第三章 煤的工业分析和元素分析修改

灰分全部来自矿物质，但其组成和数量又不同于煤 中原有矿物质，因此煤的灰分应称为“灰分产率” 。
测定煤的灰分，对于鉴定煤的质量以 及确定其使用价值也有重要意义。 因为煤中灰分是有害物质，所以各种用 途的煤，灰分越低也就越好。虽然煤灰是 煤中有害物，但进行综合利用后，也会变 废为宝，为国家创造财富的。

分为两类 :化合水、游离水
1．化合水：
以化合方式和煤中矿物质结合的水，即通常所说的结 晶 水 ， 例 如 硫 酸 钙 （ CaSO42H2O ） 、 高 岭 土 （ Al2O32SiO42H2O ）中的结晶水。结晶水要在 200℃ 以上才能分解析出。
2．游离水 以物理状态（如附着、吸附等形式）和煤结合的水。 根据存在的不同结构状态，分为以下两种： 外在水分（Mf） 是指煤在开采、运输、储存和洗选过程中润湿在 煤的外表及大毛细孔（直径＞ 10cm ）中的水分。 内在水分（Minh）
5．测定挥发分产率的允许误差
表5
挥发分 产率 （%） <10 10~45 >45
挥发分产率测定的允许误差
平行测定结果 的允许误差 （%） 0.3 0.5 1.0 不同化验室同一煤 样的测定结果的允 许误差（%） 0.5 1.0 1.5
五、固定碳含量的计算
固定碳 —是指除去水分、灰分和挥发分后 的残留物，用符号FCad表示。 固定碳的化学组分， 主要是 C 元素，另外还 有一定数量的H、O、N、S等其它元素。
m M M (1 M ) m
1 t 1 1
M1为煤样在运送过程中水分的损失量（%）
全水份测定注意问题
2. 全水分测定结果的允许误差
表3 平行测定全水分的允许误差
全水分 （Mt，%）
平行测定结果的 允许误差（%）
<10 ≥10
0.40 0.50
* 在同一化验室进行全水分测定时
（三）分析煤样的水分测定
1．仪器
磨口坩埚 高温炉 坩埚架
坩埚盖外缘 槽形，此槽 正好盖在坩 埚口的外缘 上，在盖内 边有凹处， 以备挥发释 出。

高温炉 带热电偶和调温器，炉壁留有一个排气孔。炉 膛内必须有一个温度稳定的恒温区，以保证炉 内温度能恒定在90010℃范围内。
用镍铬丝制成， 其规格以能放置6 个坩埚为好， 大 小应与炉内 90010℃稳定温 度区相适应，放 在架上的坩埚底 部应与炉堂底距 离20～30mm。 坩埚架
1．仪器 灰皿
长方形灰皿
2．测定过程

称取分析煤样 10.1g ，于已经在 81510℃灼烧恒 量的灰皿中，轻微振动，使样品分散为均匀的薄层， 置 温 度 低 于 100℃ 的 高 温 炉 中 。 在 炉 门 留 有 约 15mm左右的缝隙供自然通风，控制加热速度，使 炉温在 30min 左右缓慢升高至 500℃并保持此温度 30min 。然后，升高温度至 81510℃，关闭炉门， 在此温度下继续灼烧 1h 。取出灰皿，于干燥器中 冷至室温（约20min）称量，然后进行检查性灼烧， 每次进行20min，直到煤样的质量变化小于0.001g 时为止，取最后一次质量计算。灰分<15%的样品， 可不必进行检查性灼烧。
§3.2
煤的元素分析
一、煤的元素组分
即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.
氢
氢是煤中第二个重要的组成元素，它占 煤的质量分数为1～6%，越是年轻的煤， 其含量也越高。
§3.2
煤的元素分析
一、煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.
氧
氧元素是组成煤有机质的十分重要的元素， 越是年轻的煤，氧元素的比例也越大，发 热量常随氧元素含量的增高而降低，其含 量从1～30%均有。
因为煤中可燃性挥发分不是煤的固有物质， 而是在特定条件下，煤受热的分解产物，而 且其测定值受温度、时间和所用坩埚的大小、 形状等不同而异，测定方法为规范性试验方 法，因此所测的结果应称为挥发分产率，用 符号V表示。
主要指标
根据挥发分产率的高低，可以初步判别煤的 变质程度、发热量及焦油产率等各种重要性质， 而且几乎世界各国都采用干燥无灰基挥发分作 为煤分类的一个主要指标。 工业生产上用煤也都首先需要了解挥发分是 否合乎要求，所以煤的挥发分是了解煤性质和 用途的最基本也是最重要的指标，也是煤分类 的重要指标。
M
A
C 、H、 O、 N、 S及煤灰中化学成分等仍以元素名 称为代表符号。
moisture ash volatile compound fixed carbon quantity of produced heat mineral matter
2．存在形态或操作情况指标及符号
表2 常用指标及符号
项 目
六、不同基准分析结果的换算
干基 = 空气干燥基 - 空气干燥基水分 干燥无灰基 = 空气干燥基 - 空气干燥基水分 - 空气 干燥基灰分
换算关系
煤的干燥无灰基组成不受水分和灰分的 影响。一般同一矿井的煤，它的干燥无灰 基组成不会发生很大的变化，因此煤矿的 煤质资料常以此基组成表示。也就是说煤 矿一般给的是干燥无灰基组成，而实际使 用时则为收到基。因此，不同基准时的组 成需要进行换算.
说 明
1.从煤的工业分析指标来看，发热量主要是 煤中固定碳燃烧产生的，因此国际上利用工 业分析结果计算发热量的公式，即以煤的固 定碳作为发热量的主要来源，
2. FCdaf煤的变质程度的一个参数
煤的干燥无灰基固定碳含量与挥发分一样，也 是表示煤的变质程度的一个参数，即煤中固定 碳含量随煤的变质程度的增高而增高，因此有 些国家（如日本、美国）的煤炭分类即以干燥 无灰基固定碳含量FCdaf作为分类指标之一。
空气干燥基（ad）
是指煤样所处环境与水蒸气压达到平衡时的 煤样。在新标准中规定：煤样若在空气中连续干 燥1小时后质量变化不超过0.10%，则认为达到空 气干燥状态。
干基（d）
以无水状态的煤样为标准的分析结果表示方法。
干燥无灰基（daf）

