煤质分析答案

第七章煤质分析答案1．煤主要由哪些组份构成？各组份的作用如何？答：煤的组成煤是一种自然矿物，是由古代的植物演化而来的。

煤包含有很多种元素，由可燃物和不可燃物两部分组成。

可燃物主要包括有机质和少量的矿物质，不可燃物包括水和大部分矿物质，象碱金属、碱土金属、铁、铝等的盐类。

另外还含有一些稀有的元素，称为伴生元素，有些含量还比较高，具有工业提取的经济价值。

煤在燃烧时，产生热量，其中以有机质中的碳、氢放出热量最多，硫燃烧时虽然放热，但生成的二氧化硫污染环境，腐蚀燃烧炉。

硫、磷是煤中的有害杂质，其含量高的煤不能用于冶金业炼焦。

水不但不能燃烧放热，在其转化为水蒸气时还要消耗大量的热。

矿物质不能燃烧，煤燃烧后其转化为灰分。

因此，水和矿物质含量越高煤的可燃物含量越低，越影响煤的发热量。

煤的元素组分，是指组成煤的有机质的一些主要元素，即碳、氢、氧、氮、硫五个元素，碳是组成煤大分子的骨架，其含量在各元素中最高，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%。

氢是煤中第二个重要的组成元素，它占煤的百分含量一般为1～6%，越是年轻的煤，其百分含量也越高。

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。

氮元素在煤中的比例较少，一般为0.5～3%。

硫元素也是组成煤的有机质的一种常见元素，它在煤中含量的多少，与煤化程度的高低无明显关系，其含量从最低的0.1到最高的10%均有。

煤的元素组分的不同，不仅能反映出煤化程度，而且也直接表征出煤性质的不同，如碳含量低、氧含量高的煤，多是粘结性很差或是没有粘结性的年轻煤；碳含量高、氧含量低的煤则常是一些无粘结性的年老煤，只有碳含量在84～88%，氢含量在5%以上的中等变质程度的煤，才是结焦性较好的炼焦用煤。

此外，煤的元素组分还是煤炭分类的参考指标。

2．煤的分析有哪几类分析方法？煤的工业分析一般测定那些项目？答：煤的分析检验，根据目的不同，一般可分为工业分析和元素分析。

1．工业分析煤的工业分析又叫技术分析或实用分析，是评价煤的基本依据。

它包括煤的水分、灰分、挥发分产率和固定碳四个项目的测定。

通常，水分、灰分、挥发分产率都直接测定，固定碳不作直接测定，而是用差减法进行计算。

有时也将上述四个测定项目叫做半工业分析，再加上煤的发热量和煤中全硫的测定，则称为全工业分析。

煤的工业分析是了解煤的性质和用途的重要指标。

2．元素分析主要测定煤中碳、氢、氧、氮、硫等元素，了解煤的元素组成。

元素分析的结果是对煤进行科学分类的主要依据。

在工业上，是计算发热量、计算热量平衡的依据。

元素分析结果表明了煤的固有成分，更符合煤的客观实际。

但是，分析手段比较复杂，多用于科学研究工作。

3．其它分析如伴生元素分析。

煤中的伴生元素很多，但一般是指有提取价值的锗、镓、铀、钒、铝、钽等常见的稀有元素。

再如有害元素分析。

煤中的有害元素种类很多，如硫，磷、氯、砷、氟、铬、镉、汞等。

硫、磷、氯主要是指工业利用中对生产有害，后几种则是对人体和环境有害，根据特殊的需要进行检测。

其它还有煤灰成分分析，物理性质测定等，需根据要求来确定检测项目。

煤质的工业分析项目：（分析项目的名称及表示符号）常用分析项目及其表示符号列于下表。

3．怎样从火车、汽车及煤堆中采取具有代表性的试样？采取的煤试样要经过哪些过程才能得到送交化验室的样品？化验室收到试样后，如何制成分析用试样？在制样过程中应注意哪些问题？答：煤的运输工具通常为火车车皮或汽车。

发货单位在煤装车后，应立即采样。

而用煤单位则除了采用发货单位提供的样品外，也常按照需要布点后采集样品。

根据运输工具的容积不同，可采用如图1所示的布点方法进行采集。

当车皮容量为30t 以下时，沿斜线方向，采用三点采样；当车皮容量为40t 或50t 时，采用四点采样；当车皮容量为50t 以上时，采用五点采样。

应该注意：（1）商品煤装车后，应立即从煤的表面采样。

但是如果用户需要核对时，可以挖坑至0.4米以下采样。

（2）每个子样的最小质量，应根据煤的最大粒度，按表2-2 规定确定。

如果一次采出的样品质量不足规定的最小质量时，可以在原处再采取一次，与第一次采取的合并为一个子样。

（3）如果布点处粒度大于150mm 的块 (包括矸石、硫铁矿)超过5%时。

除在该点按规定采取子样外，还应该将该点内大于150mm 的块采出，并破碎后用四分法缩分，取其中约5kg 并入该子样中。

（4）若采用汽车、马车等工具运输，采样的原则及方法和上述从火车中采样相同。

但是，因为汽车等容积较小，一般是将所应采取的子样数目平均分配于一个分析化验单位的商品煤所装的车中，每隔若干车采取一个子样。

例如，有商品原煤1200t ，计划灰分为14%。

如果汽车的载运量为4t ，应装300车，按规定应采子样数目为25个，所以应该是每300÷25=12车，即每隔11车采取子样-个。

一般，所采集的实验室样品不能直接用于分析，必须按照科学的方法再制成均匀的、具有代表性的分析试样。

从实验室样品到分析试样，这一处理过程称为试样的制备。

对于气态和液态物料，因易于混合均匀，而且采集量少，经过充分混合后，即可分取一定量的试样进行分析测试；而固体物料的实验室样品，除粉末状和细颗粒的原料或产品外，其数量大且均匀程度差，还必须经过制备处理。

