煤层气是赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。GB/T 28754-2012 煤层气(煤矿瓦斯)利用导则中煤层气产品等级划分见表1。
表1 煤层气产品等级划分
| 级别 |
甲烷含量（体积分数）/% |
利用方式 |
利用率要求 |
| 一级 |
≥90 |
可优先考虑用于工业原料、车用燃气、工业及民用燃料等 |
不宜＜80% |
| 二级 |
≥50-90 |
可优先考虑用于工业原料、工业及民用燃料、发电等 |
不宜＜60% |
| 三级 |
≥30-50 |
可考虑用于工业及民用燃料、发电等 |
不宜＜40% |
| 四级 |
＜30 |
在保证安全的基础上，可考虑用于发电等 |
鼓励利用 |
| 四级：不包含风排瓦斯(甲烷含量不超过0.75%） |
金刚石是迄今已知能工业生产的所有物质中，其硬度、弹性模量、压缩率、热导率、透光波段、声速、惰性等性能均居第1位。天然金刚石稀有，价格昂贵，难以在工业领域广泛使用。近年来，利用化学气相沉积法生产的金刚石被广泛应用于机械加工、汽车、航空航天、国防以及核工业等领域。目前，我国合成金刚石的技术较为落后，产品低端，成本高，高级别金刚石产品基本依赖进口。由于这类产品的应用多涉及核技术、外太空航天器，以及军工等关键技术领域的核心部件，所以，国外大多采取禁运手段限制其在我国上述领域的应用。为此，提高我国金刚石合成技术水平，突破高级别金刚石依赖进口的困境，已迫在眉睫。工业合成金刚石，国内外基本上采用高压高温静态法，主要原材料是石墨，其工艺流程见图1。
高压高温静态法工艺流程 煤层气是气体，金刚石是超硬的固体，他们是怎么扯上关系呢？
近日，太原理工大学超硬材料实验室成功研发出利用煤层气合成金刚石产业化生产线，该项技术已通过了中国工程物理研究院的专业检测，其不但领先国际，而且突破了我国合成金刚石的现有工艺瓶颈，极大降低了金刚石生产成本。
据介绍，该生产线使用低浓度煤层气发电，同时把高浓度煤层气提纯后的甲烷以及甲烷裂解并提纯后的氢气作为原料，生产金刚石，而且所生产的金刚石品质覆盖了从低端到高端的所有金刚石级别。
该项目在全国科技工作者创新创业大赛总决赛摘得金奖。该项目既解决煤层气资源高效利用的问题，又极大地降低金刚石产品的生产成本，实现了煤层气的深加工，促进了CVD金刚石合成技术进步，推动传统煤炭产业向高新技术产业转变。
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