。但成煤最晚的昭通为煤化程度最浅的土状褐煤,而抚顺早第三纪则为长焰煤和气煤。到进入新生代的第四纪则由于距今沉积时间太短、埋藏太浅、上覆岩层压力太小、地温较低因而不具备成煤的必要条件,故仅能形成泥煤(泥炭),但泥煤不属于煤的范畴。

2 中生代晚三叠世煤的区域分布特征

中生代晚三叠世煤的延续成煤时间达2 200万年,即距今约2.27亿~2.05亿年间陆续生成煤炭资源,其分布区域涵盖南方及北方。其中华南赋煤区(包括川、渝、滇、闽、湘等省、市、区)的预测资源量高达166.74亿t,其余不足17亿t的资源主要分布在陕北子长和青海祁连等小型煤田,由此可见在南方的晚三叠世煤系发育较好,具有经济效益的可采煤层和储量也最多,而上述地区的煤类多为气煤、1/3焦煤、肥煤和焦煤,局部受火成岩影响的块段则出现变质程度更高的瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤以及少量长焰煤,产煤干基灰分以>25%~40%左右的较多,但也有干基灰分在15%以下的较低灰分煤。硫分的变化更大,其极值从0.20%至10%左右均有,但大多数煤田为陆相沉积,因而煤中硫分多在0.3%~2.0%左右,部分近海型的海陆交互相沉积的煤田干基全硫可达2%~5%以上。

目前,晚三叠世煤田中产量较大的有四川攀枝花、广旺与达竹、重庆的永荣、江西的萍乡与花鼓山、湖南的资兴三都、云南的一平浪和华坪腊石沟、陕西延安市子长等煤田。

3 晚三叠世煤典型矿区资源分布与煤质特征

由于中国中生代侏罗纪煤系紧密沉积在晚三叠世煤系之上,而地质人员在地层对比时利用沉积在地层中的动、植物化石判断时代时易发生误判从而导致将一些晚三叠世煤系当作早侏罗世煤系,如重庆永荣煤田的晚三叠世大荞地煤系就曾被误认为早侏罗世香溪煤系,此种情况常发生在建国前后的一段时期内提供的一些煤田地质勘探报告中。而同样情况也曾发生在蒙东地区,即一些早白垩世煤系也曾被误认为晚侏罗世煤系。

3.1 四川攀枝花煤田

攀枝花煤田由攀枝花煤业集团开发生产。因煤田位于四川渡口市西部,地处川、滇交界的金沙江畔,在勘探时曾被称为渡口煤田。

3.1.1 煤田地理位置和交通运输情况

攀枝花煤田南距昆明市387 km,北距成都市770 km,其所属矿井均与成昆铁路和成昆公路相通,运输十分方便。此外,在四川境内约41 km的攀枝花至云南大理的高速公路已于2020年12月6日通车,交通更加便利。

3.1.2 煤系、煤层、储量和生产建设情况

矿区主要有花山、太平、大宝顶和小宝顶4对生产矿井,生产能力达345万t/a,其中以花山矿的核定能力最大,可采储量目前尚有5 000万t左右,生产能力为120万t/a,煤田含大箐和大荞地2个煤系,均为陆相沉积,含可采煤层3~5层,可采层总厚在8m左右。全煤田探明的地质储量为4.63亿t,另建有把关河和格里坪2座炼焦煤洗煤厂,入洗能力分别为200 t/a和160 t/a,主要入洗焦煤,其洗精煤的灰分(Ad)不大于9%,硫分(St,d)不大于0.50%。该洗精煤主要供昆钢和攀钢配煤炼焦使用。

3.1.3 攀枝花煤田可采煤层的煤质分析结果

煤田内各矿井的煤质分析结果见表2。由表2可知,各矿井原煤灰分差异较大,从最低的Ad<10%至最高的30%以上均有。原煤硫分(St,d)则均在0.50%以下,为特低硫炼焦煤。各矿井煤的变质程度也有一定差异,浮煤挥发分(Vdaf)从20%以下至30%以上均有,但黏结指数均在68~84,按GB/T 5751判别分别为焦煤及1/3焦煤,均为优质炼焦用煤,是炼焦企业配煤的主力煤种。

表2 攀枝花煤田各矿井的煤质分析结果

此外,省内广旺矿区的9个矿井中共有揀银岩、白水、唐家河等6个矿井为开采晚三叠世煤,其余3个开采侏罗纪煤,其中晚三叠世煤的探明地质储量约达5 000万t,为低硫的焦煤及瘦煤,也是优质炼焦用煤。其中,焦煤Vdaf平均约为25%,y值16~25 mm,结焦性极强,瘦煤Vdaf为14%~17%,y值以5 mm为主,硫分平均仅为0.50%。

