(壹)煤的物理性質
煤的物理性質是煤的某些化學成分和分子結構的外在表現。由原始成煤物質及其聚集條件、轉化過程、煤化程度、風和氧化程度決定。包括顏色、光澤、粉紅色、比重和堆積密度、硬度、脆性、斷裂和導電性。其中，除了比重和電導率需要在實驗室測量外，其他都可以通過肉眼觀察來確定。煤的物理性質可作為初步評價煤質的依據，並可用於研究煤的成因和變質機理，解決煤層對比等地質問題。
1.顏色
指新鮮煤表面的自然顏色，是煤吸收不同波長光波的結果。褐黑色，壹般隨煤化程度增加而加深。
閃耀
指煤的表面在普通光線下的反射能力。壹般為瀝青、玻璃和鉆石光澤。煤化程度越高，光澤越強；礦物質含量越多，光澤越深；風和氧化程度越深，光澤越暗，直至完全消失。
3.粉紅色
指的是將煤磨成粉的顏色或煤在釉面瓷盤上雕刻時留下的痕跡，所以也叫條紋色。淺棕色-黑色。壹般煤化程度越高，粉紅色越深。
4.比重和體積密度
煤的比重，又稱煤的密度，是壹定體積的煤除去孔隙後的重量與相同溫度和體積下水的重量之比。煤的容重也叫煤的重量或假比重，是壹定體積的煤包括孔隙的重量與相同溫度和體積的水的重量之比。煤的容重是計算煤層儲量的重要指標。褐煤的容重壹般為1.05 ~ 1.2，煙煤的容重為1.2 ~ 1.4，無煙煤的容重在1.35 ~ 1.8之間變化較大。煤巖成分、煤化程度以及煤中礦物質的組成和含量是影響比重和容重的主要因素。在礦物質含量相同的情況下，煤的比例隨著煤化程度的加深而增加。
5.困難
指煤抵抗外部機械作用的能力。根據機械外力作用方式的不同，煤的硬度可進壹步分為三類:刻劃硬度、壓痕硬度和耐磨硬度。煤的硬度與煤化程度有關，褐煤和焦煤的硬度最小，約為2 ~ 2.5；無煙煤的硬度最大，接近4。
6.脆性
就是煤被外力破壞的程度。原始成煤物質、煤的組成和煤化程度都對煤的脆性有影響。在不同變質程度的煤中，長焰煤和氣煤的脆性較小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆性最大，無煙煤的脆性最小。
7.破裂
指煤受外力撞擊後形成的斷面形狀。煤中常見的裂隙有貝殼狀裂隙和鋸齒狀裂隙。煤的原始物質組成和煤化程度不同，斷口形狀也不同。
8.電導率
指煤傳導電流的能力，通常用電阻率表示。褐煤電阻率低。當褐煤轉變為煙煤時，電阻率急劇增加。煙煤是不良導體，隨著煤化程度的增加，電阻率降低，到無煙煤時急劇下降，因此具有良好的導電性。
(2)煤的化學成分
煤的化學成分很復雜，但可以分為有機物和無機物兩大類，以有機物為主。
煤中的有機質主要由碳、氫、氧、氮、有機硫五種元素組成。其中，碳、氫、氧占有機物的95%以上。此外，還有極少量的磷和其他元素。煤中有機質的元素組成隨煤化程度的變化而有規律地變化。壹般來說，煤化程度越深，碳含量越高，氫和氧含量越低，氮含量越低。硫的含量只與煤的成因類型有關。碳和氫是煤燃燒時產生熱量的重要元素，氧是助燃元素，構成有機物的主體。煤燃燒時，氮氣不產生熱量，往往以遊離狀態析出。但在高溫下，壹部分氮轉化為氨和其他含氮化合物，可循環利用生產硫酸銨、尿素和氮肥。硫、磷、氟、氯和砷是煤中的有害元素。富硫煤燃燒時產生硫化物氣體，不僅腐蝕金屬設備，與空氣中的水反應形成酸雨，汙染環境，危害工廠生產，而且含硫、磷的煤用於冶金煉焦時，煤中的大部分硫、磷在冶煉時轉化為焦炭，進而轉化為鋼，嚴重影響焦炭和鋼的質量，不利於鋼的鑄造和加工。燃燒或煉焦含氟、氯的煤時，各種管道和爐壁都會受到強烈腐蝕。如果在釀酒和食品工業中使用含砷的煤作為燃料，砷含量高會增加產品的毒性，危害人們的健康。
