1.3　中國無煙煤的資源分布與特征

1.3.1　中國無煙煤的分類

根據中國煤分類國家標準GB/T 5751—2009，把所有中國煤分成褐煤、煙煤和無煙煤三大類。無煙煤（anthracite），俗稱白煤或紅煤，是煤化程度最高的煤。按變質程度的高低，無煙煤又可細分為變質程度最高的無煙煤一號（俗稱年老無煙煤）、變質程度中等的無煙煤二號（俗稱典型無煙煤）和變質程度相對最淺的無煙煤三號（俗稱年輕無煙煤）。凡浮煤干燥無灰基揮發分（V_daf）<3.5%的劃分為無煙煤一號（以符號WY₁表示），同時其浮煤干燥無灰基氫含量（H_daf）必須≤2.0%；V_daf為3.5%～6.5%、H_daf為2.0%～3.0%的劃分為無煙煤二號（WY₂）；V_daf>6.5%、H_daf>3.0%的劃分為無煙煤三號（WY₃）。詳見表1-3。

由于無煙煤一號（WY₁）、二號（WY₂）和三號（WY₃）的變質程度不同，因而它們的性質和用途也有所不同。

（1）無煙煤一號（WY₁）　無煙煤一號變質程度最高，有的已具有隱晶石墨狀結構，因而它的鏡質體平均最大反射率常高至6%～10%以上，其含碳量也最高，干燥無灰基碳含量（C_daf）常可達95%～97%以上，氫含量最低，H_daf<2%，其中有不少在1%以下。因而它的發熱量也最低，即其干燥無灰基高位發熱量（Q_gr，daf）低至32.76～33.6MJ/kg。其可磨性在無煙煤中最差，哈氏可磨性指數（HGI）常低至35～45。燃燒和氣化時易產生熱爆性而使塊煤破裂成小塊甚至粉末，且燃點高，不適合單獨作為發電燃料，但其中低灰、低硫的可用于制造電極炭、陽極糊等碳素材料和活性炭，也可作為高爐噴吹使用，灰較高的適合于作為民用煤球或蜂窩煤，其優點是燃燒持續時間長，不冒煙。其內在水分明顯高于WY₂和WY₃。北京、福建天湖山、廣東四望嶂等礦區是典型的年老無煙煤（WY₁）。

（2）無煙煤二號（WY₂）　塊煤抗碎強度普遍較高，熱穩定性好，其揮發分在3.5%～6.5%之間；發熱量比無煙煤一號高，浮煤Q_gr，daf多在34.4～35.1MJ/kg之間；氫含量也較高，H_daf多在2.5%～3.0%之間；煤的可磨性好于無煙煤一號，但低于無煙煤三號；著火點低于無煙煤一號。目前塊煤大部分作為氮肥廠制合成氨的原料。末煤經成型后制成石灰碳化煤球后可與塊煤配合造氣。山西晉城和河南焦作是典型的無煙煤二號產地。

（3）無煙煤三號（WY₃）　無煙煤三號是無煙煤中變質程度最低的一種，其揮發分、發熱量和氫含量比無煙煤二號的還高，浮煤Q_gr，daf可高至35.3～36.1MJ/kg，H_daf可達3%～4%，密度與煙煤十分接近，反應性高，可磨性好，著火點較低，其中低灰、低硫的常可作為高爐噴吹燃料，也可與煙煤等混合噴吹。原煤灰分較高的可作為發電燃料和制民用煤球及蜂窩煤。塊煤也可供中小型氮肥廠制合成氨用。我國陽泉、汝箕溝、松藻、永城等礦區都是年輕無煙煤（WY₃）產地，這類無煙煤的儲量和產量均高于WY₁和WY₂。

