学习情境三
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工业分析
学习情境三 煤质分析
项目一 煤质工业分析
任务书
任务名称 任务内容 工作标准 知识目标
技能目标
煤的工业分析
1.煤中水分的测定 2.煤中灰分的测定 3.煤中挥发分的测定
GB/T 5751-2009中国煤炭分类国家标准
1.掌握重量法测定水分、灰分、挥发分的原理及计算 2.掌握国家标准及相关要求
• 2.瓷方皿：长方形，底面长45mm，宽22mm，高14mm（见图3-1）。 • 3.干燥器：内装变色硅胶或无水氯化钙。 • 4.分析天平：感量0.0001g。 • 5.耐热瓷板或石棉板：尺寸与炉膛相适应。
三、操作步骤
用预先灼烧至质量恒定的瓷方皿，称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样 （1±0.1）g（精确至0.0002g），均匀地摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质 量不超过0.15g。
1.通过学习能制定其他方法来测定水分、灰分、挥发分的 含量 2.通过学习熟练掌握高温炉、恒温箱的使用 3.能够解读国家标准
任务1 煤样中内在水分的测定
【回顾并引入煤样水分的测定方法】 回顾：
食品分析中涉及到水分含量的测定。 举例引出：
我们平时比较常接触到的含水分固体样品都有 哪些？ 【学生进行讨论，发言】 如：面粉、肥料等
• 四、结果处理 • 空气干燥煤样的水分按下式计算 •
Wf % G1 100 G
【结果与讨论】（学生分组讨论，老师适当引导总结。）
•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。
•2.如果煤样在运送过程中水分有损失，Βιβλιοθήκη Baidu要求出补 正后的煤样全水分。
【学生根据查找内容分组汇报】 根据布置的任务抽取三位同学汇报PPT的查找内容 【教师总结】 实验方法： 通氮干燥法、甲苯蒸馏法 、空气干燥法
同学们资料查找的非常好，PPT做的也很精美，可见是下了一番苦功 夫，说明同学们的独立阅读和思考的能力在不断提高，这也达到了我 们预习的目的。通过培养同学们的自学能力，为终身学习打下基础， 使学生在将来工作中不断独立获取新知识和新能力，不断更新自己的 知识体系，以适应社会的需求。
最后进行检查性灼烧，每次20min，直到连续两次灼热的质量变化不超过 0.001g为止。用最后一次灼烧后的质量为计算依据。
三、数据处理 空气干燥煤样的灰分按下式计算
Af % G1 100 G
式中 Af——空气干燥煤样的灰分产率，%； G1——残留物的质量，g； G——煤样的质量，g。
• 【方法讨论】
为煤的挥发分。
• 二、仪器
允许误差（%）
0.40 0.50
总结： 1、能利用本次课所学知识设计出“水分含量的测定”的实
验方案； 2、能通过实验过程出现的问题和数据结果进一步完善实验
方案。 3、比较空气干燥法和通氮法测定水分的优缺点 作业： 完成实验报告
【扩展任务】设计奶粉中水分含量的测定实验方案
任务2 煤样中灰分的测定
马弗炉
布置具体任务：煤样中水分的测定—空气干燥法
•一、原理分析 • 称取一定量的空气干燥煤样，置于105～110℃干燥箱中， 在空气流中干燥到质量恒定。然后根据煤样的质量损失计算出 水分的含量。 •二、仪器、设备 •1.干燥箱：带有自动控温装置，内装有鼓风机，并能保持温度 在105～110℃范围内。 •2.干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。 •3.玻璃称量瓶：直径40mm，高25mm，并带有严密的磨口盖 。 •4.分析天平：感量0.0001g。
【实验室进行实验】 1）学生根据预习情况进行实验（分两大组，每组24位同学
分别进行空气干燥法、通氮法进行实验） 2）实验过程中教师进行指导和纠正 3）实验完成后结果计算 4）比较空气干燥法、通氮法的实验结果 5）总结并评价实验结果（根据个人拟定实验方案进行实验，
对比实验结果）
【测定允许差】
水分Wf，% <10 ≥10
• 1.煤中矿物质在测定水分的温度下燃烧时许多组分都发生 了变化，如黏土、石膏等失去结晶水；碳酸盐受热分解放 出CO2；FeO氧化成Fe2O3 ；硫化铁等矿物氧化成SO2 和 Fe2O3；在燃烧中生成的SO2 与碳酸钙分解生成CaO和 CaSO4。
