1、第一节 概述一、煤的基本概念一、煤的基本概念（一）煤的基本概念（一）煤的基本概念 煤是由多种高分子化合物和矿物质组成的复杂混合物。由古代植物演变而来的。（二煤的分类（二煤的分类 煤的分类依据是干燥无灰基挥发分(Vdaf)、胶质层最大厚度（Y）（主要），将煤分为十大类。一般只需了解十大类煤：即褐煤、长焰煤、不黏煤、弱黏煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、无烟煤。准格尔矿区主要为长焰煤，属低变质程度的烟煤。（三）、煤的工业分析三）、煤的工业分析 煤的工业分析包括：水分、灰分、挥发分和固定碳，是了解煤质特性的主要指标、评价煤质的主要依据。煤的水分、灰分、和挥发分是直接测出来的，而固定碳是用差减法计算出
2、来的。1 1、煤中的水分、煤中的水分：煤的水分，是煤炭计价中的最基本的指标（计量水分）。包括：外在水和内在水分 水分是煤中的无机组分，其含量和存在状态与煤的内部结构及外界条件有关。煤中水分过大不利于加工、运输等，燃烧时水分汽化会吸收大量的热，会影响热稳定性和热传导，水分对燃烧的影响比灰分大得多。2 2、煤中的灰分、煤中的灰分：煤的灰份是指煤中所有可燃物质完全燃烧时，煤中矿物质在一定温度下经过一系列分解、化合等复杂反应后剩下的残渣,灰份的主要成分是金属和非金属的氧化物和盐类。3 3、煤的挥发分、煤的挥发分：煤在隔绝空气加热后挥发性有机物质占煤样的比例成为挥发份。挥发分是煤中有机物和部分矿物质加热
3、分解后的产物。挥发分是判断煤炭着火特性的首要指标。挥发分含量越高，着火越容易。4 4、煤的固定碳、煤的固定碳：从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物，是根据水分、灰分和挥发分计算出来的。（四）煤的发热量（四）煤的发热量（Q Q）：指单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量。煤的弹筒发热量是实验所得，高位和低位发热量都是计算出来的二、不同煤种的用途 研究煤的分类是为了更好地对煤进行加工和利用。对于动力用煤，评价其对于动力用煤，评价其质量的主要指标是发热量和灰熔点。质量的主要指标是发热量和灰熔点。煤种不同，煤的洗选加工过程不同；不同煤种，其用途不同。不同煤种用途见附表。中 国 不 同 煤 种 的
4、用 途序号煤种特征用途主要产地1褐煤水分大孔隙大、密度小、挥发分高、不黏结 主要作为发电厂锅炉的燃料，但加热时易碎霍林河2长焰煤煤的燃点低，火焰长、易风化碎裂，一般不具黏结性主要作为发电厂锅炉的燃料准格尔矿区3不黏煤 煤中水分含量高、发热量低主要用作发电和气化用煤、也可做动力用煤东胜、神府矿区即为典型的不黏煤4弱黏煤 具有一定的黏结性，一般适宜做气化原料及动力燃料山西大同5气煤结焦性较好，可单独炼焦，但焦炭强度低用做炼焦配煤山西平朔6肥煤挥发分含量大，黏结性好，结焦性较好是配煤炼焦的基础煤种河北开滦7焦煤挥发分含量较高，黏结性、结焦性均好主要炼焦配煤河北峰峰等8瘦煤挥发分中等，中等黏结性炼油焦
5、配煤河北峰峰等9贫煤不黏结或弱黏结，燃烧时火焰短主要用做电厂燃料山西潞安10无烟煤 挥发分低，不黏结，固定炭含量高，发热高 用作合成氨、电极等的原料阳泉、大武口等 重点煤中矿物质的来源、存在形态及对选煤的影响。易泥化矿物的特性及其对选煤过程的影响。粒度组成、密度组成对选煤过程的影响。可选性及评定标准。第二节 煤的工艺性质第一节、原煤的工艺性质一、一、煤中的矿物质煤中的矿物质 煤炭是由植物有机质和矿物质组成。任何一种选煤方法都是按单个颗粒的某种性质的差别进行分选的。所以，只有了解原煤中的矿物质的来源及其存在形态，才能掌握把煤中的有机质（精煤）与矿物质（矸石）进行分离的方法和提高分选效果。原煤中矿