1.3.2　中國無煙煤資源的分布概況

中國是世界煤炭資源最豐富的國家之一，居世界第三，其中無煙煤的儲量更居世界第一，其探明地質儲量約1400億噸，且地區分布廣泛，在全國有20多個省（直轄市、自治區）都不同程度地賦存無煙煤資源。但其中以山西省的無煙煤儲量居全國首位，達500億噸以上，占全國無煙煤資源的40%左右，且主要分布在陽泉、晉城、高平、陽城和壽陽等礦區，尤其是陽城礦區的儲量達百億噸左右，其余各礦區的儲量也多在50億噸以上。貴州是中國無煙煤資源的第二大省，全省無煙煤儲量占全國的20%以上，其中織金-納雍煤田的儲量即達150億噸。無煙煤資源較多的還有畢節、遵義、安順、平壩和習水等十多個縣、市，但目前均無大型生產無煙煤的礦區，但小礦星羅棋布，全省產量也不少。河南省的無煙煤資源居中國第三，其探明地質儲量占全國的5%以上。其中較為著名的有永夏、焦作、鄭州、濟源和安陽等礦區。

中國無煙煤資源較多的還有四川、重慶、福建、湖南、北京、河北、遼寧、廣東、廣西、安徽、江西和寧夏等省（區、市）。四川最大的筠連煤田（儲量28億噸）、芙蓉煤田和重慶的松藻煤田等都是正在開發的大中型無煙煤礦區。福建省的無煙煤資源（11.5億噸）更占全省煤炭儲量的97%以上，其中著名的有龍巖、永春、天湖山、永定和邵武等礦區。廣東省也約有80%的煤炭資源為無煙煤，但其儲量僅1億噸左右，其中著名的有梅田、興寧、曲仁等煤田。湖南的白沙、金竹山、冷水江和蘆茅江等礦區也都是無煙煤資源較多的地區。廣西的羅城、茂蘭，江西的萍鄉青山、英崗嶺和贛南地區也都是該省的主要無煙煤產區。安徽的皖北、鋼陵和貴池等地區則是省內無煙煤資源較集中的地區。聞名于世的寧夏太西無煙煤（汝箕溝礦區）更是遠銷西歐和日本等作為皇室壁爐取暖使用，其質量可與越南鴻基無煙煤相媲美。總之，中國無煙煤資源分布比較均勻，從南到北均有。但以山西省占絕對優勢。

1.3.3　中國無煙煤煤質特征

（1）煤層煤樣質量特征　我國無煙煤的查明資源儲量以年輕的無煙煤三號（WY₃）最多，其次為典型的無煙煤二號（WY₂），而年老的無煙煤一號（WY₁）最少。

我國無煙煤的煤質特征與成煤時代密切相關，如在北京地區的無煙煤資源中，形成于最上部的侏羅紀無煙煤的灰分、硫分最低；處于煤系中部的二疊紀山西統煤系也多為低硫，但屬較難選的無煙煤，其干基全硫量（S_t，d）多在1%以下；生成于下部的石炭紀太原統煤系的硫分相對較高，S_t，d多在2%～4%左右，而且可選性相對較好，經洗選后硫分多可降至1%～2%左右。

無煙煤的干燥無灰基高位發熱量（Q_gr，daf）以年輕無煙煤最高，可達35.3～36.1MJ/kg以上；年老無煙煤的Q_gr，daf最低，為32.8～33.6MJ/kg；典型無煙煤（WY₂）的Q_gr，daf一般在34.4～35.3MJ/kg。

無煙煤的可磨性差異較大，其中以年輕無煙煤的哈氏可磨性指數（HGI）最高，一般可達60～70，如陽泉無煙煤的平均HGI可達65左右；年老無煙煤的HGI最低，如北京礦區無煙煤的HGI有的在40以下，一般不超過50；典型無煙煤的可磨性居中，如焦作無煙煤的HGI在50左右。但河南鄭州和湖南白沙等地特殊無煙煤的HGI有的高達140以上，一般也在120～140。