煤中的無機物主要是水和礦物質，它們的存在降低了煤的質量和利用價值，其中大部分是煤中的有害成分。
此外，還有壹些稀有、分散和放射性元素，如鍺、鎵、銦、釷、釩、鈦、鈾等，分別以有機或無機化合物的形式存在於煤中。其中壹些元素壹旦達到工業級或可以綜合利用，就是重要的礦產資源。
通過元素分析可以知道煤的化學成分和含量，通過工業分析可以初步了解煤的性質，大致判斷煤的種類和用途。煤的工業分析包括水分、灰分和揮發分的測定以及固定碳的計算。
1.水分
指每單位重量煤的含水量。煤中水有三種存在狀態:外部水、內部水和結晶水。壹般用煤的內部水分作為評價煤質的指標。煤化程度越低，煤的內表面積越大，水分含量越高。水分對煤的加工和利用是有害的。在煤炭儲存過程中，可加速風化、開裂甚至自燃；運輸過程中，會增加體積，浪費運力，增加運費；結焦時消耗熱量，降低爐溫，延長結焦時間，降低生產效率；燃燒時，降低有效熱值；在高寒地區的冬天，煤會結冰，裝卸困難。只是煤球、煤球壓制時，需要適量的水才能成型。
2.灰
指煤在特定條件下完全燃燒後留下的固體殘渣。它來源於煤中礦物質的氧化分解。灰分對煤的加工利用極為不利。灰分含量越高，熱效率越低；燃燒時，熔融的灰也會在爐內形成熔渣，影響煤的氣化和燃燒，使排渣困難。煉焦時焦炭全部轉移，降低了焦炭強度，嚴重影響焦炭質量。煤灰的成分非常復雜，不同的成分直接影響灰的熔點。低灰熔點的煤在燃燒氣化時會給生產操作帶來很多困難。因此，在評價煤的工業用途時，有必要分析灰分成分，確定灰分熔點。
3.揮發物
指煤中有機物熱分解產生的可燃氣體。它是對煤進行分類的主要指標，用於初步確定煤的加工利用性質。煤中揮發分的產率與煤化程度密切相關。煤化程度越低，揮發分越高，揮發分逐漸降低。
4.固定碳
在測定煤的揮發分時，剩余的不揮發物質稱為焦渣。焦炭殘渣減去灰分稱為固定碳。它是煤中不揮發的固體可燃物，可用計算法計算。焦炭殘渣的出現與煤中有機質的性質密切相關。因此，根據焦炭殘渣的外觀特征，可以定性判斷煤的粘結性和工業用途。
(三)煤的技術特性
為了提高煤的綜合利用價值，有必要了解和研究煤的工藝性質，以滿足各方面對煤質的要求。煤的工藝性質主要包括:粘結性和結焦性、發熱量、化學反應性、熱穩定性、透光率、機械強度和可選性。
1.內聚力和結焦
粘結性是指煤粒在幹餾過程中，由於煤中有機物的分解和熔化，可以相互粘結成塊的性質。焦化是指煤在幹餾過程中形成焦炭的能力。煤的粘結性是煉焦的必要條件。粘結性好的煤壹定有好的粘結性，但是粘結性好的煤不壹定能單獨生產出質量好的焦炭。這就是為什麽煉焦需要配煤的原因。粘結性是煤的工業分類的主要指標，壹般用煤中有機質熱分解軟化形成的膠體厚度來表示，常稱為膠體層厚度。膠質層越厚，粘結性越好。判定粘結和結焦的方法有很多，除了膠質層判定法外，還有Logar指數法、Oya膨脹試驗等。粘結性受多種因素影響，如煤化程度、煤的成分、氧化程度、礦物含量等。煤化程度最高和最低的煤壹般無粘結性，膠質層厚度也很小。
2.熱值
