烟煤镜质组平均最大反射率与煤种之间的关系.pdf

1、 第 31卷 第 3期 煤 炭 学 报 Vol. 31 No. 3 2006年 6月 JOURNAL OF CH INA COAL SOC IETY June 2006 文 章 编 号 : 0253 - 9993 (2006) 03 - 0342 - 04烟 煤 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 与 煤 种 之 间 的 关 系李 文 华 1, 2 , 白 向 飞 1 , 杨 金 和 1 , 陈 文 敏 1 , 马 伟 伟 1(11煤 炭 科 学 研 究 总 院 北 京 煤 化 工 研 究 分 院 , 北 京 100013; 21中 国 煤 炭 学 会 煤 化 学 专 业 委 员 会 ,

2、北 京 100013)摘 要 : 运 用 制 定 中 国 煤 炭 分 类 国 家 标 准 所 依 据 的 近 600个 烟 煤 煤 层 煤 样 实 测 数 据 , 分 析了 中 国 不 同 煤 种 烟 煤 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 的 分 布 范 围 , 探 讨 了 烟 煤 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 与 中国 煤 分 类 系 统 之 间 的 关 系 . 研 究 表 明 : 镜 质 组 反 射 率 与 煤 种 之 间 的 关 系 较 复 杂 , 特 别 是 在 中 低 变质 烟 煤 阶 段 , 相 同 变 质 程 度 煤 往 往 归 属 于 不 同 煤 种 , 受 煤

3、 岩 组 成 和 还 原 程 度 的 影 响 较 大 . 但 总 的来 说 , 烟 煤 镜 质 组 反 射 率 与 煤 种 之 间 的 关 系 规 律 性 明 显 .关 键 词 : 烟 煤 ; 镜 质 组 ; 反 射 率 ; 煤 种中 图 分 类 号 : TQ533 文 献 标 识 码 : A收 稿 日 期 : 2005 - 10 - 24作 者 简 介 : 李 文 华 (1961 - ) , 男 , 吉 林 前 郭 人 , 研 究 员 , 博 士 生 导 师 . Tel: 010 - 84262359, E - mail: bricc1631comCorrespondence between

4、 m ean max im umreflectance of v itr in ite and cla ssif ica tion of b itum inous coa lsL IW en2hua1, 2 , BA I Xiang2fei1 , YANG J in2he1 , CHEN W en2m in1 , MA W ei2wei1( 11B eijing R esearch Institute of Coal Chem istry, China Coal R esearch Institute, B eijing 100013, China; 21Coal Chem istry Com

5、m ittee, China Coal So2ciety, B eijing 100013, China)Abstract: Based on analyses of about 600 coal2seam samp les used for“ Classification of Chinese Coal” , the rangeof mean maximum reflectance of vitrinite (Romax , % ) of different classes of bitum inous coal was p resented and thecorrespondence be

6、tween them was discussed. The results show that there is distinct relation between reflectance ofvitrinite and coal classification, though this correspondence is relatively comp lex, especially in low2medium meta2morphic bitum inous stage where coals with same sometimes can be divided into different

7、 classes. The regularity isobvious about the correspondence between mean maximum reflectance of vitrinite and classification of coals.Key words: bitum inous coal; vitrinite; reflectance; coal classification按 照 国 家 标 准 GB /T 5751 - 1986 中 国 煤 炭 分 类 , 中 国 烟 煤 分 为 12个 类 别 1 . 烟 煤 分 类 采 用 的 主 要参 数 有 两 个

8、 : 一 个 是 煤 化 程 度 , 另 一 个 是 黏 结 性 . 由 于 挥 发 分 产 率 测 试 简 单 易 行 , 国 标 中 采 用 干 燥 无 灰 基挥 发 分 (Vdaf ) 表 示 煤 化 程 度 . 实 际 上 , 煤 的 镜 质 组 反 射 率 被 公 认 是 表 征 煤 化 程 度 的 最 好 指 标 , 最 常 用 的参 数 是 在 油 浸 镜 下 测 得 的 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 (以 下 简 称 镜 质 组 反 射 率 Romax ) 以 及 反 射 率 分 布 直 方 图 .实 际 上 , 镜 质 组 反 射 率 与 挥 发 分 产 率 之 间

