石煤，一種劣質煤。外觀與巖石相似，故又稱“石板煤”，地質巖石學上稱之為碳質巖。
是一種生成于早古年代地層中的腐泥成因的高灰分、高變質的無煙煤（個別地區(qū)如陜南石煤也有低灰分的）。從成煤條件來看，石煤主要是由海生菌藻類植物形成的，這已從石煤中發(fā)現的蘭綠藻和褐藻綱等化石得到證明。此外,石煤中的硫分含量普遍高于一般陸生植物形成的無煙煤,也是一個間接的證明。我國南方的湖南省、湖北、安徽、浙江省和福建省等省都廣泛分布有石煤資源。石煤因含礦物質多,其可燃體揮發(fā)分含量往往超過10%。
石煤可用于發(fā)電，可作沸騰鍋爐的燃料，可用于制造無機化合物復合肥料。
簡介
石煤生成于古老地層中，由菌藻類等生物遺體在淺海、潟湖、海灣條件下經腐泥化作用和煤化作用轉變而成。外觀像石頭，肉眼不易與石灰?guī)r或碳頁巖相區(qū)別，高灰分（一般大于60%）深變質的可燃有機礦物。
含碳量較高的優(yōu)質石煤呈黑色，具有半亮光澤，雜質少。相對密度為1.7～2.2。含碳量較少的石煤，呈偏灰色，暗淡無光，夾雜有較多的二硫化亞鐵、脈石英和磷、鈣質結核病、相對密度在2.2～2.8之間，石煤發(fā)熱量不高，在3.5～10.5MJ/kg之間，是一種低熱值燃料。熱值偏高的石煤，在改進燃燒技術后，可用作火力發(fā)電的燃料，石煤也可用作燒制水泥、制造化肥。灰渣制碳化磚等。伴生有釩的石煤，可提取五氧化二釩。
正文
賦存于早古生代和新元古代地層中，主要由菌、藻類等生物形成的、含礦物質較高的一類可燃有機巖。石煤大多具有高灰、高硫、低發(fā)熱量和硬度較大的特征。因外觀近黑色或黑灰色的巖石而得名。石煤也可稱為高灰分的腐泥無煙煤或藻煤。美國、蘇聯和歐洲各國的早古生代或更老的地層中，也發(fā)現類似的可燃有機巖，但多未構成工業(yè)礦床。
石煤的成分，除有機碳外，灰分較多。灰成分中氧化硅含量普遍較高，多在50～70％之間；氧化鐵、氧化鋁含量較低，多在10％以下;氧化鈣和氧化鐵變幅大，并含有鉀和磷。石煤的灰熔點一般較低，灰錐的軟化溫度(T2)多在1100～1230℃之間。按石煤的灰分和發(fā)熱量，可分為一般石煤和優(yōu)質石煤兩種：一般石煤的灰分在40～90％，發(fā)熱量約在13兆焦／千克以下；優(yōu)質石煤的灰分多在20～40％之間，發(fā)熱量在16～25兆焦／千克，少數可達29兆焦／千克以上。按石煤的結構、構造，分為塊狀、粒狀、鱗片狀和粉狀石煤。按煤中礦物雜質的主次，分為硅質石煤、鈣質石煤等。
石煤形成于早古生代淺表海或古陸邊緣的海相環(huán)境，是由菌藻類等低等生物在靜水環(huán)境下形成的腐泥煤類。煤的氫氮比(H/N)為4～7，瀝青抽提與族組分析表明，其原始物質與某些成油原始物質相似。有機組分最大反射率（干物鏡）Ra,max為13.4～17.5％，處于高變質階段，定名為腐泥無煙煤。
石煤廣泛分布于中國南秦嶺區(qū)的川北、陜南、鄂西北、豫西南和江南區(qū)隆起周圍的浙江省、江西省、湖北、湖南省、廣西壯族自治區(qū)、貴州省等省的寒武紀至志留紀地層中，其中以南秦嶺區(qū)儲量最豐富，煤質較佳。
石煤在中國南方缺煤地區(qū)不僅可做民用燃料，而且還用于發(fā)電、生產煤氣、建材、化肥等以及提取釩、、、、銅、鈷、稀土、磷、鉀等的原料。
此外，與石煤成因密切有關，而伴生于中國南方早古生代地層中的“碳瀝青煤”，分布于浙江北部、安徽南部和湖南西部某些古隆起邊緣的斷裂帶中，局部形成有開采價值的資源，如浙江康山、安徽太平、洞口縣等小煤礦。
結構