是指單位重量的煤完全燃燒所產生的熱量，也稱為發熱量，通常表示為106J/kg。它是評價煤質，尤其是評價動力煤的壹個重要指標。在國際市場上，動力煤是按熱值定價的。自1985年6月以來，中國的改革遵循了幾十年的灰分到熱值的定價方法。發熱量主要與煤中可燃元素的含量和煤化程度有關。為了比較煤耗，在工業生產中，常將實際煤耗換算成發熱量為2.930368×107J/kg的標準煤進行計算。
3.化學反應性
也稱為活動。指煤在壹定溫度下與二氧化碳、氧氣和水蒸氣相互作用的能力。它是評價氣化煤和動力煤的壹個重要指標。反應性直接影響煤耗和煤氣的有效成分。煤的活性壹般隨著煤化作用的加深而降低。
4.耐熱性
也稱為耐熱性。指煤在高溫作用下保持其原有粒度的性能。這是評價氣化煤和動力煤的另壹個重要指標。熱穩定性直接影響爐內的正常生產和煤的氣化燃燒效率。
5.透光率
指煤化程度低的煤(褐煤、長焰煤等。).在特定條件下用硝酸和磷酸的混合溶液處理後，所得溶液的透光率稱為透光率。隨著煤化程度的加深，透光率逐漸增加。因此，它是區分褐煤、長焰煤和氣煤的重要指標。
6.機械強度
指塊煤受外力破碎的難易程度。機械強度低的煤投入氣化爐時，容易破碎成小塊和粉末，影響氣化爐的正常運行。因此，用於氣化的煤必須具有高的機械強度。
7.可選擇的
它指的是通過洗選從煤中除去汙垢帶和礦物質的難度。中國目前的選煤方法見第4節。
二、用途和技術經濟指標
(壹)煤炭的工業分類
65438-0958年，國家頒布了以煉焦煤為主的分類方案，為工業部門合理利用煤炭資源創造了有利條件，但在實踐中也存在壹些問題。在認真分析和吸收國外先進分類方法的基礎上，為了使各分類的技術經濟指標最能反映煤炭的質量特性，達到更加合理利用煤炭資源的目的，在1986中，國家重新頒布了從褐煤到無煙煤的綜合技術分類標準，將自然界中的煤炭分為14大類，其中褐煤和無煙煤分別分為2和3小類(表2。這是我國現行的煤炭分類國家標準。
表2.2.1中國煤炭分類國家標準(GB5751-86)
(1)分類指數及其符號Vr為幹無灰揮發分(%)；Hr為幹燥無灰氫含量(%)；GR.I(簡寫為G)為煙煤的粘結指數；y是煙煤膠質層的最大厚度；PM為煤樣的透光率(%)；b為煙煤的澳亞膨脹度(%)；Q-A.GNGW為恒濕無灰基煤的較高熱值(MJ/kg)。
(2)煤的編碼各種煤都用兩位阿拉伯數字表示。10表示煤的揮發分，單位數表示無煙煤和褐煤的煤化程度，煙煤的粘結性。
(2)各種煤的主要特性和用途
1.褐煤
它是最低的煤化煤。其特點是含水量高，比重低，揮發分高，不粘結，化學反應性強，熱穩定性差，熱值低，並含有不同量的腐植酸。常用作燃料、氣化或低溫幹餾的原料，也可用於提取褐煤蠟和腐植酸，制成磺化煤或活性炭。1號褐煤還可用作農田和果園的有機肥。
2.長焰煤
揮發分含量高，無或僅有少量粘結性，膠質層厚度小於5mm，易燃燒，燃燒時有長焰，故名長焰煤。可用作氣化和低溫幹餾的原料，也可用作民用和動力燃料。
3.不粘煤
含水量高，無粘結性，加熱時基本無膠體，燃燒時熱值低，並含有壹定的次生腐植酸。主要用於制造煤氣和民用或動力燃料。
4.弱粘性煤
含水量高，粘結性弱，揮發分高。加熱時能獨立產生較少的膠質和焦炭，但形成的焦塊小而脆，焦粉率高。這種煤主要用作氣化原料和動力燃料。
5.1/2中粘結性煤
粘結性中等，揮發分高。可作為配煤煉焦的原料，也可作為氣化煤和動力燃料。
6.煙煤