6、物质的来源及存在形态：1 1、原生矿物质（主要为碱金属、粘土金属等）、原生矿物质（主要为碱金属、粘土金属等）：由成煤植物本身所含有的矿物质形成的，参与煤的有机分子结构，成为煤中的有机质的组成部分。原生矿物质不能用机械加工的方法把它与煤的有机质分开。这部分矿物质含量约占1%3%，对煤的利用影响不大。2 2、次生矿物质、次生矿物质：在成煤过程中形成的。以泥质矿物质和石英为主。这些矿物存在状态是多种多样的，次生矿物能否从煤中解离成单体矿物，要视其存在状态。次生矿物质的存在形态决定了煤可选性难易程度。由于重力选煤受粒度的影响，原煤的粒度过细会影响重力分选效果，所以，用机械的方法只能将部分次生矿物从煤中
7、解离出来。3 3、外来矿物质、外来矿物质：在采煤过程中混入的煤层顶底板和夹矸层的矸石形成的。一般以单体存在于原煤中，在选煤过程中很容易分选出来。二、粘土矿物的特性粘土矿物一般都易泥化。所谓泥化是指矸石或煤浸水后碎散成细泥的现象。如果煤中含粘土矿物，浸入水中很快就碎散，分散在水中。在选煤过程中，粘土矿物会造成煤泥水的浓度和粘度增加，导致煤泥水处理和末煤脱水困难，严重恶化分选效果，使精煤品质下降。粘土矿物具有吸水性。吸收水分体积膨胀，比重下降，对按重力分选不利。问题讨论为什么了解原煤中所含矿物质的性质？粘土矿物对选煤过程的影响？三、煤中的硫有机硫：来自成煤植物，为煤中有机质的组成部分。目前尚不能用
8、机械选煤的方法除去。成煤环境不同，有机硫的含量不同。无机硫：成煤过程中形成的，分为硫化物硫和硫酸盐硫两种存在形态。无机硫能否脱除，视其存在形态而定。四、煤的硬度和脆度硬度：指一个物体抵抗另一个物体侵入的能力。煤的硬度约在13（莫氏硬度）之间。煤的硬度与煤的变质程度有关，变质程度高的无烟煤硬度最大，变质程度低的长焰烟的硬度次之，中等变质程度的焦煤和肥煤硬度最小。各种矿物的硬度也是不同的。脆性：指某一个物体在摔跌时抵抗碎裂的能力。煤种不同，煤的脆性不同。煤岩成分不同，煤的脆性不同，丝炭最脆，镜煤、亮煤居中，暗昧最硬。第二节 煤的粒度组成粒度：指颗粒的大小。粒级：指一定的粒度范围。粒度组成：指各粒级
9、物料的质量分布。煤的粒度大小与煤的组成、矸石性质有关，还与开采方法有关。（为什么传统采煤法采出的原煤一般不进行洗选？）筛分试验报告表生产煤样编号试验日期年月日筛分试验编号筛分总样化验结果化验项目煤样Mt/%Ad/%Vdaf/%St,d/%Qgr,d/(MJ.kg-1)胶质层粘结性指数X/mmY/mm毛煤浮煤（1.4）5.565.4819.510.7337.7337.280.640.6225.68671筛分前煤样总量：19459.5kg粒度:730mm380mm220mm粒级/mm产品名称产率品质Qgr,d/(MJ.kg-1)质量/kg占全样/%筛 上 累计/%Mt/%Ad/%St,d/%(1)
10、(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)100手选煤2615.613.4793.5711.411.1026.680夹矸煤102.60.5282.86310211.4320.871矸石162.90.8390.8580.930.11硫铁矿小计2882.014.84614.8463.3916.041.0610050手选煤2870.414.7874.0813.720.7828.119夹矸石80.60.4153.0934.470.9519.674矸石348.71.7960.9280.810.13硫铁矿小计3299.716.99831.8443.7221.320.7250合计6181.731.84
