煤的工业分析

煤的工业分析
煤的工业分析又叫技术分析或实用分析,它包括煤的水分、灰分、挥发份产率和固定碳等四个项目的测定,水分、灰分、挥发份都是直接测定,固定碳是用差减法进行计算.
煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，也是评价煤质的基本依据，根据工业分析的各项测定结果可初步判断煤的性质、种类和各种煤的加工利用效果及其工业用途.
煤中水的来源及其存在形态
1.来源:水是煤炭的组成部分,随着煤的变质程度不同，水分变化很大:从泥炭-褐煤-烟煤-年轻无烟煤,水分逐步减少,从年轻无烟煤-年老无烟煤,水分又有增加的趋势。

这是由于煤中的水分除与煤的变质程度有关外,还与煤的结构有关,我们可以由煤的水分含量来大致推断煤的变质程度.
2.煤中水的存在形态
煤中水分按其结构状态可分为游离水和化合水(即结晶水)两大类 ,游离水是以物理吸附或吸着方式与煤结合的水分。

化合水是以化合的方式同煤中的矿物质结合的水，它是矿物晶格的一部分。

煤中的游离水于常压下在(105~110) ℃的温度下经过短时干燥即可全部蒸发；结晶水通常要在200℃, 有的甚至要在500℃以上才能析出，煤的工业分析中测定的水分只是游离水。

水分测定的意义
水分是一项重要的煤质指标，它在煤的基础理论研究和加工利用中都具有重要的作用，根据煤中水分随煤的变质程度加深呈现规律性变化:
1)根据煤的水分含量可以大致推断煤的变质程度。

2)煤的水分对其加工利用，贸易和储存运输都有很大影响，一般来说水分高不是一件好事，例如在锅炉燃烧中，水分高会影响燃烧稳定性和热传导;在炼焦工业中，水分高会降低焦炭产率，而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期;在煤炭贸易上.煤的水分是一个重要的计质和计量指标。

3)在煤质分析中，煤的水分是进行不同基的煤质分析结果换算的基础数据。

煤的全水分：煤的外在水分和内在水分的总和叫煤的全水分.
外在水分：在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时失去的水分.
内在水分：在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时保持的水分.
煤中全水分测定方法（GB/T211-2007）
注意事项：a.修改试样量， <13mm.3Kg, <6mm.1.25kg。

b.两步法内水测定试样粒度由＜6mm改为<3mm。

c.两步法内水测定增加了通氮干燥方法。

d.两步法外水测定温度由50℃改为40℃。

一、方法提要
1.方法A(两步法)
1)方法A1:在氮气流中干燥
一定量的粒度<13mm煤样，在不高于40℃的环境下干燥到质量恒定，再将煤样破碎到粒度<3mm，于（105~110）℃下，在氮气流中干燥到质量恒定，根据煤样两步干燥后的质量损失计算出全水分。

2)方法A2:在空气流中干燥
一定量的粒度<13mm的煤样,在温度不高于40℃的环境下干燥到质量恒定,在将煤样破碎到粒度<3mm,与(105～110)⁰C下在空气流中干燥到质量恒定,根据煤样两步干燥后的质量损失计算出全水分。

2.方法B(一步法)
a.方法B1：在氮气流中干燥一定质量的粒度<6mm的煤样.于(105～110)℃下,在氮气流中干燥到质量恒定，根据煤样的损失计算全水分。

b.方法B2：在空气流中干燥
一定质量的粒度<13mm(或<6mm)的煤样，于(105～110) ℃下,在空气流中干燥到质量恒定，计算出全水分。

3.方法C:(微波干燥法)附录A
微波干燥水分测定仪：微波辐射时间可控，煤样放置区微波辐射均匀，经试验证明测定结果与方法B中﹤6mm煤样的测定结果一致。

4.仪器设备:干燥箱:自动控温.鼓风.有气体进出口.有足够的换气量.
5.在全水分测定操作中的注意:
1)采集的全水样保存在密封良好的容器内,并放在阴凉地方.
2)全水分样品送到试验室后立即测定.
3)进行全水分测定的煤样不宜过细.
4)称取煤样之前，应将密封容器中的煤样充分混合均匀,称样速度要快。

6.测定步骤:在国标中通常用
7.2.2的方法测定。

结果计算：
Mt=M
f +100-M
f
/100 ×Minh（二步法测水分）
Mt---煤样的全水分，用质量分数，％；Mf---煤样的外在水分；%，Minh---煤样的内在水分；%。

全水分的测定值和报告值全都保留到小数点后一位。

GB/T212-2008(2001) 煤的工业分析方法
水分的测定
1.一般分析试验煤样水分:
在规定条件下测定的一般分析煤样水分(代替空气干燥煤样水分)。

2.水分：Mad（%）
方法要点：称取一定质量的一般分析试验煤样，在105～110℃干燥至质量衡定，根据煤样的质量损失计算水分的含量。

三种方法：方法A（通氮干燥法）；方法B（空气干燥法）。

附录A：微波干燥法。

主要分析仪器、设备：
天平、烘箱（带控温装置或经校准的温度计）、称量瓶、干燥器。

试验中应知道:
1.鼓风的目的:在于促使干燥箱内空气流动，一方面使箱内温度均匀，另一方面使煤中水分尽快蒸发缩短试验周期。

2.水分加热干燥过程中如增重，说明煤样的氧化量超过了煤样的汽化的量，所以不能用增重计算。

灰分的测定
1.煤的灰分:煤的灰分不是煤中的固有成分，而是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物。

而是煤中矿物质在一定条件下经过一系列分解、化合等复杂反应而形成的，是煤中矿物质的衍生物。

2.煤中矿物质的来源和种类：煤中矿物质来源有三种, 一是“原生矿物质”—成煤植物中所含无机元素,二是“次生矿物质”—煤形成过程中混入或与煤伴生的矿物质,三是“外来矿物质”—煤炭开采和加工处理中混入的矿物质。

煤中存在的矿物质主要包括粘土或页岩，方解石（碳酸钙）黄铁矿或白铁矿以及其它微量成分.如无机硫酸盐.氯化物和氟化物等.
3.煤在灰化过程中发生的主要反应:
⑴粘土和页岩矿物失去结晶水,(500~600) ℃
SiO
2·AI
2
O
3
·2H
2
O→2SiO
2
﹢AI
2
O
3
﹢2H
2
O↑
C a SO
4
·2H
2
O→C
a
SO
4
﹢2H
2
O↑
⑵碳酸盐受热分解生成二氧化碳和氧化钙,氧化钙再与硫氧化物、二氧化硅反应生成硫酸钙、硅酸钙。

CaCO
3→CaO＋CO
2
↑
CaO+ SO
3→CaSO
4
CaO＋SiO
2→CaSiO
3
⑶黄铁矿氧化生成三氧化铁和硫氧化物(主要是SO
2,一小部分是SO
3
.
4FeS
2＋11O
2
→2Fe
2
O
3
＋8SO
2
↑
2SO
2＋O
2
→2SO
3
⑷与煤中有机物结合的金属元素被氧化成金属氧化物.
4.灰分测定：Aad(%)：Ad(%)；Aar(%)
方法要点：
缓慢灰化法（仲裁法）：称取一定量的一般分析试验煤样，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质量的百分数作为煤样的灰分。

快速灰化法：(方法B)将装有煤样的灰皿由炉外逐渐送入预先加热至815±10℃的马弗炉中灰化并灼烧至质量恒定。

以残留物的质量占煤样质量的百分数作为煤。