揮發分高，膠質層厚，熱穩定性差。能獨立成焦，但精制焦細長易碎，收縮率大，縱向裂紋多，抗碎性和耐磨性差。因此只能用於配煤煉焦，也可用於煉油、制氣、氮肥生產或動力燃料。
7.氣肥煤
其揮發分和粘結性很高，結焦性介於氣煤和肥煤之間。單獨煉焦時，可產生大量氣體和液體化學品。最適合高溫幹餾制氣，也是配煤煉焦的良好原料。
8.肥煤
粘結性好，揮發分中高。加熱時能產生大量膠體，形成大於25mm的膠體層，結焦性最強。用這種煤煉焦可以生產出具有良好的熔化性和耐磨性的焦炭，但這種焦炭有許多橫向裂紋，焦炭根部往往呈蜂窩狀，易碎成小塊。由於粘結性強，是配煤煉焦的主要成分。
9.1/3焦煤
它是壹種介於煉焦煤、肥煤和氣煤之間的過渡煤。粘結性強，中高揮發分。單獨煉焦時，可形成熔化性好、強度高的焦炭。因此，它是配煤煉焦的良好基礎煤。
10.煉焦煤
具有中低揮發份和中高粘結性，加熱時能形成穩定性好的膠體。單獨用於煉焦時，能形成結構致密、體積大、強度高、耐磨性好、裂紋少、不易破碎的焦炭。但由於其膨脹壓力高，容易推焦，損壞爐體，所以壹般用作煉焦配煤。
11.貧煤
它具有低揮發分和中等粘結性。單獨煉焦時，可形成尺寸大、裂紋少、抗碎強度好、耐磨性差的焦炭。因此，將其添加到煉焦配煤中，可以增加焦炭的破碎度和強度。
12.貧煤
揮發分低，粘結性弱，結焦性差。單獨煉焦時，會產生大量焦粉。但是它可以作為稀釋劑。因此可用於煉焦和配煤，也是民用和動力的良好燃料。
13.貧煤
有壹定的揮發分，加熱時不產生膠體，無粘結性或僅弱粘結性，燃燒火焰短，結焦時不結焦。主要用於電力和民用燃料。在缺乏貧料的地區，也可作為配煤煉焦的稀釋劑。
無煙煤
它是煤化程度最高的煤。揮發分低，比重大，硬度高，燃燒時煙霧少，火焰短，火力強。通常用作民用和動力燃料。優質無煙煤可用作氣化原料、高爐噴吹和燒結鐵礦石的燃料、制造電石、電極和碳素材料。
(3)工業用煤的質量要求
煤炭的工業用途非常廣泛，可以概括為冶金、化工、電力。同時在煉油、醫藥、精密鑄造、航空航天等領域也有廣闊的應用前景。所有工業部門對所用的煤都有具體的質量要求和技術標準。簡單介紹如下:
1.煉焦煤
煉焦是在幹餾爐中加熱煤。隨著溫度的升高(最終達到約65438±0000℃)，煤中的有機質逐漸分解。其中，揮發性物質以氣態或蒸氣態逸出，成為煤氣和煤焦油，剩下的不揮發產物是焦炭。焦炭在煉鐵高爐中起著還原和熔化礦石、提供熱能和支撐爐料、保持爐料良好透氣性的重要作用。因此，煉焦煤的質量要求旨在獲得機械強度高、塊度均勻、灰分和硫含量低的優質冶金焦。國家對冶金焦煤有特殊的質量標準，如表2.2.2所示。
表2.2.2冶金焦煤質量標準(GB397-65)見上圖。
2氣化用煤
煤氣化以氧氣、水、二氧化碳、氫氣等為氣體介質，通過熱化學處理，將煤轉化為各種用途的氣體。煤氣化得到的氣體產品可用作工業和民用燃料以及化學合成原料。常見的產氣方法有兩種:①固定床氣化。目前，我國主要以無煙煤和焦炭為氣化原料生產合成氨原料氣。要求用作原料的煤的固定碳、灰分(Ag)、硫分(SGQ)應> 80%，≤ 2%，粒度均勻，25 ~ 75 mm，或19 ~ 50 mm，或13 ~ 25~75mm，機械強度> 65%，熱穩定性S. ②沸騰床氣化法。對原煤的質量要求是:化學反應性應大於60%，不粘結或弱粘結，灰分(Ag) < 25%，硫(SGQ) < 2%，水分(WQ) < 10%，灰熔點(T2) > 1 200℃，粒度< 65438。