無煙塊煤的抗碎強度和熱穩定性以晉城、焦作和金竹山等礦區的典型無煙煤最好，因而這些礦區的無煙煤主要作為制造化肥的優質原料。北京等年老無煙煤雖然抗碎強度高，但其熱穩定性不好，故一般不適于作為大中型化肥廠的原料。陽泉等年輕無煙煤的熱穩定性和抗碎強度均明顯低于晉城等典型無煙煤。

無煙煤的水分普遍比強黏結的煉焦煤高，其中尤以年老無煙煤的內在水分最高。如北京無煙煤和福建省的大部無煙煤的空氣干燥基水分（M_ad）多在3%～9%，年輕無煙煤的水分最低，如陽泉煤的M_ad僅1%左右，晉城、焦作等典型無煙煤的M_ad多在1%～2%之間。

此外，從表1-4可以看出，中國無煙煤的全水分以焦作和四望嶂的最高，分別為9.41%和8.21%。灰分則以四川芙蓉礦區和峰峰萬年礦最高，分別達31.99%和29.51%。硫分則以芙蓉和松藻兩礦區最高，S_t，d均在3.5%以上；而硫分最低的為太西早、中侏羅世無煙煤；硫分低于0.30%的特低硫無煙煤還有四望嶂和北京兩礦區。揮發分最低的年老無煙煤有峰峰萬年和邯鄲兩礦區，屬于早二疊世山西統陸相沉積煤，其平均V_daf分別為5.48%和4.50%（不包括福建的年老無煙煤）；此外，北京年老無煙煤的揮發分也低于6.5%，以上3礦區的無煙煤均屬一號無煙煤（WY₁）；屬于年輕無煙煤（WY₃）的有鄭州、芙蓉、松藻和永城、南莊等礦區，平均揮發分均在10%以上（浮煤揮發分均能降至10%以下）；屬年輕無煙煤的還有陽泉、蔭營、皖北百善和廣東梅田等礦區，其V_daf也均在8%以上；屬典型無煙煤的有晉城、焦作和白沙等礦區。收到基低位發熱量（Q_net，ar）以太西和永城煤最高，均在28MJ/kg以上；發熱量最低的為芙蓉和萬年礦區，Q_net，ar分別低至20.83MJ/kg和21.88MJ/kg，且從總的來看，除了灰分決定無煙煤發熱量的高低以外，變質程度（即揮發分的高低）也影響其發熱量的大小，如陽泉、蔭營、百善和南莊等礦區的年輕無煙煤（WY₃）的Q_net，ar也均在26MJ/kg以上。

煤灰熔融性溫度與成煤時代密切相關，如生成于早中侏羅世的北京和太西無煙煤的灰熔融性軟化溫度最低（ST）均小于1250℃，而芙蓉礦區煤的ST更低于1200℃，這是由于其煤中硫鐵礦硫含量高，導致其灰中Fe₂O₃含量高達20%～30%，因而其灰熔融性溫度就明顯降低。其他石炭、二疊紀無煙煤的灰熔融性軟化溫度（ST）一般都在1350℃以上。總之，灰熔融性溫度的高低主要取決于其煤灰的組成成分。如Al₂O₃含量大于40%的煤灰，其ST幾乎都大于1500℃；Al₂O₃含量大于30%的煤灰，ST也就多在1300℃以上；而Fe₂O₃和CaO含量高的煤灰，其灰熔融性溫度就低，如北京和太西無煙煤灰熔融性溫度較低，就是由于其灰中的CaO和Fe₂O₃含量（由FeCO₃轉化而來）較高的緣故；但灰中的CaO含量大于40%的無煙煤灰，其ST則就會超過1500℃，這是產生了高熔點單體CaO的緣故。