3.2 重庆市永荣煤田

3.2.1 地理位置及交通运输情况

煤田地跨重庆市永川、荣昌和隆昌三县,成渝铁路和成渝公路均穿过煤田,交通运输十分方便。

3.2.2 煤系、煤层、储量及生产建设情况

矿区含煤地层为中生代晚三叠世须家河煤系,煤系平均厚度为529 m,含可采煤2~5层,单层煤厚仅0.4 m~0.7 m左右,为极薄煤层。探明地质储量1.02亿t,含煤面积约200 km2,由永荣矿业公司开发生产,设有曾家山、荣昌等5个矿井,核定生产总能力200万t/a,另建有永川和荣昌2座炼焦煤洗煤厂,核定入洗能力分别为90万t/a和60万t/a,均入选1/3焦煤。洗精煤干基灰分约为10%,全水分为9%~10%,硫分(St,d)为0.50%~0.80%左右,Vdaf约为31%~35%,y值为 10 mm~12 mm。类别以1/3焦煤为主,洗精煤主要供重钢配煤炼焦使用。

3.2.3 永荣煤田可采煤层的煤质分析结果

永荣煤田各矿井的煤质分析结果见表3。

表3 永荣煤田各矿井的煤质分析结果

由表3可知,煤层原煤灰分(Ad)除双河矿平均高达35%以上,其余四矿煤的Ad变化较小,均在10%~18%左右,硫分(St,d)为0.61%~0.80%,煤灰熔融性温度(ST)均在1 450 ℃以上,表明其煤灰成分的酸性组分(SiO2+Al2O3)较高,碱性组分较少,在精煤炼焦时有利于降低焦炭的反应性以及提高冶金焦的热强度,其浮煤灰分(Ad)均在9%以下;Vdaf变化很小,均在31%~35%左右;硫分(St,d)变化也较小,一般在0.50%~0.86%;y值也均在9 mm~11.5 mm,但隆昌矿煤的黏结指数最低,GR.I仅为19,属于弱黏煤。其余四矿煤的GR.I在66~74,均为典型的1/3焦煤。其洗精煤为低硫、低灰煤,是良好的炼焦配煤原料。

由于煤田内有若干条逆断层,落差在50 m~60 m不等,其对煤的灰分和变质程度均有不同程度的影响,因而有的矿井就出现了黏结性较弱的弱黏煤。但该弱黏煤根据需要也可少量配入永川煤中入洗,其精煤可供配煤炼焦使用。

3.3 云南省一平浪煤田

3.3.1 地理位置及交通情况

一平浪煤田在楚雄州禄丰县境内,位于昆明市125 km以西,距成昆铁路一平浪车站13 km,有矿区铁路专线与成昆铁路和成昆公路相通,煤炭外运方便。

3.3.2 煤系、煤层、储量与生产建设情况

煤田成煤时代为中生代晚三叠世一平浪煤系。含煤面积约10 km2,主要可采煤层自上而下为K5、K1b、K1a3层,其中K5煤层为最主要的可采煤层,另有K4、K3、K2煤层为局部可采煤层,煤层平均厚度为1.74 m,已探明储量1 535万t,建有抗八井和大河等几个小型矿井,其中抗八井平峒为主力矿井,设计能力30万t/a,为云南境内生产肥煤的唯一矿井。另还建有1座星宿江炼焦煤洗煤厂,洗后精煤供昆钢配煤炼焦使用。精煤的Ad为11.77%、Mt为13.6%、St,d为1.2%~1.5%。

3.3.3 一平浪煤矿各可采煤层的煤质情况

一平浪煤矿的煤质分析结果详见表4。

表4 一平浪煤矿的煤质分析结果

一平浪煤矿的原煤干基灰分较高,在28%~49%以上;干基硫分在1.46%~1.96%;灰熔融性软化温度(ST)较高,均在1 370 ℃以上,表明其灰成分中的酸性组成较高、碱性组成较少,对提高焦炭质量有利。

浮煤干基灰分均低于9%,表明煤中的次生矿物(外来灰分)比例较大,故洗选后能大幅度降低精煤灰分。但浮煤的硫分相对较高,St,d达1.22%~1.86%,但其中以主采煤层K5的硫分处于下限,平均低于1.50%。由于其结焦性好,y值达31 mm,Vdaf<28%。对此种强黏结性的肥煤,根据GB/T 15224.2中炼焦精煤硫分分级的标准可知,凡St,d在1.26%~1.75%的炼焦煤为中高硫煤,在配煤炼焦中即可将其作为配煤炼焦使用。因此在昆钢配煤炼焦时可以多配入硫分较低、结焦性稍差的气煤和1/3焦煤,即使St,d为1.76%~2.50%的高硫精煤也可用于配煤炼焦,在配煤中仍有可能使硫分降低至1%或0.80%以下,炼制的焦炭强度和硫分等均能满足大型高炉炼铁的需要。