3.煉油用煤
壹般以褐煤、長焰煤為主，弱粘結性煤、氣煤也可以，視煉制方式而定。①低溫幹餾法，即將煤在550℃左右的溫度下幹餾，產生低溫焦油，同時可得到半焦和低溫焦爐煤氣。煤種有褐煤、長焰煤、不粘煤或弱粘煤、氣煤。對原煤的質量要求是:焦油產率(TF) > 7%，膠質層厚度< < 9mm，熱穩定性S+13 > 40%，粒度6 ~ 13mm，最好20 ~ 80mm。(2)加氫液化法，即將煤、催化劑和重油混合在壹起，在高溫高壓下破壞煤中的有機物，與氫氣反應轉化為低分子液態或氣態產物，進壹步加工得到汽油、柴油等燃料。原煤主要是褐煤、長焰煤、氣煤。要求煤的碳氫化(C/H)< 16，揮發分> 35%，灰分(Ag)< 5%，煤巖絲碳含量< 2%。
4.煤作燃料
任何壹種煤都可以用作工業和民用的燃料。不同的工業部門對燃料煤有不同的質量要求。蒸汽機車用煤的要求比較高。國家規定為:長隧道和隧道群中揮發分(Vr)≥20%，灰分(Ag)≤24%，灰熔點(T2)≥1 200℃，硫(SgQ) ≤1%，低位發熱量≤ 2.09365438+。壹般電廠盡量使用灰分(Ag) > 30%的劣質煤，少數大型鍋爐可以使用灰分(Ag)20%左右的煤。為了利用優質煤發展冶金和化工行業，近年來我國在低熱值煤的應用方面取得了快速進展。很多劣質煤和發熱量只有8 372.5J/ kg左右的煤矸石，壹般工廠也可以用，有的電廠摻了30%的煤矸石。
煤還有許多其他用途。例如，褐煤和氧化煤可以生產腐植酸肥料；褐煤蠟可從褐煤中提取，用於供電、印刷、精密鑄造、化工等部門。優質無煙煤可用於制造碳化矽、碳砂、人造剛玉、人造石墨、電極和電石，可註入高爐或用作鑄造燃料。用煤焦油瀝青制成的碳纖維，抗拉強度比鋼大幾千倍，重量輕，耐高溫，是發展航天技術的重要材料。煤焦油瀝青還可以制成針狀焦生產新的電爐電極，可以提高電爐煉鋼的生產效率等等。總之，隨著現代科學技術的不斷進步，煤炭的綜合利用技術也在迅速發展，煤炭的綜合利用領域將不斷擴大。
三、礦業簡史
(壹)古代采煤業簡史
中國是世界上最早發現和利用煤的國家。65438年至0973年，在遼寧沈陽北陵附近的新石器時代新樂遺址下層發現了大量的潔凈煤制品。其中圓泡泡飾品25件，耳飾6件，圓珠15件。同時出土煤粉、精煤半成品、煤塊97件。這些煤炭產品，經原遼寧省煤田地質勘探公司科學研究所鑒定，其特點是“油性光澤弱，結構均勻，硬度大，韌性好”，用火柴極易點燃，燃燒時發出明亮的冒煙的火焰，並散發出燃燒橡膠的氣味。經工業分析和元素分析證明，其原料為燭煤。這是世界上最早使用煤炭的確鑿證據，也是中國早在六七千年前就發現並開始使用煤炭的歷史見證。
20世紀50年代中期和70年代中期，考古工作者先後在陜西省四座西周墓葬中出土了煤雕，其中寶雞市汝家莊出土了200多件。據此可以判斷，早在西周時期，作為當時國家的政治經濟中心，煤炭就已經被開發利用。
戰國時期，除了繼續用煤雕刻日用品，當時的作品中也有關於煤的記載。先秦地理著作《山海經》中關於石涅槃的記載有三條:壹條是在《西山經》中，壹座有女子床的山，其陽滿紫銅，其陰滿石涅槃；另外兩處可見《中山經》“岷山之首，名為女兒山，上多石松”，“東行壹百五十裏，名為風雨山，上多白金，上多石松”。據有關專家考證，女床山、女兒山、風雨山位於四川的鳳翔、雙流、什邡、通江、南江、巴中等地。對比古今，以上地方均有煤炭產出，證明《山海經》記載基本正確。同時說明當時這些地方已經發現了煤，積累了壹些初步的找煤地質知識。
