中国煤炭性质、分类和利用(二版)

本书第一版经数次重印后，出版社就酝酿再版。对作者来说，再版需要增添新的内容，收集最近的资料和更新数据，要在4～5个月内完成，时间和精力是完成再版的最大障碍，承诺这本书的再版是几经踌躇后才做出的决定。从本书首版到现在，只有短短5年。期间，国内煤化工产业出现一派大好形势，迎来煤化工利用又一个春天，这激发起再版的欲望；一些洁净煤关键技术的突破，在内容上也使我感到有再版的必要；本书第一版面世后，蒙读者垂青，咨询要求和鼓励不断，也敦促我对内容做与时俱进的增补；2006年初，中国创建的煤质国家标准被投票通过成为国际标准，书的再版也将为介绍中国人自己的国际标准提供一个平台；本书荣获2004年中国石油和化学工业协会科技进步二等奖也成为化学工业出版社说服自己将书再版的一个理由。因为是再版，原版的总体结构保持不变，还是按原来的顺序分10章来撰写，但每一章内容都有所增补，一些章目随章节内容稍有变动。第一版中的前言和后语，作为一段历史记忆而继续留存。原附录不变，附录中新增ISO 15585∶2006硬煤黏结指数测定方法（第一版）的中译本。第1章中除因年代更迭需要更新统计数据之外，还增补了“煤化工的发展机遇”和“煤基多联产”两节。第2章章目修改成“中国煤炭资源的特点、分级及13个大型煤炭基地”，内容除新增1999年“固体矿产资源/储量分类”国家标准外，还增添了最近公布的国内13个大型煤炭基地，可惜由于资料收集方面的原因，煤质部分数据有的煤炭基地数据相对较多，有的就显得很少，未能相互配套，不能不说是一个遗憾。第3章增加了应用X射线光电能谱研究煤还原程度的结果，增补了镜质组等显微组分荧光性质的数据，为解释焦化过程中的一些煤质异常，提供了一种方法。第4章内容基本保持不变，增加了煤炭分析方法的一些国际动态，诸如对原国家标准“烟煤黏结指数测定方法”升格为国际标准ISO 15585 Hard CoalDetermination of Caking Index（公布日期20060115）的叙述；同时提及罗加指数ISO 335已于2004年10月被投票废除。第5章增补了最新的国际煤分类标准 ISO 11760 Classification of Coals（公布日期20050215），并做了较为详细的介绍。第6章增加了煤燃烧后排放物中飞灰的特征及迁移以及矿物质中的重金属在不同粒径飞灰上的担载情况。第7章章目修改成“气化工艺与煤质”，跳出原来“气化工艺及对煤质的要求”的框框，增补对现代气化工艺特点的介绍及对煤质的要求，报道了一些煤种在各种类型气化炉上的小试结果；同时在影响煤成浆性煤质因素方面也增多了篇幅。此外，增添了“煤炭地下气化”一节。第8章除增补焦炭热性质预测部分外，还增添了“烟煤黏结现象的化学解释”和“炼焦技术的未来和当前面临的问题”两节。第9章章目修改成“液化工艺与煤质”，这样内容范围就不仅仅限于液化工艺对煤质的要求，除增添“煤炼油和煤提油”小节外，在液化和煤化工、化学制品方面也增加了篇幅，特别对煤液化衍生物的芳烃特性和作为高聚物的原料做了较详细的阐述，在“岩相组成和性质”一节中也做了一些增补。第10章增添了“概述”一节，列举了煤热解转化工艺的主要排放物危害和与燃烧排放物的比较，以及增补“致癌作用与实例”小节；对煤转化工艺中排放二氧化碳的封存和利用专门增添一节进行讨论。“再版前言”写到这里，可以告一段落。至于再版后能否让读者得到更多的收获和启迪，能否像本书第一版那样受人欢迎，实在无从知晓。但愿书的新版能在大搞煤炭转化的热潮中对读者有所裨益。