9、 存 在 良 好 的 相 关 关 系 , 随 煤 变 质 程 度 加 深 , 镜 质 组 反 射 率 增 高 ,挥 发 分 产 率 降 低 , 同 时 , 挥 发 分 产 率 、 黏 结 指 数 等 煤 分 类 指 标 受 煤 岩 组 成 和 还 原 程 度 的 影 响 也 较 大 .目 前 镜 质 组 反 射 率 测 试 在 焦 化 生 产 中 已 成 为 一 项 常 规 检 测 项 目 . 要 进 行 混 煤 鉴 别 、 配 煤 炼 焦 等 工 作 ,离 不 开 煤 岩 学 参 数 2 . 但 对 于 镜 质 组 反 射 率 与 煤 种 之 间 的 定 量 联 系 , 缺 乏 系 统 研

10、究 . 实 践 中 根 据 镜 质 组第 3期 李 文 华 等 : 烟 煤 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 与 煤 种 之 间 的 关 系反 射 率 的 测 试 结 果 判 别 煤 种 混 配 情 况 时 常 会 遇 到 一 些 困 惑 , 尤 其 对 于 中 变 质 程 度 混 煤 的 鉴 别 , 更 是 如 此 .本 文 根 据 制 定 中 国 煤 炭 分 类 过 程 中 所 实 测 的 中 国 不 同 煤 田 和 矿 区 近 600个 烟 煤 煤 层 煤 样 分 析 数据 3 , 统 计 了 中 国 不 同 煤 种 煤 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 的 分 布 范 围

11、, 并 结 合 笔 者 近 年 来 工 作 中 积 累 的 部 分数 据 4 , 运 用 相 关 煤 质 学 理 论 , 探 讨 了 烟 煤 镜 质 组 反 射 率 与 中 国 煤 分 类 系 统 之 间 的 关 系 .1 不 同 烟 煤 镜 质 组 反 射 率 的 分 布 特 征本 文 共 统 计 了 中 国 68个 长 焰 煤 、 42个 不 黏 煤 、 34个 弱 黏 煤 、 7个 1 /2中 黏 煤 、 12个 气 肥 煤 、 63个气 煤 、 82个 1 /3焦 煤 、 56个 肥 煤 、 97个 焦 煤 、 39个 瘦 煤 、 40个 贫 瘦 煤 、 45个 贫 煤 煤 样 镜 质

12、 组 平 均 最 大反 射 率 (Romax ) 和 煤 岩 组 成 及 挥 发 分 产 率 (Vdaf ) 的 分 布 范 围 . 由 图 1可 见 , 镜 质 组 反 射 率 与 煤 种 之 间 没有 绝 对 的 对 应 关 系 , 正 如 不 能 单 凭 挥 发 分 产 率 确 定 煤 质 牌 号 一 样 , 但 不 同 煤 种 镜 质 组 反 射 率 分 布 有 明 显 规律 .图 1 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 和 挥 发 分 产 率 的 分 布Fig11 The distribution of mean maximum reflectance of vitrinite

13、and volatile yield111 低 变 质 烟 煤 镜 质 组 反 射 率 的 分 布对 于 低 变 质 烟 煤 (长 焰 煤 、 不 黏 煤 、 弱 黏 煤 、 1 /2中 黏 煤 以 及 大 部 分 气 煤 、 气 肥 煤 ) 来 说 , 其 镜 质 组反 射 率 变 化 较 小 , 但 挥 发 分 分 布 较 分 散 . 一 般 地 , 长 焰 煤 、 不 黏 煤 、 弱 黏 煤 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 分 别 在014% 016% , 015% 017% , 017% 019%之 间 波 动 , 气 煤 和 气 肥 煤 镜 质 组 反 射 率 主 要 在 0

14、17% 018%343煤 炭 学 报 2006年 第 31卷之 间 变 化 , 1 /2中 黏 煤 镜 质 组 反 射 率 介 于 019% 111%之 间 .从 长 焰 煤 到 气 煤 , 代 表 着 变 质 程 度 加 深 的 方 向 . 可 以 认 为 不 黏 煤 、 弱 黏 煤 、 1 /2中 黏 煤 、 气 肥 煤 是 几种 “ 特 殊 煤 种 ” . 大 多 数 不 黏 煤 变 质 程 度 接 近 于 长 焰 煤 , 而 弱 黏 煤 和 气 肥 煤 变 质 程 度 接 近 基 本 上 相 当 于 气煤 , 1 /2中 黏 煤 变 质 程 度 相 当 于 气 煤 或 1 /3焦 煤

