淮南矿业集团潘二矿煤质分析及提纯研究

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淮南矿业集团潘二矿煤质分析及提纯研究

韩 笑

（安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南 232001））

摘要：煤是由无机组分和有机组分组成的。有机组分是煤的主要组成部分，也是煤炭加工利用的主

要对象。组成煤的矿物质和有机质的化学成分十分复杂。为了指导煤炭加工利用和研究煤的性质，有

必要对煤进行煤质分析[1]。煤质分析通过测量煤的基本性质和煤灰分的组成来研究煤的性质；煤的提

纯旨在探索如何最大限度除去煤中矿物质或灰分，从而提高煤的发热量，同时减少有害气体的排放。

我国是烧煤大国，70%以上的能源依靠煤炭，煤的提纯研究在减少污染和提高效益方面有着重要意义。

关键词：煤质分析；灰分；提纯

潘二矿煤系高岭岩。由于企业技术需要，需对其出产的煤进行煤质分析和提纯处理。本次设计主要对潘二矿的煤进行了煤质分析，并在此基础上对原煤进行了探索性的提纯工作。

本次设计精确的对原煤的煤质进行了分析，并在提纯实验中将将原煤灰分含量降低了20.66％。大大提高煤的发热量[2]，同时减少有害气体的排放。

1 煤中主要成分的测定

1.1 实验原理

当煤进行燃烧时，各成分对能量的贡献即发出的热量是不同的，其中碳、氢贡献的热量最多，叫有益成分。氧、氮在燃烧时不提供热量，叫惰性成分。硫在燃烧时虽然也贡献热量，但其产物SO2有毒且具腐蚀性、腐蚀设备、污染环境，称为有害成分。矿物部分不参与燃烧，最后化为灰分。水分在燃烧时化为水蒸气，白白地消耗热量[3]。由于矿物和水分的存在降低了煤中有效成分的百分含量，所以矿物部分和水也是有害成分。

1.2 仪器和试样

电热高温炉，电热恒温干燥箱，分析天平，称量瓶，瓷坩埚，泥三角，瓷坩埚，搪瓷盘，干燥器。煤试样（烘干温度 40~ 50℃，粒度 60~80 目）。

1.3 实验内容

1.3.1 水分的测定

取带盖的称量瓶 1 只，在分析天平上准确称出其质量，用此称量瓶称取煤样 2g 左右。将盛有煤样的称量瓶放入已经加热到 105~ 110℃，且维持恒温的电热恒温干燥箱内，打开称量瓶盖子，烘1h ，取出，放在洁净的搪瓷盘中，盖上称量瓶盖子，冷到不烫手时放入干燥器内，等冷到室温时，在分析天平上准确称其质量，并作记录。而后再将此盛有煤样已烘过、称量过的称量瓶放入电热恒温干燥箱内，在 105~ 110℃再烘 1/2h ，取出。

煤中水分的含量常用水分占煤样质量的百分数来表示：

1.3.2 挥发分的测定

取 1 只带盖的已准确知其质量的瓷坩埚，称取煤样 2g 左右，盖严坩埚盖，迅速放入加热到850℃且维持温定恒定的马弗炉内的灼热区，立即关上炉门，让瓷坩埚放置 7min ，然后把坩埚取出放到一块干净的石板板上，冷到不烫手时，再移入干燥器中冷到室温，进行称量。然后将瓷坩埚放入马弗炉内再进行灼烧，取出冷却，再称量，如此反复到质量不变时为止[4]。

煤样在灼烧前后的质量差就是煤中挥发分的含量，《化学工程与装备》即：

煤中可燃性挥发分 =煤中挥发分 - 煤中水分1.3.3 灰分的测定

2010年第4期

2010年4月

化学工程与装备

Chemical Engineering & Equipment

21韩笑：淮南矿业集团潘二矿煤质分析及提纯研究

取 1 只已知其精确质量的瓷坩埚，称取煤样1g 左右，把该盛煤样的坩埚放在温度为（ 850±20 ）℃的马弗炉门口预热，此时打开炉门，待煤粉完全燃烧后，将坩埚缓缓移入炉内灼热区，关闭炉门，在（ 850±20 ）℃下灼热 1h[5]，取出，放在干净的石板上冷却到不烫手时，移入干燥器内，冷却到室温，称量。然后将坩埚放入马弗炉内灼烧 30min ，取出，称量。这样一直反复进行到质量不变，两次称量差不超过 0.0002g 时为止。

瓷坩埚中灰分的质量与煤样质量的比即为煤中灰分的百分含量，即：

1.3.4 固定碳的含量[6]

煤中固定炭 =100%-（煤中挥发分+煤中灰分）或煤中固定炭=100%-（煤中可燃性挥发分 + 煤中水分 + 煤中灰分）

1.4 实验数据的记录和处理

煤中水分的测定

烘前煤样质量烘后煤样质量水分含量平均水分含量

煤样1 2.2340g 2.1893g

2.00％

煤样2 2.1427g 2.0982g

2.01％

煤样3 1.9831g 1.9426g

2.05％

2.02％

煤中挥发分的测定

煤样1 煤样2 煤样3 烘前煤样质量 1.8779g 1.8856g 2.1058g

烘后煤样质量 1.1969g 1.2500g 1.3671g

煤中挥发分 36.26％ 33.71％ 35.08％煤中平均挥发分 35.02％

煤中可燃性挥发分 33.00％

煤中灰分的测定

煤样1 煤样2

灼烧前煤样质量 1.0643g 0.8116g

灼烧后煤样质量0.3366g 0.2512g 煤中灰分 31.63％ 30.95％

煤中平均灰分 31.29％

煤中固定炭含量= 100％ - (35.02％ + 31.29％)

= 33.69％

2 煤灰成分的分析方法（Analysis of coal ash）

2.1 灰样的制备

称取一定量的空气干燥煤样于灰皿中，铺平，使其每平方厘米不超过0.15g,将灰皿送入温度不超过100℃的马弗炉中[7]，在自然通风，炉门留有15mm左右缝隙的条件下，由30min缓慢升至500℃，在此温度下保持30min后，升至815±15℃，然后关上炉门在此温度下灼烧2h，取出冷却后，用玛瑙乳体将煤灰研细到0.1mm。然后，再置于灰皿内，于815±15℃下再灼烧30min，直至其质量变化不超过灰样质量的千分之一为止，即为恒重。取出，放入干燥器中，称样前，应在815±15℃下灼烧30min。

2.2 二氧化硅的常量分析（动物胶凝聚质量法[8]）2.3 三氧化二铁和三氧化二铝的连续测定(EDTA容量法)

2.4 氧化钙的测定(EDTA容量法)