巨野煤田煤质分析及科学利用评价摘要]从工业、元素、工艺性质方面,对巨野煤田煤质进行了详细的分析,根据其煤质特点,进行科学论证,得出巨野煤田是优质动力用煤和炼焦用煤的结论,可以用来制备水煤浆,用于煤气化合成氨、合成甲醇及后续产品,用作焦化原料等。[关键词]煤质分析;煤质特点;科学利用;评价1巨野煤田煤质分析1.1煤的工业分析工业分析是确定煤组成最基本的方法。
在指标中,灰分可近似代表煤中的矿物质,挥发分和固定碳可近似代表煤中的有机质。衡量煤灰分性能指标主要有灰分含量、灰分组成、煤灰熔融性(DT、ST、HT和FT)。其中煤灰熔融性是动力用煤和气化用煤的重要性能指标。一般以煤灰软化的温度(即灰熔点ST)作为衡量煤灰熔融性的指标。1.1.1龙固矿钻孔煤样工业分析结果(表1)变形温度(DT)为煤灰锥体尖端开始弯曲或变圆时的温度;软化温度(ST)为煤灰锥体弯曲至锥尖触及底板变成球形时的温度;半球温度(HT)为灰锥形变至近似半球形,即高约等于底长的一半时的温度;流动温度(FT)为煤灰锥体完全熔化展开成高度薄层时的温度。
1.1.2彭庄矿钻孔煤样工业分析结果(表2)2煤质特点及科学利用评价2.1巨野煤田煤质特点由煤炭科学研究总院《巨野矿区煤质特征及菜加工利用途径评价》2003.5可以看出巨野煤田煤质有如下特点:①灰分含量低,属于中、低灰煤层。②挥发分含量高,各煤层原煤的挥发分含量在33%以上,且差异不大,均属于高挥发分煤种。③磷含量特低;硫分含量上低下高。
④干燥基低位热值高。各层煤的都比较高,且随原煤灰分的降低而升高。⑤粘结指数、胶质层厚度和焦油产率均较高。⑥碳、氢含量较高。碳含量在86.02%~86.51%之间,氢含量在5.41%~5.44%之间,C/H比值2.2成浆性实验评价2008年1月,华东理工大学对巨野煤田龙固矿(1#)、赵楼矿(2#)和彭庄矿(3#)原煤进行成浆性实验及评价。2.2.1成浆浓度实验成浆浓度是指剪切速率100 s-1,粘度为1 000 mPa·s,水煤浆能达到的浓度。
采用双峰级配制浆,粗颗粒与细颗粒质量比为3∶7;选取腐殖酸盐作为添加剂,用量为煤粉质量的1%。制成一系列浓度的水煤浆,测量其流动性,观察水煤浆的表观粘度随成浆浓度上升的变化规律,结果如表10所示。由表10看出,随着煤浆浓度增大,煤浆表观粘度也明显升高。本实验3种煤样成浆浓度分别为龙固矿66%(wt);赵楼矿67%(wt);彭庄矿68%(wt)。
2.2.2流变性实验水煤浆流变特性是指受外力作用发生流动与变形的特性。良好的流变性和流动性是气化水煤浆的重要指标之一。将实验用煤制成适宜浓度的水煤浆,然后用NXS-4 C型水煤浆粘度计测定其粘度。将水煤浆的表观粘度随剪切变化的规律绘制成曲线,观察水煤浆的流变特性,见表11。从表11可以看出,3种煤制成的水煤浆中,随着剪切速率增大,表观粘度都随之降低,均表现出一定的屈服假塑性。
屈服假塑性有利于气化水煤浆的储存、泵送和雾化。2.2.3实验结论煤粉粗粒度(40~200目)和细颗粒(量比为3∶7,腐殖酸盐作为添加剂,添加量为煤粉质量的1%时,龙固矿煤浆浓度为66%(wt)、赵楼矿煤浆浓度为67%(wt)、彭庄矿煤浆浓度为68%(wt),满足加压气流床水煤浆气化技术对水煤浆浓度的要求。2.3原料煤的应用2.3.1适合于制备水煤浆水煤浆不但是煤替代重油的首选燃料,而且是加压气流床水煤浆气化制备合成气的重要原料。
同时它又是一种很有前途的清洁工业燃料。实践上,华东理工大学“巨野煤田原煤成浆性实验评价报告”表明:巨野煤田各矿井原料煤均适合于制备高浓度稳定水煤浆。2.3.2用于煤气化合成氨、合成甲醇及后续产品巨野煤田原煤属于高发热量的煤种(弹筒热平均值在28~31 MJ/kg之间),该煤有利于降低氧气和能量消耗,并能提高气化产率;因灰熔点较高(>1 300℃),有利于固态排渣。
根据鞍钢和武钢分别使用双鸭山和平项山1/3焦煤作高炉喷吹的经验,巨野煤田的1/3焦煤与双鸭山和平顶山1/3焦煤一样成浆性较好,其1/3焦煤洗精煤可以制成水煤浆,作为德士古(Texaco)水煤浆气化炉高炉喷吹用原料。煤气化得到的合成气既可通过变换用于合成氨/尿素,又可经净化脱硫合成甲醇或二甲醚。以甲醇为基础可进一步合成其他约120余种化工产品。
另外,还可利用甲醇制备醇醚燃料及合成液体烃燃料等。2.3.3用作焦化原料焦化用于生产冶金焦、化工焦,其副产焦炉煤气可用于合成甲醇或合成氨,副产煤焦油进行分离和深加工后可得到一系列化工原料及化工产品。由表12看出,巨野煤田大槽煤经过洗选以后,可以供将来的400万t/a焦化厂或者上海宝钢等大型钢铁企业生产I级焦炭时作配煤炼焦使用;灰分≤9.0%的8级精煤(2#),也可供华东地区的中小型焦化企业生产2级和3级冶金焦的配煤炼焦使用。
此外,该煤也可以单独炼焦,但所生产焦炭的孔隙率偏高,最好进行配煤炼焦。2.3.4远景目标———煤制油煤直接液化可得到汽油、煤油等多种产品。巨野煤田的大部分煤层均为富油煤,尤其是15煤层平均焦油产率>12%,属高油煤;根据元素分析计算的碳氢比各煤层均35%的气煤和气肥煤通过洗选...