工業(yè)分析課件

煤的工業(yè)分析方法

GB/T212-2008

國家煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心

（煤炭科學研究總院煤炭分析實驗室）1標準概述1.1意義煤質(zhì)特性的主要指標，評價煤質(zhì)的基本依據(jù)，初步判斷煤種、煤的工業(yè)用途和加工利用效果1.2內(nèi)容三個測定和一個計算：水分、灰分和揮發(fā)分的測定固定碳的計算

煤的工業(yè)分析是煤的水分（M）、灰分（A）、揮發(fā)分（V）三個項目的測定和一個固定碳（FC）計算共四個項目的總稱。

根據(jù)煤的工業(yè)分析的結果可以初步判斷煤的性質(zhì)，特別是作為燃料的質(zhì)量，利用干燥無灰基揮發(fā)分和焦渣特征可以大致判斷煤的品種牌號。根據(jù)工業(yè)分析的結果可以導出計算各種煙煤低位發(fā)熱量的經(jīng)驗公式。對于同一礦井的煤來說，這樣的經(jīng)驗公式具有相當好的精確度，從而有很大的實用價值。對于使用單一煤源的用戶如電廠來說，這一點也很有意義。

除了工業(yè)分析中測定的空氣干燥基水分（Mad）以外，廣義上的水分測定還包括全水分（Mt）和最高內(nèi)在水分（MHC）的測定。全水分：是指煤中內(nèi)在水分和外在水分之和。最高內(nèi)在水分：是指煤粒內(nèi)部毛細孔吸附的水分達到飽和狀態(tài)時所含有的水(在環(huán)境溫度為30℃，相對濕度為96%測定)。由于煤內(nèi)部的毛細孔的多少與煤化程度有一定的關系，所以這一指標能在很大程度上反映尤其是低煤化程度的煤的煤化程度。2.2煤中水分測定的意義▲煤炭分析試驗中校正和換算的依據(jù)；▲煤中的水分含量與煤的變質(zhì)程度有一定的關系，可以從水分含量大致推斷煤的變質(zhì)程度；▲煤中的水分含量對煤的各種工業(yè)利用途徑都有不同程度的影響，可用于指導煤炭的加工利用?！Q(mào)易計價指標。2.3煤中水分存在形態(tài)及性質(zhì)煤中水可以根據(jù)其結合狀態(tài)分為化合水和游離水兩大類。化合水是指以化合形式與煤中礦物質(zhì)相結合的水（結晶水），如：Al2O3·2SiO2·2H2O（高嶺土）特點：穩(wěn)定，在200oC以下很難失去。內(nèi)在水分：存在于煤中毛細孔中的水；實際測定中指煤樣達到空氣干燥狀態(tài)時保留下來的那部分游離水。

特點：需要在高于水的正常沸點的溫度下才能除盡。外在水分：表面、縫隙、非毛細孔徑中的水；實際測定中指煤樣達到空氣干燥狀態(tài)后所失去的那部分水。

特點：易散失

注意?。寒斆簶又械乃c空氣濕度達到平衡時，所失去的水不僅有外在水，也有毛細孔中的水。失去的多少，取決于當時空氣的濕度與溫度。通常測定得到的空氣干燥基水分Mad是煤樣與空氣濕度達到平衡時所保留的水。這里所說的內(nèi)在水、外在水與兩步法測定煤中全水是所說的內(nèi)在水、外在水不同，不能混淆。2.4.2特點A、空氣干燥法：方法簡便，適用于例常分析；煤樣易氧化，使結果偏低，僅適用于煙煤和無煙煤。B、通氮干燥法：需通氮氣，用小空間干燥箱能有效防止煤樣氧化，適用于所有煤種（仲裁檢驗方法）C、微波干燥法：快速、簡便，能防止煤樣氧化；不適用于年老無煙煤和焦炭的水分測定。2.4.3測定步驟（1）通氮干燥法升溫——干燥箱控溫在（105~110）oC；通氣——提前10min通氮氣,流量為每小時換氣15次；稱樣——分析煤樣（1±0.10)g,稱準到0.0002g，平攤在稱量瓶中；干燥——打開稱量瓶蓋，置于干燥箱中加熱：煙煤1.5h，褐煤、無煙煤2h；冷卻——從烘箱中取出，立即蓋上蓋，放入干燥器中冷卻到室溫（約20min）；稱量檢查性干燥：——時間：30min——溫度：(105~110)oC——終止條件：△m<0.0010g或有所增加——特例：Mad<2.00%，不進行計算結果——質(zhì)量減少時：以最后一次質(zhì)量為計算依據(jù)——質(zhì)量增加時：以質(zhì)量增加前一次的質(zhì)量為計算依據(jù)。(2)空氣干燥法升溫——干燥箱控溫在（105~110）oC；鼓風——提前（3~5）min；稱樣——分析煤樣1±0.1g；稱準到0.0002g，平攤在稱量瓶中；干燥——打開稱量瓶蓋，置于干燥箱中：煙煤1h、無煙煤1.5h；冷卻——從烘箱中取出，立即蓋上蓋，放入干燥器中冷卻到室溫（20min）；稱量檢查性干燥：——時間：30min；——溫度：(105~110)oC

