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腐殖煤的种类特征及加工应用现状
高明析
腐殖煤的种类特征及加工应用现状
高明析
摘要：根据煤的生成条件，煤可以分为腐殖煤、腐泥煤、残植煤和腐殖腐泥煤。本文将主要介绍腐殖煤的种类特征及加工应用现状。
关键词：腐殖煤；泥炭；褐煤；烟煤；无烟煤
煤是由远古植物残骸没入水中经过生物化学作用，被地层覆盖并经过物理化学与化学作用而形成的有机生物岩。煤生成过程中的成煤植物来源与成煤条件的差异造成了煤种类的多样性与煤基本性质的复杂性。根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。主要是：腐殖煤、腐泥煤、残植煤和腐殖腐泥煤。
1 腐殖煤的种类特征
根据煤化度的不同，腐殖煤有以下几类：泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。各类煤具有不同的外表特征和特性，其典型的品种一般肉眼即可区分。
1.1 泥炭
泥炭在沼泽中形成，是植物向煤转变的过渡产物，外观呈不均匀的棕褐色或黑褐色。泥炭的有机质主要包括：腐殖酸、沥青质、未分解或尚未完全分解的植物族组成、变化不大的植物稳定组分等。它的煤化程度最低。
泥炭具有广泛的用途。泥炭经过气化可以制成气体燃料或工业燃料气；经液化可制成人造液体洁净燃料；焦化所得的泥炭焦是制造优质活性炭的原料；用泥炭还可以制造甲醇等多种化工原料；泥炭还可以制造纤维板、改良土壤等等。泥炭的开发利用近年来发展分迅速。
1.2 褐煤
是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，外表呈褐色或暗褐色。
组成：褐煤中腐植酸的芳香核缩合程度有所增加，含氧官能团有所减少,侧链较短,侧链的数量也减少。
外观：大多无光泽，真密度1.10～1.40，含水达30～60%，空干后仍有10～30%，易风化破裂。已不含未分解的植物组织残骸，呈成层分布状态。
分类：1. 土状褐煤：褐煤最初产物，结构疏松，易成粉末。2. 暗褐煤：典型褐煤，破碎后成块状而不成粉末。3. 亮褐煤：有丝状光泽，或称次烟煤。4. 木褐煤：亦称柴煤，未充分腐败的特殊性态褐煤。
褐煤适宜成型做气化原料；低温干馏可燃料气或制氢气的原料气；低温干馏的煤焦油经过加氢处理可制取液体燃料和化工原料；可提取褐煤蜡；可用作表面活性剂、表面光滑剂、疏水剂等。
1.3 烟煤
烟煤的煤化程度低于无烟煤而高于褐煤，因燃烧时烟多而得名。
特点：不含游离的腐殖酸，已全部转变为中性腐殖质；具不同程度的光泽，呈明暗交替条带状；至密，真密度高：1.2～1.45；有黏结性，炼焦煤主要原料；
分布广，品种多，按煤化程度不同分：长焰煤、不黏煤、弱黏煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤等。
烟煤可用于作燃料、燃料电池、催化剂或载体、土壤改良剂、过滤剂、建筑材料、吸附剂处理废水等。
1.4 无烟煤
无烟煤的煤化程度最高，燃烧时无烟。特点：外观呈灰黑色,有金属光泽,无明显条带；硬度高，真密度最大，1.35～1.90；挥发份低，燃点高达360 ～410℃以上。
无烟煤主要用作民用、发电燃料；制造合成氨的原料；制造碳电极、电极糊和活性炭等炭素材料的原料；煤气发生炉的造气原料；低灰低硫的、可磨性好的无烟煤还适于作新法炼焦的原料、高炉喷吹和烧结铁矿的燃料；已及生产脱氧剂、增碳剂等。
以下是四类腐殖煤的主要特征与区分标志： 特征与标志 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤 颜色 光泽 外观 在沸腾KOH中 在稀HNO3中 自然水份 密度 硬度 燃烧现象 棕褐色 无 褐色、暗褐色 大多无光泽 黑色 有一定光泽 呈条带状 无色 无色 较少 1.20～1.45 较高 多烟 灰黑色 金属光泽 无明显条带 无色 无色 少 1.3～1.90 高 无烟 有原始植物残无原始植物残体,体,土状 无明显条带 棕红—棕黑 棕红 多 很低 有烟 褐色 红色 较多 1.10～1.40 低 有烟
2 腐殖煤的加工应用现状 2.1泥炭
在农业上的利用：泥炭用于农业在中国己有悠久的历史，随着科学技术的发展，利用方式也愈来愈多，主要有下列几方面： 泥炭堆肥、泥炭圈肥、有机矿物质肥料、生物有机肥、营养土和营养钵。