以假想的无水无灰状态的煤为基准的分析结果表示 方法。
二、水分的测定
换算系数是由物料平衡关系计算得到的
例如收到基与干燥无灰基的转换 :设 已知FCdaf、ar、Aar，求FCar。
解：计算基准：100kg的收到基煤折合成干燥无灰 基煤 100-（Mar+Aar）kg，但含固定碳的绝对量 相等， 即：收到基含碳量=干燥无灰基含碳量
故：100×FCar =[100- (Mar+Aar)]×FCdaf ∴ FCar =FCdaf[100-（Mar+Aar）]／100
§3.1 煤的工业分析

一、常用的符号和基准


二、水分的测定
三、灰分的测定


四、挥发分产率的测定
五、固定碳含量的计算 六、不同基准分析结果的换算
一、常用的符号和基准
1．分析项目的名称及表示符号
表1 分析试验项目及符号 项 目 符 号 水分 灰分 挥发 分 V 固定 碳 FC 发热 量 Q 矿物 质 MM
符 号
外在 或 游离
f
free
内 全 在
inh t
高 位
gr
低 位
net
恒 容
v
恒 压
p
inherence total gross nether
3．各种基准的表示符号

基准是指煤样所处的状态。用不同状态的煤样分析 试验，将得出不同的结果，所以基准又是用以计算 和表达测定值的主要依据之一。 收到基（ar） as received air dry
例：煤的工业分析结果如下： 空气干燥基的水分Mad=1.76%， 灰分Aad=23.17%，挥发分Vad=8.59% 计算： （1）干基的灰分Ad=? （2）干燥无灰基的挥发分Vdaf=？

解：
100 Ad Aad 100 M ad
100 23.17% 23.59% 100 1.76
3. 计算
m1 Vad M ad m
式中 m——试料的质量，g； m1—— 样品加热后减少的质量， g 。
4．注意事项
当打开炉门，推入坩埚架时，炉温可能 下 降 ， 但 是 在 3min 内 必 须 使 炉 温 达 到 90010℃，否则试验作废。 从加热至称量都不能揭开坩埚盖，以防 焦渣被氧化，造成测定误差。 每次测定后，坩埚内常附着一层黑色碳 烟，应灼烧除去后再使用。
内在水分是指吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔 （直径＜10cm）中的水分。这部分水分较难蒸发。
（二）煤中全水分（Mt或Mar ）的测定
煤中全水分的测定有三种方法: A 、B、 C
方法 A 仅适用于烟煤和无烟煤，并作为测定烟 煤和无烟煤水分的仲裁测定方法； 方法 B 和方法 C 适用于褐煤、烟煤和无烟煤，但 以方法B作为测定褐煤全水分的仲裁方法。 按测定的速度来说: 方法A为常规测定法，方法B、C为快速测定法。
空气干燥基（ad）
干基（d） dry
干燥无灰基（daf） dry and ash free
干燥无矿物质基（dmmf） dry and mineral matter free
收到基（ar）
就其含义而言，是从收到的一批煤样中取出具 有代表性的煤样，以此种状态的煤样测定的结果 并以此基表示的值，称为收到基。
3. 计算
式中
m A m
ad
1
m——试料的质量，g； m1——灼烧后残渣质量，g。
4．灰分测定的允许误差
表4
灰分测定的允许误差（%）
同一实验室 不同实验室
灰分（%）
<15 15~30 >30
0.2 0.3 0.5
0.3 0.5 0.7
四、挥发分产率的测定

将煤放在与空气隔绝的容器内，在高温下经 一定时间加热后，煤中的有机质和部分矿物质分 解为气体释出，由减小的质量再减去水的质量即 为煤的挥发分。