寧樹正，張 寧，吳國強(qiáng)，秦云虎

(1.中國煤炭地質(zhì)總局，北京 100038； 2.中國煤炭地質(zhì)總局第一勘探局，河北 邯鄲 056004；3.江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設(shè)計(jì)研究院，江蘇 徐州 221006)

0 前言

1991年由中國煤田地質(zhì)總局編寫的《中國煤炭開發(fā)戰(zhàn)略的資源研究》報(bào)告中，將特殊煤種以醒目的標(biāo)題單獨(dú)提出來，這是我國煤質(zhì)評(píng)價(jià)的深入和發(fā)展[1]。

近年來隨著對煤炭資源清潔利用研究的深入，特殊煤種研究工作也得到了極大發(fā)展?；仡櫯c特殊煤種相關(guān)的研究項(xiàng)目，這些項(xiàng)目中涉及了“潔凈煤” “優(yōu)質(zhì)煤” “環(huán)保煤” “綠色煤炭資源” “特殊煤” “稀缺煤”等術(shù)語，2016—2018年，中國煤炭地質(zhì)總局再次組織開展了“特殊用煤”為主的煤炭資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)。這些術(shù)語反應(yīng)了不同時(shí)期對煤質(zhì)研究的不同需求，同時(shí)，由于不同術(shù)語含義側(cè)重點(diǎn)的不同，使用中極易混淆，也給煤地質(zhì)研究工作帶來諸多不便。本文在回顧60余年來對特殊煤種研究歷史的基礎(chǔ)上，梳理了這些術(shù)語的區(qū)別與聯(lián)系，總結(jié)了特殊煤種研究現(xiàn)狀與進(jìn)展，若干問題需要亟待解決，提出了特殊煤種研究的思路和建議。

1 特殊煤種研究現(xiàn)狀

早期的特殊煤種研究主要是評(píng)定煤炭等級(jí)，根據(jù)煤類、灰分、硫分、發(fā)熱量、可選性五個(gè)指標(biāo)，袁三畏[2]將煤質(zhì)分為3個(gè)等級(jí)，即優(yōu)質(zhì)煤、中質(zhì)煤和劣質(zhì)煤。后來的研究發(fā)展為兩個(gè)分支：唐書恒等[3]以煤中的有害物質(zhì)作為主要研究對象，對煤的“潔凈等級(jí)”進(jìn)行劃分。秦云虎等[4-5]以煤炭資源的用途為主線，考慮煤中的有害物質(zhì)同時(shí)，結(jié)合不同用途對煤各項(xiàng)指標(biāo)要求的不同劃分等級(jí)。

2000年中國煤炭地質(zhì)總局開展了中國潔凈煤地質(zhì)研究，圈定了不同潔凈等級(jí)煤炭資源分布范圍。2006年，中國煤炭地質(zhì)總局開展了中國優(yōu)質(zhì)環(huán)保型煤炭資源潛力評(píng)價(jià)，2008年，江蘇煤炭地質(zhì)勘探研究所對華東地區(qū)液化煤資源進(jìn)行了評(píng)價(jià)與研究。2009年中國煤炭地質(zhì)總局開展了中國優(yōu)質(zhì)環(huán)保型煤炭資源調(diào)查評(píng)價(jià)，圈定了優(yōu)質(zhì)環(huán)保型煤炭資源的分布。2010—2014年中國煤炭地質(zhì)總局開展的特殊和稀缺煤炭資源調(diào)查，初步評(píng)價(jià)了我國特殊和稀缺煤炭資源的分布特征?；仡櫿麄€(gè)特殊煤種研究過程，涉及到“潔凈煤” “優(yōu)質(zhì)煤” “環(huán)保煤” “特殊煤” “稀缺煤”等術(shù)語，這些術(shù)語反應(yīng)了不同時(shí)期對煤炭需求的不同要求。

