煤岩分析及用途

摘 要：文章介绍了煤岩学的基本知识，总结了中国煤炭煤岩组成特点，并指出除了成煤因素（煤岩显微组分含量）以及变质因素（煤的镜质组反射率）两个因素外还有第三因素的存在影响煤的工艺性质；指出煤岩分析中的注意事项；对于煤岩分析的用途和应用领域，作者最后也进行了说明。

关键词：煤岩学；第三因素；煤岩分析；生产中；用途

煤岩学是结合岩石学方法来研究煤成因、性质和利用的学科，是公认的研究煤炭的有力武器，也受到了广大实际生产者和科研工作者越来越多的重视。

本文通过对煤岩分析及用途的分析和说明，初步探讨煤岩学在煤的研究中的作用。并结合实际，对一些常见问题进行讨论解答。

一、煤岩分析操作

（一）煤的反射率测定原理

反射率是指垂直反射时，反射光强度和入射光强度的百分比值，一般用R表示。

R=（γ反射光强度÷I入射光强度）×100%

测定煤的镜质体反射率是将已知反射率的标准片和煤样（镜质体）放在显微镜下，在一定强度的入射光中，它们反射出的微弱光流，通过光电倍增管转变为电流并被放大成较强的电信号，然后将电信号输出并反馈到記录装置。根据记录装置刻度盘上读出的标准片反射光强度值和煤的镜质体的反射光强度值，并根据标准片值算出测定值。

（二）煤的反射率测定操作

见国标GB/T6948-2008煤的镜质体反射率显微镜测定方法中的阐述。

二、煤岩分析注意事项

影响反射率的值的因素很多，主要有以下几种：

第一，制备合格的煤光片是测定准确的前提，一个合格的煤光片首先要有代表性，能够客观反映待测样的特点，其次要达到国标中的要求，表面没有太多划痕，组分清晰便于测定，如果样品抛光面的质量不合乎要求，如有较深的划道、布纹和斑痕，回使反射率值降低1%～2%。

第二，仪器本身质量及安装调试不符合国家标准，特别时孔径光栏、视域光栏、测量光栏中心不正或不匹配，都会使测值不准确。

第三，试验室温度的影响，温度波动大，浸油折射率会发生明显变化，影响反射率测定数值，温度升高，测值增加。冬天和夏天必须打开空调控温。

第四，测试组分选择不正确，反映不出煤的镜质组反射率值，达不到测试目的；还有被测区域附近有黄铁矿，会使测值增加0.22%左右。

第五，标准片的质量不符合要求，或选择的标准片与被测样品的反射率相差太大，都会造成较大的误差。

第六，电压不稳也会导致测值波动，一般要求电压在额定电压的90%～95%变化，所以最好配一个稳压器。

第七，灯的使用时间太长，功率达不到要求，或光电倍增管使用时间长灯都影响测值。

三、煤岩分析的用途和应用领域。

（一）中国煤分类完整体系的建立

把煤岩学中的镜质组反射率和煤的显微组分纳入中国煤分类的完整体系，确立了煤岩参数在例行煤质参数评价中的地位，推动煤岩学在煤加工转化领域中的应用与推广。

（二）反射率分布图

反射率分布图是把煤中镜质组反射率测值按一定间隔绘制的直方图。在煤焦生产中，它可以评价煤质，指导配煤炼焦和进行焦炭强度的预测研究。根据反射率的分布图还可以判别是否混煤和混煤的种类（当然只是从变质程度上鉴别煤种，而煤的工艺型指标没有完全反映），克服工业分析检测煤质指标得局限性，以保证煤炭的价格和质量相符，避免不法分子掺混煤种，钻煤类价格差异的空子。

如由典型的肥煤配上贫煤，当比例合适时，从例行分析看是优质的主焦煤，但它根本起不到典型焦煤的作用。如果将它作焦煤来配煤炼焦，所得焦炭耐磨强度明显恶化。

判别根据测值绘制得直方图，主要是看标准差的大小和凹口的数目：标准差大于0.1一般从商品煤角度认为是混煤（一些变质程度高的煤种如无烟煤除外），标准差数值越大混煤程度越高；凹口的数目反映混煤的程度以及混煤煤种的数量。

（三）配煤炼焦的预测方法

以镜质组反射率和惰质组含量为基础，研究开发出多种煤岩配煤炼焦方法，在焦化领域取得实效；通过对煤岩参数的测试，对炼焦用煤性质有了更全面的了解，为选择配煤和解释配煤炼焦出现的异常现象，提供有力的佐证。

当然这些配煤方法都必须经过实际生产的检验。

（四）煤化学研究

通过煤岩学研究，揭示了显微组分特征对煤成烃、煤自然发火倾向的认识，丰富了煤第三成因因素——还原作用的内涵。

四、煤岩分析在生产中常见问题

针对实际生产中遇见的常见问题，笔者根据煤岩学相关知识进行了讨论，并提出了响应的看法。具体如下：

（一）混煤的判定

在贸易中，根据国家标准商品煤反射率分布图的判别—GB/T15591-1995来区分是否是混煤，其中标准偏差S反映的是每个测点之间对光的反射强弱的偏离程度，不同煤种对光的反射强弱是不同的，如果标准偏差S大于0.1，一般从商品贸易的角度认为是混煤，如果标准偏差大于0.2，则认为是复杂混煤，如果标准差S介于0.1和0.2之间，则认为是简单混煤。

