中國煤的品種、分布及用其制成的活性炭的一般性規(guī)律

    根據(jù)GB5751—86，我國的煤炭資源共分為四大類，每個大類之下又分成若干小類?，F(xiàn)從成煤年齡由年老到年輕的順序分別予以介紹。

    （1）無煙煤

    指揮發(fā)分≤10%的原煤，是煤化程度最高的煤種。

    無煙煤含“無煙煤一號”、“無煙煤二號”和“無煙煤三號”三個小類，分別對應(yīng)于俗稱的“年老無煙煤”、“年輕無煙煤”和“半無煙煤”。

    年老無煙煤主要分布于山西晉城、陽城地區(qū)，特點是熱值高，反應(yīng)性弱，原始微孔發(fā)達(dá)。根據(jù)歷史研究結(jié)論，該煤種因反應(yīng)性弱，不適于用來制造活性炭產(chǎn)品。近年來曾有研究機構(gòu)嘗試用其制造分子篩活性炭；也有將其磨粉后添加少量化學(xué)藥劑，二次成型后采用氣體活化和化學(xué)活化結(jié)合的方法來強制性擴孔以制造有商業(yè)價值的活性炭，這種技術(shù)途徑在理論上是可行的，但尚未見到后繼報道。

    年輕無煙煤主要分布于寧夏太西地區(qū)、山西太原西山、北京京西、河南焦作、湖南金竹山、遼寧的丹東和古拉本、云南昭通等地，其中以寧夏太西無煙煤最為著名。采用年輕無煙煤可以制得微孔發(fā)達(dá)型活性炭，適用于氣相吸咐。近年來寧夏地區(qū)的活性炭廠一直致力于通過化學(xué)活化和氣體活化結(jié)合的工藝用太西無煙煤制造含合理大中孔的活性炭產(chǎn)品以拓展用途，已取得了一定的進(jìn)展。

    半無煙煤主要分布于山西陽泉和湖南永興，以前者著名，是傳統(tǒng)的催化劑載體活性炭的生產(chǎn)原料，制成的活性炭微孔和次微孔（孔直徑1.2～2nm）發(fā)達(dá)，但因其灰分較高，從1985年之后已很少用來制造活性炭，而改用配煤法生產(chǎn)載體炭產(chǎn)品。

    （2）煙煤。

    是一系列煤種的總稱，一般包括12個小類，它們從成煤年齡（由年老到年輕）角度依次被稱為---貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、氣肥煤、氣煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤和長焰煤。

    貧煤、貧瘦煤和瘦煤主要分布于太原東山和西山，以及黑龍江的七臺河等地，很少用它們單獨制造活性炭產(chǎn)品，有限的文獻(xiàn)報道表明，單獨用這三小類煙煤制成的活性炭，微孔（孔直徑≤2nm）和細(xì)中孔（孔直徑2～10nm）似乎較為發(fā)達(dá)。

    焦煤和1/3焦煤廣泛分布于國內(nèi)廣大地區(qū)，如山西呂梁地區(qū)和晉中地區(qū)、古交市、貴州的六盤水、重慶的華鎣山、山東的棗莊、內(nèi)蒙古包頭地區(qū)等，其中優(yōu)級焦煤產(chǎn)于山西省。用焦煤單獨制造活性炭存在極大的困難，當(dāng)與其它煤種配合使用時，能明顯提高最終活性炭產(chǎn)品的機械耐磨強度。

    肥煤和氣肥煤主要分布于山西汾西、軒崗，河南平頂山，黑龍江雙鴨山，四川樂山等。曾有過單獨采用肥煤制造活性炭的報道，制成的活性炭吸附性能尚可，但機械強度較低，商業(yè)價值不大。

    氣煤主要分布于遼寧撫順，一般灰分較高，且具有特殊的“熱凝聚”性能，不能單獨用來制造活性炭。

    1/2中粘煤、弱粘煤和不粘煤在我國有一個明顯的東西向分布帶，東端大約起始于山西大同，向西依次為內(nèi)蒙古東勝、寧夏靈武和烏海、青海的魚卡，一直到最西端的新疆昌吉、哈密和吐魯番。其中最適合制造活性炭的首推山西大同的弱粘煤，具有低灰、高反應(yīng)性、易加工等特點，其原始孔隙結(jié)構(gòu)中的大中微孔分配適中，可直接生產(chǎn)出高性能的原煤破碎活性炭，適用于飲用水的深度處理；配以適當(dāng)?shù)钠渌悍N時，可制造出氣相吸附及催化劑載體用活性炭品種，可以很容易地用其它原料改變其孔隙結(jié)構(gòu)，制造出各種用途的專用炭產(chǎn)品，可加工性能非常優(yōu)異。對比研究表明，用上述原煤分布帶中其它地區(qū)的煤樣制成的活性炭樣品綜合性能均遠(yuǎn)遜于大同弱粘煤，大多數(shù)僅能用于柱狀炭的制造，不適于用來生產(chǎn)壓塊炭、直接破碎炭或球形炭。

