达拉布特矿主采煤层煤质特征及气化适应性分析

煤质技术

2019年11月

达拉布特矿主采煤层煤质特征及气化适应性分析

(1.煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院,北京　100013;

)2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京　100013

2

赵　　奇1,

摘　要:简述新疆达拉布特一号矿地质概况,结合煤类判别对其B13煤层和B14煤层的灰分、硫分、发热量、煤灰成分、煤灰熔融特性、微量元素等主要煤质特征进行分析;基于固定床、流化床、气流床气化用煤对煤质要求,探析达拉布特一号矿区煤的气化适应性,以期清洁高效利用该矿主采煤层资源。研究结果表明:达拉布特一号矿主采煤层煤炭以长焰煤为主,局部位置有分布不均的不黏煤,B13煤层和B14煤层主要为低灰、特低硫、中高发热量、低磷、特低氟、特低氯煤,主采煤层煤灰成分以SiOaO和Al2为主,其次为C2O3,煤灰熔融性属于较低软化温度灰以及较低流动温度灰;B13、B14煤层煤的灰分与硫分均较低,微量元素含量较低可有利于气化净化及废水的处理,煤灰熔融性温度较低可满足气化炉液态排渣的要求,其适合作为气化用煤。

关键词:达拉布特一号矿;主采煤层;煤质特征;气化适应性;煤类判别;气化用煤;长焰煤

)0中图分类号:TQ54;TQ53　　　文献标志码:A　　　文章编号:1007-7677(20196-0006-06

MainworkablecoalseamcoalualitharacteristicsofDalabutecoalmineandqyc

itsasificationadatabilitnalsisgpyay

12

ZHAOQi

,

;btemeratureandtraceelementsofB13coalseamandB14coalseamwereanalzedasedoncoalqualitharacteristicspyyc

,,reuirementsforfixedbedfluidizedbedandentrainedflowgasificationthegasificationadatabilitfDalabuteNo.1mininqpyog,m,,sseamaremainllowash,suerlowsulfurediumandhihcalorificvaluelowphoshorusuerlowfluorineandsuerlowypgppp

,chlorinecoal.Thecoalashofmainlinedcoalseamsissilicondioxidefollowedbalciumoxideandaluminumoxide.Theymycwastewater.Lowtemeratureofthefusibilitfcoalashcanmeetthereuirementsofliuidslafasificationfurnaceanditispyoqqgog

:T,cAbstracthispaarintroducedthegeoloicaloverviewofXinianalabuteNo.1coalmineombininiththecoaltepgjgDgwyp

,,s,c,c,adistinuishinthemaincoalqualitharacteristicssuchasashulfuralorificvalueoalashcomositionshmeltinggycpg

(,B1.BeiinesearchInstituteooalChemistrhinaCoalResearchInstituteCororationLtd.eiin00013,China;jgRfCy,Cpjg　1

2.StateKeaboratoroalMininndCleanUtilization,Beiin00013,China)yLyofCgajg　1

,areacoalwasresearchedinordertomakeefficientuseofcoalseamresources.Theresultsshowthatcoalofmainlinedcoalym

,,nseamsofNo.1mineinDalabuteismainllonlamecoallocallon-cakinoalisdistributed.B13coalseamandB14coalygfygc

fusibilitfcoalashbelonstolowersofteninemeratureashandlowermovinemeratureash.ThiscoalfromB13andB14yoggtpgtp

,pallhaslowerashandlowersulfur.Traceelementincoalislow,whichisconducivetogasificationurificationandtreatmentofsuitableforgasification.

:N;m;c;g;cKeordso.1mineinDalabuteainlinedcoalseamsoalqualitharacteristicsasadatabilitoalteymycpyypyw

;g;distinuishinasificationcoallonlamecoalgggf

0　前　　言

煤质分析主要包括煤的组成分析、煤的工艺性质分析和煤的物理性质分析,煤质特征研究是预测我国已发布煤质评价方面的国家标准和煤炭行业标准20余项,对我国煤炭资源科学评价和合理利用发挥了重要的指导作用。根据煤炭资源煤质的特点和差异性,采取因地制宜、分质综合利用等措施符合我国目前煤炭清洁利用的政策。

)基金项目:国家重点研发计划资助项目(2017YFB0602603

1-7]

。煤炭质量和评价煤炭利用途径的基础性研究[

现代煤化工产业的发展是高效利用我国煤炭资源的途径之一,准确把握煤化工项目用煤煤质新疆地区赋存丰富的煤炭资源,和什托洛盖煤田位于新疆准噶尔盆地西北缘,其为新疆和丰工业

11]

。达拉布特一号矿位园区煤化工项目用煤基地[

8-10]