• 2.当灰分低于15%时，不必进行检查性灼烧。
五、测定允差
将灰皿送入温度不超过100℃的马弗炉中，关上炉门并使炉门留有15mm左 右的缝隙。
在不少于30min的时间内将炉温缓慢上升到500℃，并在此温度下保持 30min。继续升到（815±10）℃，并在此温度下灼烧1h。从炉中取出灰皿， 放在耐热瓷板或石棉板上，在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室 温（约20min）后，称量。
灰分（%）
<15 15～30
>30
同一化验室（%）
0.20 0.30 0.50
不同化验室（%）
0.30 0.50 0.70
任务3 煤样中挥发分的测定
• 【技能操作】 • 一、原理分析
•
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
• 三、操作步骤
• 用预先干燥并称量过（精确至0.0002g）的称量瓶称取
粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样（1±0.1）g（准确至 0.0002g），平摊在称量瓶中。打开称量瓶盖，放入预先 鼓风（预先鼓风是为了使温度均匀，将称好装有煤样的称 量瓶放入干燥箱前3～5min就开始鼓风）并已加热到105～ 110℃的干燥箱中。在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1h， 无烟煤干燥1～1.5h。从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上 盖，放入干燥器中冷却至室温（约20min）后，称量。
一、原理分析（缓慢灰化法） 称取一定量的空气干燥煤样，放入马弗炉中，
以一定的速度加热到（815±10）℃，灰化并灼烧 到质量恒定。以残留物的质量占煤样的质量分数 作为灰分产率。
• 二、仪器和设备 • 1.马弗炉：能保持温度为（815±10）℃。炉膛具有足够的恒温区。
炉后壁的上部带有直径为25～30mm的烟囱，下部离炉膛底20～ 30mm处，有一个插热电偶的小孔，炉门上有一个直径为20mm的通 气孔。
学习情境三 煤质分析
项目一 煤质工业分析
任务书
任务名称 任务内容 工作标准 知识目标
技能目标
煤的工业分析
1.煤中水分的测定 2.煤中灰分的测定 3.煤中挥发分的测定
GB/T 5751-2009中国煤炭分类国家标准
1.掌握重量法测定水分、灰分、挥发分的原理及计算 2.掌握国家标准及相关要求
• 2.瓷方皿：长方形，底面长45mm，宽22mm，高14mm（见图3-1）。 • 3.干燥器：内装变色硅胶或无水氯化钙。 • 4.分析天平：感量0.0001g。 • 5.耐热瓷板或石棉板：尺寸与炉膛相适应。
三、操作步骤
用预先灼烧至质量恒定的瓷方皿，称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样 （1±0.1）g（精确至0.0002g），均匀地摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质 量不超过0.15g。
1.通过学习能制定其他方法来测定水分、灰分、挥发分的 含量 2.通过学习熟练掌握高温炉、恒温箱的使用 3.能够解读国家标准
任务1 煤样中内在水分的测定
【回顾并引入煤样水分的测定方法】 回顾：
食品分析中涉及到水分含量的测定。 举例引出：
我们平时比较常接触到的含水分固体样品都有 哪些？ 【学生进行讨论，发言】 如：面粉、肥料等
• 四、结果处理 • 空气干燥煤样的水分按下式计算 •
Wf % G1 100 G
【结果与讨论】（学生分组讨论，老师适当引导总结。）
•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。
•2.如果煤样在运送过程中水分有损失，Βιβλιοθήκη Baidu要求出补 正后的煤样全水分。
【学生根据查找内容分组汇报】 根据布置的任务抽取三位同学汇报PPT的查找内容 【教师总结】 实验方法： 通氮干燥法、甲苯蒸馏法 、空气干燥法
同学们资料查找的非常好，PPT做的也很精美，可见是下了一番苦功 夫，说明同学们的独立阅读和思考的能力在不断提高，这也达到了我 们预习的目的。通过培养同学们的自学能力，为终身学习打下基础， 使学生在将来工作中不断独立获取新知识和新能力，不断更新自己的 知识体系，以适应社会的需求。