11、431.8443.7518.860.885025煤2467.112.70944.5533.7324.080.5423.7812513煤3556.718.32262.8752.5622.420.6124.133136煤2624.213.51876.3932.4023.850.5523.48463煤2399.412.36088.7534.0419.510.7424.803305煤1320.56.80395.5562.9416.740.7426.289050煤862.64.444100.002.9817.820.8925.44750 合计13230.568.1563.0821.620.64毛煤总计1
12、9412.2100.003.2420.740.72原煤总计（除去大于 50mm 级矸石和硫铁矿）18900.697.3653.3019.110.72问题讨论 为什么研究煤的粒度组成 1、在重力选煤过程中，煤的粒度组成对分选效果、设备处理能力以及脱水效果等方面均有影响。一般说来，同一密度级的煤其粒度组成粗的要比粒度组成细的容易分选；同时粗、细粒度组成的物料在分选过程中各自的工艺过程、操作技术也有差异。因此，选煤前应了解入选原煤的粒度组成。了解煤的粒度组成，是为了寻找分选的主导粒级。主导粒级。2、煤的粒度大小与煤的质量有关。3、原煤资料的分析（1）根据各粒级的产率分析原煤的硬度及脆性 如果原煤的灰
13、分较低，且粗粒级较多，说明煤质较硬；若细粒级含量较多，则说明煤质较脆；如果各粒级含量相近，说明原煤粒度分布均匀。硬度和脆性一般以50mm级煤的含量多少来评定。即50mm级煤的含量50%的为特硬煤，50%45%为硬煤，45%30%为较硬煤，30%的煤为脆煤。（2）根据各粒级灰分，分析煤质变化规律 如果原煤中各粒级的灰分与原煤相近，说明煤质均匀；如果细粒级灰分较低，且数量较多，说明煤脆易碎；如果粗粒级灰分较低，且数量较多，说明粗粒级煤质好，煤较硬。（3）分析50mm级的手选资料 从50mm级的手选资料中看煤、夹矸煤、黄铁矿和矸石的含量及其灰分和硫分等。如果煤的含量高且灰分低，说明煤质硬，可考虑扩大
14、入选上限；如果夹矸煤含量高，则考虑降低入选粒度上限；如果矸石含量少且煤质好，可考虑经简单手选矸石出商品煤；如果矸石含量高，应考虑采用重介质选或选择性破碎机等方法选矸；如果黄铁矿含量高，可考虑用摇床选煤并出黄铁矿副产品。第三节 煤的密度组成重力选煤是以煤与矸石的密度不同进行分选的，了解原料煤的密度组成是为了确定选煤的分选密度。分选密度。煤的密度高低取决于其中有机质的成分和煤煤的密度高低取决于其中有机质的成分和煤的变质程度，同时也取决于煤中所含矿物质的变质程度，同时也取决于煤中所含矿物质的密度及含量。的密度及含量。煤中的有机质密度不是一个固定值，它随煤的变质程度加深而增加。同一种煤中不同煤岩组分的
