煤炭行业基础知识

1、煤炭行业基础知识一、基础知识煤是古代植物遗体的堆积层埋在地下后，经过长时期的地质作用而形成的。据研究，几乎所有的植物遗体，只要具备了成煤的条件，都可以转化成煤。不过，低等植物遗体所形成的煤，分布范围小，厚度薄，很少被人利用。那些分布广、规模大、利用广泛的煤，都是高等植物的遗体（主要是古代的蕨类、松柏类以及一些被子植物的遗体）形成的。在地球的历史上，最有利于成煤的地质年代主要是晚古生代的石炭纪、二叠纪，中生代的侏罗纪以及新生代的第三纪。这是因为，在这几个时期内，地球上的气候非常温暖潮湿，地球表面到处长满了高大的绿色植物，尤其在湖沼、盆地等低洼地带和有水的环境里，封印木、鳞木等古代蕨类植物生长得特

2、别茂盛。当时，高大的树木倒下以后，就会被水淹没了，这就造成了倒木和氧隔绝的情况。在缺氧的环境里，植物体不会很快地分解、腐烂。随着倒木数量的不断增加，最终形成了植物遗体的堆积层。这些古代植物遗体的堆积层在微生物的作用下，不断地被分解，又不断地化合，渐渐形成了泥炭层，这是煤的形成的第一步。由于地壳的运动，泥炭层下沉了。泥炭层被泥沙、岩石等沉积物覆盖起来。这时，泥炭层一方面受到上面的泥沙、岩石等的沉重压力，另一方面，也是更重要的方面，泥炭层又受到地热的作用。在这样的条件下，泥炭层开始进一步发生变化：先是脱水，被压紧，从而比重加大，而且石炭的含量逐渐增加，氧的含量逐渐减少，腐殖酸的含量逐渐降低。完成这

3、几个过程以后，泥炭就变成了褐煤。褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用，就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化，褐煤就逐渐变成了烟煤，最终变成无烟煤。依据物理和化学性质的不同，烟煤被划分为长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤和贫煤，12个种类。从煤炭的变质程度上，烟煤又可以分为低变质烟煤、中变质烟煤、高变质烟煤。所有煤中按变质程度分析，最低级的煤是褐煤，其特征是高水分，高氧含量（约1530），并含有一些腐植酸。主要用于发电和气化。褐煤主要分布在我国的东北和西南，其中内蒙古东部地区占77.55%，云南占11.88%。长焰煤、

4、不粘煤和弱粘煤属于低变质烟煤，是煤化程度稍高于褐煤，主要作为动力煤，个别长焰煤焦油产率高，可作为液化用煤。低变质烟煤的最大特点是灰分低、硫分低、可选性好，精煤回收率高。从总体上看，不粘煤和弱粘煤的煤质均优于其他煤种。气煤、气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤和贫瘦煤属于中变质烟煤，主要用途为炼焦或炼焦配煤，但也有相当一部分因灰分或硫分高，可选性差，精煤回收率低，只能作一般动力煤使用。贫煤是变质程度最高的烟煤，其化学性质已接近无烟煤，燃点高，燃烧火焰短，发热量高。按变质程度详细分类如下：无烟煤(WY)无烟煤挥发分产率低，固定碳含量高，密度大(密度最高可达1.90g/cm3)，硬度大，燃点高，燃烧

5、时不冒烟。对这类煤又分为：01号无烟煤为年老无烟煤；02号无烟煤为典型无烟煤；03号无烟煤为年轻无烟煤。如北京、晋城、阳泉分别为01、02、03号无烟煤。无烟煤主要是民用和制造合成氨的造气原料，而且还可以制造各种炭素材料，某些优质无烟煤制成的航空用型煤还可以用于飞机发动机和车辆马达的保温。目前我国攻克无烟煤炼焦技术难关，无烟煤也可以用于配煤炼焦。贫煤(PM)贫煤是煤化度最高的一种烟煤，不粘结或微具粘结性。在层状炼焦炉中不结焦。燃烧时火焰短，耐烧，主要适用于发电燃料，也可用作民用和工业锅炉的掺烧煤。山东淄博矿区有典型的贫煤。贫瘦煤(PS)贫瘦煤是高变质、低挥发分、弱粘结性的一种烟煤。结焦较典型瘦

6、煤差，单独炼焦时，生成的焦粉较多。配煤炼焦时，配入一定比例的贫瘦煤也能起到瘦煤的瘦化作用，对提高焦炭的块度能起到良好的作用。这类煤也是发电、机车、民用及其他工业炉窑的较好材料。河南省的鹤壁矿区就有典型的贫瘦煤。瘦煤(SM)瘦煤是低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤。在炼焦时能产生一定量的胶质体。单独炼焦时，能得到块度大、裂纹少、抗碎性较好的焦炭，但焦炭的耐磨性较差；作为炼焦配煤使用时效果较好。高灰、高硫的瘦煤一般只作为电厂及锅炉燃料。峰峰四矿产典型的瘦煤。焦煤(JM)焦煤是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。加热时能产生热稳定性很高的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦

7、炭，其耐磨性也好。但单独炼焦时，产生的膨胀压力大，使推焦困难。作为炼焦配煤使用，效果较好。峰峰五矿、淮北石台矿及西山的西曲等矿井拥有典型的焦煤资源。肥煤(FM)肥煤是低、中、高挥发分的强粘结性烟煤。加热时能产生大量的胶质体。单独炼焦时能生成熔融性好、强度较高的焦炭，其耐磨性有的也较焦煤焦炭为优。缺点是单独炼出的焦炭，横裂纹较多，焦根部分常有蜂焦。我国开滦、枣庄是产肥煤的主要矿区。1/3焦煤(1/3JM)1/3焦煤是新煤种，它是中高挥发分、强粘结性的一种烟煤，又是介于焦煤、肥煤、气煤三者之间的过渡煤。单独炼焦能生成熔融性较好、强度较高的焦炭。焦炭的抗碎强度接近肥煤生成的焦炭，焦炭的耐磨强度又明显

8、高于气肥煤和气煤生成的焦炭。气肥煤(QF)气肥煤是一种挥发分和胶质层都很高的强粘结性肥煤类，有的称为液肥煤。炼焦性能介于肥煤和气煤之间，单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学产品。气肥煤最适合于高温干馏制造煤气，也可用于炼焦配煤，以增加化学产品产率。江西乐平和浙江长广煤田是我国气肥煤典型矿区。气煤(QM)气煤是一种煤化度较浅的炼焦用煤。加热时能产生较高的挥发分和较多的焦油。胶质体的热稳定性低于肥煤，能够单独炼焦。但焦炭多呈细长条而易碎，有较多的纵裂纹，因而焦炭的抗碎强度和耐磨强度均较其他炼焦煤差。在配煤炼焦是加入气煤，可增加煤气和化学产品的回收率。1/2中粘煤(1/2ZN)1/2中粘煤是一种中等

9、粘结性的中高挥发分烟煤。其中有一部分在单独炼焦时能形成一定强度的焦炭，可作为炼焦配煤的原料。粘结性较差的一部分煤在单独炼焦是，形成的焦炭强度差，粉焦率高。所以它主要用于气化用煤球和动力用煤，在配煤炼焦中也可适量配入。我国目前尚未发现单独生产1/2中粘煤的矿井。弱粘煤(RN)弱粘煤是一种粘结性较弱的从低变质到中等变质程度的烟煤。加热时，产生较少的胶质体。单独炼焦时，有的能结成强度很差的小焦块，有的则只有少部分凝结成碎焦屑，粉焦率很高。不粘煤(BN)不粘煤是一种在成煤初期已经受到相当氧化作用的低变质程度到中等变质程度的烟煤。加热时，基本上不产生胶质体。煤的水分大，有的还含有一定的次生腐植酸，含氧量

10、较多，有的高达10%以上。不粘煤一般用于气化及动力用煤。我国山西大同矿区以产典型的若粘煤为主。长焰煤(CY)长焰煤是变质程度最低的一种烟煤，从无粘结性到弱粘结性的都有。其中最年轻的还含有一定数量的腐植酸。贮存时易风化碎裂。煤化度较高的年老煤，加热时能产生一定量的胶质体。单独炼焦时也能结成细小的长条形焦炭，但强度极差，粉焦率很高。长焰煤一般不用于炼焦，多作为电厂、机车、工业炉窑燃料，也可用于气化用煤。辽宁省的阜新矿区是我国最大的长焰煤矿区。褐煤(HM)褐煤分为透光率PmV30%的年轻褐煤和Pm3050%的年老褐煤两小类。褐煤的特点为：含水分大，密度较小，无粘结性，并含有不同数量的腐植酸，煤中氧含

11、量高。常达1530%左右。化学反应性强，热稳定性差，块煤加热时破碎严重。存放空气中易风化变质、破碎成效块甚至粉末状。发热量低，煤灰熔点也低，其灰中含有较多的CaO,而有较少的A12O3。褐煤多作为发电燃料，也可作气化原料和锅炉燃料。有的褐煤可用来制造磺化煤和活性炭，也有的褐煤可作为提取褐煤蜡的主要原料。另外，年轻褐煤也适用于作腐植酸等有机肥料，用于农田和果园，起到增产作用。下图为我国煤炭资源分布情况：事中障世PJ二世y5K-SI草一5世一K1-K鼻本国上的中国国臧世旳阪照中国堆田山版壮I翎W年山版的1；4W万t中维人民据和国堆鈕哙舸，由图中可以看出，我国煤炭资源主要分布在山西、内蒙古、陕西、新

12、疆、贵州、宁夏、安徽、云南、河南、黑龙江。从地质成煤期分布来看：石炭二叠纪是最早的煤炭资源形成期，我国的石炭二叠纪煤基本上分布在黄河流域。石炭二叠纪煤种范围从长焰煤到无烟煤，在已探明的石炭二叠纪煤储量中，气煤占24%，无烟煤占17%，低变质烟煤占14%，贫煤占13%，焦煤占12%，肥煤占11%，瘦煤占9%。晚二叠纪是我国南方主要的成煤时期，晚二叠纪煤广泛分布于江南各省区，其中绝大部份资源集中于贵州和川南滇东北。在已探明的晚二叠纪煤储量中，无烟煤占62%，焦煤占16%，贫煤占11%，瘦煤占8%，肥煤占2%，气煤占1%。我国晚三叠纪煤的探明储量只有40亿吨，其中陕北三叠纪煤田就占了20亿吨，煤种为