作者

2007年1月，北京

本书是一本从煤炭性质入手，以煤炭分类为主线，阐述煤炭利用过程中如何选择和开发洁净、有效利用途径的专著，为读者在中国煤炭资源、性质及分类到有效和洁净利用工程之间架起一座桥梁。重点论述中国煤炭资源的特性、煤岩组成及其特点、煤质分析、煤的分类和评价方法，并针对不同种类煤的特性，分析了煤对各种转化利用的适应性，阐明了煤性质与分类对焦化、燃烧、气化、液化及对环境影响的指导作用，进而论述了煤分类学在煤利用工程中的应用。本书可供从事煤田地质勘探、煤炭生产及煤炭利用（如冶金、电力、化工、建材、环保）的技术人员以及物资和外贸等方面的科技人员、管理干部和有关高等院校师生阅读参考。

1绪论1

1120世纪煤化学进展回顾2

11120世纪煤利用研究的重大贡献3

11220世纪煤利用研究的兴衰4

12煤炭在社会发展过程中的地位和作用6

121煤炭在一次能源中的地位6

122能源效率和洁净煤技术11

123煤化工的发展机遇18

124煤基多联产22

2中国煤炭资源的特点、分级及13个大型煤炭基地27

21煤的生成：成煤作用及煤的系列27

22中国煤炭资源分类和分级30

221煤炭资源储量的分类30

222煤炭资源储量的分级32

223“固体矿产资源/储量分类”国家标准（GB/T 17766—1999）34

23中国煤炭资源储量和特点36

231储量36

232资源分布特征37

2413个大型煤炭基地42

241神东基地42

242晋北基地51

243晋东基地53

244蒙东（东北）基地55

245云贵基地59

246河南基地60

247鲁西（兖州）基地63

248晋中基地64

249两淮基地66

2410黄陇（华亭）基地68

2411冀中基地69

2412宁东基地71

2413陕北基地72

3煤的岩相组成与特性及其分类75

31煤显微组分及其分类75

311煤岩宏观组成75

312煤岩显微组分76

313显微煤岩类型82

314显微组分的成因82

32镜质组平均反射率84

321镜质组反射率：表征煤阶的分类指标84

322最大反射率、随机反射率和最小反射率86

33反射率分布图87

331用反射率分布图来判别混煤88

332评价煤岩分离组分的纯度89

333反射率分布图的特征划分90

34中国煤岩相组成特点92

341中国煤岩组成的分布特征92

342不同成煤时代煤显微组分的性质差异96

343还原程度及其应用98

344显微组分性质101

345近代分析技术测试显微组分性质101

35煤岩参数对加工工艺的影响及“煤岩相化学”116

351煤岩参数对加工工艺过程的影响116

352煤岩学在煤化学中的应用及“煤岩相化学”116

4煤炭的组成、性质及检测119

41煤的化学组成与性质119

411煤质分析中的基准与符号119

412元素分析：碳和氢124

413元素分析：氧和氮128

414元素分析：硫130

415水分132

416灰分136

417挥发分和固定碳139

418发热量144

42煤中矿物质与有害元素151

421矿物质来源与赋存形态151

422煤中矿物质测定与灰分154

423矿物质的分析方法155

424煤灰的化学组成156

425煤中微量元素与有害元素158

426煤中伴生元素：锗、镓、铀、钒及其他160

43煤的孔结构162

431煤中孔的分类与形态162

432煤中孔的孔径及其分布165

433煤多孔性的应用170

44煤的物理性质与工艺性质174

441密度、视密度和散密度174

442煤的抗碎强度和显微硬度180

443煤的成型性184

444煤的可选性188

445煤的可磨性191

446煤的磨损性196

447煤的燃点与氧化自燃199

448煤受热后的塑性201

449黏结性210

4410结焦性219

4411煤灰熔融性和灰黏度223

4412煤灰玷污性230

4413煤对二氧化碳的化学反应性231

4414煤的热稳定性233

4415煤的结渣性235

4416煤液透光率237

5煤炭分类239

51分类研究的历史沿革239

52中国煤炭分类的完整体系244

53中国煤炭分类245

531烟煤分类246

532无烟煤分类259

533褐煤分类259

534分类效果与特点260

535各类煤的性质262

54中国煤炭编码系统265

541编码参数和方法267

542编码系统的积极作用及与国外编码系统的比较271

55中国煤层煤分类272

551煤阶273

552组成279

553品位281

554煤层煤分类的称谓与命名表述281

56中国煤分类体系的工程意义282

561炼焦用煤评价方法283

562煤炭利用指南286

57国际煤炭分类289

571国际硬煤分类289