從西漢到魏晉南北朝，出現了壹定規模的煤礦井和相應的采煤技術。煤不僅用於生產燃料，而且用於煉鐵。不僅可以利用原煤，還可以將煤粉成型為型煤，提高了煤的利用價值。煤炭的產地不僅僅是北方，南方甚至新疆都有。同時，此時煤雕技術已初步普及。
從隋唐到元代，煤炭的開發更廣，使用更廣。冶金、陶瓷等行業都以煤為燃料，煤炭成為市場上的主要商品，地位越來越重要，人們對煤炭的認識加深。特別需要指出的是，用煤煉焦在唐代開始萌芽，到了宋代，煉焦技術已經達到成熟。1978年秋和1979年冬，山西省考古研究所在山西省稷山縣馬村金代磚墓中發掘出大量焦炭。1957年冬季至日至0958年4月，河北省文化局文物隊在河北峰峰礦區煙臺鎮發掘了三處焦爐遺址。焦炭的出現和煉焦技術的發明，標誌著煤的加工利用進入了壹個嶄新的階段。
明朝至清道光二十年(1840)期間，當時的封建統治者更加重視煤炭的開發，采取了壹些措施發展煤炭生產，采礦管理政策也發生了壹些變化，煤炭工業各方面都有了很大的發展。煤炭開發技術得到了發展，形成了豐富多彩的中國古代煤炭科技。雖然當時都是手工操作的煤礦，但是比其他國家開采利用的早。因此，在17世紀之前，中國在煤炭技術和管理的許多方面都處於領先地位，這是值得我們驕傲的。但沒落的封建制度最終阻礙了古代煤炭工業的發展，導致了中國現代煤礦的誕生。
煤質檢驗結果
報表是判斷煤炭質量的重要依據。作為煤炭檢測儀器制造商，我們將為您詳細解釋煤炭檢測報告表:
煤質檢驗報告的格式不同。在閱讀煤質檢驗結果報告之前，您應註意以下信息:
首先要註意煤質檢測結果中是否以“收到基數低”(符號Qnet，ar)的形式提供了煤的發熱量。因為目前我國絕大多數煤炭都是以“收到低熱值”作為貿易結算的依據。當收到的基熱值作為貿易結算的依據時，就不必考慮全水分的問題。結算也很方便。
結算煤炭貨款(元)=實際煤炭重量(噸)*結算價格(元/噸)
如果發熱量不是以“接收低基數”的形式而是以“接收高基數”的形式，不僅會帶來很多不便和誤解，而且經常需要修正煤的重量:
結算重量(噸)=實際到貨重量(噸)*(100-實際總水分)/(100-合同規定的總水分)。
結算方式如下:
結算煤炭貨款(元)=結算重量(噸)*結算價格(元/噸)
可見，收到的基發熱量在煤炭貿易結算中準確、方便、快捷，可以減少因雨雪天氣導致煤炭全水分變化而產生的貿易摩擦。
其次，要註意煤質化驗結果是否含有“全水分(符號Mt)”、“風幹基水分(符號Mad)”、“全硫(符號st)”和“氫(符號H)”。
因為這四個指標都是計算接收基面發熱量的必要輔助指標，如果缺少任何壹個指標，都會對接收基面發熱量的準確性產生很大的影響。
第三，除了煤的低熱值外，還要註意煤質的工業分析結果是否齊全，因為對煤這種工業原料進行工業分析是必不可少的，這樣才能大致估算出煤的性質和用途。煤的工業分析包括水分、灰分、揮發分、焦渣和固定碳在空氣幹燥中的特性。在環境問題日益突出的今天，控制燃煤造成的汙染也是政府和全社會重視的任務，所以也要對煤進行元素分析，元素分析應該包括總硫、總氮、總碳、總氫、總氧。其中，總硫是壹項重要的環保指標，總硫和氫是計算接收基熱值的重要輔助指標。