煤樣品的工業(yè)分析測(cè)定

李冬梅

摘 要：本文淺談了煤的工業(yè)分析的原理，方法及方法，并簡(jiǎn)單的介紹了其在實(shí)際生活工作中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水分；分析測(cè)定；灰分；固定碳；工業(yè)分析

煤的工業(yè)分析測(cè)定指標(biāo)主要包括水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、發(fā)熱量和全硫分。煤的工業(yè)分析一般是指半工業(yè)分析，半工業(yè)分析包括水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳這四個(gè)項(xiàng)目的測(cè)定。

1 煤的水分

煤的水分含量直接影響了煤的工業(yè)用途、使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存。水分的增多能夠使煤的發(fā)熱量降低，與此同時(shí)還會(huì)與SO2等作用產(chǎn)生H2SO3使設(shè)備被腐蝕。所以煤的水分是評(píng)價(jià)煤炭質(zhì)量的一個(gè)基本指標(biāo)，其也被被列為低階煤質(zhì)編碼參數(shù)。商品煤中的水也是煤炭生產(chǎn)和流通領(lǐng)域中一個(gè)計(jì)價(jià)因數(shù)，煤炭供需雙方所簽的合同中一般會(huì)規(guī)定煤的最高水分以及水分超量的扣款方式。煤的水分雖然稱不上有害，可也屬于無(wú)效物質(zhì)，對(duì)煉焦煤來(lái)說(shuō)，每提高1%的水分，結(jié)焦時(shí)間便會(huì)隨之增加十多分鐘，以后作為燃料的話，發(fā)熱量也會(huì)降低；煤的水分增加還增加運(yùn)輸中的無(wú)效運(yùn)輸；在冬季還冷時(shí)期易凍車(chē)造成卸車(chē)?yán)щy；有些用煤設(shè)備，對(duì)煤的水分有明確的嚴(yán)格要求，一旦超標(biāo)將會(huì)降低設(shè)備的運(yùn)行效率。煤的水分從結(jié)合狀態(tài)來(lái)分的話可分為游離水和化結(jié)合水兩類(lèi)。

1.1 化合水

以化合的方式同煤中的礦物質(zhì)結(jié)合的水稱為化合水，也稱作結(jié)晶水。例如硫酸鈣（CaSO4·2H2O），高嶺土（Al2O3·2SiO2·2H2O）中的結(jié)晶水?；纤敲旱墓逃薪M分，在煤中的比例極小，一般可忽略，化合水只能在高于煤的分解溫度才能完全脫除，所以工業(yè)上一般不測(cè)結(jié)晶水。

1.2 游離水

游離水就是以物理吸附或附著方式與煤結(jié)合的水分，分為外在水分和內(nèi)在水分。外在水分是在開(kāi)采、儲(chǔ)存、運(yùn)輸及洗煤時(shí)帶入的，是附著在煤顆粒表面的水分，在常溫下的干燥空氣中易于蒸發(fā)，因此外在水分又被叫作風(fēng)干水分，除去外在水分的煤叫風(fēng)干煤；內(nèi)在水分則是指吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部的毛細(xì)孔中難于蒸發(fā)除去的水分，其必須在高于水的正常沸點(diǎn)的溫度才能除盡，所以也稱為烘干水分，除去內(nèi)在水分的煤叫干燥煤。

2 灰分的測(cè)定及應(yīng)用

2.1 灰分測(cè)定

煤的灰分是煤中所有可燃物經(jīng)過(guò)完全燃燒之后的殘留物，是煤中礦物質(zhì)（除水分以外的所有無(wú)機(jī)質(zhì)的總稱）在一定溫度下，通過(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)后剩下的殘?jiān)?。是煤中礦物質(zhì)的衍生物。煤中礦物質(zhì)有幾種不同來(lái)源，包括原生礦物質(zhì)，次生礦物質(zhì)和外來(lái)快物質(zhì)，其中原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)統(tǒng)稱為內(nèi)在礦物質(zhì)，有內(nèi)在礦物質(zhì)形成的灰分稱為內(nèi)在灰分，外來(lái)礦物質(zhì)形成的灰分稱為外在灰分。高溫燃燒測(cè)煤中灰分產(chǎn)率時(shí)，其礦物質(zhì)在燃燒過(guò)程中發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，主要反應(yīng)如下：