——終止條件：△m<0.0010g或有所增加為止;——特例：Mad<2.00%，不進行計算結果——質(zhì)量減少時：以最后一次質(zhì)量為計算依據(jù)——質(zhì)量增加時：以質(zhì)量增加前一次的質(zhì)量為計算依據(jù)

2.4.4注意問題a煤的水分是部分游離水，通常稱之為分析水。b水分與各實驗室空氣濕度直接相關——同一煤樣的水分值隨空氣濕度發(fā)生變化——需用水分進行基的換算或校正時，需同時測定水分。c精密度中無再現(xiàn)性臨界差。2.4.5方法精密度Mad/%重復性限/%<5.000.205.00~10.000.30>10.000.403灰分的測定3.1灰分的測定意義▲煤質(zhì)研究中用來估算其它指標如發(fā)熱量等；▲評價煤炭采、制樣的偏倚和精密度；▲樣品均勻性檢驗指標之一；▲煉焦煤分級和貿(mào)易計價指標；▲機械化采制樣機鑒定（偏倚和精密度）；▲可用于推算煤中礦物質(zhì)的含量；▲可用于指導煤炭產(chǎn)品的加工利用。3.2灰分的定義和來源3.2.1定義：煤在規(guī)定條件下完全燃燒得到的殘留物質(zhì)。不是煤中的固有物質(zhì)是礦物質(zhì)完全燃燒后的衍生物3.2.2來源：原生礦物質(zhì)：成煤植物中所含的無機元素；次生礦物質(zhì)：煤形成過程中混入的或與煤伴生的礦物質(zhì)；

外來礦物質(zhì)：指煤炭開采和加工處理中混入的礦物質(zhì)。原生和次生礦物質(zhì)屬于煤的內(nèi)在礦物質(zhì)，較難以洗選脫除。3.2.3灰的形成

礦物質(zhì)的主要四種反應3.2.4灰分測定影響因素1)黃鐵礦的氧化程度2）方解石的分解程度3）灰中固定的硫量的多少為測得有可比性的灰分值，就必須：——使黃鐵礦氧化完全；——方解石分解完全；——SO3和CaO間的反應降低到最低程度。▲固硫作用對灰分測定結果的影響——測定結果偏高——重復性和再現(xiàn)性較差▲避免固硫作用良好通風CaO和SO2“不見面”500℃前至少30min500℃停留30min高溫815℃下燒足夠時間

3.2.5一般采取的措施慢速灰化：

——使煤中硫化物在碳酸鹽分解前完全氧化并

排出（避免硫酸鈣的生成）

——使硫氧化物一經(jīng)生成就及時排出在足夠高的溫度下（>800oC)灼燒足夠長的時間——保證碳酸鹽完全分解及二氧化碳完全驅(qū)出煤樣在灰皿中要鋪平，避免局部過厚——避免燃燒不完全；

——防止底部煤樣中生成的SO2被上部碳酸鹽分解生成的氧化鈣固定3.2.6灰分的測定方法兩種方法：1)緩慢灰化法（慢灰）2)快速灰化法（快灰）▲

方法A：“快灰儀法”

▲方法B：“馬弗爐法”

1）緩慢灰化法灰皿——新灰皿灼燒至恒重，保存在干燥器中；稱樣——分析煤樣(1±0.1)g，攤平；灰化——將灰皿送入<100oC的馬弗爐恒溫區(qū)中；爐門留有15mm左右的縫隙；緩慢升溫至500oC(30min以上)

；保持30min；繼續(xù)升溫到（815±10)oC，灼燒1h；冷卻——取出灰皿，在空氣中冷卻5min左右，移入干燥器中冷卻至室溫（約20min)；稱量：檢查性灼燒：——時間：每次20min；——溫度：（815±10)oC——終止條件：連續(xù)兩次灼燒后的質(zhì)量變化不超過0.0010g——例外：灰分<15%時，不必進行檢查性灼燒結果計算：以最后一次灼燒后的質(zhì)量為計算依據(jù)(與水分不同)；例：灰分測定記錄