（二）煤的镜质组反射率是一个重要的煤变质程度（煤化程度）指标

煤的镜质组反射率和煤的干燥无灰基挥发份、空气干燥基水分、氢含量、密度等都是煤变质程度的指标，其中煤的干燥无灰基挥发份是最常用的变质程度指标，但易受煤岩组分和煤中无机矿物含量的干扰，如将煤中都镜质体、惰质体、壳质体完全分离出来各自单独做挥发份的测定（目前技术已经能够做到），就会发现三个组分的反射率数值相差很多，其中V壳质体> V镜质体> V惰质体。而公认的以煤的镜质组反射率来标识煤的变质程度更合适。

（三）煤的镜质组反射率和干燥无灰基挥发的相符性

煤的镜质组反射率和干燥无灰基挥发份都是反映煤变质程度的指标，这就决定了它们之间有较好的线性关系，但由于煤岩组分和矿物质含量的不同会对挥发份造成干扰，所以煤的镜质组反射率和干燥无灰基挥发份也有矛盾的时候。如典型的陕西弱粘煤干燥无灰基挥发份在37%左右，变质程度看似在气煤阶段，但陕西弱粘煤中含有大量的惰质体（和成煤环境有关），如果将它的镜质体单独分离出来做挥发份的试验会发现其数值远远高于37%，属于变质程度浅的煤种（如长焰煤），这与镜质组反射率测定的结论是相同的。

（四）生产单一商品煤或简单混煤。

配煤时可选择干燥无灰基挥发份相近的煤，很多情况下干燥无灰基挥发份相近的煤混合在一起后，煤的反射率分布也比较接近，能够到达单一商品煤或接近简单混煤的要求。

为了配煤时少走弯路，确保生产出来的煤到达买方的要求，最好是将所配的原煤各自做煤岩分析，然后将反射率分布图放在一起进行分析，看分布图的偏离程度。最后在实验室将各种原料煤按设定好的比例配合均匀后（可采用对辊碎样设备保证均匀）实际测定反射率，看标准偏差是否满足要求。

（五）煤岩分析—镜质组反射率的测定仅是煤化程度的指标

实际上煤岩分类只是根据镜质组反射率的高低来区分煤种，也就是说煤岩分类只是根据煤的煤化程度一个参数来区分煤种。

而前文中讲到的中国煤炭分类国家标准中，是根据二个参数，即根据煤化程度和工艺性质两个参数来区分煤种。

两个分类方案必然会出现矛盾的现象，比如煤岩分类中没有1/3焦煤的煤种，而中国有大量的优质1/3焦煤。

（六）单一煤煤岩分析中，反射率分布图标准偏差S与煤种的关系

单一煤反射率的测定中，不同煤种标准偏差S有差别，一般认为随着变质程度的加深，标准偏差S逐渐增大，即褐煤、长焰煤的标准偏差S数值最小（实际为在肥煤阶段标准偏差最小），而无烟煤的标准偏差S最大。单一无烟煤的标准偏差S已经大于0.1，甚至像乡宁的一些单一瘦煤的标准偏差已经大于0.1。这时要结合变质程度和反射率分布图来判断是否是混煤。

（七）混洗煤中各煤种比例的确定

根据在反射率分布图中出现的位置以及测点的多少，可以大致区分出由哪几种煤混洗，各种煤大致所占的比例。

一些实验室的煤岩分析中，在正式报告中给出了混洗煤中各个煤种所占的比例，这样的做法是不妥当的。原因如下：

1.不同煤的镜质组组分含量不一样，煤岩分析中仅能反映各种煤的镜质組所占比例，不能反映出各种煤所占的比例，除非是各个煤中镜质组组分的含量是一样的，而很多情况下是各个煤中镜质组组分的含量是不一样的。

2.前文中提到煤岩分类和中国煤炭分类是不同的，煤岩分类中没有1/3焦煤这个煤类，多了一个气肥煤的指标，并且反射率仅是煤煤化程度、变质程度的指标，煤岩分类和中国煤炭分类有冲突。

（八）二种焦煤混洗就一定是单一煤吗

不同焦煤的价格不同，更重要的是他们的出焦率不同，如果将两种变质程度有差别的焦煤混洗，可能会出现混煤的情况。像临汾乡宁的焦煤挥发份很低大约在19%左右，而临汾古县的焦煤挥发份较高大约在25%，这两种煤混洗肯定是混煤，因为这两种煤的变质程度相差较大。

五、结语

煤是一种世界上少有的复杂物质，而煤岩学是研究煤性质的有力工具。本文从煤岩的角度归纳了煤的基本性质，阐述了煤岩测定的过程以及煤岩测定过程中的注意事项，以及煤岩学的用途和应用领域。随着煤岩学不断的发展，更深入的揭示煤的性质，会进一步对煤炭资源的评价、工业利用和贸易等方面产生积极影响。

参考文献

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[6] [GB/T6948-2008]煤的镜质体反射率显微镜测定方法[R].北京：标准出版社.

作者简介：刘均兰（1986.02- ），女，江西上犹人，本科，助理工程师，研究方向：应用化学。