经加权平均统计,该矿原煤的平均Ad为28.45%,Vdaf为27.40%,焦渣特征CRC为7,Qgr,d为25.09 MJ/kg,ST为1 414 ℃,HGI为87,表明其灰熔融性软化温度较高且可磨性好,有利于其洗选后的中煤(洗混煤)作为煤粉电厂的燃料。

此外,云南省还有探明储量3 447.4万t、矿井设计能力60万t/a的华坪县腊石沟煤矿,其浮煤St,d平均小于0.60%、Ad<6%,也是低硫低灰、Vdaf在24%~35%的优质焦煤和1/3焦煤,y值平均在11 mm~18 mm,其洗精煤是昆钢的主力炼焦用煤。

3.4 西藏土门格拉井田

3.4.1 地理位置及交通情况

土门格拉井田位于那曲地区安多县境内,青藏公路111和110道班约63 km处,有公路与井田相通,运输条件尚可。

3.4.2 煤系、煤层、储量、生产建设及煤质概况

该井田含煤地层属中生代晚三叠世煤系,为海陆交互相(近海型)沉积,分为3个勘探区,含可采煤6~8层,其中主采层为47号和48号煤层,受火成岩影响程度不同,其不同块段间煤的类别变化较大。从贫煤、瘦煤到焦煤和肥煤等均有,但主要可采层多为焦煤。因受海水侵入,导致煤层硫分和灰分均较高。有探明地质储量220万t,可建生产能力(3~5)万t/a以下的小井。

煤层原煤灰分(Ad)为24.8%~32%,St,d约为2.8%~3.8%,Vdaf为24%~34%。浮煤Ad可降至11.7%~15%,St,d为2.28%~3.84%(平均约3%),Vdaf平均约29%,y值15 mm,属较强结焦的焦煤和1/3焦煤。由于储量少、煤质较差,洗后硫分仍在2%~2.8%以上,表明其原煤的硫分中有较多的有机硫,故产煤只能作为附近地区的民用煤或小型锅炉和窑炉使用,但燃前还应添加石灰石作为固硫剂以减少对炉、窑的腐蚀,同时可减排其烟气中的二氧化硫,有利于改善大气的质量。

3.5 江西省萍乡煤田

3.5.1 地理位置及交通情况

萍乡煤田位于江西省西部,北边紧邻浙赣铁路,煤田内各生产矿井均有运煤专线与浙赣铁路相接。公路也四通八达,交通运输十分方便。

3.5.2 煤系、煤层、储量及生产建设情况

萍乡煤田含煤系形成于中生代晚三叠世煤系安源煤组,煤田中不同井田的可采煤层数不同,如高坑井田的可采煤 5 层,均赋存于下煤组,其中主采煤为砚子槽、大槽和扫边槽 3 层。安源煤矿主采煤为大槽和砚子槽,有 3 号、4 号和 9 号 3 层煤,青山煤矿含可采煤 2 层。全煤田已探明的地质储量为1.53 亿t,到 2005年末煤田剩余可采储量4 315 万t。

煤田内先后建有高坑、安源、巨源、白源和青山5个矿井,除青山和巨源分别为无烟煤和贫瘦煤外,其他三矿均为低硫的1/3焦煤和焦煤,还分别建有入洗原煤能力90万t/a、90万t/a和45万t/a的炼焦煤洗煤厂,所产洗精煤供萍(乡)钢和新(余)钢配煤炼焦用。但因入选原煤灰分较高,故其精煤干基灰分有时高达10%以上,但St,d均低于1%,Mt也均低于15%。

3.5.3 萍乡煤田可采煤层的煤质特征

因萍乡煤田系陆相沉积形成,同时或还受火成岩热液变质的影响,故其不同矿井之间的煤类变化较大,既有Vdaf大于30%的1/3焦煤,又有Vdaf<10%的无烟煤(WY3),同时原煤干基灰分普遍较高,有的达35%以上。但其硫分较低,无论是原煤或浮煤的干基全硫均小于1%。煤田的煤质分析结果详见表5。