。对生产正常运行及经济效益具有重要影响[

于和什托洛盖煤田白杨河矿区内,以下研究达拉布特一号矿主采煤层煤质特征,包括灰分、硫分、挥发分、黏结指数、发热量、微量元素、煤灰成分及煤灰熔融温度等煤质指标,并分析其气化适应性,以期研究结果可为实现煤炭资源就地转化利用提供参考。

6

第6期

煤质技术

2019年11月

1　达拉布特一号矿地质概况

达拉布特一号矿位于新疆准噶尔盆地西北缘、克拉玛依市北90km处,行政区划属和布克赛尔12.37km,南北宽12.34km~16.16km,面积

172.25km2。井田内地层整体北倾,地层整体为单斜构造、向北倾斜,地层倾角很缓。井田内断裂构造不发育,煤系地层无岩浆岩发育,属简单构造。

井田内主要含煤地层包括侏罗系中统西山窑组和下统八道湾组,2个煤组共含可采煤层7层,可采煤层的平均总厚度为19.56m。井田内总资源,主采煤层为B747.25Mt13煤层和B14煤层。,其中先期开采地段的总资源量量2090.21Mt蒙古族自治县管辖。井田东西长12.15km~

灰分、硫分、挥发分、黏结指数、发热量、微量元素、煤灰成分及煤灰熔融温度等主要煤质指标。2.1　煤类判别

达拉布特一号矿主采煤层煤镜质体平均最大反射率值在0.33%~0.48%,干燥无灰基挥发分产/小于5。依据国标G中国煤炭分类》的BT5751《

12]

,确定主采煤层煤炭以长焰煤(规定[CY41)为

)。主,局部位置有分布不均的不黏煤(BN31

率在35%~41%,透光率约为60%,黏结指数G

2.2　灰分

达拉布特一号矿B13煤层原煤灰分(Ad)为

5.96%~35.22%,平均12.83%;浮煤灰分(Ad)为3.35%~12.31%,平均8.18%。B14煤层原煤8.53%。B13煤层和B14煤层主要为低灰煤,灰分含量有一定波动,洗选后大部分煤样的灰分小于10%。B13煤层和B14煤层的灰分分布等值线图分别如图1、图2所示。

2　煤质特征

以达拉布特一号矿地质勘探钻孔煤样的煤质化验数据为基础,分析B13煤层和B14煤层煤样的

灰分(Ad)为7.26%~28.14%,平均13.31%;

其浮煤灰分(Ad)为5.38%~14.05%,平均

　　B13煤层灰分(Ad)总体主要集中分布在

5.0%~20.0%,其所占的百分比为89%,且以10.0%~15.0%的样品最多。该煤层灰分在水平方向上呈现西北和东北方向较高(有些甚至高于、中部和南部方向较低、大部分低于20.0%)10%。

B14煤层灰分(Ad)总体主要集中分布在

图1　B13煤层灰分(Ad)分布等值线图

8.0%~18.0%,所占的百分比为84%,且以

8.0%~13.0%的样品最多。该煤层灰分在水平方向上呈现东北和西南方向的较小区域内较高15%。

(、其余方向较低、大部分低于大多高于15.0%)

2.3　硫分

达拉布特一号矿B,13煤层原煤硫分(Std)为

7

第6期

煤质技术

2019年11月

,0.15%~1.29%,平均0.46%;浮煤硫分(Std)

为0.11%~0.67%,平均0.26%。B14煤层原煤

图2　B14煤层灰分(Ad)分布等值线图

、图6所示。B如图5,13煤层和B14煤层Qgrd与Ad之间为一元线性关系,相关系数R分别为0.961和与Ad关系式由Ad较准确地预测Qg,rd。

0.26%。B13煤层和B14煤层主要为特低硫煤,硫分含量有一定波动,洗选后煤样硫分大都有所降低。B13煤层和B14煤层硫分的分布等值线图分别

,　　B13煤层硫分(S.1%~td)主要集中分布在00.5%,所占的百分比为71%。该煤层硫分水平整体

硫分(,S.17%~1.42%,平均0.44%;td)为0浮煤硫分(,S.08%~0.65%,平均td)为0

,线性相关性较好,可通过拟合得出的Qg,0.932rd2.5　微量元素

达拉布特一号矿B13煤层原煤磷含量(Pd)煤的磷含量(P.001%~0.087%,平均d)为00.019%。B13煤层特低磷煤占比为48.0%,低磷煤占比为52.0%。B14煤层特低磷煤占比为40.9%,低磷煤占比为41.5%,在先期开采区西北部区域出现中磷煤分布的点。

//为1B13煤层原煤氟含量(F0μ~187μgggd),平均4/;B为11μ14煤层原煤氟含量(F4gggd)//,平均4/。B~132μ3μ13煤层特低氟ggggggμ

煤占比为76.3%,低氟煤占比为5.1%,在先期开采区东北部区域有少量中氟煤分布的点。B14煤层在先期开采区西南部区域有个别中氟煤分布的点。为0.000%~0.030%,平均0.010%;B14煤层原

