黔東北地區上二疊統吳家坪組C1煤層煤質特征

陳德榮，吳 波

（貴州省地質礦產勘查開發局117地質大隊，貴州 貴陽550018）

1 地質特征

黔東北地區位于揚子準地臺黔北臺隆－遵義斷拱－鳳岡北北東向構造變形區北部，以新華夏系為主，并有華夏式構造。呈現北北東向壓性結構面，由于新華夏系進一步扭動，常有弧形彎曲。區內以燕山期造成的淺層構造變形最為強烈，多呈北東－南西向和近南北向線性延伸。出露地層有寒武系、奧陶系、志留系、二疊系和三疊系及第四系，巖性以海相碳酸鹽巖類為主，其次為碎屑巖類。區內未見巖漿巖和火成巖。

區內含煤巖系為二疊系上統吳家坪組，為潮坪沼澤－淺海相含煤沉積地層。由灰巖、泥巖、粉砂質泥巖、粉砂巖、細砂巖、鋁土質泥巖、炭質泥巖及煤層（線）組成，厚26～39m，平均31.73m。區內僅含1層可采煤層（C1），厚 0.15～3.48m，平 均 0.92m，含 煤 系 數2.9%［1］。

2 煤層特征及煤類

C1產于上含煤巖系下部，厚0.15～3.48m，平均0.92m，變化系數0.32，穩定程度指數0.17。含1～3層夾矸，厚0.02～1.36m，巖性為泥巖、炭質泥巖，存在分支現象。屬較穩定、結構較復雜煤層。

C1呈灰黑－黑色，條痕棕褐、黑灰色，粉沫狀、碎塊，性脆，具玻璃－似金屬光澤。條帶狀結構，層狀構造，斷口呈階梯狀、參差狀，內生解理較發育，見團塊狀、星點狀黃鐵礦。以亮煤、暗煤為主，夾少量鏡煤和絲炭條帶，為半亮型煤。

煤的顯微組分含有機組分和無機組分，有機組分51.60%～67.93%，平均60.93%，無機組分32.40%～48.40%，平均39.07%，屬微硫化物質煤。

鏡煤最大反射率（%）在1.31%～1.35%，平均1.33%，變質程度屬煙煤Ⅳ階段。煤類以瘦煤為主，含少量的焦煤和無煙煤3號［1］。

3 煤質特征

3.1 工業分析及發熱量

煤質分析中水分、灰分、揮發分及固定碳項目，統稱為工業分析，它們是煤質分析常規項目，反映最基本的煤質特征，發熱量是評價煤炭質量的重要指標。以空氣干燥基水分（Mad）、干燥基灰分（Ad）、干燥基固定碳（FC，d）、干燥無灰基揮發分（Vdaf）及干燥基高位發熱量（Qgr，d）來表征。

C1煤層原煤 Mad在0.81%～4.73%間，平均1.78%，標準離差1.12，變異系數0.63。浮煤 Mad在0.90%～4.56%間，平均1.66%。原煤 Ad在19.73%～33.64%間，平均26.33%，標準離差4.91，變異系數0.19，屬中灰煤［2］。原煤 Ad變化不大，主要分布在中灰煤區間內，有3個樣品分布于高灰區間中。浮煤Ad在11.37%～29.62%間，平均18.46%。經原、浮煤灰分對比，說明洗選后煤中灰分有所降低，但降低幅度不大。

原煤干燥無灰基揮發分Vdaf在13.95%～22.86%之間，平均19.62%，標準離差2.41，變異系數0.12，屬低揮發分煤［2］。浮煤干燥無灰基揮發分Vdaf在8.39%～20.54%之間，平均16.76%。原煤FC，d在51.19%～65.10%之間，平均57.89%。浮煤 FC，d在55.93%～73.27%之間，平均為67.21%，屬中等固定碳煤［2］。原 煤 Qgr，d在 22.13～28.26MJ/kg，平 均24.86MJ/kg，標準差1.93，變異系數0.08，屬中熱值煤［2］。浮煤 Qgr，d在24.07～31.88MJ/kg，平均28.39 MJ/kg。