石煤形成于早元古代和早古生代的一種沉積的可燃有機巖。呈黑色或黑灰色。大多具有高灰、高硫、低發(fā)熱量和硬度大的特點。石煤是一種高變質的腐泥煤或藻煤。其成分除含有機碳外，還有氧化硅、氧化鈣和少量的氧化鐵、氧化鋁和氧化鎂等。石煤有各種不同的分類。按灰分和發(fā)熱量，可分為一般石煤和優(yōu)質石煤：一般石煤的灰分為40%～90%，發(fā)熱量在16.7千焦/克以下；優(yōu)質石煤的灰分為20%～40%，發(fā)熱量為16.7～27.1千焦/克。按結構、構造，可分為塊狀石煤、粒狀石煤、鱗片狀石煤和粉狀石煤。按石煤中礦物雜質的主次，分為硅質石煤、鈣質石煤等。石煤在中國分布廣泛以南秦嶺區(qū)儲量最為豐富。石煤可作燃料，燃燒后的爐渣可制成炭化磚、水泥等建筑材料，還可從石煤中提取釩、鈾、鉬、鎳、銅、鈷等金屬元素。
分布
我國是世界上少數幾個擁有石煤資源的國家之一，主要分布在長江中下游平原的湖南省、湖北、安徽、江西省、浙江省等缺煤省份，其中湖南省的石煤資源優(yōu)勢明顯。我國石煤遍布我國20余個省區(qū)，僅浙江至廣西壯族自治區(qū)一條長約1600多公里的石煤礦帶，就蘊含著1億噸以上的五氧化二釩。據上世紀七八十年代煤炭工業(yè)部開展的南方石煤資源綜合調查資料表明，全國石煤資源儲量在618億噸左右，其中，湖南省187.2億噸，儲量約占全國的1/3。若以6噸石煤折合為1噸標準煤計算，即相當于31億噸標準煤，比湖南省煤炭總儲量29.3億噸還要多。而從湖南省的石煤資源分布來看，懷化市的石煤儲量高達83.6億噸，約占湖南省的1/2，其次是益陽市、常德市和湘西土家族苗族自治州等市（州）。
用途
我國石煤資源的主要利用途徑是石煤發(fā)電、石煤提釩及用于建材工業(yè)。
石煤發(fā)電
自70年代初以來，浙江省、湖南利用石煤發(fā)電取得了比較成功的經驗，如浙江省義烏佛塘、開化華村，建德安仁和湖南省益陽等電廠，利用沸騰爐發(fā)電，成本比較低，經濟效益也比較好。在浙江石煤發(fā)電供電成本只及外調煤發(fā)電成本的六分之一，如建德安仁石煤綜合利用廠用熱值5.77MJ/kg的石煤發(fā)電，已于1986年并網，供電成本每度為0.074元。益陽市石煤發(fā)電，經過5年試驗，于1981年取得了較好的成果，當時發(fā)電成本每度電為0.068元。
提釩
釩是—種稀有元素，它是冶煉優(yōu)質合金鋼和各種有色合金的原料，同時還廣泛用于宇航、化學工業(yè)中。早在70年代初，在湖北楊家堡、浙江義烏等地就利用石煤土法提取五氧化二釩。在浙江省、湖南省、湖北等省都也建了—些提釩廠，進行小規(guī)模提釩生產。江西省繼玉山縣和上饒市鉆探工作之后，正進行可行性研究。
建材工業(yè)
石煤和石煤發(fā)電廢渣可用于燒水泥、磚瓦、平瓦、空心砌塊等。由于一些石煤普遍含0.00n%-0.0n的放射性鈾，燃燒后的廢渣鈾可能局部富集，放射性輻射嚴重超標，建議一般民用建筑不要使用石煤廢渣作為建材。作一般建筑使用時也要測定輻射是否超標。
提釩工藝
我國石煤資源中已發(fā)現的伴生元素多達60多種，其中可形成工業(yè)礦床的主要是釩，其次是鉬、鈾、磷、銀等等。石煤釩礦床是一種新的礦床類型，稱為黑色頁巖型釩礦，它是在邊緣海斜坡區(qū)形成的，主要含釩礦物是含釩伊來石。但百分之七八十的石煤中釩的品位很低，五氧化二釩含量多在0.8%以下，要進行提釩技術難度極大。攀鋼集團在石煤提釩技術上取得了突破，使釩的總收率平均達到60.70%，遠遠高于國內同行業(yè)通常的40%～50%的指標。
