工業(yè)分析 第四章煤和焦炭分析

1、2020/7/3，張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，第1，4章煤和焦炭的分析，第1節(jié)概述，第2節(jié)煤樣品制備方法，第3節(jié)煤的工業(yè)分析，第4節(jié)煤的元素分析，第5節(jié)煤中總硫的測定，第6節(jié)煤的發(fā)熱量測定煤：植物遺骨復(fù)蓋在地層下，經(jīng)過幾年的生化、理化作用，轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w可燃性有機(jī)沉淀。2020/7/3，張弘梅產(chǎn)業(yè)分析2010-2011學(xué)年，4，2020/7/3，張弘梅產(chǎn)業(yè)分析2010-2011學(xué)年，5，世界煤炭儲(chǔ)存容量：約13萬億從20世紀(jì)60年代開始，石油和天然氣在世界能源消費(fèi)中所占的比重超過了煤。在目前工業(yè)發(fā)達(dá)國家消費(fèi)的一種能源中，石油和天然氣占60%以上，煤占20%左右。在中國消費(fèi)的一次性能源中，

2、煤炭約占73%，在此期間，這種能源結(jié)構(gòu)將不會(huì)有太大變化。2020/7/3，張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，7，煤的缺點(diǎn)：煤的發(fā)熱量比石油或天然氣少得多，使用效率也低。一般的采煤方法只有60%左右的采礦率。運(yùn)輸比石油，天然氣難。煤在燃燒過程中產(chǎn)生的SO2，SO3污染環(huán)境是酸雨的主要原因。2020/7/3，張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，8，2。煤的組成：由有機(jī)物、礦物、水三部分構(gòu)成的有機(jī)物：c、h、o、n、s等元素構(gòu)成；c、h超過95%的礦物：堿金屬、堿土金屬、Al、Fe等的碳酸鹽、硫酸鹽、Fe等水：外部水，內(nèi)部水，2020/7/3，張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，9，煤的元素

3、成分碳、氫、氧、氮、硫的5個(gè)要素。碳是構(gòu)成煤分子的骨骼，在每個(gè)元素中最高，一般大于70%。隨著煤化程度的提高，煤中碳的含量進(jìn)一步提高，在某些超級(jí)無煙煤等情況下，碳的含量可能超過97%。碳，2020/7/3，張紅梅產(chǎn)業(yè)分析2010-2011學(xué)年，10，煤的元素成分碳，氫，氧，氮，硫的5個(gè)因素。氫是煤的第二個(gè)重要組成部分，越是占煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)16%的年輕煤，其含量就越高。氫、碳、氫是煤中有機(jī)物的主要組成部分，二者相加，在煤中占有機(jī)物以上。煤中碳和氫的最大熱值，2020/7/3，張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，11，煤的元素成分碳、氫、氧、氮、硫的5個(gè)因素。氧元素是構(gòu)成煤中有機(jī)物的非常重要的因素，

4、越年輕的煤，氧的比例越大，熱量減少到氧元素含量130%的情況越多。氧，2020/7/3，張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，12，煤的元素成分碳，氫，氧，氮，硫的5個(gè)因素。煤中氮元素的比例很小，一般為0.53%。氮、氧和氮在燃燒時(shí)不釋放熱量，被稱為惰性成分。2020/7/3，張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，13，煤的元素成分碳、氫、氧、氮、硫的5種元素，硫在構(gòu)成煤的有機(jī)物的一般元素煤中含有多少，煤化程度與不明顯區(qū)分。硫，硫在燃燒時(shí)釋放，但燃燒引起酸性腐蝕有害氣體二氧化硫。2020/7/3，張弘梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，14，煤的元素成分反映煤化程度，以及直接煤特性的差異。，碳含

5、量低、氧含量高的煤，大部分是粘合性很低或沒有粘合性的年輕煤；碳含量高、氧含量低的煤通常是沒有粘合性的高嶺煤，只有碳含量8488%、氫含量5%以上的中等變質(zhì)狀態(tài)的煤是易結(jié)焦性好的煉焦用煤。2020/7/3，張弘梅產(chǎn)業(yè)分析2010-2011學(xué)年，15，1，煤和焦炭的組成，以及各組的重要特點(diǎn)，3。煤分類、爛煤(高等植物形成)、爛煤、石食煤、殘煤、4。煤的用途：人類生存所需的熱源提供了工業(yè)生產(chǎn)(化學(xué)、冶金)的主要原料之一5。焦炭：煤在隔離的空氣條件下加熱、蒸餾、水分和有機(jī)物分解物(氣體)揮發(fā)，揮發(fā)性部分為木炭。焦炭成分：類似于煤，揮發(fā)性成分含量低。2020/7/3，張弘梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年