表5 萍乡煤田的煤质分析结果

从表5中炼焦煤的结焦性可知,以白源矿的主焦煤最佳,但高坑和安源两矿的1/3焦煤也具有较强的黏结性,GR.I均在80以上,同时Vdaf又不太高,故其在配煤炼焦时有助于提高焦炭的强度,是江西省内较好的低硫炼焦用煤。

3.6 陕西省延安市子长煤田

3.6.1 地理位置及交通情况

子长煤田位于延安市北部,南距延安市95 km,北距榆林市208 km,西(安)包(头)铁路距子长县城84 km,距煤田20 km左右。煤田附近公路也四通八达,运煤也较方便。随着银(川)西(安)高铁于2020年12月26日的正式开通运行,对陕北晚三叠世煤的生产、运输提供了更大的便利。

3.6.2 煤系、煤层、储量、生产建设及煤质概况

煤田含煤地层为陆相沉积的晚三叠世延安群瓦窑堡煤组,含煤面积548 km2,包括冯家屯、滦家坪和寺湾乡等地段。含煤7~15层,主要可采层为上部5号煤层,平均厚度约2 m。3号煤层局部可采,煤厚仅0.6 m。累计探明地质储量8.19亿t,分为许多井田,其中贯屯井田3 388.4万t,矿井设计能力30万t/a,其5号煤层原煤平均灰分(Ad)19.0%,Vdaf为39.5%,St,d为0.40%;浮煤水分(Mad) 2.55%,Ad为5.95%,Vdaf为39.1%,St,d为0.43%,y值16 mm,相当于44号、45号之间的强黏结性气煤。3号煤层原煤灰分(Ad)为12.2%;浮煤灰分(Ad)为5.30%,Vdaf为39.7%,St,d为0.57%,y值17 mm,也是强黏结性气煤。子长煤田总体煤质特征为中灰、低硫、强黏结性的高挥发分气煤,其焦油产率(Tar,ad)可达8%以上。

由上述引自陕西省地方煤矿重点产煤县简介的数据表明,该区煤经洗选后是低灰、特低硫、强黏结性的高挥发分气煤,其较理想的用途是供焦化企业生产冶金焦时可大致将其配入30%左右的比例,将有助于降低焦炭的灰分和硫分、提高焦炭强度、增加焦油等化产及焦炉煤气的产量。其次也可与陕西省渭北煤田的铜川和澄合等矿区的高有机硫焦煤和瘦煤配煤生产铁合金焦或气化焦使用。但在生产过程中要加强烟气或煤气的脱硫、脱硝措施。此外,该矿区煤也可少量配入陕西省内侏罗纪的不黏煤或长焰煤以生产兰炭,有助于提高其低温焦油产率和煤气的热值。此种强黏结性气煤的焦油产率有不少可达10%以上,但不适宜于单独生产兰炭或通过低温干馏生产半焦、焦油,其洗混煤也是良好的发电用煤。

3.7 陕西省富县煤田

3.7.1 地理位置及交通情况

富县煤田位于陕西省延安地区富县城区北东18 km处,距西(安)延(安)铁路延安站较近,另有公路于史家坪与咸(阳)榆(林)公路相接。全长617 km的银(川)西(安)高铁的开通、对陕北地区如黄陵等侏罗纪煤田和三叠纪煤田的煤炭外运提供了更大的便利。

3.7.2 煤系、煤层、储量和生产建设情况

富县煤田含煤地层属中生代晚三叠世煤系,含可采煤1层,俗称尺八煤,厚0.3 m~0.7 m,一般厚为0.5 m ~0.6 m,为极薄煤层,探明地质储量1 745万t。矿井设计能力可达10万t/a左右,可建为地方国营县级煤矿。

3.7.3 富县煤田可采煤层煤质特征

富县煤田的原煤水分(Mad)平均为1.80%,Ad为25.4%,Vdaf为39.5%,焦渣特征为4~5;硫分含量变化较大,St,d介于0.83%~4.90%,平均2.08%;浮煤Mad平均为2.40%,Ad为9.4%,Vdaf为38.3%,St,d介于1.18%~2.61%(平均1.58%),y值15 mm,煤类约为44号气煤。

鉴于富县矿区煤的储量和产量均小,故其合适的最佳用途为经洗选后脱硫以供电厂和工业锅炉与窑炉使用,使用时应加入碳酸钙作为固硫剂,也可供生产蜂窝煤民用。如供焦化厂配煤炼焦,因硫含量高而只能配入少量的比例,也可将其少量配入不黏煤中生产兰炭。

