煤炭工业分析指标

工业分析
煤
与元素分析
水分、灰分、挥发分、 固定炭含量、元素分析
质
分
煤的工艺性质指标
粘结性、结焦性、可选性、 低温干馏性质、可磨性、 发热量
析
指
岩相组成及性质
标
物理性质及固
态胶体性质
宏观煤岩组成、显微组成， 反射率、荧光特性
密度、机械性质，热性质、 光性质、电性质、磁性质、 固态胶体性质
2006 年 11 月
如果煤中碳酸盐形式的CO2含量大于或等于2％～12％时，应扣除之。 V’ad=Vad-(CO2)ad
应用：表征煤的变质程度。
2006 年 11 月
5 煤中的固定炭
固定炭的概念
从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物。 是煤中的有机质在一定的加热制度下产生的热解固体产物，
属于焦渣的一部分。 从元素组成上，固定炭由C、H、O、N几种元素组成，
定义：开采、运输、储存、洗选过程中带入的、附着在煤的表面和直径大于10－5cm 孔径中的水分。
特点：以物理机械的作用与煤的表面相结合，其蒸汽压与纯水的相同，易蒸发。室 温放置足够时间，与空气的湿度达到平衡，可以完全蒸发掉。
意义：含有外在水分的煤，其计算基准称为“收到基（ar）”；脱去外在水分的煤， 其计算基准称为“空气干燥基（ad）”。
煤质工业分析指标及表达基准
李东涛
首钢技术研究院
2009 年 8 月
1 煤质分析指标的意义及作用
煤是世界上少有的复杂物质，是一 种混合物
煤的成因很复杂，每种成因对应一定 的指标
每种指标只能表征一部分特征 煤炭分类应用的需要 煤质评定的需要
2006 年 11 月
2 煤质分析指标的分类及内容
(克雷姆公式)
MM＝1.13A+0.47Sp+0.5Cl
(吉文公式)
MM＝1.06A+0.67St+0.66CO2-0.30 (费莱台公式)
2006 年 11 月
4 煤的挥发分
定义： 煤在规定的条件下隔绝空气加热后挥发性有机物质的产率称为 挥发分（Volatile Matter）。
挥发分 ＝ 有机质热解产物＋碳酸盐分解生成的CO2＋水分 是煤在特定条件下产生的产物。 Vad＝m1/m*100-Mad
2006 年 11 月
2.2 内在水分 （Moisture in air-dried coal;Inherent Moisture）
定义：是煤在一定条件下达到空气干燥状态时所保持的水分，简记为，Minh. 特点：以物理化学方式与煤相结合，以吸附或凝聚的方式存在于煤中直径小于
10－5cm的孔径中。其蒸汽压低于纯水，要在较高的温度（105～110 oC） 下才能蒸发。 意义：将空气干燥基的煤加热至105～110 oC所失去的水分为内在水分。失去内 在水分的煤样为干燥基煤样（d）。 影响因素：受煤的内表面积和毛细孔的影响。 其它：最高内在水分（相对湿度96％，30 oC下测试 ）。
2006 年 11 月
2.3 化合水（Water of Constitution）
定义：煤的化合水是指以化学方式与矿物质结合的，在全水分测定后仍 保留下来的水分，即结晶水和结合水。
特点：与矿物质相结合的结晶水或结合水，化合水含量少，而且必须在 更高的温度下除去。 CaSO4•2H2O 在163 oC 脱水
煤 的 灰 分 ——煤中所有可燃物质完全燃烧后，煤中的矿物 质在一定温度下经过一系列分解、化合等复 杂反应后剩下的残渣，其实指的是灰分产率。
煤中的矿物质 煤的灰分
2006 年 11 月
矿物质来源： 1 原生矿物质：主要是碱金属和碱土金属盐类，参与煤的分子结构
形成，在煤中呈现细分散分布，难以用机械方式洗掉。 含量少，仅1～2％。 2 次生矿物质：成煤过程中，由外界混入煤层中的矿物质。分布形态各异。
Al2O3 • SiO2 • 2H2O 在450 oC～600 oC脱水。
意义：在煤的工业分析中一般不予考虑。
2006 年 11 月
3 煤中的矿物质（Mineral Matter，简写为：MM） 和煤的灰分产率(Ash,简写为A)。
定义：煤中的矿物质——除水外所有无机物质的总称。主要有黏土、 高岭石、黄铁矿和方解石等。
工业分析指标介绍提纲
1 工业分析的定义 2 煤中的水分 3 煤中的矿物质及灰分 4 煤的挥发分产率 5 固定炭 6 煤质分析结果的基准及换算
2006 年 11 月
1 工业分析：也称为实用分析或技术分析。
2006 年 11 月
2 煤中的水分
2 煤中的水分【＝全水分（＝外在水分＋内在水分）＋化合水分】 全水分：Total Mositure，Mt。 2.1 外在水分（Free Moisture;Surface Moisture）
所以固定炭与元素分析上的炭含量不是一个概念，数值也不 会相同。 煤中的干燥无灰基固定炭FC 随煤化程度的增加而增加，实际
daf 上与V 是一个事情的两个方面。
daf
2006 年 11 月
固定炭的计算 FCad 100 (M ad Aad Vad )
FCdaf 100 Vdaf
（3）硫化物矿物或热分解产物发生氧化反应
FeO＋CO2
4FeS2 ＋11O2
2Fe2O3＋8SO2；
2CaO+2SO2+O2
2CaSO4； 4FeO＋O2
（4）碱金属氧化物和氯化物的挥发。
2Fe2O3
2006 年 11 月
矿物质和灰分产率之间的关系：
MM＝1.08A+0.55St
(派尔公式)
MM＝1.10A+0.5Sp
2006 年 11 月
Fra Baidu bibliotek中灰分的来源：
煤高温燃烧时，大部分矿物质发生分解和化学变化得到的最终产物。
(1)脱结晶水
CaSO4•2H2O
163 oC 脱水 CaSO4 + 2H2O
Al2O3 • SiO2 • 2H2O 450 oC～600 oC Al2O3 • SiO2
（2）碳酸盐分解
CaCO3
CaO＋CO2； FeCO3
煤中的高岭土、方解石、黄铁矿等由胶体溶液沉淀形成；石英、长石、 云母等，经风力、水力作用与泥炭同时沉积形成；煤层形成后，由于 地下水的淋滤作用，方解石、石膏等填充于煤层缝隙中。
3 外来矿物质：开采过程中混入煤中的矿物质，主要来自于煤层顶、底板 的岩石和夹矸层中的矸石，主要有SiO2，Al2O3,CaCO3, CaSO4和FeS2等。