1.1 潔凈煤

潔凈煤技術(shù)是指從開采到利用的過程中，控制污染、減少污染物排放、提高煤炭利用效率的加工和轉(zhuǎn)化等新技術(shù)。

潔凈煤地質(zhì)以煤中的有害物質(zhì)作為主要研究對象，唐書恒等[6]系統(tǒng)研究了煤中硫及潛在有害微量元素的分布規(guī)律、賦存狀態(tài)、富集機(jī)理及其在煤炭洗選、燃燒、淋濾等加工利用過程中的遷移規(guī)律與環(huán)境效應(yīng)，并構(gòu)建了煤炭資源潔凈潛力評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)我國已發(fā)現(xiàn)煤炭資源的潔凈等級(jí)，圈定了不同潔凈等級(jí)煤炭資源分布范圍。

1.2 優(yōu)質(zhì)煤

優(yōu)質(zhì)煤是指具有良好的質(zhì)量(如低硫、低灰、低有害微量元素、高發(fā)熱量)、適于多種用途的煤，在其加工利用過程中，具有較高的活性，對環(huán)境的影響較小。優(yōu)質(zhì)煤炭資源則是從資源綜合評(píng)價(jià)的角度出發(fā)，對煤炭資源的數(shù)量、質(zhì)量、開發(fā)技術(shù)條件、環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)而確定的資源相對等級(jí)[7]。曹代勇等[8]指出資源特性是成煤過程中多種因素綜合作用的結(jié)果，加強(qiáng)對優(yōu)質(zhì)煤炭資源形成條件研究對于優(yōu)質(zhì)煤炭資源開發(fā)具有重要意義。

從我國國情考慮， 煤炭資源潔凈化有兩條途徑：大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)和優(yōu)先勘探開發(fā)優(yōu)質(zhì)煤炭資源。相對于長期以來重視煤炭資源 “數(shù)量” 特征而言， 當(dāng)前應(yīng)加強(qiáng)對煤炭資源 “質(zhì)量”特征的研究。魏迎春等[9]確定了煤炭優(yōu)質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分方案，對山西省三個(gè)勘查區(qū)的煤炭資源進(jìn)行了優(yōu)質(zhì)等級(jí)評(píng)價(jià)。高新民等[10]對陜西省優(yōu)質(zhì)煤炭資源的賦存情況，以及開發(fā)中存在的問題進(jìn)行了分析，論述了優(yōu)質(zhì)煤炭資源實(shí)行保護(hù)性開發(fā)的重要意義，并提出具體保護(hù)措施。

1.3 環(huán)保煤

環(huán)保煤的定義概括了兩個(gè)方面，一是根據(jù)國家或行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對某一特定用途所規(guī)定的高等級(jí)煤炭資源，二是煤中有害物質(zhì)在利用過程中向環(huán)境的釋放遷移程度要符合國家或行業(yè)的有關(guān)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。因此，環(huán)保煤可定義為：針對某一特定用途且符合相關(guān)環(huán)境保護(hù)要求的高等級(jí)煤炭資源。

徐紅梅[11]闡述了燃煤排放污染與煤質(zhì)密切相關(guān)，分析了燃煤對污染排放的影響以及按煤主要參數(shù)劃定煤炭環(huán)保級(jí)別的可行性。秦云虎等[5]對優(yōu)質(zhì)環(huán)保煤和優(yōu)質(zhì)環(huán)保型動(dòng)力煤進(jìn)行了定義，劃分了優(yōu)質(zhì)環(huán)保型動(dòng)力煤的類型，從優(yōu)質(zhì)(主要考慮揮發(fā)分指標(biāo))、環(huán)保(主要考慮硫分和灰分指標(biāo))兩個(gè)方面結(jié)合有害微量元素含量，將煉焦煤劃分為四種類型，確定了評(píng)價(jià)方法，對全國五個(gè)賦煤區(qū)及不同時(shí)代的優(yōu)質(zhì)環(huán)保型動(dòng)力煤類型的資源量構(gòu)成和優(yōu)質(zhì)環(huán)保型煉焦煤的資源量等級(jí)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

1.4 綠色煤炭資源

綠色煤炭資源可定義為在當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)條件下，資源稟賦條件適宜，能夠?qū)崿F(xiàn)安全高效開采；煤炭開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響與擾動(dòng)相對較小且損害可修復(fù)，煤炭開發(fā)過程中水資源能得到保護(hù)和有效利用，能夠?qū)崿F(xiàn)生態(tài)環(huán)境友好；煤中有害元素含量低，且可控可去除，適宜清潔高效利用，且具有經(jīng)濟(jì)競爭力的煤炭資源[12]。