如图3、图4所示。

较低,大多低于0.45%;在水平方向上呈现中间区

,B14煤层硫分(S.2%~td)主要集中分布在0

域较低,而周边区域相对略高,有部分高于0.6%。0.6%,所占的百分比为87%。该煤层硫分水平整

体较低,大多低于0.6%;在水平方向上呈现西南区域略高,而其余区域均相对较低的特征。2.4　发热量

达拉布特一号矿B,13煤层原煤发热量(Qgrd)/,B14煤层原煤发热量(Qg9.03MJkg~rd)为1

/,平均2/。B26.61MJk4.59MJk13煤层和B14gg煤层主要为中高发热量煤,由达拉布特一矿主采煤层灰分(,Ad)与干燥基高位发热量(Qgrd)的数据

,28.94-0.310Ad;B14煤层Qgrd与Ad关系式为:,,Qg29.32-0.349Ad。Qgrd=rd与Ad的关系图分别

//,平均2/;为18.14MJk~27.33MJk4.91MJkggg

特低氟煤占比为84.9%,低氟煤占比为13.2%,B13煤层原煤氯含量(Cl.000%~d)为0

0.100%,平均0.020%;B14煤层原煤氯含量(Cl.000%~0.078%,平均0.020%。B13d)为0煤层特低氯煤占比为89.4%,低氯煤占比为10.6%。B14煤层特低氯煤占比为95.5%,低氯煤占比为4.5%。2个煤层的氯含量(Cld)在空间分布上总体均较低。

拟合,可得出B,,13煤层QgQgrd与Ad关系式:rd=

8

第6期

煤质技术

2019年11月

图3　B,13煤层硫分(Std)分布等值线图

2.6　煤灰成分及煤灰熔融特性

图4　B,14煤层硫分(Std)分布等值线图

2.6.1　煤灰成分

达拉布特一号矿主采煤层煤灰成分以SiO2为主,其次为CaO和Al2O3,煤灰成分含量波动较大。B13煤层煤灰的SiO5.66%~2含量为1

42.69%,平均20.55%。B14煤层煤灰的SiO2含量为10.56%~52.43%,平均33.94%;Al2O3含量为6.43%~31.01%,平均18.71%;CaO含量为10.23%~38.16%,平均为20.80%。

为了进一步分析煤灰成分,绘制达拉布特一号

55.18%,平均33.72%;Al.92%~2O3含量为628.40%,平均16.67%;CaO含量为5.32%~

12所示。

矿主采煤层的主要煤灰成分分布直方图如图7~图

9

第6期

煤质技术

2019年11月

图5　B13煤层Qgr,d与Ad间拟合关系图

图6　B14煤层Qgr,d与Ad间拟合关系图

图7　B13煤层SiO2统计直方图

图8　B13煤层Al2O3统计直方图

图9　B13煤层CaO统计直方图

要分B布13煤层煤灰组成中二氧化硅(在0%。三氧15化.0二0%铝~4(0.00%,所占Si百O2分)比含量主

约为

10

Al2O3)含量在10.00%~图10　B14煤层SiO2统计直方图

图11　B14煤层Al2O3统计直方图

图.00%间有集中的趋势12　B14煤层,Ca该区间O统计直方图

5Al2O3含量占比

约有集中的趋势81%。氧化钙含量分布在,该区间氧化钙含量约为10.00%~30.B14煤层煤灰主要成分分布较为离散7800%间。%。

煤灰组

成中二氧化硅含量分布在势,所占百分比约为76%22;%A~l40%有集中的趋

2O3含量分布在

离散2%~;1氧化8%的占比为钙含量分5布5在%,其余含量内分布较为且规律不明显。

10%~38%,波动最大.6.2　煤灰熔融性温度

一般来讲,石炭二叠纪煤灰中的O温度较高;早、A中l2侏O3和i2较高,其煤灰熔融罗世煤灰中的CaO含量较高而。达拉布特一号矿主采煤层煤灰熔Al2O3较低,故其煤灰熔融温度也较低融温度分析情况见表1。由表1可知,矿区主采煤层煤灰熔融温度有一定波动,此为主采煤层灰成分的波动所造成。总之,达拉布特一矿煤层的煤灰属于较低软化及较低流动温度灰B13及。