    長焰煤主要分布于陜西榆林地區(qū)的神府煤田、黑龍江依蘭、河南千秋等地，是最年輕的煙煤煤種，近十年來在活性炭領(lǐng)域的用量越來越大。不能制造直接破碎炭產(chǎn)品；但可將其單獨磨粉后添加粘合劑成型，采用氣體活化法，能制造出中孔和微孔同時發(fā)達(dá)的中孔型活性炭產(chǎn)品，適用于有機廢水的深度凈化。目前在活性炭制造環(huán)節(jié)中，更大的用途是用作孔隙結(jié)構(gòu)的調(diào)整劑煤種。陜西的神府煤田有望在10年之內(nèi)成為繼寧夏、大同之后的第三個大型煤質(zhì)活性炭生產(chǎn)基地，理應(yīng)引起本行業(yè)從業(yè)人員的更大關(guān)注。

    （3）褐煤。

    我國的煤質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)中，對褐煤的分類較為粗略，僅分成“褐煤一號”和“褐煤二號”兩個小類。因為我國的優(yōu)質(zhì)低灰褐煤儲量非常少，目前尚無一家活性炭制造企業(yè)專業(yè)生產(chǎn)褐煤質(zhì)活性炭產(chǎn)品，故至今本行業(yè)對其都較為生疏。但近年來隨著主要發(fā)達(dá)國家的活性炭制造環(huán)節(jié)逐漸遷移至發(fā)展中國家，國外對褐煤活性炭、活性焦或氧化褐煤吸附劑的需求日益增加，國內(nèi)的主要活性炭研究機構(gòu)已開始對這一煤種進(jìn)行關(guān)注。

    我國的褐煤資源主要集中于南北兩端，具有連片開發(fā)價值的褐煤煤田，北方地區(qū)集中于內(nèi)蒙古的滿洲里、海拉爾、霍林郭勒、赤峰，和吉林的梅河口、舒蘭，南方地區(qū)集中分布于云南的曲靖、先鋒?？傮w來說，北方的褐煤煤化程度較高，南方的褐煤屬年輕褐煤。我們曾在2003年對上述兩個分布區(qū)的褐煤進(jìn)行調(diào)研、采樣及對比研究，結(jié)果表明，云南的褐煤灰分較低（4%左右），內(nèi)蒙古地區(qū)的褐煤最低灰分為8%左右，兩類褐煤均不能單獨制成壓塊炭或直接破碎炭（原因是粉化率過高），加工性能較差，且前者更差一些?？梢灾频么笾锌装l(fā)達(dá)的柱狀成型炭，但必須采用木焦油或木瀝青為粘合劑。

    山西省內(nèi)有少量褐煤資源，但都屬于未徹底煤化的“彩木炭”，極易自燃，運輸困難，利用價值不高。

    （4）泥煤，又稱泥炭。

    早期的煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)中未將泥煤歸入煤炭產(chǎn)品。與褐煤的際遇相似，泥煤幾乎是一種完全被國內(nèi)活性炭制造業(yè)遺忘的煤種。

    我國的泥煤相對集中于黑龍江的伊春、方正、德都、綏棱；遼寧的清原、新賓；江蘇的吳縣、江陰、漣水、淮安、宜興；安徽的無為、樅陽；廣東的遂溪；江西南昌、修水何市；以及湖北利川、河北新樂等天然濕地中，大都灰分極高，僅有安徽和黑龍江的個別地區(qū)的泥煤灰分在20%以內(nèi)，幾乎不具備制造活性炭的價值。

    荷蘭的Norit公司利用低灰泥煤資源制造出了一系列可用于二惡英類氣相污染物脫除的粉狀活性炭產(chǎn)品，這也可能是迄今為止世界上唯一一家用泥煤制造活性炭的企業(yè)。

    從理論上講，泥煤是一種具有開放性大中孔結(jié)構(gòu)的最年輕煤種，且其表面含氧官能團(tuán)極為豐富，如果加工工藝合理時完全可以制得具有親水性表面的、與傳統(tǒng)吸附劑活性炭性能迥異的新型吸附劑品種，可預(yù)期的用途是氣相脫硫、石油煉廠氣凈化（脫硫脫砷）、液相脫砷脫氟脫汞，及已有成功應(yīng)用先例的二惡英脫除劑等。

    國內(nèi)某科研機構(gòu)曾用安徽的泥煤做原料，添加煤焦油作粘合劑，嘗試制造柱狀泥煤活性炭產(chǎn)品，但因各種原因未能成功。我們的想法是，可以利用泥煤產(chǎn)地的腐植酸生產(chǎn)廠的廢棄泥煤殘渣，采用強酸煮洗的方法去除大部分的金屬成分，得到的富碳骨架經(jīng)烘干后制成粉炭，制得廉價的泥煤炭；亦可向粉炭中加入適當(dāng)種類的添加劑或粘合劑，成型后經(jīng)炭化、淺度活化制成成型泥煤活性炭產(chǎn)品。也許在不久之后，泥煤亦會象褐煤的情況一樣，引起活性炭制造業(yè)的重視。