（2）無煙煤的化學反應特性　無煙煤的化學反應性是表征其在氣化和燃燒過程的反應速率，常以煤對CO₂的還原率（a）作為評價其反應性好壞的指標。對無煙煤來說，可按1100℃時的反應性來評價，發現以太西侏羅紀無煙煤的反應性最好，其對CO₂的還原率a達77.9%，其次為芙蓉礦區（a=75%）。北京侏羅紀無煙煤的變質程度雖然最高，但其反應性卻比晉城和陽泉煤礦還高，其1100℃時對CO₂的還原率達67.25%，而陽泉煤的a值則低至43.5%，屬典型無煙煤的晉城礦區的a值高于陽泉煤而又明顯低于北京煤，為50.64%。上述情況表明，似乎是侏羅紀的無煙煤反應性較好，石炭、二疊紀無煙煤的反應性則似乎年輕的比年老的還差，這一現象與侏羅紀無煙煤在成煤初期所受到的不同程度的氧化有關。反應性較高的還有年輕的英崗嶺和典型的焦作礦區，a值均在60%以上。a值在40%～50%之間的則有白沙、羅城和南莊等礦區。a值低于40%的還有松藻、紅茂和湖南金竹山等礦區。反應性最低的為年輕的蔭營無煙煤，其a值僅24.12%。從上述分析統計數據可以看出，無煙煤的反應性變化比較復雜，顯然它不完全隨著變質程度的升高而降低。

1.3.4　中國主要礦區無煙煤的利用途徑

（1）陽泉礦區　陽泉無煙煤揮發分較高，易于點燃，同時發熱量高，具有較高的經濟價值。因此，陽泉無煙煤大量用于制蜂窩煤和煤球以供民用，遠銷天津和石家莊等城市的燃料公司。其篩末煤也供燃用無煙煤的電廠和燒結礦用。洗塊煤供中小型化肥廠制氣生產合成氨用，同時也供立窯燒水泥用。優質洗末煤主要供高爐噴吹使用，寶鋼、鞍鋼、首鋼、宣鋼、南鋼、唐鋼等全國10多個鋼鐵企業都用陽泉煤噴吹。此外，國內不少機械廠也都采用陽泉塊煤作為制發生爐煤氣的原料煤，僅華北地區就有天津機車車輛廠、山西機床廠、太鋼煤氣廠等近10家企業采用陽泉塊煤制發生爐煤氣用。經過深度減灰后的陽泉無煙煤還可以作為制造活性炭和炭電極、陽極糊等碳素材料的原料。

（2）晉城礦區　根據晉城煤的抗碎強度高、熱穩定性和化學反應性較好的特點，其塊煤是較為理想的化肥用煤，末煤成型后制成煤球可與塊煤按一定比例配合也可作為制造合成氨用。目前許多大中型化肥廠都采用晉城煤作為制造合成氨的原料煤。其洗末煤可作為燒結礦用，其中低灰的洗精末煤可供高爐噴吹使用以代替部分焦炭，如寶鋼、馬鋼、安鋼、萊鋼、天津鐵廠等都采用晉城煤作為高爐噴吹使用，且大部與煙煤混合噴吹，都已取得了較好的效果。此外，晉城塊煤也常作為發生爐煤氣的原料煤，如洛陽第一拖拉機廠、洛陽耐火材料廠和株洲冶煉廠等的ΦA-21型煤氣發生爐都用晉城和焦作等典型無煙煤制造發生爐煤氣。

（3）北京礦區　北京礦區的無煙煤由于含碳量高，十分適合于作為民用煤球和蜂窩煤使用。雖然其著火點高，但點燃后，其持續燃燒時間高于陽泉、焦作等其他礦區無煙煤。長溝峪礦的低灰、低硫煤則是較好的高爐噴吹用煤，首鋼和太鋼都采用該礦煤進行噴吹以代替焦炭。北京無煙煤還適合于立窯燒水泥和石灰等建材工業的燃料，也可供燒結礦和冶煉有色金屬使用。此外，北京煤雖不適合于作為工業鍋爐燃料，但經過配煤后同樣可用于工業鍋爐和取暖鍋爐，如按神華3/4的不黏煤與北京的1/4年老低揮發分無煙煤配煤可在礦區的鍋爐中得到正常燃燒。而且北京煤與河北興隆的肥煤和蔚縣的不黏煤配煤后還遠銷山東等地，用于工業鍋爐燃燒都能得到正常運行。配入北京煤的優點是可以降低燃煤的硫分和灰分，有利于改善大氣質量。此外，北京塊煤也可用于烤煙等農業加工業。