572国际褐煤分类291

573国际中、高煤阶煤编码系统292

58主要产煤国家的煤炭分类295

581美国煤炭分类295

582澳大利亚煤炭分类与编码系统296

583前苏联煤炭分类298

584英国煤炭分类300

585波兰煤炭分类302

586德国煤炭分类303

587法国、荷兰和意大利煤炭分类304

59最新国际煤分类标准(ISO 11760∶2005)305

591煤阶307

592组成311

593灰分产率311

594称谓与命名表述312

595分析误差313

6煤分类学在燃烧工程中的应用314

61煤燃烧的基本原理315

611煤的燃烧过程315

612煤燃烧的动力工况316

613煤的燃烧机理318

614煤的燃烧方式与环境保护318

615煤质特征对燃烧工况的关系320

62煤阶的影响322

63化学组成和性质324

631发热量324

632挥发分328

633灰分与矿物质334

634水分345

635硫346

636氮350

637氯与氟355

64物理机械性能357

641黏结性和膨胀性357

642可磨性358

65煤岩相组成及其性质360

66评定燃烧特性的有潜力的分析技术363

661差示热重分析363

662热解质谱365

663滴管炉试验及其他366

7气化工艺与煤质368

71概述368

72气化工艺分类370

73气化工艺特点与煤质372

731移动床气化372

732流化床气化384

733气流床气化393

734熔融床气化407

74影响煤成浆性的煤质因素409

741煤的成浆性及其分类409

742煤阶410

743矿物质（灰分）412

744粒度分布和粒度级配414

745添加剂与煤质及其他419

75煤炭地下气化421

751国内外地下气化发展状况422

752问题与对策426

8煤分类学在焦化工程中的应用428

81煤阶的影响430

82化学组成和性质436

821碳和氢及其原子比436

822氧437

823硫440

824氯和磷440

825挥发分441

826水分442

827无机组分442

83物理性质与工艺性质445

831吉泽勒最大流动度447

832胶质层最大厚度452

833黏结指数454

834坩埚膨胀序数455

835奥阿膨胀度457

84煤岩相组成和性质460

841活性组分与惰性组分461

842显微组分受热后的变化特征462

843活性组分与惰性组分的最佳比例464

844焦炭的显微结构465

85评定煤结焦性能的有潜力的分析技术467

851核磁共振NMR467

852傅立叶红外光谱FTIR470

86烟煤黏结现象的化学解释471

87炼焦技术的未来和当前面临的问题473

9液化工艺与煤质477

91概述477

911煤的直接液化477

912煤的间接液化486

913煤炼油和煤提油492

92煤液化与化学制品502

921煤间接液化与煤化工502

922 煤直接液化与煤化工505

93直接液化工艺对煤质的要求510

931煤阶的影响511

932煤的化学组成和性质：碳和氢518

933氧和氮519

934硫521

935挥发分521

936水分522

937无机组分522

94岩相组成和性质524

95具有潜力的分析技术527

951差示扫描热量计527

952热解质谱528

953核磁共振530

954傅立叶红外光谱531

955热重分析534

10煤和煤利用过程中的有害物质及其防治536

101概述536

102 煤中有害元素的分布、迁移及防治540

1021煤中微量元素及其分布540

1022煤中有害元素的迁移与富集566

1023煤中有害物质的防治570

103煤利用过程中的致癌化合物573

1031多环芳烃化合物的形成573

1032致癌化合物的活性及其分子结构575

1033致癌作用与实例580

104煤中硫和SO2排放及其防治582

1041中国不同含硫量煤的分布582

1042高硫煤的赋存、生产与消费585

1043SO2的减排措施及其经济性590

1044脱除煤中有机硫的方法605

105排放CO2的封存及利用606

1051CO2封存607

1052CO2利用611

附录1烟煤分类用煤(洗煤)性质及其炼焦所得焦炭结果615

附录2烟煤分类煤样(大样的浮煤)的分析结果627

附录3烟煤分类煤样（小样）的分析结果635

附录4无烟煤分类煤样的分析结果646

附录5a褐煤分类煤样的分析结果656

附录5b褐煤分类煤样煤质特征综合表659

附录6国际标准ISO 15585硬煤黏结指数测定方法

20060115第一版661

主要参考文献673

第一版后记674