王佟等[12]建立了綠色煤炭資源評(píng)價(jià)的技術(shù)框架，對我國綠色煤炭資源進(jìn)行了評(píng)價(jià)，建立了基于綠色煤炭資源評(píng)價(jià)的煤炭資源開發(fā)利用模式。

袁亮[13]根據(jù)我國煤炭資源的特點(diǎn)和面臨的挑戰(zhàn)，提出了“綠色煤炭資源”和“綠色煤炭資源指數(shù)”等概念，系統(tǒng)分析了我國五大賦煤區(qū)的綠色煤炭資源分布情況，對我國2020年、2030年和2050年的綠色煤炭資源量進(jìn)行了分析預(yù)測；對基礎(chǔ)研究及關(guān)鍵技術(shù)與裝備研發(fā)、綠色煤炭資源精準(zhǔn)開采國家級(jí)研發(fā)平臺(tái)、綠色煤炭資源開發(fā)復(fù)合型人才和煤炭高效回收及精準(zhǔn)開釆的政策方面提出戰(zhàn)略性建議。曹代勇等[14]指出煤炭地質(zhì)工作貫穿于綠色煤炭產(chǎn)業(yè)體系的全過程，分析了綠色煤炭各階段對地質(zhì)工作的需求特點(diǎn),初步建立了綠色煤炭基礎(chǔ)地質(zhì)工作框架,提出了各階段基礎(chǔ)地質(zhì)工作的主要內(nèi)容。

1.5 稀缺煤和特殊煤

稀缺、特殊煤炭資源進(jìn)行系統(tǒng)深入研究較少，但也有不少學(xué)者從不同角度對其進(jìn)行了研究。趙謀[15]指出古敘礦區(qū)的優(yōu)質(zhì)無煙煤可用作高爐噴吹、活性炭、熱壓鑄造焦、炭素制品、電石、氣化等工業(yè)原料用煤?？梢娤∪泵禾抠Y源是指具有十分重要的工業(yè)用途，其利用途徑具有一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，并有一定的不可替代性，對國民經(jīng)濟(jì)具有重要價(jià)值，需求量大但資源量又相對少的優(yōu)質(zhì)的煤炭資源。中國煤炭地質(zhì)總局開展的特殊和稀缺煤炭資源調(diào)查，對特殊和稀缺煤的涵義進(jìn)行了厘定，初步評(píng)價(jià)了我國特殊和稀缺煤炭資源的分布特征[16]。

2 特殊煤種概念再定義與研究新進(jìn)展

2.1 本文采用的特殊煤種概念

有關(guān)特殊煤種的含義，許多學(xué)者進(jìn)行深入研究，戴和武等[18]認(rèn)為特殊煤種是指煤中某個(gè)或一些成分、結(jié)構(gòu)、成因與一般煤有所不同，含量特高或很低，并具有一些特殊的性質(zhì)、特殊用途的煤炭資源。韓德馨等[19]提出的特殊煤種定義是某些煤由于成因、性質(zhì)和煤巖組成具有特殊性，或由于某些化學(xué)性質(zhì)、元素富集而具有特殊工藝性能和用途的煤炭。曾勇[20]認(rèn)為特殊煤種是指煤炭的成因、性質(zhì)、煤巖組成等具有特殊性，或因某種元素富集而具有特殊的化學(xué)性質(zhì)、工藝性能和用途的煤炭。

《煤質(zhì)勘探與資料匯編方法》中指出，所謂特殊煤種是指某些由于其成因、煤巖組分或某種化學(xué)成分、元素含量與眾不同而具有一些特殊的工藝性能和用途的煤，特殊煤種是一種寶貴的煤炭資源和工業(yè)原料[17]。隨著煤炭清潔化利用要求的提高，上述研究多是圍繞煤類劃分、物質(zhì)組成、成因等提出的相關(guān)概念，對煤炭的煤質(zhì)分布特征在煤炭利用方面的影響突出不夠，不能滿足當(dāng)前以煤炭分級(jí)分質(zhì)為依據(jù)的煤炭清潔高效開發(fā)利用的特殊要求，為此中國煤炭地質(zhì)總局在特殊用煤資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)中提出特殊用煤的概念，特殊用煤是指能夠滿足煤炭清潔高效利用的具有特殊物質(zhì)組成或者物理化學(xué)性質(zhì)的煤炭資源[16]，把某類具有較大經(jīng)濟(jì)或者研究價(jià)值特殊煤作為一個(gè)煤種或者品牌進(jìn)行命名，例如太西煤、樹皮煤、水煤漿用煤(特低灰煤)等。也有部分學(xué)者認(rèn)為部分特殊煤種也應(yīng)當(dāng)屬煤炭資源中的稀缺品種[21]。

