煤结构–化学指数分类与应用

　　本书介绍了一种将天然气、石油、油页岩、煤炭等可燃矿物作为化工原料分类的结构化学指数法，并且详细阐述了采用该法对煤（褐煤、烟煤、无烟煤）进行分类应用的研究工作。该法所包括的参数，均具有明确的定义、物理意义、实验测定方法及其独立性和归一性。在上述研究工作基础上，建立了俄罗斯动力用煤和焦化用煤的分类指导图，给出了指导煤非燃料用途的结构化学指数分类适宜的参考值域，即以煤为原料，生产吸附剂、活性炭、制备液体燃料、离子交换材料（磺化煤）、焦炭、渗碳剂、热石墨、碳石墨等。

　　本书可供煤炭、热能与动力、化学化工等工业部门和研究、设计部门解决煤炭分类利用问题时借鉴，也可用作矿山地质、能源和化工等专业院校教师、本科生及研究生的教学参考资料。

第1章固体燃料分类法发展概述
1.1地质成因分类法
1.2化学工艺分类法
1.3工业成因分类法
第2章可燃矿物中有机质结构与化学指数的关系——统一科学分类的基础
2.1有机物结构化学指数及其关系
2.2换算为单位物质量的相互关系
2.3结构化学指数分类法的基本原则
2.4统一结构化学指数分类法的应用
第3章用结构化学分类指数表征煤的有机质性质
3.1密度
3.2燃烧热值
3.3镜质组平均反射率
3.4挥发分
3.5丝炭化（瘠化）组分含量
3.6黏结性（胶质层厚度y）
3.7 还原度
第4章借助结构化学指数分类法研究煤炭标号成分及其合理利用途径
4.1根据结构化学指数评价不同标号煤炭的成分
4.2俄罗斯主要煤田煤的结构化学指数
4.3运用结构化学分类指数确定俄罗斯煤炭合理的动力及非燃料用途
结语
参考文献

在俄罗斯的经济领域中，煤是电力、冶金、化工、铁路和水路运输等部门的发展基础，故而具有非常重要的作用。在20世纪50年代，煤在俄罗斯的燃料动力衡算表中具有极其重要的地位，占到59%。之后，随着大量油田和天然气田的开发以及核能的发展，其比重逐年下降，到20世纪末仅占12%～13%。与此相应的是，天然气增加到50%，石油超过30%。但近年，煤的比重又开始上升，已达到19%，实际上这一指标高于世界平均值。据国际能源署资料，当前，世界上各种能源总量的23%与39%的电能来自煤炭（美国、德国等工业发达国家的煤电比例高达56%～58%）。

2006年2月，莫斯科召开了“俄罗斯动力与煤炭”国际论坛大会。来自15个国家的180多名专家汇聚一堂，认真讨论了世界煤炭产业与动力发展趋势。专家们建议俄罗斯调整能源战略，制定详细的发展规划，为煤炭动力的高效持续发展创造条件，以满足电煤用量的快速增长。专家们还提出，俄罗斯的煤炭质量标准应该与国际接轨。

根据俄罗斯联邦能源署《煤炭》（2006?№3
p49～56）介绍，2005年，俄罗斯的煤炭产量达到2?999亿吨，地下和露天开采量分别为1?047亿吨和1?952亿吨。其中，炼焦用煤6990万吨。在给消费者供应的2?73亿吨煤炭中，国内市场销售了1?929亿吨，出口量为8980万吨，其比例为2∶1。俄罗斯煤炭出口量位于世界第五，动力用煤出口量位于世界第三。俄罗斯国内市场销售的动力煤为1?531亿吨，其中，电煤为8980万吨，占60%，其余的用于公共生活。俄罗斯炼焦业用煤为3980万吨，占煤炭总产量的23?3%，占国内煤炭消耗总量的20?6%。

当时煤炭开采企业预测，2006年俄罗斯煤炭产量将达到3?05亿～3?10亿吨。其中，炼焦用煤可达（6900～7000）万吨。按照这一开采量测算，俄罗斯已探明煤炭储量还可开采250年。自然，石油、天然气的储量枯竭要提前很多。因此，为使煤替代石油经济上更可行，世界上许多国家都愈来愈关注将煤加工成固体、液体和气体燃料。由此，极大地推进了煤化工工艺的发展。

固体可燃矿物在成因、变质程度、结构特性、物理和化学工艺性质等方面的多样性，决定了对它进行科学分类并不断完善分类法的必要性。目的就是充分有效地利用其能源与资源价值。

现在，独联体国家均采用统一的工业成因分类法（全苏国标ГOCT
25543—1988）。这个标准是按照煤炭的成因和工艺参数值确定其工业利用方向的。应该指出，该分类法仅适用于没有氧化的腐殖煤，不适用于自然界存在的其他种类的可燃矿物。

因此，基于物质构造的基本概念，研究固体可燃矿物的统一科学分类方法是非常需要的。再者，还需要考虑，如同石油化合物一样，煤中的有机物不仅可生产热能和燃烧发电，还可用于制取许多化工产品，包括各种液体燃料的替代品——重油和锅炉燃料、航空煤油、发动机油等。

本书介绍依据结构化学指数对俄罗斯煤炭进行分类的研究工作，目的是确定煤炭有机质结构化学指数与工业成因指标间的数量关系。研究对象是俄罗斯主要煤田所产煤炭的结构化学指数，以便在其基础上确定科学的分类法，使俄罗斯煤炭得到合理利用。研究基于俄罗斯可燃矿物研究所完成的用计算机确定煤炭结构、特性及其热化学反应能力之间相互关系的一系列工作。

书中还确定了根据俄罗斯主要煤田（库兹涅茨、伯超拉和南雅库特煤田）所产煤炭的结构化学指标计算其工艺指标的算法，为煤炭的动力及非燃料用途建立了科学分类法。此外，介绍了煤炭的标号属性及其结构化学分类指标间的关系。

根据研究结果，提出了将煤炭用作动力及非燃料资源的合理有效途径。俄罗斯煤炭有机质的结构特点及由其决定的加工途径，使国家可以得到在国际市场上广受欢迎的多种绿色优质有机产品。