从实验室样品到分析试样的这一处理过程称为试样的制备。

试样的制备一般需要经过破碎、过筛、混合、缩分等步骤。

1、破碎分析试验项目及符号项目水分 灰分 挥发分 固定碳 发热量 矿物质 符号 M A V FC QMM图1 商品煤采样点图可分为粗碎、中碎、细碎和粉碎4个阶段。

根据实验室样品的颗粒大小、破碎的难易程度，可采用人工或机械的方法逐步破碎，直至达到规定的粒度。

因煤样中难碎的粗粒与易碎的细粒的成分不同，为了保证试样的代表性，所有粒块均应磨碎，不应弃去难磨的部分。

破碎时还应避免引入杂质。

2、过筛物料在破碎过程中，每次磨碎后均需过筛，未通过筛孔的粗粒再磨碎，直至样品全部通过指定的筛子为止3、混匀混匀法通常有铁铲法或环锥法、掀角法。

4、缩分缩分是在不改变物料的平均组成的情况下，逐步缩小试样量的过程。

因为不可能把全部实验室样品都加工成分析试样，随着样品的磨碎，粒度变小，样品的最低可靠质量减少，所以要不断地进行缩分。

缩分的方法，常用的有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。

制样过程中应注意的问题：在制样过程中须保留一份副样，由专人保管。

保留副样的粒度及质量，依各厂矿制样规程执行。

试样的保存主要是为了在试验有误差时再行试验、抽查或发生质量纠纷时进行仲裁，或者用来配制组合试样。

因此，留样要妥善保管，标签要详细清楚，留存样品时间的长短，各厂视具体情况而定。

煤样样品一般保存三周左右。

4．煤中的水分以什么形态存在？应如何测定？答：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从水的不同结合状态来看，煤中的水分分为两类：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（CaSO4⋅2H2O）、高岭土（Al2O3⋅2SiO4⋅2H2O）中的结晶水。

结晶水要在200℃以上才能分解析出。

在煤的工业分析中，一般不测定化合水。

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，又可分为以下两种情况；2.1外在水分（M f）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＞105−cm）中的水分。

2.2内在水分（M inh）内在水分是指吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔（直径＜105−cm）中的水分。

这部分水分较难蒸发。

在煤的工业分析中所测定的水分，分为原煤样的全水分（在水泥用煤中，取刚进厂的原煤测定其全水分，用M ar表示）和分析煤的水分（用M ad表示）。

（二）煤中全水分（M t）的测定国家标准（GB211-84）规定，煤中全水分的测定有三种方法，其中方法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。

按煤样的粒度而言，采用方法A 和B 时最大粒度不超过13mm ，煤样量约2kg ；采用方法C 时最大粒度不超过6mm ，煤样量不应少于300g 。

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，如果称出煤样与容器的总质量小于标签上所注的毛重，并能确定煤样在运送过程中没有损失时，应将减轻的质量作为煤样在运送过程中的水分损失量，并计算出该损失量对煤净重（标签上煤样毛重减去容器质量）的百分数（M 1），以便在计算煤样全水分时，加入这项损失，然后将容器中的煤样充分混合。

1．方法A常规测定法（只适用于无烟煤和烟煤）。

取镀锌薄铁板或铝板制成的浅盘或医疗用的搪瓷盘（其面积约400～500cm 2）洗净、烘干，然后称出其质量，称取煤样500g （称准到0.1g ），将煤样在浅盘中均匀摊开。

将装有煤样的浅盘放入预先鼓风并加热到105～110℃的干燥箱内，在不断鼓风的条件下烟煤干燥2～2.5h ，无烟煤干燥3～3.5h ，取出装煤样的浅盘，趁热立即称量。

然后进行检查性试验，每次试验30min ，直到煤样减重不超过1g 或者有质量增加为止。

如发生增重现象，应采取增重前的一次质量作为计算依据。

本方法为烟煤、无烟煤全水分测定的仲裁法。

2．方法B将已经洗净并干燥的浅盘称量，称取煤样500g （称准到0.1%），然后将煤样在浅盘中均匀地摊平。

将装好煤样的浅盘放入预先已经加热到150～160℃的鼓风干燥箱中，在145±5℃不断鼓风的条件下，烟煤干燥30min ，无烟煤干燥1h ，褐煤干燥1.5h ，取出浅盘，趁热立即称量。

然后进行检查性试验，每次烘干15min ，直到煤样的减量不超过1g 或者质量有所增加为止。

如果发生增量，应采取增量前的一次质量作为计算依据。

本方法为褐煤全水分测定的仲裁法。

3．方法C将直径为70mm 的称量瓶洗净，烘干备用，把密闭在煤样瓶内的6mm 以下煤样充分混合均匀，用上述已经烘干的称量瓶称量。

打开瓶盖，迅速称取10～12g （称准到0.01g ）的煤样，并轻轻晃动使之铺平。

将称量瓶盖打开，放入预先鼓风并加热到150～160℃的电热干燥箱（或预先加热到150～160℃的远红外干燥箱）内，在不断鼓风的条件下，便干燥箱温度保持在145±5℃。