6、，16，3煤分類，不同煤類型，使用不同質(zhì)量的不同煤。煉焦性好或粘合性好的煤是高質(zhì)量煉焦用煤，熱穩(wěn)定性好的無鉛塊煤是合成氨廠的主要原料，揮發(fā)性成分和發(fā)熱量高的煤是更好的動(dòng)力用煤，一些低灰和低硫的年輕煤是用加壓氣體制造煤氣，加氫制人工液體燃料的更好原料。2020/7/3，張弘梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，17，工業(yè)煤的要求，煤的主要用途可以用作燃燒、焦化和煤氣生產(chǎn)等化學(xué)原料。為了獲得高強(qiáng)度、灰分、硫餾分低的高質(zhì)量冶金炭，對(duì)煉焦用煤有以下要求。(1)強(qiáng)力的煉焦性或粘性，(2)煤的灰分低，(3)煤的硫餾分低，(4)煤的揮發(fā)性低，(2020/7/3)張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，(18)建筑

7、材料工業(yè)煤的灰分大小和煤灰的成分直接影響水泥的成分，通常要求灰分低，煤灰成分穩(wěn)定。如果灰分太高，熱值低，熟料燒成溫度1450以上(需要燃料火焰溫度16001700)。2020/7/3，張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，19，2，煤炭分析方法，1。煤的工業(yè)分析(也稱為技術(shù)分析或?qū)嵱梅治?主要測量項(xiàng)目：水分(m)、揮發(fā)(a)、灰分(v)、固定碳(FC)4個(gè)分析結(jié)果：用于判斷煤的種類，評(píng)價(jià)煤的利用價(jià)值。通常直接測定水分、灰分、揮發(fā)性產(chǎn)量。固定碳不是直接測量，而是用減法計(jì)算。有時(shí)上述四個(gè)測量項(xiàng)目稱為準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)分析，煤的發(fā)熱量和煤的總硫一起稱為整體產(chǎn)業(yè)分析。2020/7/3，張弘美產(chǎn)業(yè)分析2010-20

8、11學(xué)年，20，2。煤的元素分析：主要測量c，h，o，n，s元素分析結(jié)果：為煤科學(xué)的分類、合理利用和工業(yè)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)。工業(yè)分析主要用于煤炭的生產(chǎn)和使用部門，元素分析主要用于科學(xué)研究工作。2020/7/3，張弘美產(chǎn)業(yè)分析2010-2011學(xué)年，21，3相關(guān)因素分析等其他分析。煤有很多相關(guān)元素，但一般指具有萃取價(jià)值的常見稀有元素，例如鍺、鎵、鈾、釩、鋁、鉭等。煤中鍺含量在20gg-1以上可以計(jì)算儲(chǔ)量，鎵含量在50gg-1以上，鈾含量在300500gg-1以上具有萃取價(jià)值，2020/7/3，張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，22，3其他分析煤中有多種有害元素，例如硫、磷、氯、砷、氟、鉻、鎘和汞。

9、硫、磷、氯主要是指工業(yè)利用時(shí)對(duì)生產(chǎn)有害。后幾種對(duì)人體和環(huán)境有害，根據(jù)特殊需要被檢測到。另外，還應(yīng)根據(jù)煤灰成分分析、物理特性測量等需要確定測試項(xiàng)目。，2020/7/3，張弘梅產(chǎn)業(yè)分析2010-2011學(xué)年，23，第二節(jié)煤炭樣品制備方法，第一，樣品通用1。樣品準(zhǔn)備目的：通過粉碎、混合和收縮等程序，將采集的煤樣品作為可能表示原煤樣品的分析煤樣品準(zhǔn)備。2.準(zhǔn)確度要求2，樣品用品1。試劑2。設(shè)施、設(shè)備和工具3，煤炭樣品準(zhǔn)備、返回，2020/7/3，張弘梅產(chǎn)業(yè)分析2010-2011學(xué)年，24，第三煤炭產(chǎn)業(yè)分析，1，煤水分測量，2，灰分測量，3外部水分(Mf):也稱為干水分，煤表面的水膜和光圈10-5cm，

10、微孔的水分，干時(shí)損失(共干煤)。2.據(jù)說內(nèi)部水分(Minh)在干燥(10110)時(shí)也會(huì)失去水分(干煤)，吸附在氣孔大小10-5厘米的微小孔里。整體水分(Mt)外部水分內(nèi)部水分3?？諝飧稍锩合嗨扑諱ad:在指定為空氣干燥煤樣品的條件下測量的水分為Mad。2020/7/3，張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，26，(2)空氣干燥煤樣水分測定(GB212-1991)1。方法a:全氮干燥法方法摘要：在10110烤箱中，連續(xù)將一定質(zhì)量的空氣干燥煤樣品流入氮?dú)庵?，進(jìn)行干燥，計(jì)算一定質(zhì)量(連續(xù)兩次測定質(zhì)量下降)值小于0.2mg的水分含量。2020/7/3，張弘美產(chǎn)業(yè)分析2010-2011學(xué)年，27，(2

