第三章 煤的工业分析和元素分析修改

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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)
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
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。
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.
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。
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。
分析煤样的水分就是空气干燥基水分Mad ,测定方 法分为常规方法、快速方法和蒸馏方法三种。
m M m
ad
1
Mad——分析煤样水分 ;
m1——分析煤样干燥后失去的质量,g;
m——分析煤样的质量,g。
三、灰分的测定

煤的灰分是煤中所有可燃物完全燃烧以及矿物质(除 水分以外的所有无机质的总称)在一定温度下,经一 系列复杂化学反应以后所剩下的残渣,用符号A表示。

煤的水分是评价煤炭经济价值的最基本的指标。 因为煤中水分含量越多,煤的无用成分也越多, 同时有大量水分存在,不仅煤的有用成分减少, 而且它在煤燃烧时要吸收大量的热成为水蒸汽 蒸发掉。所以煤的水分越低越好。 (一)煤中水分的存在形态 (二)煤中全水分(Mt)的测定
(三)分析煤样的水分测定
(一)煤中水分的存在形态
说 明
3. 空气干燥基固定碳含量是某些工业用煤的 一个重要指标,如对合成氨用煤,要求FCad> 65%。
4. 固定碳含量,一般不直接测定,而是 通过计算得到。
计 算

FCad = 100% - Mad - Aad – Vad

FCd = 100% - Ad – Vd

FCdaf = 100% - Vdaf
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
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。
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。
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
§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
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、Mar、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
Байду номын сангаас
故:100×FCar =[100- (Mar+Aar)]×FCdaf ∴ FCar =FCdaf[100-(Mar+Aar)]/100
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
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。
第三章 煤的工业分析和元素分析
1、工业分析:初步判断煤的性质、种类和工 业用途 2、元素分析:了解煤的元素组成 3、与煤的成因、煤化度以及岩相组成有密切 关系 4、可用于煤的分类
第三章 煤的工业分析和元素分析
3.1
3.2 3.3 3.4
煤的工业分析
煤中硫的测定 煤发热量测定 工业分析结果计算煤的发热量
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
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
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。
2.测定过程
称取分析煤样 10.01g ,于已在 90010℃ 灼烧恒量的专用坩锅内,轻敲坩埚使试样摊 平,然后盖上坩埚盖,置于坩埚架上,迅速 将坩埚架推至已预先加热至90010℃的高温 炉的稳定温度区内,并立即开动秒表,关闭 炉门。准确灼烧恰好7min,迅速取出坩埚架, 在空气中放置 5 ~ 6min ,再将坩锅置于干燥 器中冷却至室温,称量。计算挥发分产率。
结果计算
式中
m M m
t
1
Mt——煤样的全水分; m——煤样的质量,g;
m1——煤样干燥后减轻的质量,g。
全水份测定注意问题
1. 在测定煤样的全水分以前,应仔细检查贮存煤 样的容器密封情况,擦净容器表面,称量,并与容 器标签上所注明的质量进行核对。
如果煤样在运送过程中水分有损失,则可按下式 求出补正后的煤样全水分:

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)
Vdaf
100 Vad 100 ( M ad Aad )
100 8.59% 11.44% 100 (1.76 23.17)
§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.

碳是组成煤大分子的骨架,在各元素 中最高,一般大于70%。随着煤化程度 的不断增高,煤中碳元素的含量也越高, 如某些超无烟煤,碳含量可超过97%。
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。
§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。
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