煤炭质量指标

煤炭质量指标

煤炭质量，是指煤炭产品在自身的形成和开采、加工过程中所具有的、能够满足不同用户需求的特征或特性的总和。根据煤炭产品质量特性和用途，可用一定的质量指标（或标准）来表示。如按煤的工业分析，可用煤的固定碳、挥发分、灰分和水分等指标来表示；按煤的元素分析，可用煤中碳（C）、氢（H）、氧(n)、氮(N)、硫(S)、磷(P)及微量元素含量的多少来表示；按煤的工艺性质，煤炭质量又可用煤的发热量(0)、煤的粘结性（R·I）和结焦性（y）、煤的热稳定性(TS)、煤灰的熔融性(DT、ST或FT)、煤的反应性、煤的燃点（T）以及煤的可选性等指标来表示。

一、水分

1、外在水分(Wwz)：外在水分是指在煤开采、运输和洗选过程中润湿在煤的外表以及大毛细孔（直径＞10-5厘米）中的水。它以机械方式与煤相连结着，较易蒸发，其蒸汽压与纯水的蒸汽相等。在空气中放置时，外在不分不断蒸发，直至煤中水分的蒸汽压与空气的相对湿度达到平衡时为止，此时失去的水分就是外在水分。含有外在水分的煤称为应用煤，失去外在水分的煤称为风干煤。外在水分的多少与煤粒度等有关，而与煤质无直接关系。

2、内在水分(Wnz)：吸附或凝聚在煤粒内部毛细孔（直径〈10-5厘米〉中的水，称为内在水分。内在水分指将风干煤加热到105～110时所失去的水分，它主要以物理化学方式(吸附等)与煤相连结着，较难蒸发，故其蒸汽压小于纯水的蒸汽压。失去内在水分的煤称为绝对干燥或干煤。

二、灰分

1、灰分的来源和种类：煤灰几呼全部来源于煤中的矿物质，但煤在燃烧时，矿物质大部分被氧化，分解，并失去结晶水，因此，煤灰的组成和含量与煤中矿物质的组成和含量差别很大。我们一般说的煤的灰分实际上就是煤灰产率，煤中矿物质和灰分的来源，一般可分三种。

(1)原生矿物质：它是原来存在于成煤植物中的矿物质，物质紧密地结合在一起，极难用机械的方法将其分开。它燃烧后形成母体灰分，这部分数量很小。

(2)次生矿物质：当死亡植质堆积和菌解时，由风和水带来的细粘土，砂粒或由水中钙、镁、铁等离子生成的腐植酸盐及FeS2等混入而成，在煤中成包裹体存在。用显微镜观察煤的光片或薄片时，如它们均匀分布在煤中，并且颗粒很细，则很难与煤分离；如它们颗粒较大，比重与差很大，并在煤中分布不均，则把煤破啐后尚可能将它们洗选掉。

煤中的原生矿物质和次生矿物质合称为内在矿物质。来自于内在矿物质的灰分，称为内在灰分。一般次生矿物质在煤中的含量也不多，仅有少数煤层中次生矿物质较多，如迁移堆积抽形成的煤层即如此。

(3)外来矿物质：这种矿物质原来不含于煤层中，它是由在采煤过程中混入煤中的顶、底板和夹矸层中的矸石所形成的。

其数量多少，根据开采条件不同而有很大波动。它的主要成分为SiO2和

A12O3，也有一些CaSO3、CaSO4、FeS2等。这类矿物质应通过加强质量管理，灵活地使用炸药，巩固坑道，合理采煤并通过转筒筛选机筛选和手选的方法予以减

少。外来矿物质的块度，比重越大时，越易分离，可用一般选煤方式将它除掉。外来矿物质在煤燃烧时形成的灰分称为外在灰分。

2、煤灰熔融性

煤灰熔融性和煤灰粘度是动力用煤的重要指标。煤灰熔融性习惯上称作煤灰熔点，但严格来讲这是不确切的。因为煤灰是多种矿物质组成的混合物，这种混合物并没有一个固定的熔点，而仅有一个熔化温度的范围。开始熔化的温度远比其中任一组分纯净矿物质熔点为低。这些组分在一定温度下还会形成一种共熔体，这种共熔体在熔化状态时，有熔解煤灰中其他高熔点物质的性能，从而改变了熔体的成分及其熔化温度。

煤灰成分及其含量与层聚积环境有关。我国很多煤层的矿物质以粘土为主，煤灰成分则以SiO2、A12O3为主，两者总和一般可达50~80%。在滨海沼泽中形成的煤层，如华北晚石炭纪煤层黄铁矿含量高，煤灰中Fe2O3及SO3含量亦较高；在内陆湖盆地中形成的某些第三纪褐煤的煤灰中CaO含量较高。

大量试验资料表明，SiO2含量在45~60%时，灰熔点随SiO2含量增加而降低；SiO2在其含量〈45%或〉60%时，与灰熔点的关系不够明显。A12O3在煤灰中始终起增高灰熔点的作用。煤灰中A12O3的含量超过30%时，灰熔点在1500。灰成分中Fe2O3、CaO、MgO均为较易熔组分，这些组分含量越高，灰熔点就越低。灰熔点也可根据其组成用经验公式进行计算。

三、挥发分和固定碳

挥发分主要是煤中有机质热分解的产物，评价煤质时为了排除水分、灰分变化的影响，须将分析煤样挥发分换算为以可燃物为基准的挥发分，以符号VR表示。换算公式为：

Vr=Vf 100 100-WF-AF

式中：Vr——可燃基（无水无灰基）挥发分，%；

Vf——分析基挥发分，%；

Wf——分析煤样水分，%；

Af——分析煤样灰分，%。

挥发分随煤化程度升高而降低的规律性十分明显，可以初步估计煤的种类和化学工艺性质，而且挥发分的测定简单、快速，几乎世界各国都采用可燃基挥发分（Vr）作为煤炭工业分类的第一分等指标。

挥发分的分析结果常受煤中矿物质的影响。所以当煤中碳酸盐含量较高时，矿物质在高温下分解出来的CO2等也包括在挥发分内。所以当煤中碳酸盐含量较高，分解出来的CO2产率大于2%时，需要对煤的挥发进行校正。也可在测定挥发分之前，用盐酸处理分析煤样，使煤中碳中碳酸盐事先分解。在我国大多数煤中，粘土矿物，高岭土在560析出的结果水也算入挥发分，因此粘土矿物含量高的煤所测出的挥发分通常偏高。

固定碳就是测定挥发分后残留下来的有机物质的产率，可按下式算

出：

Cgd=1000-（Wf+Af+Vf）

焦渣按其形状，特征的不同可分为八种类型，用来初步表示不同煤种的粘性、熔融性及膨胀性。根据挥发分测定后的焦渣可知，泥炭、褐煤、烟煤中长焰煤、贫煤及无烟煤没有粘结性；烟煤中气、肥、焦、瘦煤都有粘结性，可作为炼焦煤，