煤的水分及其测定知识点解说.

煤的水分及其测定

一、水分测定的意义

煤的水分，是很难用肉眼估量出来的。即使看起来是干煤，而实际上烟煤还含1%～2%的水分，褐煤含10%～40%的水分。

煤中水分是无用的物质，其含量越低越好。贮存时，煤中水分随空气温度而变化，使煤容易破裂，加速氧化。运输中，水分会增加运输负荷，在高寒地区冬季高水分煤会冻结，有可能因煤的冻结，胀坏煤仓和车皮，会造成装卸困难，甚至造成事故，因此，高寒地区的选煤厂冬季要对煤炭产品进行干燥处理或加防冻药剂。水分高的煤难以破碎，甚至无法破碎，影响破碎效率。炼焦时，煤中水分消耗热量，延长炼焦时间，降低了高炉的产率；高水分煤作燃料时，煤中水分的蒸发要消耗部分热量，降低了有效发热量。但在使煤成型使用时，应有适量的水分。在煤炭贸易上，水分也是一个定质和定量的主要指标。

二、煤中水分存在形式

1．煤中游离水和化合水

煤中水分按存在形态的不同分为两类，既游离水和化合水。游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分；化合水也叫结晶水，是以化合的方式同煤中矿物质结合的水。如硫酸钙（CaSO4·2H2O）和高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O) 中的结晶水。游离水在105～110℃的温度下经过1～2h可蒸发掉，而结晶水通常要在200℃以上才能分解析出。

煤的工业分析中只测定游离水，不测定化合水。

2．煤的外在水分和内在水分

煤的游离水又分为外在水分和内在水分。

外在水分，是附着在煤颗粒表面的水分。外在水分很容易在常温下蒸发，蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时即不再蒸发。

内在水分，是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内在水分需在100℃以上的温度经过一定时间才能蒸发。

最高内在水分，在温度为30℃、相对湿度为96%的条件下，煤样与环境气氛达成平衡时所保持的内在水分，这时煤的内在水分达到最高值，称为最高内在水分。最高内在水分与煤的孔隙度有关，而煤的孔隙度又与煤的煤化程度有关，所以，最高内在水分含量在相当程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好的区分低煤化程度煤。如年轻褐煤的最高内在水分多在25%以上，少数的如云南弥勒褐煤最高内在水分达31%。最高内在水分小于2%的烟煤，几乎都是强粘性和高发热量的肥煤和主焦煤。

3．煤的全水分

煤的全水分，是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分和内在水分之和。必须指出的是，实验室测定煤的全水分时所测的煤的外在水分和内在水分，与上面讲的煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分是完全不同的。实验室里所测的外在水分是指煤样在空气中并同空气湿度达到平衡时失去的水分（这时吸附在煤毛细孔中的内在水分也会相应失去一部分，其数量随当时空气湿度的降低和温度的升高而增大），这时残留在煤中的水分为内在水分。显然，实验室测定的外在水分和内在水分，除与煤中不同结构状

态下的外在水分和内在水分有关外，还与测定时空气的湿度和温度有关。

三、全水分的测定

煤中全水分是煤质评价的主要指标之一，是煤炭计量和计价不可缺少的依据。无论是生产部门，运输销售部门还是加工利用部门，都要进行煤炭全水分测定。

对于褐煤、烟煤和无烟煤的商品煤样、生产煤样和煤层煤样均需测定全水分。全水分是指煤样的内、外在水分的总量。测定方法分A、B、C、D四种。

方法A适用于各种煤；方法B适用于烟煤和无烟煤；方法C适用于烟煤和褐煤；方法D适用于外在水分高的烟煤和无烟煤。

1．一般要求

（1）煤样

方法A、B和C采用粒度小于6mm的煤样，煤样量不少于500g；方法D采用粒度小于13mm的煤样，煤样量约2kg。

（2）煤样的制备

全水分煤样制备过程中，粒度小于13mm的煤样破碎，必须使用专用密封式破碎机，以避免煤样制备过程中的水分损失。

粒度小于6mm煤样的制备：

①破碎设备：破碎过程中用水分无明显损失的破碎机。新国标中规定使用MP-160型密封式气流内循环破碎制备全水分煤样，但不排斥使用其它类型的与MP-160型有相同效果的密封式破碎机。

②制备方法；用九点取样法从破碎到粒度小于13mm的煤样中取出约2kg，全部

放入破碎机中，一次破碎到粒度小于6mm，用二分器迅速缩分出500g煤样，装入密封容器。

（3）煤样的损失

在测定全水分之前，首先应检查装有煤样的容器的密封情况，然后将其表面擦拭干净，用工业分析天平称准到总质量的0.1%，并与容器上标签所注明的总质量进行核对。如果称出的总质量小于标签上所注明的总质量（不超过1%），并且能确定煤样在运送过程没有损失时，应将减少的质量作为煤样在运送过程中的水分损失量。并计算出该量对煤样质量的百分数，在计算煤样全水分时，应加入这项损失。

（4）煤样混合

称取煤样之前，应将密封容器中的煤样充分混合至少1min。

2．方法A(通氮干燥法)

（1）方法提要

称取一定量粒度小于6mm的煤样，在干燥氮气流中（在氮气流中进行，能有效防止年轻烟煤和褐煤在受热过程中的氧化）、于105～110℃下干燥到质量恒定，然后根据煤样的质量损失计算出水分的含量。

（2）试剂

①氮气：纯度为99.9%以上。

②无水氯化钙：化学纯，粒状。

③变色硅胶：工业用品。

（3）仪器设备 ①小空间干燥箱：箱体严密，具有较小的自由空间，有气体进、出口，每小时可换气15次以上，能保持温度在105～110℃的范围内。

②玻璃称量瓶：直径为70mm ；高为35～40mm ，并带有严密的磨口盖。 ③干燥器：内装干燥剂（变色硅胶或未潮解的块状无水氯化钙）。

④分析天平：感量为O.OO0lg 。

⑤工业天平：感量为O.lg 。

⑥流量计：测量范围100～lOOOmL/min 。

⑦干燥塔：容量250mL ，内装干燥剂（变色硅胶）。

（4）测定步骤

用预先干燥并称重过（称准到O.Olg ）的称量瓶迅速称取粒度小于6mm 的煤样10～12g(称准到O.Olg)，平摊在称量瓶中。打开称量瓶盖，放入预先通入干燥氮气并已加热到105～110℃的干燥箱中。烟煤干燥1.5h ，褐煤和无烟煤干燥2h 后，从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖。在空气中放置约5min ，然后放入干燥器中，冷却到室温(约20min)，称量（称准到O.Olg ）。然后进行检查性干燥，每次30min ，直到连续两次干燥煤样质量的减少不超过O.Olg 或质量有所增加为止。在后一种情况下，应采用质量增加前一次的质量作为计算依据。水分在2%以下时，不必进行检查性干燥。

（5）结果计算

测定结果按下式计算：

1100%t m M m

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