B14212S8第6期

表1　主采煤层的煤灰熔融性温度波动情况

煤层B13煤层B14煤层

煤灰熔融温度最小值

STST

1110113011001120

最大值1380143014301450

煤质技术

℃

39393636

2019年11月

一定措施解决全水分高的问题,从而提高气化过程的能效以及降低气化废水处理量。

平均值样本量/个1234126212501277

FTFT

4　结　　论

层煤炭以长焰煤为主,局部位置有分布不均的不黏煤,主要煤质特征为低灰、特低硫、中高发热量、低磷、特低氟、特低氯煤;主采煤层煤灰成分以

新疆达拉布特一号矿主采B13煤层和B14煤

3　气化适应性分析

()固定床气化用煤煤质要求。固定床气化技1

术使用的原料煤可采用褐煤、长焰煤、贫煤和无烟煤,SiOaO和Al2为主,其次为C2O3,煤灰成分含量

波动较大,煤灰熔融性属于较低软化温度灰以及较但根据应用状况,对入炉煤主要煤质一般要求为:灰分(Ad黏结指数小于)在20%以下,灰熔融温度10,热稳定性TS,+6S大于T大于60%12。50℃艺最适宜的煤种为褐煤和低阶烟煤(2

)流化床气化用煤煤质要求。,流化床气化工对入炉煤主要煤质的一般要求为:入炉煤粒度控制小于入炉煤水分要求小于10.0%,灰分适应1性0mm较宽,(至30%),煤灰熔融性温度ST大于1250℃。

不同(,3

)气流床气化又分为干煤粉气流床气化工艺和气流床气化用煤煤质要求。按进料方式的水煤浆气流床气化工艺。干煤粉气化可气化无烟煤、烟煤、褐煤等各种煤,原料适应性较宽;水煤浆气化可气化改性褐煤和烟煤。干粉气流床气化工艺对入炉煤质的一般要求为:原料煤的FT要低于

灰分含量控50℃,烟煤全水低于制在20%以下4%,,煤褐煤全水低于的哈氏可磨性8指%数,在般要求为60以上。水煤浆气流床气化工艺对入炉煤质一:灰熔融温度灰分低于FT低于1300℃可磨性指数在20%6,水煤浆浓度大于60%,,煤煤中的的哈氏布特一4

)矿达拉布特一矿煤炭气化适应性分析0以上。

(煤炭原煤全水分在。达拉灰分及硫分均较低3%,通过浮选后灰分可控制到30%左右,灰分约,此可作为气化用煤的优势10%以下;该煤炭

,微量元素含量较低则有利于气化净化及废水的处理。煤灰熔融温度是气化用煤的重要指标之一,该煤炭灰熔融温度气化工艺煤灰熔融性温度略低ST约在1240℃,,对于固态排渣的鲁奇可通过调节汽氧比等参数以降低气化温度实现应用;煤灰软化温度可满足气流床液态排渣的要求。该煤炭以无黏结性的长焰煤为主,煤对二氧化碳反应性在可达到100%,热稳定性TS+6在磨性指数在51100℃时即该煤炭适用于气化用煤80左右。从煤质特性的角度分析考虑6%左右,哈氏可,,选择气化工艺时,需采取

低流动温度灰,适合作为气化用煤炭资源。

参考文献:

[1

]　郭旭颖,里煤层煤质特　莹,董艳荣,等征及洁净等级划分.宝日希勒露天煤矿[2

2018):8-1J],24(32.

.洁净煤技术,

[]　何　保,李振南,李茂丰,等质特征及洁净等级划分[J].舒兰街矿区煤层煤技术,24(2):20-25.

.洁净煤2018,

[3

]　吴双红,张质特征[　琳,张慧利,等.浚县新镇勘查区煤[4

]　李聪聪.J]彬长.洁净煤技术,矿区4号煤层20煤18,质特24(2):征及洁净26等-级30划.

分[[5]　白向飞J].洁净煤技术,,丁　华.现代煤质2017,技2术3([1):M].28北-京35:.

中国石化出版社,[6

]　傅　丛,白向2飞01,6:姜5　4-英6.8.

中国典型高砷煤中砷与煤质特征之间的关系及砷的赋存状态[],[7

]　刘成龙201,2,周3凤7(英1,张6艳-等101.J.煤炭学报):9征综合评价研究[J.中.宁夏特种煤资源煤质特]国矿业,861-67.

2017,26(7)

:[]　陈亚飞煤质技术.煤化工项目应重视煤质适应性研究[,2016(S1

):5-8.J].[9

]　丁[J]　华.煤质技术.现代煤化工设计煤种和校核煤种问题探讨,[10]　乔改瑞.宁东煤化工2018(气3):化用5煤-9煤.质预测研究[西安:西安科技大学,2016:43-46.D].[11

]　赵仕华及煤相.新疆和什托洛盖煤田白杨河矿区煤质特征分析[J].新疆地质,2015,33(2):283.

279-[12]　全国煤炭标准化技术委员会T5751—009[S].北京:.中国煤炭分类:中国标准出版G社B

/,

2010:01.

2　　作者简介:赵),前在煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院从事煤质分析与评价

　奇(1977-男,河北安国人,副研究员,目工作。

　(收稿日期:2019-08-21

)11

141