煤的工业分析

煤的工业分析一、煤的化学成分和工艺性质煤是重要的工业原料。

它的用途很广泛，除作燃料用外，还是重要的化工原料。

为了合理的利用煤炭资源，必须对煤的化学成分及其性质进行研究，以便综合利用。

（一）煤的元素组成煤主要是由碳C、氢H、氧O、氮N、硫S、磷P等元素构成的有机质，以及一些矿物杂质、水分等无机质组成。

其中，有机质主要是由碳、氢、氧组成，它们占有机质的95%以上；此外，还有氮、硫、少量的磷及金属元素等。

对煤的元素组成的研究，主要是通过元素分析进行的。

1.碳碳是煤中有机物质的主要组成部分。

也是煤燃烧过程中产生热量的重要元素，每公斤纯碳完全燃烧时能放出34080.6KJ的热量。

煤中碳元素的含量是随变质程度的加深而增加。

泥炭的含碳量为50～60%，褐煤为60-77%，烟煤为74～92%，无烟煤为90～98%。

2.氢氢是煤中有机质的重要元素。

每公斤氢完全燃烧时能产生143138.3KJ的热量，约为碳的4.2倍。

煤中含氢量的多少与成煤原始物质有直接关系。

腐泥煤的氢含量比腐植煤高，一般在6%以上，有时可达11%；而腐植煤的氢含量一般不超过6%.最低为1%左右。

随着变质程度的加深，氢含量有逐渐减少的趋势。

3.氧煤中氧的含量变化很大，并随变质程度加深而降低。

泥炭中氧含量为30-40%，褐煤中氧含量高达15～30%，烟煤为1～16%，无烟煤更不，一般小于2%。

当煤氧化时，氧含量迅速增高，碳、氢含量明显降低。

因此，氧含量是确定煤层风、氧化带深度的主要指标之一。

4.氮氮在煤中含量较少，它主要来自成煤植物中的蛋白质。

碳含量小于75%的某些褐煤，氮含量可达2～2.7%，无烟煤为0.5～1.5%。

氮含量随变质程度增高稍有降低。

在高温加工时，一部分氮转化为氨及吡啶类等有机含氮化合物，这些化学产品可回收制成硫酸铵、尿素、氨水等氮肥。

5.硫硫是煤的有害物质。

它在煤中常以三种形式出现，第一种为硫化物硫，绝大部分是以黄铁矿FeS2和少量白铁矿FeS2硫形态存在；第二种为有机硫，主要来自成煤时植物和微生物中的蛋白质；第三种为硫酸盐硫，主要是石膏CaS04·2H20中的硫。

其他技术【煤的工业分析】1. 水分(1) 外在水分(Wwz)外在水分是指煤在开采、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的毛细孔（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,故蒸气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.2. 分灰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,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,根据开采条件在很大的范围里波动.它的主要成分为SiO2,A12O3,也有一些CaSO3，CaSO4，FeS2等。

浅谈煤的工业分析及应用一煤工业分析的概念：煤的工业分析，又叫煤的技术分析或使用分析，主要是根据技术需要测定煤经转化生成的物质或呈现的性质。

煤的全工业分析测定项目主要是水分、灰分、挥发分、固定碳。

发热量和全硫。

煤的工业分析通常指半工业分析，它包括水分、灰分、挥发分和固定碳四个项目的测定。

二水分的测定及应用：1 水的存在形式：煤中水分从结合状态来看，分为游离水和结合水两类（1）化合水以化合的方式同煤中的矿物质结合的水，级结晶水如硫酸钙Caso4.2H2O, 高岭土Ai22sio2.2H2o,化合水属于煤的固有组分，在煤中的比例极小，一般可忽略，这种水只能在高于煤的分解温度才能完全脱除，工业上一般也不测结晶水。

（2）游离水即以物理吸附或附着方式与煤结合的水分，它又分为外在水分和内在水分。

外在水分是在开采、储存、运输及洗煤时带入的，附在没颗粒表面和存在于直径大于105-㎝的毛细孔中，易于蒸发除去在空气中（温度20℃，相对湿度65%）风干1-2天后即可蒸发, 所以此类水分又叫风干水分，除去外在水分的煤叫风干煤，外在水分的含量记为Mf。