15、密度也不有差异：镜煤最低，丝炭最高。影响煤密度的原因是矿物质的密度与含量。影响煤密度的原因是矿物质的密度与含量。一、煤炭密度组成的测定原理概述概述：煤的密度组成通常采用浮沉试验的方法来测定。一般用筛分试验所得的窄粒级煤样进行浮沉，这样可使试验所得的结果更为精确。浮沉试验浮沉试验：将有代表性的试样，用不同密度的重液分成不同的密度级，计算各密度级产量，并化验各密度级的质量，这一过程称为浮沉试验。煤炭密度组成的测定煤炭密度组成的测定，主要是测定选前原煤的密度组成，目的是通过浮沉试验考察不同密度成分在原煤中的数量和质量，从而来研究原煤的性质。煤炭的浮沉试验煤炭的浮沉试验，按煤样粒度分为两种：粒度0.5
16、mm煤样的浮沉试验,称为大浮沉；粒度0.5mm煤泥(煤粉)浮沉试验,称为小浮沉。浮沉试验煤样重量与粒度级别的关系煤样粒级/mm10010050502525131366330.50.5煤样最小重量/kg15010030157.5421浮沉试验的操作步骤（1）按试验要求配制不同密度的重液,分别装入重液桶中。（2）将干燥的煤样称重后放入网底桶。用清水冲洗附着在煤块上的煤泥，并回收、称重，这部分煤泥称之为浮沉煤泥浮沉煤泥。（3）将盛有煤样的网桶放入浮沉用的最低密度的重液桶内，用木棒轻轻搅动或网底桶上下移动，静止一定时间，以利分层。（4）分层完毕后，用漏勺按一定方向将浮物捞出。捞取浮物的深度不超过100
17、mm，在此范围内的颗粒作为浮物。（5）将装有沉物的网桶提起滤尽重液，再放入下一个高密度的重液中，用同样的方法进行浮沉。如此逐级浮沉。（6）将各密度级产物用清水洗掉附着在煤块上的氯化锌后，烘干、称重。（7）浮沉煤泥和各密度级产物要分别采样并化验，定出其品质指标。浮沉试验程序图浮沉煤样1.3 1.31.41.41.51.51.6 1.61.8 1.82.02.22.01.3 1.41.51.61.82.0 2.22.2二、浮沉试验资料的整理方法浮沉试验报告表包括的内容：（1）试验记录数据（各密度级煤及煤泥的重）（2）计算数据（各密度级及煤泥产率）（3）化验数据（煤样、各密度级和煤泥灰分）浮沉试验资
18、料的整理1、检查质量误差2、占本级产率的计算3、占全样产率的计算4、灰分的计算和误差检查方法5、浮物累计（包括浮物累计产率及平均灰分计算）6、沉物累计（包括累计产率及平均灰分计算）三、筛分浮沉试验资料分析1、密度组成和粒度组成分析密度组成和粒度组成分析 分析密度组成确定分选密度；分析密度组成确定分选密度；分析粒度组成确定主导粒级，确定分选 过程中的操作条件。2、矸石泥化情况分析、矸石泥化情况分析 从浮沉煤泥灰分高低判定。确定采取的排矸方法。（如矸石易泥化，应尽快排矸）（如矸石易泥化，应尽快排矸）3 3、可选性分析、可选性分析第四节 原煤的可选性及可选性曲线一、原煤的可选性一、原煤的可选性 煤炭
19、在洗选加工过程中获得既定品质既定品质产品的可能性和难易程度（或通过分选改善煤炭品质的难易程度）原煤的可选性与下列因素有关：对产品的质量要求 原煤的性质（分选密度）选煤方法煤炭可选性等级划分指标0.1含量可选性等级10.0易选10.120.0中等可选20.130.0较难选30.140.0难选40.0极难选二、可选性曲线 HR曲线在200mm200mm的坐标纸上绘制，包括：灰分特性曲线灰分特性曲线浮物曲线浮物曲线沉物曲线沉物曲线密度曲线密度曲线密度密度0.10.1含量曲线含量曲线可选性曲线1008070906050403020100100100909080807070606050504040303