15、. 这 几 种 煤 性 质 上 的 特 殊 性 主 要 是 由 于 煤 岩 组 成 或 还 原 程度 不 同 造 成 的 .表 1 中 国 不 同 类 别 烟 煤 平 均 煤 岩 组 成 和 挥 发 分 产 率Table 1 The m ean macera l com position and reflectance of v itr in iteand vola tile y ield of d ifferen t cla sses of b itum inous coa ls in Ch ina煤 种煤 岩 组 成 (体 积 比 ) /%镜 质 组 惰 质 组 壳 质 组Romax /%

16、 V daf /% 样 品 数 /个长 焰 煤 85118 11188 2194 0154 42150 68不 黏 煤 54143 43147 2110 0164 31199 42弱 黏 煤 62156 34130 3114 0184 32124 341 /2中 黏 煤 62123 32148 5129 0196 31117 7气 肥 煤 64126 12105 23169 0175 45157 12气 煤 69126 20146 9182 0177 38190 631 /3焦 煤 70189 24138 4168 0199 32137 82肥 煤 77160 19171 2169 1112

17、29197 56焦 煤 75177 23130 0194 1139 22193 97瘦 煤 75144 24148 0124 1167 17182 39贫 瘦 煤 75183 23184 0103 1182 15187 40贫 煤 79108 21101 0101 2100 13132 45由 表 1可 见 , 不 黏 煤 、 弱 黏 煤 分 别 比长 焰 煤 、 气 煤 含 更 多 的 惰 质 组 , 因 此 其 挥发 分 产 率 较 低 , 且 分 布 较 分 散 , 随 惰 质 组含 量 而 异 . 气 肥 煤 主 要 分 布 于 华 北 晚 石 炭-早 二 叠 世 聚 煤 区 南 部

18、鲁 西 、 苏 北 矿 区 及华 南 晚 二 叠 世 煤 田 , 其 成 煤 环 境 还 原 程 度较 强 , 煤 中 壳 质 组 及 富 氢 镜 质 体 含 量 较高 , 导 致 其 挥 发 分 产 率 和 黏 结 指 数 较高 5, 6 .总 之 , 从 长 焰 煤 到 气 煤 , 变 质 程 度 增加 的 幅 度 不 大 , 相 应 地 , 煤 镜 质 组 反 射 率变 化 较 小 , 但 由 于 不 同 煤 田 煤 岩 相 组 成 、还 原 程 度 差 异 较 大 , 导 致 煤 挥 发 分 产 率 变化 幅 度 大 , 黏 结 指 数 差 异 显 著 , 形 成 了 多个 煤 种 .

19、112 中 变 质 烟 煤 镜 质 组 反 射 率 分 布1 /3焦 煤 、 肥 煤 、 焦 煤 为 中 等 变 质 程 度 的 烟 煤 , 属 常 规 炼 焦 用 煤 . 这 几 个 煤 种 的 共 同 特 点 是 镜 质 组 反射 率 和 挥 发 分 产 率 变 化 范 围 均 较 宽 (图 1) , 表 明 其 变 质 程 度 分 布 较 宽 , 同 时 形 成 环 境 和 煤 岩 组 成 较 复 杂 ,各 种 组 分 之 间 性 质 差 异 显 著 .中 国 煤 分 类 系 统 中 , 这 几 个 煤 种 , 包 括 部 分 气 煤 相 互 之 间 常 直 接 过 渡 . 例 如 ,

20、镜 质 组 反 射 率 同 为0190% 0195%的 鸡 西 煤 、 枣 庄 煤 和 湖 南 煤 炭 坝 煤 , 由 于 黏 结 性 之 间 差 异 , 其 煤 种 分 别 为 1 /3焦 煤 、 肥 煤和 气 煤 .由 图 1还 可 看 出 , 1 /3焦 煤 和 肥 煤 镜 质 组 反 射 率 重 叠 部 分 较 多 , 尤 其 在 镜 质 组 反 射 率 为 110%左 右 ,根 据 Romax值 很 难 区 分 这 两 种 煤 , 表 明 有 较 多 的 1 /3焦 煤 和 肥 煤 变 质 程 度 很 接 近 . 但 总 体 来 说 , 1 /3焦 煤 镜质 组 反 射 率 略 低

