煤化学课件第三章第四节

%
5-25 5-25 3-12 1-5 0.3-3
煤种
内在水分 （Minh）/ %
焦煤 瘦煤 贫煤 无烟煤 年老无烟煤
0.5-1.5 0.5-2.0 0.5-2.5 0.7-3 2-9.5
由上表可见，煤中的内在水分随煤的变质程度加深 而呈规律性变化：从泥炭→褐煤→烟煤→年轻无烟煤， 内在水分逐渐↓，而从年轻无烟煤→年老无烟煤，水分↑。 这主要是因为煤的内在水分随煤的内表面积而变化，内 表面积越大，小毛细孔愈多，内在水分也愈高。煤在变 质过程中，随着煤化程度↑，煤的内表面积↓，致使吸附 水分逐渐↓。另外，低煤化度煤中有较多的亲水基团，随 着煤化程度的加剧，这些官能团也逐渐↓，因而水分含量 ↓。到高变质的无烟煤阶段，煤分子排列更加整齐，内表 面积↑，所以水分含量略有↑。
第三章 煤的工业分析和元素分析
第四节 煤的工业分析
煤的工业分析也称煤的实用分析或技术
分析，其内容包括煤的水分、灰分、挥发分 和固定碳四项测定。
利用工业分析结果，可以基本掌握各种煤 的质量，工艺性质及特点，以确定煤在工业 上的实用价值。
一、煤中的水分
煤是多孔性固体，含有一定水分。水分是煤中的 无机组分，其含量和存在状态与煤的内部结构及外界 条件有关。一般，水分的存在不利于煤的加工利用。 1. 煤中水分的存在形式 来源：首先在成煤过程中，成煤植物遗体堆积在沼泽 或湖泊中，水因此进入煤中；其次是煤层形成后，地 下水进入煤层的缝隙中；第三是在水力开采、洗选和 运输过程中，煤接触雨、雪或潮湿的空气所致。 分类：外在水分、内在水分、化合水
最高内在水分可以作为低煤化度煤的一个 分类指标。
经风化后的煤，内在水分增加，因此，煤 的内在水分的大小，也是衡量煤风化程度 的标志之一。
煤中的化合水与煤的变质程度没有关系， 但化合水多，说明含化合水的矿物质多， 会间接地影响煤质。
3．全水分的测定
（1）测定原理 国标规定，煤中全水分测定可采用 四种方法，即通氮干燥法(A)、空气干燥法(B) 、微 波干燥法(C)及空气干燥(D)的一步法和两步法。
（2）结果计算 测定值保留小数点后两位，报告
值修约至小数点后一位。
A法、B法、C法及D法的一步法均按下式计算全水
分测定结果：
Mt
m1 m
100%
式中
Mt——煤样的全水分，%； m——煤样的质量，g； m1——干燥后煤样减少的质量，g。
（3）精密度 为使化验结果可靠，每项分析试验应对同 一试样进行两次重复测定，在同一实验室，两次重复测定 结果的差值不得超过下表的规定，否则应进行第三次测定。
全水分测定的精密度
全水分（Mt）/ % 重复性限 / %
＜10.0
0.4
≥10.0
0.5
重复性限是指一个数值在重复条件下，即在同一试验 室中，由同一操作者，用同一仪器，对同一试样，于短期 内所做的重复测定，所得结果间的差值（在95%概率下） 不能超过此数值。
4．空气干燥煤样水分的测定
（1）方法A（通氮干燥法）：适用于所有 煤种。在仲裁分析中遇到有用空气干燥煤 样水分进行校正的以及基的换算时，应采 用方法A。 测定原理：称取一定量的空气干燥煤样， 置于105-110℃干燥箱中，在干燥氮气流中 干燥到质量恒定。然后根据煤样的质量损 失计算出水分的质量分数。
（1）外在水分（Mf）
定义：是指附着在煤的颗粒表面的水膜或存在于直径 大于10-5cm的毛细孔中的水分，又称自由水分或表面 水分。简记符号为Mf。该水分以机械方式和煤结合， 其蒸汽压与纯水的蒸汽压相同，常温下较易失去。
含有外在水分的煤称为收到煤，实验室为制取分 析煤样，一般将收到煤在45-50℃下放置数小时，使外 在水分不断蒸发，直到煤表面的蒸汽压与大气湿度相 平衡。
仅失去外在水分的煤则称空气干燥煤，它是煤质 化验中通常采用的分析煤样。
（2）内在水分（Minh）
定义：指在一定条件下达到空气干燥状态时所保留 的水分，即存在于煤粒内部直径小于10-5cm的毛细 孔中的水分。简记符号为Minh。该水分以物理化学 方式与煤结合，其含量与煤的表面积大小和吸附能 力有关，蒸汽压小于纯水的蒸汽压，故在室温下这 部分水分不易失去。
煤的有机质中氢和氧在干馏或燃烧时生成的水称 为热解水，不属于工源自文库分析的内容。
2. 煤中水分与煤质的关系
煤中水分含量的变化范围很大，我们可以由煤 的水分含量大致推断煤的变质程度，其中内在水分 与煤化程度的关系见下表。
煤中内在水分与煤的变质程度的关系
煤种
泥炭 褐煤 长焰煤 气煤 肥煤
内在水分 （Minh）/
将空气干燥煤样加热至105-110℃时失去的水分 即为内在水分。失去内在水分的煤称为干燥煤。
外在水分、内在水分是以机械方式及物理化学方式与 煤结合，通常称为游离水，煤中的游离水在常压下105110℃时经短时间干燥即可全部蒸发。我们把煤的外在水 分与内在水分的总和称为煤的全水分，简记符号为Mt。
最高内在水分（简记符号为MHC）：煤粒内部毛细孔吸 附的水分在温度为30℃，相对湿度为96%-97%的条件下达 到相对吸湿平衡时，内在水分达到最高值。它与煤的结构、 煤化程度有一定关系。
由于煤中水分存在状态及试验要求的不同，所以测定 水分的方法也各不相同。工业分析一般测定空气干燥煤样 水分Mad，煤质分析对煤中的全水分Mt或最高内在水分 MHC进行测定。
（3）化合水
煤中的化合水是指以化学方式与矿物质结合、有 严格的分子比，在全水分测定后仍保留下来的水分， 即通常所说的结晶水和化合水。化合水在煤中含量不 大，通常要在200℃甚至500℃以上才能析出。如石膏 (CaSO4·2H2O），高岭石（Al2O3·2SiO2·2H2O）等，煤 的工业分析中，一般不考虑化合水，只测定游离水。
（2）方法B（空气干燥法） 仅适用于烟煤和无烟煤。
测定原理：称取一定量的空气干燥煤样，置于105110℃干燥箱内，于空气流中干燥到质量恒定。根 据煤样的质量损失计算出水分的质量分数。
（3）结果计算 两种方法的空气干燥煤样水分按下式计算：
M m1 100%
ad
m
式中 Mad——空气干燥煤样的水分，%； m——称取的空气干燥煤样的质量，g； m1——煤样干燥后失去质量，g。