樣品號1#2#①灰皿質(zhì)量g17.254615.2564②煤樣質(zhì)量g0.99851.0023③灰皿+煤樣質(zhì)量g18.253116.2587④燒后灰皿+灰質(zhì)量g17.454115.4324⑤第一次檢查后灰皿+灰質(zhì)量g17.452815.4310⑥第二次檢查后灰皿+灰質(zhì)量g17.452015.4311⑦第三次檢查后灰皿+灰質(zhì)量g⑧灰的質(zhì)量g0.19740.1647灰產(chǎn)率%19.7716.432)快速灰化法▲“馬弗爐法”：緩慢推樣，防止爆燃▲“快灰儀法”：連續(xù)測定、時間可控、軸向傾斜(1)快灰儀法灰皿——新灰皿灼燒至恒重，保存在干燥器中；升溫——快灰儀升溫至（815±10)oC或（850±10)oC

調(diào)速——傳動帶調(diào)節(jié)到17mm/min左右或其他合適的速度（需做與緩慢灰化法的不同煤種的對比試驗，確定傳送帶速度）；稱樣——分析煤樣（0.5±0.01)g，稱準0.0002g,攤平；灰化——裝煤樣的灰皿放在傳送帶上；冷卻——取出灰皿，在空氣中冷卻5min左右，移入干燥器中冷卻至室溫（約20min)；檢查性灼燒——不需要(2)高溫爐法升溫——馬弗爐加熱到850oC；灰皿——新灰皿要灼燒到恒重，灰皿放在干燥器中；稱樣——分析煤樣(1±0.1)g，稱準至0.0002g，攤平；灰化——灰皿緩慢推入馬弗爐,先使第一排煤樣灰化，待(5~10)min后煤樣不再冒煙，以不大于2cm/min的速度把其余各排灰皿順序推入恒溫區(qū)；灼燒——關上爐門，灼燒40min；冷卻——取出灰皿，首先在空氣中冷卻5min左右，再移入干燥器中冷卻至室溫，約20min；檢查性灼燒——同緩慢灰化法。3.2.7注意問題爐溫準確——毫伏計和熱電偶每年至少校準一次；恒溫區(qū)——每年至少測定一次，確保煤樣在恒溫區(qū)內(nèi)灼燒；通風良好煤樣要攤平檢查性灼燒3.2.8方法精密度灰分/%重復性限Aad/%再現(xiàn)性臨界差Ad/%<15.00 0.20 0.3015.00~30.00 0.30 0.50>30.000.500.704揮發(fā)分的測定4.1煤的揮發(fā)分產(chǎn)率的含義

煤在規(guī)定條件下（900℃），隔絕空氣加熱，以減少的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分數(shù)，減去該煤樣的水分含量作為煤樣的揮發(fā)分。在高溫條件下，不僅煤中有機物會分解而且無機物也會有一定程度的分解放出揮發(fā)性物質(zhì)來。在實際用重量法測定揮發(fā)分是無法把二者區(qū)別開來，尤其是對于高灰分的煤，后一種揮發(fā)性物質(zhì)量就大，影響測定結果，需要校正。4.2揮發(fā)分的測定意義▲揮發(fā)分產(chǎn)率與煤的變質(zhì)程度有密切的關系，故被采用作為煤炭分類的第一指標；▲對煤的各種工業(yè)利用途徑都有影響；▲貿(mào)易計價指標；▲煤質(zhì)研究中用來估算研究其它指標；▲可以通過焦渣特征大致判斷煤種。4.3定義及生成1）定義煤樣在規(guī)定條件下，隔絕空氣加熱7min，校正水分后的揮發(fā)物產(chǎn)率即為揮發(fā)分。2）生成

煤的揮發(fā)分是煤在規(guī)定條件下受熱分解放出的產(chǎn)物；煤中游離水不屬于揮發(fā)分；碳酸鹽分解放出的CO2屬于揮發(fā)分（新標準中）。4.4測定步驟坩堝——在900oC下灼燒到恒重，冷卻后放在干燥器中備用；預升溫——將馬弗爐加熱至920oC左右；稱樣——分析煤樣(1±0.01)g于坩鍋中，攤平，蓋蓋，放在坩堝架上；加熱——坩堝架送入恒溫區(qū)，迅速關上爐門并計時，準確加熱7min；冷卻——空氣中冷卻5min左右，然后放在干燥器中冷卻到室溫；稱量焦渣特征判斷：能大致估算出煤的粘結性和膨脹性；4.5結果計算4.6焦渣特性判斷特征號碼粉末團塊圓餅金屬光澤表面有膨脹泡膨脹高度15mm膨脹高度>1