21、于 肥 煤 . 一 般 地 , Romax介 于 019% 110%之 间 的 煤 大 多 为 1 /3焦 煤 , 反 射 率 在 此 范 围 内 的肥 煤 主 要 分 布 于 山 西 霍 西 煤 田 灵 石 、 汾 西 、 孝 义 等 矿 区 , 山 东 枣 庄 矿 区 以 及 南 方 部 分 矿 区 . 这 些 煤 为 低 变质 强 黏 结 性 煤 , 主 要 形 成 于 晚 石 炭 世 及 晚 二 叠 世 , 全 硫 含 量 普 遍 较 高 , 还 原 程 度 较 强 . 肥 煤 Romax主 要 介 于110% 111%之 间 , 但 这 一 反 射 率 区 间 仍 有 较 多 1 /

22、3焦 煤 , 其 中 肥 煤 主 要 产 出 于 华 北 晚 石 炭 世 太 原 组 煤层 , 而 1 /3焦 煤 主 要 为 华 北 早 二 叠 世 山 西 组 煤 层 和 东 北 晚 侏 罗 -早 白 垩 世 煤 层 . 笔 者 认 为 , 这 些 煤 层 煤 种归 属 不 同 的 主 要 原 因 在 于 煤 层 沉 积 环 境 还 原 程 度 的 差 异 .各 类 烟 煤 中 , 焦 煤 是 结 焦 性 最 好 的 一 种 炼 焦 用 煤 . 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 为 112% 116% (特 别 是在 113% 115% ) 的 煤 大 多 为 焦 煤 . Romax

23、值 小 于 112%及 大 于 116%的 焦 煤 较 少 , 主 要 为 还 原 程 度 较 强 的晚 石 炭 世 和 华 南 晚 二 叠 世 煤 .113 高 变 质 烟 煤 镜 质 组 反 射 率 分 布瘦 煤 、 贫 瘦 煤 、 贫 煤 为 较 高 变 质 程 度 烟 煤 . 此 阶 段 , 煤 挥 发 分 产 率 较 低 , 因 此 , 挥 发 分 分 布 范 围 较窄 . 由 图 1可 见 , 瘦 煤 挥 发 分 产 率 (Vdaf ) 一 般 在 20% 15%之 间 波 动 , 贫 瘦 煤 挥 发 分 产 率 (Vdaf ) 在15%左 右 , 而 大 多 数 贫 煤 挥 发

24、分 产 率 (Vdaf ) 在 15% 10%之 间 . 与 挥 发 分 产 率 变 化 相 对 应 , 瘦 煤 和 贫 瘦443第 3期 李 文 华 等 : 烟 煤 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 与 煤 种 之 间 的 关 系煤 镜 质 组 反 射 率 变 化 较 小 . 大 多 数 瘦 煤 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 在 116% 118% , 而 贫 瘦 煤 镜 质 组 反 射 率大 多 在 117% 119%. 到 贫 煤 阶 段 , 挥 发 分 较 集 中 , 但 镜 质 组 反 射 率 变 化 显 著 . 其 主 要 原 因 是 随 煤 大 分子 结 构 芳

25、构 化 程 度 提 高 , 贫 煤 阶 段 镜 质 组 反 射 率 有 较 大 幅 度 的 增 加 , 从 118%左 右 一 直 上 升 至 将 近 215% ,但 挥 发 分 产 率 较 低 , 接 近 10% (烟 煤 与 无 烟 煤 分 界 ) , 已 没 有 足 够 的 减 小 “ 空 间 ” .2 根 据 镜 质 组 反 射 率 初 步 判 断 煤 种 归 属从 上 面 的 论 述 可 以 看 出 , 不 同 煤 种 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 值 重 叠 现 象 较 普 遍 , 但 总 的 来 说 , 镜 质 组 反射 率 变 化 与 煤 分 类 之 间 有 良 好

26、的 相 关 性 , 二 者 之 间 存 在 内 在 联 系 . 根 据 对 制 定 中 国 煤 炭 分 类 所 测 试 的 近600个 煤 样 原 始 数 据 和 笔 者 近 年 来 工 作 中 对 全 国 不 同 矿 区 委 托 检 测 样 品 实 测 数 据 的 统 计 , 按 出 现 频 率 的 大小 , 得 出 表 2所 示 结 果 . 这 一 统 计 结 果 对 于 按 照 镜 质 组 反 射 率 测 试 结 果 初 步 判 断 煤 种 及 其 混 配 情 况 应 该 有较 大 参 考 价 值 .表 2 镜 质 组 平 均 最 大 反 射 率 与 煤 分 类 之 间 的 关 系Tab