13、气煤。另外20亿吨零星散布于全国各地，基本可以忽略不计。我国侏罗纪煤主要集中在内蒙古，陕西，甘肃，宁夏四省区交界地带和新疆北部。在各成煤期中，侏罗纪煤的平均含硫量最低，平均含灰量最低，这是侏罗纪煤的最大优势。侏罗纪的煤种范围从褐煤到无烟煤，在已探明的侏罗纪煤储量中，低变质烟煤占96%，气煤占3%，其他占1%。我国白垩纪煤分布于内蒙古东部和东北三省，其中内蒙古东部的白垩纪煤几乎全部是褐煤，且多适合露天开采，东北三省的白垩纪煤从长焰煤到无烟煤，黑龙江七台河煤田是唯一的白垩纪无烟煤产地。在已探明的白垩纪煤储量中，褐煤占了81%。第三纪是最后一个成煤期，由于经历的时间最短，所以煤的碳化程度普遍较低。煤

14、种范围从褐煤到气煤，在已探明的第三纪煤储量中，褐煤占90%，长焰煤和气煤占10%。煤主要用作燃料，也是冶金工业和化学工业的原料，按用途可以分为燃料用煤（动力煤）和化工原料用煤，燃料用煤主要用途包括电力、工业锅炉、日常生活、建筑材料生产以及其他生产燃料用煤，目前火力发电仍然占煤炭消耗总量中最大部分，几乎超过一半的煤炭用于火力发电。除了被用来燃烧之外煤还是用于化学工业的重要原料。以煤为原料，经化学加工，包括焦化、电石化学、煤气化等方式，可以使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品。主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。在煤化工可利用的生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今

15、仍然是化学工业的重要组成部分，炼焦煤的主要用途是炼焦炭，提取煤焦油、及炼焦煤气等产品。焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼而成，一般1.3吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢，是目前钢铁等行业的主要生产原料，被喻为钢铁工业的“基本食粮”；煤的气化在煤化工中也占有重要地位，用于生产各种气体燃料，是洁净的能源，有利于提高人民生活水平和环境保护，煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料；煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品，在石油短缺时，煤的液化产品将替代目前的天然石油。从近几年的国内煤炭营销数据上分析，耗煤的主要行业是电力、钢铁、建材和化工，而电力行业的煤炭消耗量占全国煤炭

16、消耗量的一半以上，15%的煤炭用于钢铁制造行业，12%的煤炭用于建材加工业，5%的煤炭用于化工产业。随着经济发展，电力和化工用煤比重有增加的趋势。二、煤炭开采煤炭开采主要有露天开采和地下开采两种方式。露天采煤适用于埋藏比较浅的煤炭开采；对埋藏较深的煤炭，主要采用地下采煤方式。其工作方式主要包括掘进、采煤、运输等环节。IntvXL.掘进掘进主要指地下各种巷道的开掘活动。掘进的目的是通过开掘地下的各种巷道，构成采煤工作面后，利用采煤机采出煤炭。巷道掘进工作按开挖手段的不同分为机掘法和钻爆法机掘法是采用掘进机开挖岩石或煤，形成掘进巷道。钻爆法是采用凿眼机凿出炮眼，利用炸药、雷管爆破岩石或煤，而获得需

17、要的作业空间。目前我国大部分巷道的掘进工作主要采用钻爆法施工。巷道掘进工序主要有：1、利用掘进机或钻爆法开挖岩石或煤；2、进入工作面利用扒装机装运破碎的岩石或煤；3、对巷道采用锚杆、金属网或钢带、喷浆、U型钢可缩性支架进行支护；4、在绝好的巷道内接长施工用的管线及轨道等。采煤我国目前广泛应用的采煤工艺主要有：普通机械化采煤和综合机械化采煤。普通机械化采煤是在长臂采煤工作面上利用采煤机采煤、输送机运煤、支柱支护，从而完成采煤过程的工艺。采煤工序主要有：1、利用双滚筒采煤机割煤，同时利用刮板输送机和平巷带式输送机将运至采区煤仓；2、割煤后（循环进度一般为0.8m）推移刮板输送机，挂顶梁、支柱；3、

18、采至最大控顶距后，回撤末排支柱；采空区的处理方法采用全部冒落法，即随着工作面向前推进，有计划地回撤切顶排以外的支架，使直接顶岩层自行垮落，以缩短直接顶悬梁长度和质量，减少直接顶对采场和煤壁的压力，这种顶板管理方法为全部冒落法（全部垮落法）。普通机械化采煤工艺目前均采用高档普采法，其特点是大功率的双滚筒采煤机能够实现双向割煤，同时实现了采煤、装煤和运煤一体化；利用承载能力较强的单体液压支柱支撑顶板，较好的实现了安全采煤。综合机械化采煤是指采煤的全部生产过程，包括落煤、运煤、支护、顶板管理以及顺槽运输全部实现机械化。综合机械化工作面是指用滚筒式采煤机或刨煤机，自移式液压支架、可弯曲刮板输送机以及其

19、他附属设备等进行配套生产的工作面。运输运输是把煤炭及矸石从采掘工作面运输到地面，把材料及设备运送到井下个工作点，把工作人员输送到井上或井下的工作。矿井运输系统一般由输送机、矿车和提升设备构成。煤炭采出以后，运送带式输送机或大容量矿车通过运输大巷将煤炭运至主井煤仓，再通过主井提升系统以带式输送机或箕斗输送至地面煤仓，然后经地面运输系统进入配套选煤厂。三、煤炭加工煤炭加工，即为提高煤质或煤炭利用价值以获得适合不同需要的商品煤或煤制品,应用各种机械、物理、化学等方法对原煤进行的处理工作。主要包括：筛分、选煤、型煤、水煤浆、配煤、煤炭气化、煤炭液化等。（一）筛分筛分是用筛子把煤炭按照粒度大小进行分离的