3.8 青海省门源县多洛煤矿

3.8.1 地理位置及交通情况

多洛煤矿位于青海省海北藏族自治州门源回族自治县境内。(西)宁张(掖)公路于煤矿东缘通过,矿区与宁张公路有专用支线相通。

3.8.2 煤系、煤层、储量、生产建设及煤质概况

多洛矿区含煤系为中生代晚三叠世煤系,含可采煤4~5层,其中4号和6号为主采煤层。已探明地质储量984万t,多洛煤矿在此建有设计能力10万t/a的矿井。煤矿分为一井和二井开采。

据1978年煤科总院北京煤化所编制的《中国主要炼焦煤矿区煤质手册》可知,多洛矿区煤层原煤水分(Mad)平均为0.80%,Ad为21.70%,Vdaf为31.05%,St,d为0.67%。浮煤水分(Mad)为0.75%,Ad为9.70%,Vdaf为29.10%,y值为27 mm,St,d为0.80%,由此可判断多洛煤矿煤为强黏结的低硫肥煤。

上述数据表明,多洛煤矿为低硫中等灰分的肥煤。经洗选后的精肥煤主要供焦化企业作为配煤炼焦使用,利用该煤在配煤炼焦时可多配硫分较高的黏结性中等的气煤和瘦煤或1/3焦煤,或可不配入价格最高的主焦煤而采用捣固焦炉炼制出生产成本较低的优质冶金焦。

3.9 原国有煤矿晚三叠世煤的灰成分和灰熔融性

无论是煤的焦化、气化、直接液化等煤化工用煤和发电、工业锅炉、窑炉等用煤均需参考煤的矿物组成(以煤灰成分表示)或煤灰的熔融性温度。晚三叠世煤多以炼焦煤为主,因此用户最希望获得洗精煤的煤灰成分结果,但鉴于煤炭洗选后的灰成分大致与原煤的接近。因此焦化厂也多参考炼焦原煤的灰成分中以K2O、Na2O为主的碱性组分高低,即碱性组分越少,焦炭的反应性就低,热强度就高;对大型高炉来说,焦炭热强度越高,焦炭的功效就更好。中国原国有煤矿的煤灰成分和煤灰熔融性见表6。由表6可知,原国有煤矿煤灰成分中酸性组分的含量普遍在80%以上,K2O+Na2O含量均在4%以下,表明中国晚三叠世炼焦煤在炼焦时对焦炭的质量和强度不会产生不利的影响。煤灰熔融性软化温度除攀枝花矿区的稍低(约为1 240 ℃)以外,其余四矿的ST均在1 350 ℃以上,对其洗选后的副产品洗中煤在固态排渣的电厂锅炉中也不会受到影响。

表6 中国原国有煤矿的煤灰成分和煤灰熔融性

4 结 论

(1)按成煤时代划分,中国煤炭资源的分布以中生代侏罗纪煤最多,占全国预测煤炭资源总量的64.7%。其次为晚古生代的石炭纪~二叠纪煤,占全国预测资源总量的21.5%(另有早石炭世煤占0.5%)。南方早、晚二叠世煤居第三位,占预测资源总量的8.7%。其他时代煤的占比小于5%,其中晚三叠世煤占0.5%。

(2)晚三叠世煤的资源量虽少,但煤种多以低硫的炼焦用煤为主,从气煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤以及优质长焰煤均有,少数受火成岩热液变质影响的地区也出现贫瘦煤、贫煤和无烟煤。

(3)晚三叠世的煤系沉积环境多为陆相沉积,部分地区为近海型的海陆交互相沉积,因而煤中硫分含量变化较大,St,d从0.5%以下至5%以上均有,如在西藏地区煤中硫分(St,d)可达2.8%~3.8%以上,但总体上以St,d<2%的煤为主。

(4)中生代晚三叠世煤的煤层灰分变化较大,Ad从<15%~40%以上均有,但总的趋势以Ad在25%~35%左右的中高灰分煤为主。

(5)中生代晚三叠世煤的地区分布较为广泛,涵括川、渝、滇、闽、藏和中南地区以及陕西、青海等地。但单一煤田的探明储量普遍低于10 亿t,一般从几十万吨到几百万吨和几千万吨均有。

(6)原国有煤矿探明储量较大的有攀枝花、萍乡和永荣等煤田,分别为4.63 亿t、1.53 亿t和1.02 亿t。在北方的陕西子长煤田的探明地质储量较多,达8亿t以上。

(7)原国有煤矿中晚三叠世煤的灰成分以酸性组分为主,以K2O+Na2O为代表的碱性成分甚少,在炼焦时或不会影响焦炭的热强度,其灰熔融性的ST温度普遍较高,也不会产生洗中煤作为对固态排渣锅炉燃料的不利影响。

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