仪器分析 煤质分析

注：褐煤、长焰煤的水分和挥发分含量高，压制后 切成3mm小块，其他煤10mm 饼。
3. 挥发分的计算
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
1）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。 2） 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。 3） 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。
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。 化合水 煤中水分的存在形态 游离水
分析煤样的水分测定
分析煤样的水分就是空气干燥基水分Mad 。
测定方法：通氮干燥法、空气干燥法、甲苯蒸馏法
（教材P72～74)
M ad
m1 m
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。
煤的燃点——将煤加热到开始燃烧时的温度。也称着火点。
5. 煤的反应性 ——又称反应活性，是指在一定温度条件下，煤与不同的气 体介质（CO2、O2、H2O）相互作用的反应能力
6. 煤灰的熔融性
——又称灰熔点，动力和气化用煤的重要指标。
煤灰是由各种矿物质组成的混合物，没有固定的
熔点，只有一个熔化的温度范围。
煤中的稀有元素很多，但一般是指有提取价值的锗、镓、
铀、钒、钽等元素。
3. 煤的工艺性质
煤的黏结性 —— 煤粒 ( 直径 <0.2mm) 在隔绝空气受热后能否黏结 其本身或惰性物质(无黏结力的物质)成焦块的性质； 煤的结焦性——煤粒隔绝空气受热后能否生成优质焦炭的性质 4. 煤的发热量 ——单位质量的煤完全燃烧所产生的热量，也称热值。
固定碳的化学组分：
主要C + 一定数量的H、O、N、S等。
说
明
1. 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. 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，有些国家（如日本、美国）的煤炭 分类即以FCdaf作为指 标之一。 3. 空气干燥基固定碳含量是某些工业用煤的重要指标，如
2. 快速灰化法
快速灰分测定仪法
马弗炉测定法
三、挥发分的测定
挥发分——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。
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。
热稳定性好的无烟块煤
挥发分和发热量都高的煤
合成氨原料
动力用煤
低灰、低硫的年轻煤
气化制造煤气和加氢液化 制取人造液体燃料的较好原料
主要分类依据：成因、工业和商业、用途、科学等
煤的成因分类——成煤的原始物料和堆积环境 腐植煤(高等植物)：陆植煤(泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤)、残植煤 腐泥煤(低等植物)：藻煤、胶泥煤等 腐植腐泥煤(既有高等植物/又有低等植物)：烛煤、煤精 煤的产品品种分类 按用途、加工方法和质量规格共分精煤、粒级煤、 洗选煤、原煤、低质煤等5大类，28个品种 煤的实用分类(煤的工业分类) 按煤的工艺性质和用途分类，中国煤分类 (GB5751-1986) 和各主要工业国的煤炭分类均属于 实用分类
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。
1．主要仪器
5．测定挥发分产率的允许误差
挥发分产 率（%） 平行测定结果 的允许误差 （%） 0.3 不同化验室同一煤 样的测定结果的允 许误差（%） 0.5
<10
10~45
>45
0.5
1.0
1.0
1.5
四、固定碳含量的计算
固定碳——煤中可燃性固体物，煤燃烧产生热量了 主要成份，用符号 FCad 表示。
FCad＝100-（Mad+ Aad + Vad ）
全工业分析：半工业分析四项+发热量+全硫。 其中，水分、灰分、挥发分都直接测定，固 定碳不直接测定，而是用差减法进行计算
2. 元素分析
主要——碳、氢、氧、氮、硫等
放射性和稀有元素——如铀、锗、镓等 有害元素——如磷、氯、砷、氟、汞等。
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、干馏产物产率、热量平衡的依据
坩埚架 —— 镍铬丝制成，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。
2．挥发分测定过程 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，臵于坩埚架上，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，在空气中放臵 5～ 6min，再将坩锅臵于干 燥器中冷却至室温，称量。计算挥发分产率。
在煤的工业分析中，往往只测定灰分的产率，而 不测定灰分的成分
元 素 分 析 仪
第二节
煤的工业分析
一、煤中水分的测定
二、灰分的测定
三、挥发分的测定
四、固定碳的计算
五、各种基准的换算
一、水分的测定
意义：评价煤炭经济价值的最基本指标。
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 例如： 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
2. 煤的分类