20、作业过程。煤炭企业通常使用筛分分析的方法来检查筛分和破碎过程所需要的物料粒度组成。煤炭筛分试验方法按国家标准煤炭筛分试验方法进行。煤样可按下列尺寸筛分成不同粒级：100mm、50mm、25mm、13mm、6mm、3mm和0.5mm根据煤炭加工利用的需要，可增加（或减少）某一或某些级别，或以生产中实际的筛分级代替其中相近的筛分级。上述煤炭粒度的筛分可在实验室振动筛和手筛上进行。粒度组成是指把物料用一组不同筛孔的筛子筛分，使物料按粒度大小进行分级。筛分所得产物称为粒级，例如经过筛分后所得50-25mm的产品，称为50-25mm粒级。各粒级产物占物料总量的百分比称为粒度组成。每一种粒级均以该产物的最

21、大粒度和最小粒度来表示。当物料沿筛面连续向前运动的过程中，粒度小于筛孔的部分物料，将透过筛孔成为筛下物，而粒度大于筛孔的物料，则留在筛上，最终从筛分机的末端排出而成为筛上物。在筛分机入料中所含粒度大于筛孔的则称为筛上粒级，小于筛孔的粒级称为筛下粒级。煤炭按粒度分级的粒级尺寸如下表所示。粒度名称粒度符号粒度尺寸（mm）特大快T100大块D50-100中块Z25-50小块X13-25粒煤L6-13粉煤F6（二）选煤选煤是根据煤中各种组分的密度、表面物理化学性质以及其他性质的差异而分选成不同灰分产品的加工过程。选煤的主要任务是清除煤中的无机矿物质，降低煤的灰分和硫分，改善煤质，生产多种产品，使产品各

22、尽其用，提高煤炭的使用价值和经济效益。选煤方法包括重力选煤法、浮选法、电选法等。重力选煤法仍然是最主要的选煤方法。重力选煤法是根据煤的密度和浓度上的差异，在重力选煤设备中具有不同的运动状况，而进行分选的方法。各种煤粒因其性质上的差别，使它们在分选过程中表现出不同的运动速度和运动方向。如密度和粒度的差别大的煤粒，则煤粒的运动速度和运动方向的差别也大，煤粒彼此间分选就越容易、越迅速。虽然煤的形状和硬度也影响分选过程，但对多数重力选煤过程来说，并不是主要的因素，而且目前对它只能作定性的描述。因此，在重力选煤过程中，影响煤可选性难易程度的主要因素是粒度组成和密度组成。煤的密度组成是指煤中不同密度级的物

23、料占物料总量的百分比，它是评定煤的可选性主要依据。密度组成是通过浮沉试验测定的。浮沉试验在一般情况下采用筛分试验所得的窄级别煤样。浮沉试验就是把煤放在不同密度溶液中顺序地进行浮沉，将煤分成不同密度级别，经过几个密度液浮沉分离，就可以得出n+1个密度级物料，并对每一个密度级物料进行化验，这样就可以得出不同密度级数量和质量的关系。一般浮沉试验所用密度液的密度为：1.3、1.4、1.5、1.6和1.8五种，这样，可以把煤分为一1.3、1.31.4、1.41.5、1.51.6、1.61.8和+1.8六个级别的产物。必要时可增加或减少密度级的数目。1、跳汰选煤跳汰选煤一般以水作为介质，将煤在垂直升降的变

24、速水流中按密度分选的过程。实现跳汰选煤的设备叫做跳汰机。跳汰选煤是目前应用得最广的一种选煤方法。它具有设备简单、出产能力大等优点。被分选的物料在跳汰机的筛板上形成物料层。跳汰机运行时，物料受到两个方向水流的作用，一个是沿筛板垂直方向的交变水流，主要作用是使物料分层，另一个是水平方向的水流，主要作用是推动物料移动和前进。跳汰选煤的基本原理如下（1）在上升水流作用下的分层入选原煤和水（冲水）一齐给入跳汰机，均匀地分布在跳汰室的筛板上，形成一定厚度的床层。当压缩空气进入跳汰机下部，在跳汰室产生上升水流，在上升水流的作用下，物料床层逐渐松散，并随之上升。这时床层中的煤和矸石按照本身的密度和粒度特性彼此

25、作相对运动而进行分离，煤的密度小，上升得快，冲得较高；而矸石的密度大，上升得慢，冲得较低。使得原来压在矸石下面的煤块，就可能越过矸石而上升到上层。（2）在下降水流作用下的分层当压缩空气被排出时，水流下降，在下降水流期间，产生向下吸的力量，各种颗粒亦随之下降，床层逐渐紧密，并继续进行分层。密度较大的矸石最先下沉，最早沉到筛板上；煤的密度小，下降得慢，落到矸石层的上面。下降水流结束后，分层即告终止，完成了第一个跳汰循环。每一个跳汰循环，煤和矸石混合物都受到一次分选作用，经过多次反复后，分层逐渐清晰。最后，低密度的精煤在最上层，而密度大的矸石则在最低层。（3）在水平流作用下的分离在跳汰机中除了由压缩