石煤中V2O5品位較低，一般為1.0 %左右。石煤中的釩以V（Ⅲ）為主，有部分Ⅴ（Ⅳ），很少見Ⅴ（V）。由于V（Ⅲ）的離子半徑（74 pm）與Fe（Ⅱ）的離子半徑（74 pm）相等，與Fe（Ⅲ）的離子半徑（64 pm）也很接近，因此，V（Ⅲ）幾乎不生成本身的礦物，而是以類質同象存在于含釩云母、白陶土等鐵鋁礦物的硅土四面體結構中。我國從20世紀60年代開始對石煤提釩進行研究，70年代開始工業(yè)生產，所使用的工藝均為鈉化焙燒（NaCl）—水浸或酸浸工藝。這種工藝存在兩個嚴重缺陷，一是因為焙燒過程生成難以凈化處理的Cl2、HCl、二氧化硫?混合氣體而造成環(huán)境污染，二是釩回收率普遍為45-55%，使50%左右的釩礦資源得不到有效利用而浪費。
為改變和取代鈉化焙燒工藝，科技工作者進行了鈣法焙燒、空白焙燒、濕法酸浸等新工藝的研究。鈣法焙燒雖然解決了空氣污染問題，但焙燒過程受礦石種類和性質影響較大，焙燒氣氛、時間、溫度和鈣鹽用量等的影響也非常敏感，控制不當，容易形成難溶的硅酸鹽，使得部分釩被“硅土”裹絡, 或者礦樣中的部分釩與鐵、鈣等元素生成釩酸鐵、釩酸鈣等難溶性化合物。空白焙燒主要是想解決石煤脫碳和低價釩的氧化問題，但焙燒設備還是傳統(tǒng)的立窯、平窯和沸騰爐，不僅生產規(guī)模有限，而且焙燒過程并沒有改變含釩礦物的晶體結構，不能有效提高釩的回收率。濕法酸浸工藝不需焙燒，石煤礦石可以濕磨，適合大規(guī)模生產，因此成為石煤提釩研究的重點。濕法酸浸提釩工藝的基礎理論研究也有一些進展。石煤酸浸提釩工藝已在陜西省、湖南省等地得到較大規(guī)模的生產應用。
然而，酸浸提釩工藝還存在一些需要解決的問題。一是為得到較高V2O5浸出率，不得不消耗大量硫酸，生產中H2SO4用量一般為礦石質量的25~40%，V2O5浸出率一般在65%~75%左右，超過80%的很少，V2O5回收率一般不超過70%；二是酸性浸出液的凈化除雜、Fe（III）還原和pH值調整等工序需要消耗大量藥劑，特別是氨水，從而導致氨氮廢水的產生及處理問題。
含釩石煤和含釩黏土酸浸提釩要解決的關鍵問題，是在提高V2O5浸出率和回收率的前提下，如何降低消耗和避免環(huán)境污染，發(fā)展方向是開發(fā)低消耗低成本的清潔生產工藝。
楊教授等經過多年努力開發(fā)成功石煤提釩環(huán)保工藝。新工藝采用“濃酸二段熟化催化循環(huán)”技術對含釩石煤進行科學處理，V2O5轉化率≥90%，浸出率≥90%，總回收率≥82.5%。新工藝徹底告別傳統(tǒng)的鈉化焙燒工藝，生產流程中不產生有害廢氣，廢水經過凈化處理后循環(huán)利用，提釩尾渣可用作建筑材料，從而實現了石煤提釩的清潔環(huán)保、節(jié)能減排和資源的循環(huán)利用。新工藝科研成果、擴大試驗成果和工業(yè)化生產試驗成果先后通過政府組織的專家鑒定，專家鑒定意見是：所采用的提釩技術原理正確，形成的工藝技術路線穩(wěn)定，首次提出的二段熟化技術具有創(chuàng)新性，技術成果達到國內領先水平。
經過近10年的艱苦探索和反復試驗，在理論上和工藝上解決了含釩石煤和含釩黏土酸浸提釩的技術難題。開發(fā)的酸浸提釩新工藝，關鍵技術與創(chuàng)新點在于成功開發(fā)出二種酸浸提釩專用添加劑SMTV01和SMTV02，使含釩石煤和含釩粘土酸浸提釩效率明顯提高，可使V2O5浸出率穩(wěn)定達到90%以上，V2O5回收率穩(wěn)定達到80%以上，而硫酸用量和氨水用量可大幅度降低，并明顯改善液固分離狀況，濾渣含水率下降10%左右。
參考資料 >