400℃以上時(shí)，鹽類(lèi)脫水如：

CaSO4·2H2O=CaSO4+2H2O ↑

Al2SO3·2SiO2·2H2O=Al2SO3·2SiO2+2H2O↑

500℃以上時(shí)，碳酸鹽分解如：

CaCO3=CaO+CO2↑

FeCO3=Fe2O3+CO2↑

400℃-600℃時(shí)，由于空氣中氧氣的存在，發(fā)生氧化反應(yīng)：

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑

2CaO+2SO2+O2=2CaSO4

4FeO+O2=2Fe2O3

高于700℃時(shí)，其中的堿金屬氧化物和氮化物部分會(huì)發(fā)生揮發(fā)，以上物質(zhì)在溫度為800℃左右基本完成，所以測(cè)定灰分溫度控制在溫度為（815±10）℃。煤中灰分測(cè)定有兩種方法，分別為：緩慢灰化法，用于仲裁分析；另一種是快速灰化法，適用于日常分析。

2.2 灰分測(cè)定的應(yīng)用

灰分是進(jìn)行煤質(zhì)評(píng)價(jià)、加工利用、貿(mào)易計(jì)價(jià)等最基礎(chǔ)的指標(biāo)。但它對(duì)煤的加工利用會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，同時(shí)使得環(huán)境被污染?；曳值拇嬖诓粌H會(huì)影響煤在燃燒時(shí)發(fā)出的熱量，而且也影響煤灰的熔融特性和對(duì)爐膛表面的腐蝕及灰沉積的情況。但是煤灰也通過(guò)利用產(chǎn)生新用途，例如用煤灰生產(chǎn)水泥和磚瓦或輕骨料等建筑材料；還可以在農(nóng)業(yè)上用作土壤改良劑等用途。

3 揮發(fā)分的測(cè)定

當(dāng)煤在隔絕空氣下加熱，溫度低于100℃時(shí)，煤中吸附的氣體和部分水逸出；當(dāng)溫度升高至200℃時(shí)，化合水逸出；當(dāng)溫度達(dá)到250℃時(shí)，開(kāi)始第一次熱分解，同時(shí)有氣體逸出；當(dāng)溫度超過(guò)350℃時(shí)，焦油便產(chǎn)生；500-600℃時(shí)焦油逸盡；當(dāng)溫度超過(guò)600℃時(shí)，便開(kāi)始第二次熱分解，氣體又一次逸出，待氣體冷凝后得到高焦；溫度到900-1000℃時(shí)，分解停止，殘留即為焦炭。煤的揮發(fā)分的測(cè)定結(jié)果取決于盛放器皿的材料、大小、形狀、加熱溫度、加熱時(shí)間和隔絕空氣等實(shí)驗(yàn)條件，其中加熱時(shí)間和溫度最為重要。我國(guó)規(guī)定采用帶嚴(yán)密增鍋蓋的特質(zhì)瓷增鍋，在（900±10）℃溫度下，隔絕空氣加熱7min的測(cè)定方法來(lái)進(jìn)行測(cè)定。

根據(jù)揮發(fā)分產(chǎn)率的大小，能夠初步判斷煤的變質(zhì)程度、發(fā)熱量和焦油產(chǎn)率等各種性質(zhì)，在工業(yè)生產(chǎn)方面用煤也都先要了解揮發(fā)分是否符合要求，因此煤的揮發(fā)分是了解煤性質(zhì)和用途的最基本也是最重要的指標(biāo)。

4 煤的固定碳

煤中除掉水分、灰分和揮發(fā)分，就剩下固定碳了。固定碳就是指除去水分、灰分和揮發(fā)分后的殘留物。固定碳是煤發(fā)熱量的重要來(lái)源，固定碳含量越高，發(fā)熱量越好。煤的固定碳和揮發(fā)分一樣，是表征煤變質(zhì)程度的一個(gè)指標(biāo)，固定碳計(jì)算公式為：FCad=100%- Mad-Aad-Vad，因此有些國(guó)家把固定碳作為煤分類(lèi)的一個(gè)指標(biāo)。固定碳也是合成氨用煤的重要指標(biāo)。