26、空气驱动的垂直方向动作的上下水流外，在水平方向上也有水流作用，水平水流的作用使密度低的煤冲得远，而矸石则冲得近，这样煤和矸石救彼此分离开来，实现选煤分离作业。2、重介质选煤重介质选煤是将原煤放在密度高于水的重介质中分选的一种重力选矿方法。重介质选矿所用的介质有两类：重液和重悬浮液。重液是各种可溶性的高密度盐类的水溶液，如氯化锌的水溶液或某些高密度的有机液体（如三氯甲烷、四氯化碳等）。重悬浮液是由高密度的矿物细粉（如磁铁矿、黄土等）在水中形成悬浮状态的混合液。重介质选煤是当前最先进的一种重力选煤方法。其主要优点是：（1）可以严格地按密度分选，分选效率高；(2)能有效地分选难选煤和极难选煤；(3)

27、对原煤的适应性强，生产中受给煤量和原煤质量波动的影响较小；(4)入选粒度范围宽，入料上限大，其上限可达5001000mm，因此可代替人工手选，使选煤过程全部机械化；(5)重介质分选设备构造简单，生产操作和工艺过程的调整比较方便等。3、浮选浮选是根据物料表面物理化学性质的差异，使煤和矸石分离的一种选矿方法，它广泛地用于精选煤泥和各种有用矿物。工业生产中较常用的是泡沫浮选，它的特点是有用煤炭选择性地附着在矿浆中的空气泡上，并随之上浮到矿浆表面，达到有用煤炭与矸石的分离。煤泥是指粒度V0.5mm煤粉在水洗时形成的泥状物。选煤厂的煤泥来源于两方面，一是来自入选原煤即在开采、运输过程中产生的原生煤泥；二

28、是在选煤过程中，由于各种破碎作用新产生的一些次生煤泥。这两部分煤泥合计约占入料的1530左右。由于各种重力选煤方法的有效分选下限，只能达到0.5mm左右或略小一点，而浮选是目前精选细粒级煤泥的最有效的分选方法。1CleanCoalMineralMatter(Refuse)-FineAirBubblesCleanCoalFrothMechnnicalAgitator为了扩大煤和矸石表面性质的差异，提高浮选效果，必须向矿浆中添加一定量的浮选药剂，以增强煤粒表面的疏水性，另外，在单纯的煤浆中充气，产生的气泡是极易破裂的，因此，还必须添加一定量的药剂来增加气泡的稳定性和分散度。所以，添加浮选药剂是保证

29、实现浮选过程的重要措施。浮选药剂主要有起泡剂、捕收剂。起泡剂：主要作用发生在气液相界面上，能促进空气在矿浆中有效地分散，获得一定尺寸的稳定气泡，如各种醇类和松节油。捕收剂：主要作用发生在固液相界面上，增强煤粒表面疏水性以促进煤粒向气泡粘附，提高煤粒在气泡上固着强度。如煤油、轻柴油等。4、电选电选的基本原理：电选是根据矿物之间电性的差异利用电选机分离矿物的选矿方法。矿物电性可用介电常数、电阻、比导电度和整流性来描述。一般地讲，凡介电常数较小、电阻较大、比导电度高的矿物都是不易导电的，在电选中常作为非导体矿物产出；与此相反，凡介电常数较大、电阻较小、比导电度低的矿物往往容易导电，在电选中常作为导体

30、矿物产出。矿物电性差异是电选的内因，而要分离它们，还必须创造合适的外部条件。电选机提供适当的电场，加上重力场和离心力场。这样，在电选过程中，电场作用力、重力、离心力以及磨擦力等共同作用在矿粒上，这些力的合力决定矿粒的去向。要实现电选分离必须满足以下条件：非导体矿粒所受的电场作用力矿粒所受重力、离心力等力的合力导体矿粒所受的电场作用力。矿粒所受电场力的大小跟矿粒携带的电量有关。导体矿粒由于其导电性好，在于电极接触过程中易放电，即使其起始获得再多的电荷，最终也只能剩下少量电荷，它所受的电场力是很小的，上面不等式的右边条件是容易满足的。为满足不等式左边的条件，就必须提高非导体矿粒所受的电场作用力。静

31、电场和电晕电场的复合电场可使非导体矿粒带更多的电量。同时，为提高电场强度，采用高电压，这样非导体矿粒受到很大的电场作用力，能够克服重力、离心力等竟争力，实现电选分离。常用的电选设备为鼓筒式电选机。其电选过程和原理为，当高压直流负电通至电晕极和静电极后，由于电晕极直径很小，其附近形成很高的电场强度，于是电晕极向鼓筒方向放出大量高速运动的电子，这些电子撞击空气分子使之电离，正离子飞向负极，负离子飞向鼓筒产生电晕放电。这样，靠近鼓筒一边的空间都带负电荷，静电极则只产生高压静电场而不放电。矿粒由给矿斗经振动槽均匀地给到鼓筒表面上并随之进入电场，开始时导体和非导体矿粒都吸附负电荷，导体矿粒很快把负电荷通