2.2 特殊煤種研究新進(jìn)展

中國煤炭地質(zhì)總局2016年開展了特殊用煤資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)工作，項(xiàng)目根據(jù)煤炭利用工藝的最新發(fā)展結(jié)合不同煤炭工業(yè)用途對煤質(zhì)的要求，對煤炭資源進(jìn)行煤質(zhì)分級(jí)和資源評(píng)價(jià)，從而評(píng)價(jià)不同類型的特殊用煤。項(xiàng)目在充分總結(jié)以往煤炭液化、氣化、焦化的研究成果的基礎(chǔ)上，對比實(shí)際應(yīng)用中以往評(píng)價(jià)指標(biāo)與煤質(zhì)特征之間的差異，提出了適宜于煤炭資源評(píng)價(jià)的特殊用煤評(píng)價(jià)指標(biāo)。目前項(xiàng)目已查明了成煤原生條件對煤巖煤質(zhì)控制作用、探討了煤化作用進(jìn)程對煤類的控制作用，劃分了特殊用煤成因類型，揭示了不同成因類型特殊用的時(shí)空分布規(guī)律，建立了煤炭地質(zhì)勘查中的煤質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對全國162個(gè)煤炭國家規(guī)劃礦區(qū)煤炭資源進(jìn)行了評(píng)價(jià)，初步統(tǒng)計(jì)162個(gè)煤炭國家規(guī)劃礦區(qū)保有資源儲(chǔ)量為14 361.86億t，共劃分出一級(jí)特殊用煤資源量5 396.99億t，二級(jí)特殊用煤資源量7 813.52億t。其中可劃分出一級(jí)焦化用煤1 305.00億t，一級(jí)直接液化用煤382.36億t，一級(jí)氣化用煤3 709.63億t?？蓜澐殖龆?jí)焦化用煤1 222.11億t，二級(jí)直接液化用煤2 821.72億t，二級(jí)氣化用煤3 769.70億t。

同時(shí)項(xiàng)目開展了特殊高元素煤研究工作，主要圍繞國家緊缺礦產(chǎn)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)礦產(chǎn)，重點(diǎn)對煤層和煤層頂?shù)装宓逆N、鎵、鈾等稀有金屬，以及煤中鋁等大宗新興礦產(chǎn)等開展調(diào)查評(píng)價(jià)，研究了煤中共伴生礦產(chǎn)的賦存狀態(tài)、賦存層位、礦物組合關(guān)系、資源品位等，總結(jié)了煤系共伴生礦產(chǎn)形成的地質(zhì)條件、賦存規(guī)律等。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和成礦影響因素，全國范圍內(nèi)劃分了金屬元素礦產(chǎn)資源8個(gè)成礦帶和10個(gè)遠(yuǎn)景區(qū)，初步預(yù)測了我國煤中金屬元素礦產(chǎn)資源潛力我國煤中鍺預(yù)測資源量為1.17萬t，煤中鎵預(yù)測資源量188.02萬t，煤中鋰預(yù)測資源量86.49萬t，煤中稀土元素預(yù)測資源量1 130萬t。

3 我國特殊煤種研究存在的主要問題

1)雖然90年代就提出了特殊煤種的概念，相關(guān)術(shù)語較多，概念界定不清，導(dǎo)致至今國家層面缺少對特殊煤炭資源進(jìn)行保護(hù)性開采的具體政策和措施。