20、020201010000浮物产率%沉物产率%密度1.22.1三、可选性曲线的应用1、确定理论分选指标（1）分选过程出两产品 需确定一个指标，一般给出要求的精煤灰分。（2）分选过程出三产品 需给出二个指标，并且需经计算才能全部确定所有分选指标。2、定性地确定原煤的可选性 通过分析灰分特性曲线来判定。四、重选工艺效果的评定1、可能偏差与不完善度（1）可能偏差可能偏差（主要用于评价重介质选煤重介质选煤）E=1/2（75-25）（2）不完善度不完善度（主要用于评价水介质选煤水介质选煤）I=E/P-12、数量效率数量效率 =l/l0100%3、错配物总量 m0=mh+ml复习思考题什么是重力选煤，重力选
21、煤的依据是什么？煤中矿物质的来源以及对选煤的影响。易泥化矿物的特性及其对选煤过程的影响。为什么分析原料煤的密度组成、粒度组成？什么是可选性，原料煤可选性评定的依据是什么？可选等级划分。对动力用煤的质量要求是什么？发热量煤的弹筒发热量（煤的弹筒发热量（QbQb）煤的弹筒发热量是单位质量的煤样在热计量的弹筒内，在过量高压氧（25-35个大气压）中燃烧后产生的热量。由于煤样在高压氧气中燃烧，因此发生了在空气中燃烧时不能进行的热化学反应。如：煤中氮以及充氧气前弹筒内空气中的氮，在空气中燃烧时，一般呈气态氮逸出，但是在弹筒中燃烧时生成了N2O5或NO2等氮氧化合物。这些氮氧化合物溶解于水中生成酸，这一化
22、学反应时放热反应。另外煤中的硫在空气中燃烧时生成SO2逸出，但是在弹筒中燃烧时却氧化成SO3，SO3溶解于水中生成硫酸，这一反应也是放热反应。因此煤的弹筒发热量要高于空气中及工业锅炉中燃烧实际产生的热量。煤的高位发热量（Qgr）煤的高位发热量由实验室测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量。煤的低位发热量（Qnet）煤的低位发热量，是煤的高位发热量扣除煤中水分（煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水，以及煤中的游离水和化合水）的气化热，剩下的实际可以使用的热量。发热量的换算发热量的换算几种基准：几种基准：收到基（ar）：含有外在水份的煤样称为收到煤（收到基，as received ba
23、sis）空气干燥基（adb）：仅失去外在水分的煤样称为空气干燥煤，也成为分析基（空气干燥基，air dry basis）。干基（db）：去除掉全部水分的煤样称为干燥基（干基，dry basis）干燥无灰基（daf）：去除全部水分和灰分的煤样称为干燥无灰基（干燥无灰基，dry ash free basis）换算：换算：Qgr,ar=Qgr,adQgr,ar=Qgr,ad(100-Mar)/(100-Mad)(100-Mar)/(100-Mad)Qgr,ar：收到基高位发热量Qgr,ad：空干基高位发热量MarMar：收到基水分即全水Mad：空干基水分即内水 Qnet,ar=Qgr,ar-206H
24、ar-23Mar Qnet,ar=Qgr,ar-206Har-23Mar 单位单位：KJ/KG 1cal=4.182JKJ/KG 1cal=4.182J Qnet,ar：收到基低位发热量 Qgr,ar：收到基高位发热量 Har：收到基氢元素含量Mar：收到基水分，即全水中国通行的指标是Qnet,ar（这是实际可以使用的热量，单位是Kcal/kg，俗称大卡）,将上诉公式换算成Kcal/kg单位制，为：Qnet,ar=Qgr,ar-49.3Har-5.5MarQnet,ar=Qgr,ar-49.3Har-5.5Mar也就是说1%的水会使热量降低5.5大卡，1%的氢含量会使热量降低49.3大卡。褐煤的水分和氢含量差距不大，因此其收到基高位发热量和低位发热量之间的差距大概就是300多大卡。