32、过鼓筒传走，同时又受到高压静电场的感应，靠近静电场的一端感生正电，靠近鼓筒的一端感生负电，负电又迅速的由鼓筒传走，最终只剩下正电荷，受到高压负电极的吸引，加上矿粒本身重力和离心力的作用，使它脱离鼓筒落下而成为导体产品；非导体矿粒所获负电荷很难传走，受到鼓筒的吸引而紧贴与鼓筒表面，随鼓筒转动至电场背面刷子刷下成为非导体产品；中等导电的颗粒则在中间落下成为中矿。鼓筒式电选机最适宜的入选物料粒度为0.1-lmm。入选物料需进行干燥，因为水分会使导体与非导体矿粒的电性差异缩小或消失。入选物料性质不同，电选条件也应随之改变，因此在实际生产中，应对电压、电机位置、鼓筒转速及分矿板位置随时进行调整。精选工艺

33、是将粗精矿用摇床进一步丢弃尾矿，然后再用浮选、电选及重选法分别得到单矿物产品。（三）型煤以适当的工艺和设备，可以将具有一定粒度组成的粉煤加工成一定形状、尺寸、强度及理化特性的人工“块煤”，这种人工块煤称为型煤，这样的加工过程称为粉煤成型。粉煤成型的目的是根据型煤不同用途的需要，克服煤炭天然存在的缺陷，赋予原煤所没有的优良特件，使之符合用户的最佳需求，实现煤的清洁、高效利用。粉煤成型后与原煤及天然块煤相比，具有下列一些特点。（1）粒度均匀（2）孔隙率大（3）反应活性高（4）改质优化：型煤可以通过原料煤混配、掺入添加剂、快速加热等成型工艺，对原煤进行调质和优化。型煤分类如下表所示：型煤工业型煤气化

34、用型煤化肥造气用型煤工业燃气用型煤燃料型煤工业锅炉用型煤工业窑炉用型煤铸造炉用锻造炉用倒焰窑用轧钢加热炉用蒸汽机车用型煤铁路蒸汽机车船用蒸汽轮机炼焦型煤冷压型焦用型煤热压型焦用型煤炼焦配用型煤民用型煤蜂窝煤普通蜂窝煤圆形方形六角形上点火蜂窝煤航空保温型煤烧烤方形炭煤球炊事、取暖用型煤火锅用型煤手炉、被炉用型煤烧烤用型煤型煤工艺主要有以下几种方式：无粘结剂冷压成型即粉煤不加粘结剂，共靠外力的作用而成型。许多国家已广泛采用这种方法来制造泥炭、褐煤型煤。对于烟煤与无烟煤，由于它们的煤化度高，其粉煤无粘结剂成型较为困难。有粘结剂冷压成型即在粉煤中加入粘结剂再经压制成型。在烟煤、无烟煤等无粘结剂成型较为

35、困难的情况下，工业上普遍采用粘结剂冷压成型方法。热压成型非炼焦烟煤（如气煤、弱粘结性煤等）在快速加热条件下粘结性可大大提高，当加热到塑性温度范围内趁热压制，可以在中压下成型，这种成型方法称为热压成型。（四）水煤浆水煤浆的浓度通常为6575。典型的水煤浆大约是由70%的煤30%的水配以1%左右的添加剂加工成的浆体，其粘度（在低切变下）约1000mPa.s，可以管道运输和长时间储存，其热值相当于燃烧油的一半。虽然水煤浆中含水，使燃烧热值降低，增加了排气量，热损失大。然而，燃烧的实验结果表明，水煤浆中含30%左右的水分蒸发所需的热量仅占其热值的3-4%，燃烧时生成的水煤气还能使燃烧质量提高，因此这种

36、燃料中所含的水分对燃烧过程未造成较大的不利影响。它既保留了煤的燃烧特性，又具备了类似重油的液态燃烧应用特点，水煤浆的收到基低位发热量Qneta=18.8210.91MJ/kg,1.82.1吨水煤浆约可替代1吨重油。水煤浆技术包括水煤浆制备、储运、燃烧等关键技术，是一项涉及多门学科的系统技术。水煤浆具有燃烧效率高、污染物排放低等特点，可用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油，在矿区可用中高灰煤浆替代优质煤燃烧，亦可作为气化原料，用于生产合成氨、合成甲醇等。水煤浆技术是我国现阶段成熟的可以推广的一项代油、环保、节能技术。发展水煤浆技术，用煤制取清洁燃料，以煤代油，是我国能源长期稳定发展的战略和现实选

37、择。（五）配煤配煤是指根据用户对煤炭质量的要求，将若干种不同种类、不同性质的煤按照一定比例掺配加工得到对锅炉燃烧状况最佳的燃料煤。原料煤的发热量、挥发分、硫分、灰分等主要指标存在着线性可加成性，通过优化配比，使各原料煤的各成分和性质间实现取长补短，互为补充，充分发挥各种原料煤的优点和长处，综合性能优于其中任一种原料，既符合燃烧要求又减少污染排放。需要指出的是，配煤的某些特性（如煤灰熔融性温度、着火特性、结渣特性、排放特性）并非完全符合各原料煤相应性质的加权相加，而可能存在着非线性关系。（六）煤炭气化煤炭气化是以煤炭为原料，采用空气、氧气、二氧化碳和水蒸气为气化剂，在一定温度和压力等条件下，在气