27、le 2 The correspondence between m ean max im um reflectance of v itr in ite and coa l cla ssesRomax / % 可 能 煤 种 (按 出 现 频 率 排 列 ) Romax /% 可 能 煤 种 (按 出 现 频 率 排 列 )015 016 长 焰 煤 、 不 黏 煤 、 气 煤 113 114 焦 煤 、 肥 煤016 017 气 煤 、 长 焰 煤 、 不 黏 煤 、 气 肥 煤 114 115 焦 煤017 018 气 煤 、 气 肥 煤 、 弱 黏 煤 、 不 黏 煤 、 1 /2中 黏

28、煤 115 116 焦 煤 、 瘦 煤 、 贫 瘦 煤018 019 1 /3焦 煤 、 气 煤 、 弱 黏 煤 、 不 黏 煤 、 肥 煤 、 气 肥 煤 116 117 瘦 煤 、 焦 煤 、 贫 瘦 煤019 110 1 /3焦 煤 、 肥 煤 、 气 煤 、 1 /2中 黏 煤 、 气 肥 煤 117 118 瘦 煤 、 贫 瘦 煤 、 焦 煤 、 贫 煤110 111 肥 煤 、 1 /3焦 煤 118 119 贫 瘦 煤 、 瘦 煤 、 贫 煤111 112 肥 煤 、 1 /3焦 煤 、 焦 煤 119 210 贫 瘦 煤 、 贫 煤 、 瘦 煤112 113 焦 煤 、 肥 煤

29、 、 1 /3焦 煤 210 215 贫 煤3 结 论(1) 低 变 质 烟 煤 (长 焰 煤 、 不 黏 煤 、 弱 黏 煤 、 1 /2中 黏 煤 以 及 大 部 分 气 煤 、 气 肥 煤 ) 镜 质 组 平 均 最大 反 射 率 变 化 较 小 , 但 挥 发 分 分 布 较 分 散 ; 中 变 质 烟 煤 (1 /3焦 煤 、 肥 煤 、 焦 煤 ) 镜 质 组 反 射 率 和 挥 发 分产 率 变 化 范 围 均 较 宽 ; 瘦 煤 、 贫 瘦 煤 镜 质 组 反 射 率 和 挥 发 分 变 化 范 围 都 较 小 , 而 贫 煤 镜 质 组 反 射 率 波 动 范围 较 大 .(

30、2) 理 解 烟 煤 镜 质 组 反 射 率 与 煤 种 之 间 的 关 系 , 以 及 相 同 变 质 程 度 煤 之 所 以 属 于 不 同 煤 种 的 内 在 原因 , 有 助 于 运 用 镜 质 组 反 射 率 分 布 直 方 图 和 煤 岩 组 成 等 指 标 深 入 把 握 煤 质 , 客 观 地 判 别 煤 种 及 确 定 混 煤 中不 同 煤 种 的 配 合 情 况 , 但 不 能 简 单 机 械 地 仅 凭 反 射 率 测 定 结 果 确 定 煤 种 归 属 .参 考 文 献 : 1 杨 金 和 , 陈 文 敏 , 段 云 龙 . 煤 炭 化 验 手 册 M . 北 京 :

31、煤 炭 工 业 出 版 社 , 2004. 759 767. 2 周 师 庸 , 赵 俊 国 . 炼 焦 煤 性 质 与 高 炉 焦 炭 质 量 M . 北 京 : 冶 金 工 业 出 版 社 , 2005. 221 223. 3 陈 鹏 . 中 国 煤 炭 性 质 、 分 类 和 利 用 M . 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社 , 2001. 431 460. 4 李 文 华 . 东 胜 -神 府 煤 的 煤 质 特 征 与 转 化 特 性 (兼 论 中 国 动 力 煤 的 岩 相 特 征 ) D . 北 京 : 煤 炭 科 学 研 究 总 院 ,2001. 104 133. 5 戴 和 武 , 孙 达 三 . 华 东 太 原 统 和 山 西 统 煤 层 的 煤 质 特 征 及 化 学 介 质 的 影 响 J . 地 质 论 评 , 1964, 23 ( 1) : 2327. 6 赵 师 庆 . 实 用 煤 岩 学 M . 北 京 : 地 质 出 版 社 , 1991. 68 90.543