（4）永夏礦區　永夏礦區的無煙煤經洗選后的優質洗精末煤主要供高爐噴吹使用，目前國內主要供寶鋼、馬鋼、南鋼、萊鋼和杭鋼等的高爐噴吹使用，同時還遠銷日本、韓國和西班牙等國。如日本的伊滕忠、丸紅、NKK、新日鐵等鋼鐵企業和德國的SSM等公司，都進口永城礦區無煙煤用作噴吹。此外，還可供燒結礦使用。塊煤則可供合成氨廠造氣制氮肥。洗混煤產品則是良好的發電用煤。通過與煙煤配煤后還可作為回轉窯（旋窯）燒水泥用，小粒度煤則可單獨作為立窯燒水泥的燃料，塊煤則可作為石灰窯燒石灰的燃料，也可以用作發生爐煤氣的用煤，生產的煤氣供鋼鐵企業和機械廠作為燃料氣使用。目前礦區產煤的主要用戶是冶金、化工、建材、電廠等企業，還有一部分則就地作為壓制民用煤球和蜂窩煤用。

（5）焦作礦區　焦作礦區無煙煤的用途十分廣泛。其篩末煤可大量地用作制造民用煤球和蜂窩煤。洗末煤則是鋼鐵企業的高爐噴吹用煤，也可用于燒結鐵礦使用。如朱村洗煤廠的洗精末煤具有低灰、低硫、可磨性好，灰熔融性溫度高的優點，供作馬鋼、梅鋼、上鋼和武鋼等高爐煉鐵的噴吹煤以取代大量高價的焦炭。洗塊煤可作為合成氨廠的原料。洗粒煤可供立窯燒水泥用，煤泥可制成民用煤球和蜂窩煤。此外，其塊煤還是良好的發生爐煤氣用煤以供洛陽拖拉機廠等生產燃料氣用于機械加工。篩末煤與高揮發分煙煤（平頂山煤）相配還可以作工業鍋爐、窯爐燃料。洗末煤還是很好的燒結燃料，可代替焦炭以降低煉鐵成本。

（6）寧夏汝箕溝礦區　太西的洗精末煤是國內主要鋼鐵企業（如鞍鋼、酒鋼等）的優質高爐噴吹用煤，其置換比（代替焦炭）可達1.0～1.28。用于制造碳素和人造石墨制品以及原子反應堆減速材料。其中常用的是作為石墨化電極的材料、石墨化陽極的材料、高爐爐襯炭塊的材料、鋁電解槽槽膛的側炭塊和槽底（兼作陰極）用的炭塊、生產電極糊的原料。用于制造過濾水的活性濾料，無論是酸性還是堿性溶液，經過處理后，溶液中的CN^-、As、Cu、Pb、Zn、總鐵、F^-和SiO₂等離子和重金屬等殘留物均達到并超過了標準的要求；其破碎率、磨損率、抗碎強度、真相對密度、視相對密度和孔隙度等物理特性也都達到了活性濾料的要求。利用汝箕溝無煙煤經過高溫水蒸氣和空氣處理而制成的炭質吸附劑，作為噴灑農藥的“儲備器”，對防治馬鈴薯的晚疫病具有良好的效果，其防治效率達到98%以上。還可作為制造活性炭、制造合成氨的原料。另外，太西無煙煤作為測定我國煙煤黏結指數和羅加指數的專用無煙煤，并已被原國家標準局批準為標準物質，對確定我國煤的牌號具有關鍵性作用。