在饲养业上的利用： 60 年代，中国许多地方用泥炭发酵制作饲料养猪取得一些成果。目前，中国科学院山西煤炭化学研究所正在利用分解差、富含纤维素和半纤维素的泥炭，试验研究用酸水解泥炭，制取饲料蛋白酵母。据国外研究，在制得饲料酵母过程中，还可以得到多元醇、甘油、乙二醇、草酸、类脂物和胡萝卜素等生理活性物质，以及乙醇、糠醛。酸水解后的泥炭，含有多量的腐殖酸和木质素，可用来制造团煤粘结剂、活性炭、颗粒肥料、泥炭纤维板等。这是一
种无废的综合利用途径。
在能源方面的利用：中国泥炭的发热量因不同地区和不同类型而有差异。一般为 4000 — 5000 大卡 / 千克（以有机质计），东北山区和若尔盖高原的泥炭发热量较高，多为 5400 — 5600 大卡 / 千克。在缺乏燃料的地区，如青藏高原、太湖平原和安徽南部等地的农村，广泛使用泥炭作为地方性的民用燃料。四川和吉林等省，在沼气池中添加泥炭，与秸秆、人畜粪尿、杂草和垃圾等混合，在嫌气条件下发酵，可提高甲烷产量。沼气可作燃料，沼气液可作肥料，沼气渣可制成有机复合肥料。
此外，东北师范大学与青岛葡萄酒厂共同试验研究，利用中国某些泥炭代替进口泥炭烘烤麦芽，试制优质威士忌酒己获成功。
在建筑材料方面的利用：泥炭中含有大量的纤维素、半纤维素、木质素和果胶，经加工可制成各种建筑材料。如：炭 --- 木浆合成纤维板、炭砖、泥炭瓦和泥炭保温套管、泥炭 ---- 塑料制品等。
此外还在医药卫生和环境保护方面起到了作用。
在工业上的利用：主要是对泥炭腐殖酸制品的利用。
2.2 褐煤
国内外褐煤提质加工技术归纳起来大体可分为非蒸发脱水提质技术、成型提质技术、热解提质技术三大类。
非蒸发脱水提质技术：
以高温高压蒸汽(或高温热油)干燥技术为代表的褐煤非蒸发脱水提质技术。是一种通过高温高压等条件来改变褐煤的物理和化学结构。将之转变成为洁净、高效的烟煤燃料的提质方法。这种新型提质技术是将褐煤与高温高压蒸汽(或高温热油)直接接触，使水分脱出。从而使褐煤收缩变得更加致密，疏水性增强。该方法热效率及其安全性都比较高。
成型提质技术：
褐煤在成型过程中，经过高压或剪切等物理作用，使其凝胶结构及孔隙系统受到了不可逆的破坏。因而从本质上改变了煤样的煤阶，煤化度也随之提高。
热解提质技术：
国内外典型的褐煤热解工艺包括：德国的L—R工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、中国的多段回转炉工艺、中国固体热载体新法干馏工艺等。
国内褐煤提质加工技术发展趋势：
目前．在褐煤非蒸发脱水提质方面国内只有中科院山西煤化所、黑龙江科技学院等少数科研单位进行过基础研究。在褐煤成型提质方面，由于种种原因我国过去一直发展较为缓慢。近年来才在技术和设备方面有所突破，开始工业化应用，技术逐步成熟。
由于国内褐煤提质加工利用还处在起步阶段。目前我国褐煤提质加工技术发展应该稳步推进。不宜操之过急．技术研发需要国内自主开发和国外引进相结合。在起步阶段可积极稳妥推进工艺简单、技术风险较小的非蒸发脱水和成型提质技术．例如K—fuel工艺、BBC工艺及蒸汽干燥成型等工艺技术。
在此基础上，逐步推进资金和技术密集型的热解提质加工技术．生产半焦、煤焦油和焦炉煤气等用途广泛的多种产品．同时推进与其产品应用相关的煤化工技术发展，以提高资源利用效率。
2.3 烟煤
烟煤储量丰富，用途广泛，可作为炼焦、动力、气化用煤。烟煤燃烧多烟容易造成空气污染。此外，烟煤可以用来制造水煤气。
2.4 无烟煤
无烟煤除了可以制造碳化硅、碳粒砂、人造刚玉以外，近年来还发展了以下技术：
预分解窑燃无烟煤生产水泥：
近十几年来，国外一些水泥公司对新型干法水泥窑燃无烟煤、石油焦等低挥发分燃料方面进行了很多研究，开发出了燃低挥发分燃料的水泥生产新工艺、新装备，并已成功应用于大中型预分解窑生产线。然而，尽管各大水泥公司都报道具有燃无烟煤生产水泥的技术，但从相关资料看，迄今为止，国内外已投产的100%燃无烟煤生产水泥的预分解窑生产线尚不是很多。
无烟煤滤料：
无烟煤滤料同石英砂滤料配合使用是我国目前推广的双层快速滤池和三层滤池、滤罐过滤的最佳材料。是提高滤速增加单位面积出水量和成倍提高截污能力，降低工程造价和减少占地面积最有效的途径。广泛用于化工、冶金、热电、制药、造纸、印染、食品等生产前后的水质处理过程中。
【参考文献】
虞继舜 .《煤化学》 ，2009