38、化炉内进行煤的气化反应，可以生产出不同组分不同热值的煤气的工艺过程。煤炭气化过程一般包括干燥、热解、气化和燃烧等几个阶段。干燥：煤进入气化炉后，随着温度的升高，煤中水分会受热蒸发，从而使煤料得到干燥。热解：干燥的煤料随着温度的进一步升高，煤分子会发生热分解反应，生成一定数量的挥发分（包括干馏煤气、焦油、热解水等）。同时，不挥发的物质形成半焦。气化：煤热解后形成的半焦在高温下与通入气化炉的气化剂发生气化反应，生成以co、h2、ch4及co2、n2等为主要成分的气态产物，即煤气。燃烧：部分煤料与气化剂中的氧发生燃烧反应为煤炭气化提供必要的热量。煤在气化炉内的状态，分为移动床、流化床、气流床及熔融床

39、四种。移动床气化是煤料靠重力下降与气流接触的气化过程。流化床气化是向上移动的气流使煤料在空气中呈沸腾状态的气化过程。气流床气化是气体介质夹带煤粉并使其处于悬浮状的气化过程。熔融床气化是煤料与空气或氧气随同蒸汽与床层底部呈熔融态的铁、灰或盐相接触的气化过程。（七）煤炭液化煤炭液化通常是指将煤炭经过化学加工转化成洁净的便于运输和使用的液体燃料、化学品或化工原料的一种先进的洁净煤技术。煤炭液化有两种完全不同的技术路线：直接液化和间接液化。煤炭直接液化是指通过加氢使低阶煤中复杂的有机化学结构直接转化为液体燃料，转化过程是在含煤粉和溶剂的浆液系统中进行加氢，需要较高的压力和温度。直接液化的优点是热效率高

40、、液体产品回收率高；主要缺点是煤浆加氢工艺过程各步骤的总体操作条件相对严格。煤炭间接液化是指将煤气化制合成气以（CO+H2）为主，经过催化合成液体燃料，其优点是煤种适应性较宽，操作条件相对温和，煤灰等三废问题主要在气化过程中解决，其缺点是因涉及到煤气化制合成气过程，总效率较低，选择性较差。四、煤质要求以上所述煤炭加工方法中，筛分和选煤尤为重要，是煤炭产品分类的重要方法，更是保证和提高煤炭产品质量的重要手段，为煤炭营销市场的稳定发展提供有力的技术保障。煤炭加工的多种技术手段使煤炭企业可以适应发电、冶炼、建材、化工等多种行业对煤炭质量提出的各种不同的要求。炼焦用煤的要求（1）灰分。在炼钢或高炉炼铁

41、中，焦炭的灰分每提高1%，焦炭用量增加2%2.5%，溶剂石灰石的用量增加4%,高炉生铁含量降低3%,焦炭强度下降2.2%，而炼焦用煤的灰分在炼焦后全部残留于焦炭中，因此灰分成为生产冶金焦的主要质量指标之一，一般要求配煤的灰分在10%以下。（2）硫分。炼焦时，煤中的硫分约60%转入焦炭，硫是焦炭中的有害杂质，能使生铁变脆。为了脱除焦炭过高的硫分，需增加溶剂石灰石和焦炭的用量，从而降低了高炉的利用系数。焦炭的硫分每提高0.1%，石灰石和焦炭的用量将分别增加3.7%和1.8%,高炉生产能力降低2%2.5%。冶金焦的硫分规定不大于0.8%，而炼焦配煤的硫分一般应小于1%。（3）挥发分。为了满足钢铁工业

42、对冶金焦的需要,又能尽量多生产化学产品,炼焦配煤干燥无灰基挥发分一般在25%30%。近年来随着捣固炼焦新工艺的推广,气煤配比可以达到75%,配煤干燥无灰基挥发分超过34%。（4）胶质层厚度。胶质层是表示煤在加热时产生液体的数量的指标。配煤中必须具有一定的液体物质来粘结其他不能熔融的物质,使之成为坚固的冶金焦炭。配煤对胶质层的要求厚度为1520mm。高炉喷煤对煤质的要求高炉喷吹技术是将粉末状的煤和高炉热风一起从高炉风口喷入高炉,在风口前燃烧,产生热量和一氧化碳,作为高炉的热量和还原剂,代替部分焦炭进行高炉冶炼,从而节省焦炭。高炉喷吹用煤应能满足高炉冶炼工艺要求和对提高喷吹量和置换比有利,以便替代

43、更多的焦炭。高炉喷吹对煤质性能的要求及相关指标有：工业分析指标、发热量、粒度及均匀性、可磨性、燃烧性、爆炸性、反应性、灰熔融性、燃点、煤岩结构、灰成分分析、比表面积和密度等。归结起来主要有以下几方面。（1）煤的灰分越低越好。灰分含量应相同或低于使用的焦炭灰分，一般要求Adv12.5%。（2）硫含量越低越好。煤的含硫量应与使用焦炭的含硫量相同或更低，一般要求Stv0.61%。（3）胶质层厚度越小越好。YvlOmm，这样可以避免在喷吹过程中结焦、堵塞喷枪和风口影响喷吹和高炉正常生产。（4）煤的可磨性好。现高炉喷煤需要将煤磨到一定细度，可磨性好，则制粉消耗的电能就少，可降低喷吹费用。喷吹无烟煤粒度应