2)《特殊和稀缺煤類開發(fā)利用管理暫行規(guī)定》，由國家發(fā)展和改革委員會(huì)令于2012年12月9日頒布。規(guī)定中的提出了特殊和稀缺煤類定義，提出了首批特殊和稀缺煤類礦區(qū)范圍。規(guī)定中也存在若干問題，雖然劃定了特殊和稀缺煤類礦區(qū)范圍，但對煤層平面分布和分布層位未進(jìn)行深入研究，后期在實(shí)施中也遇到了很多困難，此外特殊和稀缺煤類的定義也只局限于肥煤、焦煤、瘦煤和無煙煤，針對范圍過窄。

3)我國正處于重化工業(yè)發(fā)展階段，高耗能產(chǎn)業(yè)占比大，能源需求增長趨勢依然強(qiáng)勁。同時(shí)對特殊煤資源的科學(xué)、合理、高效利用還不夠重視，導(dǎo)致大量特殊煤被用作動(dòng)力煤直接燒掉，造成優(yōu)質(zhì)資源沒有得到合理利用。

4)目前實(shí)施的《煤炭資源勘查煤質(zhì)評(píng)價(jià)規(guī)范(MT/T1090-2018)》，主要包括煤炭質(zhì)量分級(jí)和煤質(zhì)用途的煤質(zhì)評(píng)價(jià)兩部分內(nèi)容。質(zhì)量分級(jí)主要是從煤炭灰分、硫分、發(fā)熱量、全水分、固碳、揮發(fā)分產(chǎn)率、煤灰熔融性、熱穩(wěn)定性、哈氏可磨性指數(shù)、煙煤黏結(jié)指數(shù)、煤中有害組分(氟、氯、磷、砷、鉛、汞)、煤的有益礦產(chǎn)、可選性、煤塵煤炸性、煤自燃傾向性、煤的風(fēng)化和氧化性和放射性等方面，按不同參數(shù)分別評(píng)價(jià)。煤質(zhì)用途評(píng)價(jià)是從煤的加工利用的角度評(píng)價(jià)的，分別給動(dòng)力用煤的煤質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)、煉焦用煤的煤質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)、氣化用煤的煤質(zhì)評(píng)價(jià)栺標(biāo)和液化用煤的煤質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。但目前的煤質(zhì)評(píng)價(jià)規(guī)范中煤質(zhì)用途評(píng)價(jià)只針對單因素進(jìn)行了評(píng)價(jià)，未對多指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)級(jí)。

4 發(fā)展前景與建議

1)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究。特殊煤種是寶貴的不可再生資源，通過查明特殊煤種的沉積環(huán)境、物質(zhì)組成、賦存規(guī)律等特點(diǎn)，結(jié)合地質(zhì)背景，研究特殊煤種的分布規(guī)律和地質(zhì)條件，為合理開發(fā)提供基礎(chǔ)理論研究。

2)加大調(diào)查力度。特殊用煤資源調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目對焦化、液化、氣化用煤和高元素煤的資源量進(jìn)行了摸底，但絕大部分特殊煤種資源量尚不明確。因此，有必要繼續(xù)開展特殊煤種的調(diào)查工作，摸清特殊煤種資源家底，為特殊煤種資源的評(píng)價(jià)和保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3)合理利用特殊煤種資源。特殊煤種資源非常珍貴，為了有效利用特殊煤種，有必要對特殊煤種的工藝性能進(jìn)行研究，并制定相應(yīng)的保護(hù)政策。例如對于煤質(zhì)好的煤層，可采取煤巖選煤的方法，光亮煤、半亮煤煤巖作為液化用煤，半暗煤和暗淡煤，用于氣化或制活性炭等吸附劑。

根據(jù)不同煤種的工藝性能，采用不同的技術(shù)對特殊煤種進(jìn)行清潔利用，提高特殊煤種利用效率。特殊煤種的液化、氣化等深加工工藝是今后研究的重點(diǎn)。

4)完善煤炭地質(zhì)勘查規(guī)范，制定煤炭分質(zhì)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。煤炭分質(zhì)分級(jí)利用是煤炭企業(yè)未來轉(zhuǎn)型發(fā)展重要途徑，也是對煤炭地質(zhì)勘查的最新要求。優(yōu)質(zhì)煤炭資源的需求以及煤炭資源的清潔化利用要求日益突出，迫切需要修改完善煤炭地質(zhì)勘查規(guī)范，制定煤炭分質(zhì)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，按照煤炭利用工藝的特殊要求實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)和資源的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。