内在水分是指吸附或凝聚在煤粒内部直径小于105-㎝的毛细孔中难于蒸发除去的水分。

内在水分需要在高于水的正常沸点的温度才能除尽，故又称为烘干水分，除去内在水分的煤叫干燥煤，内在水含量记为Minh外在水的含量一般为0-30%，取决于下列变量：煤的类别、环境的相对湿度、煤中矿物成分和含量、煤颗粒大小及粒度分布、井下与地面温度、氧化、化学添加剂等。

内在水分的含量多少与煤化程度有关以烟煤为例，焦煤肥煤的水分低，低阶褐煤水分最高，到高阶无烟煤阶段，煤中的内在水分又明显增高。

（3）煤的外在水分Mf 和经换算的内在水分Minh之和称为全水分，记为Mt，它们之间关系不是简单的加和关系换算关系如下：Mt = Mf+100%fM%100 ×Minh在实际测定全水分时，不必分别测定外在水分和内在水分，可直接将试样粉碎到粒度小于3mm，然后称取试样在102-105度下烘干，称量并计算求出全水分含量。

煤炭的工业分析
O1煤的工业分析煤的工业分析又叫技术分析或实用分析,是评价煤的基本依据。

它包括煤的水分、灰分、挥发分产率和固定碳四个项目的测定。

通常，水分、灰分、挥发分产率都直接测定，固定碳不作直接测定，而是用差减法进行计算。

有时也将上述四个测定项目叫做半工业分析，再加上煤的发热量和煤中全硫的测定，则称为全工业分析。

02
常用符号和基准
分析实验项目及符号：
水分：M
moisture
灰分：A
ash
挥发分：V
vo1ati1ecompound
固定碳：FC
fixedcarbon
发热量：Q
quantityofproducedheat
矿物质：MM minera1matter
C、H、0、N、S及煤炭中化学成分仍以元素名称为代表符号。

收到基（ar）:就其含义而言，是从收到的一批煤样中取出具有代表性的煤样，以此种状态的煤样测定的结果并以此基表
示的值，称为收到基。

空气干燥基（ad）:是指煤样所处环境与水蒸气压达到平衡时的煤样。

在新标准中规定：煤样若在空气中连续干燥1小时后质量变化不超过0.10%,则认为达到空气干燥状态。

干基（d）:以无水状态的煤样为标准的分析结果表示方法。

干燥无灰基（daf）:它是以假想的无水无灰状态的煤为基准的分析结果表示方法。

煤的工业分析煤的工业分析，又叫煤的技术分析或实用分析，是评价煤质的基本依据。

在国家标准种，煤的工业分析包括煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。

通常煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。

通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。

广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定，又叫煤的全工业分析。

1.煤的水分煤的水分，是煤炭计价中的一个辅助指标。

煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。

煤的水分增加，煤中有用成分相对减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。

煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸车带来了困难。

特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车皮周转，加剧了运输的紧张。

煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。

随着矿井开采深度的增加，采掘机械化的发展和井下安全生产的加强，以及喷露洒水、煤层注水、综合防尘等措施的实施，原煤水分呈增加的趋势。

为此，煤矿除在开采设计上和开采过程中的采煤、掘进、通风和运输等各个环节上制定减少煤的水分的措施外，还应在煤的地面加工中采取措施减少煤的水分。

1）煤中游离水和化合水煤中水分按存在形态的不同分为两类，既游离水和化合水。

游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分；化合水也叫结晶水，是以化合的方式同煤中矿物质结合的水。