44、小些，喷吹烟煤粒度可以大些，而内在水分含量高的烟煤，在高炉富氧率较高时，粒度还可以更粗些。（5）煤的燃烧性能好（即其燃点低，反应性好等）。可使喷入高炉的煤粉能在有限空间和时间内尽可能多的气化，另外燃烧性好的煤也可以磨得粗一些，降低磨煤能耗和费用。反应性好的煤，不仅可提高煤粉燃烧率，扩大喷吹量，还可以减少焦炭的气化反应，对焦炭强度起到了保护作用。（6）煤的发热量越高越好。喷入高炉的煤粉是以其放出的热量和形成的还原性气体CO、h2来代替焦炭在高炉内提供热源和还原剂，因此煤的发热量越高，在高炉内放出的热量越多，置换的焦炭量也越多。总之，以喷吹煤的性能要求来对照生产用的各种煤，任何一种煤都不能达到全部

45、要求，而且产地远近、开采方法、运输方式等因素也影响了煤炭产品的价格。为了获得较全面的喷吹效果和经济效果只有利用配煤才能达到。常用含碳量高、发热量高的无烟煤和挥发分高、易燃烧的长焰煤配合，使混合煤的挥发分达到20%25%，灰分在12%以下，这样能充分发挥两种煤的有点以及取得良好的喷吹效果。烧结矿对煤质的要求烧结是将各种不能直接入炉的炼铁原料如精矿粉、高炉炉尘及硫酸渣等配加一定的燃料和溶剂，加热到13001500摄氏度，使粉料烧结成块状的工艺，是冶炼前原料准备的一个重要环节。在烧结料中，燃料占7%(FC=3%5%),主要使用无烟煤，煤质要求是低灰、低硫、高发热量。根据烧结和高炉炼铁的工艺要求，供应

46、烧结用煤的无烟煤的灰分应在12.5%以下，硫分在0.7%以下。电厂锅炉对煤质的要求电厂锅炉按燃烧方式可以分为以下几类：(1)层燃炉。层燃炉有炉箅(或称炉排)，煤炭或其他固体燃料在炉箅上的燃料层内燃烧。燃烧所用空气由炉箅下送入，穿过染料层进行燃烧反应。部分未燃尽的可燃气体和被气流吹起的细粒燃料，仍可在燃料层上的炉膛空间中继续燃烧。室燃炉。室燃炉中的燃料主要是在炉膛空间悬浮燃烧。这是电厂锅炉的主要燃烧方式。在燃烧煤粉的室燃炉中，由于排渣方式不同，又可分为固态排渣煤粉炉和液态排渣煤粉炉。(3)旋风炉。旋风炉是一个以圆柱形旋风筒作为主要燃烧室的炉子，气流在筒内高速旋转，煤粉气流沿圆筒切向送入或由筒的一

47、端旋转送入。较细的煤粉在旋风筒内悬浮燃烧，较粗的煤粒则贴在筒壁上燃烧。筒内的高温和高速旋转气流是燃烧加速，并融化灰渣，形成液态排渣。旋风筒有立式和卧式两种，可燃用粗煤粉和煤屑。火炬层燃炉。用空气或机械播撒方式把煤炭抛入炉膛空间，然后落到炉箅上的燃烧方式称为火炬层燃。实际上有些细煤屑在炉膛空间完全燃尽；较大颗粒可能在空间内烧火后再落到煤层上继续燃烧，大的煤块则在落到煤层上以后才开始着火燃烧。这种炉子往往配以链条炉箅，并且勇于容量不大的锅炉。(5)沸腾炉。沸腾炉也称流态化燃烧炉。炉子底部为一多孔的布风板，空气以高速穿过孔眼，均匀进入布风板上的床料层中，床层中的物料为固体颗粒和少量煤粒，当高速空气穿

48、过时床料上下翻滚，形成“沸腾”状态。在沸腾过程中煤粒与空气有良好的接触混合，燃烧快，效率高。床层内安置以水和蒸汽(或空气)为冷却介质的埋管，把床层温度控制7001000摄氏度。(6)循环流化床锅炉。循环流化床锅炉是在沸腾炉基础上发展起来的一种锅炉，其性能指标超过沸腾炉。循环流化床锅炉的特点是进一步细化煤粒，提高流化风速，在炉膛出口安装了高温分离器，使颗粒与气流分离，气流进入省煤器加热燃烧用空气，固体颗粒再送进炉膛流化燃烧，以此反复循环流化。对电厂锅炉热力工作影响大的指标主要有：干燥无灰基挥发分、收到基灰分、收到基水分、干燥基全硫、收到基低位发热量及灰熔融性。(1)挥发分。不同的电厂锅炉对挥发分

49、都有具体的要求，电厂的煤炭要按设计的挥发分要求选择和供应。从炉型情况分析，层燃炉、室燃炉对煤炭的挥发分要求更为严格；旋风炉、沸腾炉和循环流化床锅炉对煤种要求较为宽松，可选用煤炭的挥发分区间较大，煤种适应性强。(2)灰分。灰分对燃烧的影响表现为：灰分高会使火焰传播速度减慢，燃点推迟，燃烧温度下降，燃烧稳定性变差，甚至造成灭火，同时灰分过高，还容易加剧设备的磨损，缩短设备使用寿命。灰分过低，在层状燃烧是，由于灰渣太薄容易把炉箅烧坏。从灰分的适应性看，循环流化床锅炉对灰分适应性最强。水分。水分既是数量指标又是质量指标，煤的水分升高，发热量降低，锅炉排烟温度升高，影响发电锅炉的燃烧效率。在使用煤粉燃烧的锅炉中，入炉前对煤粉要经过干燥处理，以减少水分对发电锅炉硫分。硫燃烧后生成SO2和SO3，它们极易与烟气