浮煤回收率在14.88%～38.61%，平均28.91%，浮煤回收率低，說明較為難選（表1）。

綜上所述：C1煤層屬中灰、低揮發分、中等固定碳、中熱值煤，浮煤回收率低。

表1 煤質分析結果

3.2 灰成分

SiO2一般在33.63%～42.86%之間，平均39.10%；Al2O3含量22.19%～35.00%，平均30.94%；Fe2O3含量在14.49%～21.16%，平均16.75%；CaO一般在0.47%～12.57%間，平均4.54%，TiO2一般在1.29% ～3.27%，平 均 1.87%；SO3在 0.05% ～6.25%，平均2.48%；K2O 在0.69%～1.52%間，平均1.14%；P2O5、MgO、Na2O、MnO2平均含量在0.05%～0.57%間。說明 C1灰成分以 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO為主，TiO2、SO3、K2O 等含量次之，含微量的 MgO、Na2O、MnO2，灰成分分析結果如表2所示。

沾污指數Rf，公式如下：

式中：灰中堿性氧化物指Fe2O3＋CaO＋MgO＋K2O＋Na2O；灰中酸性氧化物指SiO2＋Al2O3＋TiO2；Na2O指灰中Na2O的百分含量。

經計算：Rf＝0.02%～0.10%，平均0.06%，為低度沾污煤，說明燃燒過程中產生的灰粒對爐壁或后系統設備的沾結和污染程度小［3］。

表2 灰成分分析結果

綜上所述：C1煤層灰成分以 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO為主，TiO2、SO3、K2O 等含量次之，含微量的MgO、Na2O、MnO2，具低度沾污。

3.3 硫分及有害元素

原煤全硫（St，d）變化較大，在2.70%～5.39%之間，平均4.21%，標準離差0.92，變異系數0.22，屬高硫煤［2］。浮煤St，d變化較大，在0.95%～4.18%之間，平均2.64%。

硫在煤中以硫鐵礦（Sp，d）、硫酸鹽（Ss，d）、有機硫（So，d）3種形態存在，Sp，d變化大，原煤0.25%～4.15%，平均 2.58%，浮煤 0.23% ～3.34%，平 均1.50%。原煤Ss，d含量變化不大，在0.01%～0.67%，平均0.23%，浮煤0.00%～0.19%，平均0.11%。So，d變化大，原煤0.51%～2.25%，平均1.51%，浮煤0.53%～0.82%，平均0.71%。區內煤中硫以Sp，d為主，So，d次之，及少量Ss，d，但 H07、H08樣品以 So，d為主，Sp，d、Ss，d次之。脫硫率變化大，一般在20%～50%間，平均37.05%，屬較難脫硫煤，H07樣品僅為2.96%，而H04、H08達到60%以上。說明經洗選后，難以有效地降低硫分。

原煤F含量在340～1002×10－6，平均642.1×10－6，屬高氟煤。As含量在2～40×10－6，平均17.70×10－6，屬三級含砷煤。Cl含量在0.008～0.02%，平均0.012%，屬特低氯煤。P含量在179～413.5×10－6，平均295.88×10－6，屬低磷分煤［2］，硫分分析結果如表3所示。

綜上所述：C1屬高硫、高氟、三級含砷、特低氯、低磷煤，煤中的有害元素以S、F、As為主。Sp，d為主，So，d次之，及少量Ss，d，屬較難脫硫煤。在開發利用時，要采取有效措施，降低有害元素的環境污染問題。

表3 硫分分析結果

4 結語

黔東北地區上二疊統淺海相吳家坪組C1煤類以瘦煤為主，含少量的焦煤、無煙煤3號。屬中灰、低揮發分、中等固定碳、中熱值煤。灰成分以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO為主，具有低度沾污。工業用途為動力用煤，民用煤，火力發電，一般工業鍋爐用煤。

C1屬高硫、高氟、三級含砷、特低氯、低磷煤，煤中的有害元素以S、F、As為主。硫鐵礦以硫為主，有機硫次之，以及少量硫酸鹽硫，屬較難脫硫煤。在開發利用時，要采取有效措施，降低有害元素的環境污染問題。

［1］吳 波，敖金鵬，陳 川.貴州省務川縣黃河壩煤炭普查報告［R］.貴陽：貴州省地質礦產勘查開發局117地質大隊，2013.

［2］邵厥年，陶維屏，張義勛.礦產資源工業要求手冊［M］.北京：地質出版社，2010.

［3］陳 鵬.中國煤炭性質、分類和利用［M］.北京：化學工業出版社，2006.