如硫酸钙（NaSO4.2H2O）和高龄土(AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的结晶水。

游离水在105～110C的温度下经过1～2小时可蒸发掉，而结晶水通常要在200C以上才能分解析出。

煤的工业分析中只测试游离水，不测结晶水。

2）煤的外在水分和内在水分煤的游离水分又分为外在水分和内在水分。

外在水分，是附着在煤颗粒表面的水分。

外在水分很容易在常温下的干燥空气中蒸发，蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了。

内在水分，是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。

煤的工业分析方法GB/T212-20081内容和意义工业分析也叫技术分析或实用分析,包括煤中水分M、灰分A、和挥发分V的测定及固定碳FC的计算.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.2水分的测定2.1水分测定方法煤的水分测定方法：A通氮干燥法B空气干燥法C微波干燥法方法A适用于所有煤种,方法B仅适用于烟煤和无烟煤.C适用于褐煤和烟煤水分的快速测定.在仲裁分析中遇到有用一般分析试验煤样水分进行校正以及基的换算时,应用方法A测定一般分析试验煤样的水分.2.2试验步骤本实验室采用空气干燥法称样——分析煤样1±0.1g；称准到0.0002g,平摊在称量瓶中；升温——干燥箱控温在105~110℃；鼓风——提前3~5min；注：预先鼓风是为了使温度均匀；干燥——打开称量瓶盖,置于干燥箱中：烟煤1h、无烟煤 1.5h；冷却——从烘箱中取出,立即盖上盖,放入干燥器中冷却到室温20min；称量检查性干燥：时间：30min温度：105~110℃终止条件：△m<0.0010或质量增加<2.00％不必进行检查性干燥.Mad计算结果质量减少时：以最后一次质量为计算依据质量增加时：以质量增加前一次的质量为计算依据2.3结果的计算计算公式：Mad =m1/m×100Mad——一般分析试验煤样水分的质量分数,％m——称取的一般分析试验煤样的质量,单位为克gm1——煤样干燥后失去的质量,单位为克g2.4水分测定的精密度水分Mad／％重复性限／％＜5.005.00~10.00＞10.000.20 0.30 0.403灰分的测定3.1灰分的定义和来源不是煤中的固有物质是矿物质完全燃烧后的衍生物原生矿物质：成煤植物中所含的无机元素次生矿物质：煤形成过程中混入或与煤伴生的矿物质外来矿物质：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他微量成分,如无机硫酸盐、氯化物和氟化物等.3.2灰的形成化学反应煤在灰化过程中发生的主要反应有：1粘土和页岩矿物质失去结晶水,这类矿物质中最普遍的是高岭土,它们在500~600℃失去结晶水.2Si02·Al23·2H20→2S i02+Al23+2H20↑CaS04·2H20→CaS04+2H20↑2碳酸钙受热分解成二氧化碳和氧化钙,后者在一定程度上与硫氧化物反应生成硫酸钙,在某种程度上还与二氧化硅反应生成硅酸钙.CaC03 →Ca0+C02↑Ca0+S03 →CaS04Ca0+Si02 →CaSi03（3）黄铁矿氧化生成三氧化二铁和硫氧化物（4）主要是SO2,一小部分SO34FeS2﹢11O2→2Fe2O3﹢8SO2↑2SO2 ﹢O22SO34与煤中有机物结合的金属元素被氧化成金属氧化物.3.3灰分测定影响因素1黄铁矿的氧化程度2方解石的分解程度3灰中固定的硫量的多少为测得有可靠的灰分值就必须——使黄铁矿氧化完全；——方解石分解完全；——三氧化硫和氧化钙间的反应降到最低程度.1采用缓慢灰化法,使煤中硫化物在碳酸盐分解前就完全氧化排出,避免硫酸钙的生成；2灰化过程中始终保持良好的通风状态,使硫化物一经生成就及时排出；3煤样在灰皿中要铺平,以避免局部过厚,一方面避免燃烧不完全,另一方面可防止底部煤样中硫化物生成的二氧化硫被上部碳酸盐分解成的氧化钙固定；4在足够高的温度下灼烧足够长的时间,以保证碳酸盐完全分解及二氧化碳完全驱除.3.4灰分的测定发法两种方法1缓慢灰化法慢灰——仲裁法2快速灰化法快灰方法A：快灰仪法方法B：马弗炉法3.4.1缓慢灰化法灰皿——新灰皿灼烧至质量恒定,存放在干燥器中；称样——分析煤样1±0.1g；称准到0.0002g,均匀地摊平在灰皿中,使其每平方厘米的质量不超过0.15g；灰化——将灰皿送入＜100℃的马弗炉恒温区中,炉门留有15mm左右的缝隙,缓慢升温至500℃30min以上,保持30min,继续升温到815±10℃,灼烧1h;冷却——取出灰皿,放在耐热瓷板或石棉板上,在空气中冷却5min左右,移入干燥器中