最后进行检查性灼烧，每次20min，直到连续两次灼热的质量变化不超过 0.001g为止。用最后一次灼烧后的质量为计算依据。
三、数据处理 空气干燥煤样的灰分按下式计算
Af % G1 100 G
式中 Af——空气干燥煤样的灰分产率，%； G1——残留物的质量，g； G——煤样的质量，g。
• 【方法讨论】
为煤的挥发分。
• 二、仪器
允许误差（%）
0.40 0.50
总结： 1、能利用本次课所学知识设计出“水分含量的测定”的实
验方案； 2、能通过实验过程出现的问题和数据结果进一步完善实验
方案。 3、比较空气干燥法和通氮法测定水分的优缺点 作业： 完成实验报告
【扩展任务】设计奶粉中水分含量的测定实验方案
任务2 煤样中灰分的测定
马弗炉
布置具体任务：煤样中水分的测定—空气干燥法
•一、原理分析 • 称取一定量的空气干燥煤样，置于105～110℃干燥箱中， 在空气流中干燥到质量恒定。然后根据煤样的质量损失计算出 水分的含量。 •二、仪器、设备 •1.干燥箱：带有自动控温装置，内装有鼓风机，并能保持温度 在105～110℃范围内。 •2.干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。 •3.玻璃称量瓶：直径40mm，高25mm，并带有严密的磨口盖 。 •4.分析天平：感量0.0001g。
【实验室进行实验】 1）学生根据预习情况进行实验（分两大组，每组24位同学
分别进行空气干燥法、通氮法进行实验） 2）实验过程中教师进行指导和纠正 3）实验完成后结果计算 4）比较空气干燥法、通氮法的实验结果 5）总结并评价实验结果（根据个人拟定实验方案进行实验，
对比实验结果）
【测定允许差】
水分Wf，% <10 ≥10
• 1.煤中矿物质在测定水分的温度下燃烧时许多组分都发生 了变化，如黏土、石膏等失去结晶水；碳酸盐受热分解放 出CO2；FeO氧化成Fe2O3 ；硫化铁等矿物氧化成SO2 和 Fe2O3；在燃烧中生成的SO2 与碳酸钙分解生成CaO和 CaSO4。
• 2.当灰分低于15%时，不必进行检查性灼烧。
五、测定允差
将灰皿送入温度不超过100℃的马弗炉中，关上炉门并使炉门留有15mm左 右的缝隙。
在不少于30min的时间内将炉温缓慢上升到500℃，并在此温度下保持 30min。继续升到（815±10）℃，并在此温度下灼烧1h。从炉中取出灰皿， 放在耐热瓷板或石棉板上，在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室 温（约20min）后，称量。
灰分（%）
<15 15～30
>30
同一化验室（%）
0.20 0.30 0.50
不同化验室（%）
0.30 0.50 0.70
任务3 煤样中挥发分的测定
• 【技能操作】 • 一、原理分析
•
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
• 三、操作步骤
• 用预先干燥并称量过（精确至0.0002g）的称量瓶称取
粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样（1±0.1）g（准确至 0.0002g），平摊在称量瓶中。打开称量瓶盖，放入预先 鼓风（预先鼓风是为了使温度均匀，将称好装有煤样的称 量瓶放入干燥箱前3～5min就开始鼓风）并已加热到105～ 110℃的干燥箱中。在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1h， 无烟煤干燥1～1.5h。从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上 盖，放入干燥器中冷却至室温（约20min）后，称量。
一、原理分析（缓慢灰化法） 称取一定量的空气干燥煤样，放入马弗炉中，
以一定的速度加热到（815±10）℃，灰化并灼烧 到质量恒定。以残留物的质量占煤样的质量分数 作为灰分产率。
• 二、仪器和设备 • 1.马弗炉：能保持温度为（815±10）℃。炉膛具有足够的恒温区。
炉后壁的上部带有直径为25～30mm的烟囱，下部离炉膛底20～ 30mm处，有一个插热电偶的小孔，炉门上有一个直径为20mm的通 气孔。