煤的种类繁多，质量也相差悬殊，不同类型的煤 有不同的用途 结焦性或粘结性好的煤 炼焦用煤
，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。
缓慢灰化法结果计算
m A m
ad
1
式中 m——试料的质量，g； m1——灼烧后残渣质量，g。
煤的工业分类
褐煤（HM）—— 多块状，黑褐色，光泽暗，质地疏松；挥
发分40%左右，燃点低，易着火，燃烧上火快，火焰大，冒黑 烟；含碳量与发热量较低，燃烧时间短，需经常加煤。
烟煤（YM）（除褐煤和无烟煤外，都是烟煤 ）
——一般粒状、小块状，也有粉状，多黑色而有光泽，质 地细致，挥发分30%以上，燃点不太高，较易点燃；含碳量与 发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间 较长；大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣
无烟煤(WY)—— 粉状和小块状，呈黑色有金属光泽而发亮
。杂质少，质地紧密，固定碳含量高，可达80%以上；挥发分 低，10%以下，燃点高，不易着火；发热量高，刚燃烧时上火 慢，火上来后比较大，火力强，火焰短，冒烟少，燃烧时间长 ，粘结性弱，燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用，以减轻 火力强度
对工业用煤的要求
二、灰分的测定
煤的灰分——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。 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”。 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。
磨口坩埚 高温炉 压饼机 坩埚架
磨口坩埚盖外缘槽形， 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。
压饼机
螺旋式或杠杆式，能压 制直径为10 mm的煤饼
，发热量就低，达不到熟料的烧成温度1450℃以上（要求
燃料火焰温度达1600～1700℃）。
二、煤的分析项目
1. 煤 的 工 业分 析 （煤 的 技术 分 析 、 实 用分 析 ） —— 评 价 煤 的 性 质 、 用 途 和 经 济 性 的 基 本 依 据
半工业分析：水分、灰分、挥发分、固定碳。
植物
泥炭
褐煤
烟煤
无烟煤
煤的用途：①人类生存所需热源提供之一
②工业生产（化工、冶金）主要的原料
我国煤资源丰富，储量约 7300 亿吨，分布广，但 资源分布不均衡，相对集中分布华北地区和西北地区
中国煤炭资源网： http://www.sxcoal.com
1. 煤的组成
有机质——由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，碳和 氢占有机质的95%以上。硫在燃烧时也放热，但燃 烧产物SO2腐蚀设备、污染环境 矿物质——主要是碱金属、碱土金属、铁、铝的碳酸 盐、硫酸盐、磷酸盐及硫化物。除硫化物外，其它 的矿物质不能燃烧，使煤的可燃比例减小，影响煤 的发热量 水——外在水、内在水
包括：变形温度、软化温度——评价煤灰熔融性、 熔化温度 7. 煤的物理性质
—— 煤的一定化学组成和分子结构的外部表现 ，包括颜色、光泽、密度、硬度、脆度、断口及导 电性等
8. 煤灰成分分析
灰分——煤在一定条件下完全燃烧后所得到的残留物。 由SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、 MnO2、SO3、P2O5等成分组成。其中主要成分是 SiO2（约60%）和Al2O3（约12-20%）。
第四章
源自文库
煤质分析
本章内容
第一节 概述 第二节 煤的工业分析 第三节 煤发热量的测定 第四节 煤中全硫的测定
第一节
概 述
一、煤的组成和分类
二、煤的分析项目
一、煤的组成和分类 煤——植物遗体覆盖在地层以下，经若干年生物化学、 物理化学作用转化而成的固体有机可燃沉积岩。
煤
的
形 成
-3H 2O -2H 2O -2CH4 C17 H 20O10 C H O C H O C H O C13 H 4 16 18 5 16 14 3 15 14 -CO2 -CO2 -H 2O
煤的元素组分 碳：组成煤大分子的骨架，各元素中最高，一般大于70%。
随着煤化程度的增高，碳的含量也越高，如某些超无烟
煤的碳含量可超过97%
氢：占煤的质量分数为1-6%，越是年轻的煤，其含量也越高 氧：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：一般为0.5-3% 硫：其含量与煤化程度的高低无明显关系，从0.1到10%均有
• 煤炭的主要用途是燃烧、炼焦和造气等，也可作为
化工原料。为了得到强度高，灰分、硫分低的优质
冶金用焦，对炼焦用煤有以下要求： （1）有较强的结焦性或粘结性 （2）煤的灰分要低
（3）煤的硫分要低
（4）配合煤的挥发分要合适
建材工业用煤 • 在建材工业中，水泥、玻璃、陶瓷、砖瓦、石灰 等建筑材料，都要经过各种炉窑焙烧、锻烧甚至 熔化等高温处理，而煤炭是主要的燃料。 • 其中水泥工业对煤质要求最高，尤其是年产水泥20万 吨以上的大、中型水泥厂的回转窑烧成用煤。因其煤的 灰分大小及其煤灰的组成成分直接影响到水泥的 配料，通常要求灰分低、煤灰成分稳定。如灰分太高
1．缓慢灰化法
灰分测定仪器
马弗炉
长方形瓷灰皿
缓慢灰化法测定过程
精确称取分析煤样 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