冷却至室温约20min；称量检查性灼烧：时间：每次20min温度：815±10℃终止条件：连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0001g灰分＜15％时,不必进行检查性灼烧结果计算：以最后一次灼烧后的质量为计算依据与水分的不同.3.4.2马弗炉法升温——马弗炉加热到850℃；灰皿——新灰皿要灼烧至质量恒定,灰皿放在干燥器中；称样——分析煤样1±0.1g；称准到0.0002g,均匀地摊平在灰皿中,使其每平方厘米的质量不超过0.15g；灰化——灰皿缓慢推入马弗炉,先使第一排灰皿中的煤样灰化,待5～10min后煤样不在冒烟,以不大于2cm／min的速度把其余各排灰皿顺序推入炽热部分若煤样着火发生爆燃,试验应作废；灼烧——关上炉门并留有15mm左右的缝隙,灼烧40min;冷却——取出灰皿,放在耐热瓷板或石棉板上,在空气中冷却5min左右,移入干燥器中冷却至室温约20min；称量检查性灼烧——同缓慢灰化法3.5结果的计算计算公式：Aad =m1/m×100Aad——空气干燥基灰分的质量分数,％m——称取的一般分析试验煤样的质量,单位为克gm1——灼烧后残留物的质量,单位为克g3.6灰分测定的精密度灰分质量分数／％重复性限／％再现性临界差／％<15.000.200.3015.00～30.000.300.50>30.000.500.704挥发分的测定4.1挥发分的定义定义：煤样在规定条件下,隔绝空气加热7min,校正水分后的挥发物产率即为挥发分.4.2实验步骤坩埚——在900℃下灼烧至质量恒定,总质量为15～20g,冷却放在干燥器中；预升温——将马弗炉加热至920℃左右；称样——分析煤样1±0.01g,称准至0.0002g,轻轻振动坩埚,煤样摊平,盖上盖,放在坩埚架上；加热——坩埚架送入恒温区,立即关上炉门并计时,准确加热7min,放入后要求炉温在3min 内恢复至900±10℃,此后保持在900±10℃,否则此次试验作废.加热时间包括温度恢复时间在内.冷却——空气中冷却5min左右,移入干燥器中冷却至室温约20min后称量.4.3结果计算计算公式：Vad =m1/m×100－MadVad——空气干燥基挥发分的质量分数,％m——一般分析试验煤样的质量,单位为克gm1——煤样加热后减少的质量,单位为克gMad——一般分析试验煤样水分的质量分数,％4.4挥发分测定的精密度挥发分质量分数／％重复性限／％再现性临界差／％<20.000.300.5020.00～40.000.50 1.00>40.000.80 1.504.5焦渣特征分类a.粉状1型：全部是粉末,没有相互粘着的颗粒；b.粘着2型：用手指轻碰即成粉末或基本上是粉末,其中较大的团块轻轻一碰即成粉末；c.弱粘结3型：用手指轻压即成小块；d.不熔融粘结4型：以手指用力压才裂成小块,焦渣上表面无光泽,下表面稍有银白色光泽；e.不膨胀熔融粘结5型：焦渣形成扁平的块,煤粒的界线不易分清,焦渣上表面有明显银白色金属光泽,下表面银白色光泽更明显；f.微膨胀熔融粘结6型：用手指压不碎,焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽,但焦渣表面具有较少的膨胀泡或小气泡；g.膨胀熔融粘结7型：焦渣上、下表面有银白色金属光泽,明显膨胀,但高度不超过15mm;h.强膨胀熔融粘结8型：焦渣上、下表面有银白色金属光泽,焦渣高度大于15mm.5固定碳的计算FCad =100－Mad＋Aad＋VadFCad——空气干燥基固定碳的质量分数,％Mad——一般分析试验煤样水分的质量分数,％A——空气干燥基灰分的质量分数,％ad——空气干燥基挥发分的质量分数,％Vad。

煤的工业分析
一、水份
三种状态：游离水、结晶水、吸附水。

主要指吸附水：即在空气干燥状态下的试料，在105度温度下，加热一小时所放出的水份。

一般要求煤中水份不超过8%，烟煤和无烟煤的水份一般在5%以下。

二、灰份
煤的灰份是指除去水份、挥发份外，一切可燃物质在一定温度(800度上下)完全燃烧后的残留物。

主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等组成。

灰分高的煤发热值低，灰份越少越好，一般要求在20%以下。

灰份的组成决定了煤的灰熔点。

三、挥发份
挥发份是实验室干燥的煤在隔绝空气条件下，加热至850度时挥发出来的物质，其中包括氢气、甲烷、重碳氢化合物以及焦油、蒸汽等，波动范围5%~40%。

其中甲烷、重碳氢化合物的发热值极高，对发生炉煤气热值影响较显著。

四、固定碳
煤中的固定碳是除去灰份。

挥发份、水份以外的其余可燃物质。

一般固定碳含量高的煤，其发热值较大。

蒸发1Kg水消耗850KCa热量，水煤浆水份约40%，燃烧室温度1150度。