11、)。試劑氮：純度99.9%，氧含量0.01%；無水氯化鈣：化學(xué)純，粒狀；變色二氧化硅：工業(yè)用品。儀器、設(shè)備小型空間烘干機(jī)：空間小、自由空間小、煤氣進(jìn)出口、自動(dòng)溫控裝置，溫度保持在10110范圍內(nèi)。玻璃灌裝瓶：直徑40毫米，高度25毫米，結(jié)實(shí)的小麥蓋。烘干機(jī)：內(nèi)置變色二氧化硅或粒狀無水氯化鈣。干燥塔：容量250毫升，內(nèi)部烘干機(jī)。流量計(jì)：范圍為1001000ml/min。分析天平：具有0.1mg的靈敏度，打開計(jì)量瓶蓋，預(yù)先放入干燥的氮?dú)庵?，加熱?0110的干燥箱干燥。從干燥箱中取出對(duì)稱瓶，立即蓋上蓋子，放入烘干機(jī)，冷卻到室溫，然后測量重量。連續(xù)兩次干煤樣品的質(zhì)量減少不超過0.001g，每次進(jìn)行檢

12、查干燥30分鐘。(4)結(jié)果計(jì)算，mad -空氣干煤樣品的含水量，m1 -煤干后損失的質(zhì)量，GM -煤樣品的質(zhì)量，g，(3)空氣干煤樣品(1.00.1)g，在測量階段使用預(yù)干和計(jì)量對(duì)稱瓶，顆粒大小小于0.2mm，2 .方法b:甲苯蒸餾法(1)方法摘要：根據(jù)兩種互不溶液體混合物的沸點(diǎn)低于其中揮發(fā)性成分的沸點(diǎn)的原則，取一定量的空氣，使煤干燥到圓形燒瓶中，將甲苯與煤樣品蒸餾，將水和甲苯分餾，放入計(jì)量管內(nèi)，分層，測定出水的體積，以水的質(zhì)量和煤等質(zhì)量分?jǐn)?shù)為含水量(2)試劑和儀器(3)測量階段表明，將25g、粒度在0.2毫米以下的空氣干燥煤樣品轉(zhuǎn)移到0.001g，精密干燥的圓形底燒瓶，放入約80毫升甲苯，安

13、裝蒸餾裝置。2020/7/3，張弘梅產(chǎn)業(yè)分析2010-2011學(xué)年，30，冷凝管中冷卻水。把蒸餾瓶加熱到內(nèi)容物，達(dá)到沸騰狀態(tài)。調(diào)節(jié)加熱溫度，使其成為冷凝管液滴約24滴。蒸餾液清澈，繼續(xù)加熱，直到5毫米內(nèi)不再出現(xiàn)小水泡。移除水分測量管，冷卻到室溫。寫下水的體積，根據(jù)修正體積從回收曲線中找出煤樣的實(shí)際體積。(4)回收曲線準(zhǔn)確地測定0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10毫升蒸餾水，然后放進(jìn)蒸餾瓶里。(。每個(gè)瓶子都添加了80毫升甲苯，根據(jù)上述方法蒸餾。根據(jù)水的添加量和實(shí)際蒸的體積繪制回收曲線。，2020/7/3，張弘梅產(chǎn)業(yè)分析2010-2011學(xué)年，31，(5)結(jié)果計(jì)算，(5)mad-空氣干燥煤

14、等水分含量，V -回收?qǐng)D中發(fā)現(xiàn)的水的體積，ml；D -水的密度，1.00g/MLM -煤樣的質(zhì)量，g .2020/7/3，張宏梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，32，3，方法c(空氣干燥法)(1(2)儀表，設(shè)備(3)分析階段(4)結(jié)果計(jì)算，mad -空氣干燥煤等水分含量，m1 -煤干燥后丟失的質(zhì)量，GM -煤等質(zhì)量，g，返回，2020/7:方法a是根據(jù)測量速度的常規(guī)測量方法，b，c是快速測量方法。2020/7/3，張弘梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年，34，2，灰分測定，煤樣品完全燃燒后獲得的殘留物，灰分?；曳值慕M成和質(zhì)量與煤的礦物不一樣，因此礦物質(zhì)在空氣中經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)后剩下的殘?jiān)?/p>

15、，所以被稱為“灰分產(chǎn)量”更合理。煤的灰分來自煤的礦物，包括以下部分：原生礦物煤的原生礦物是煤植物生長過程中從土壤中吸收的堿金屬和堿土金屬的鹽類，其含量一般為。這種鹽與煤中的有機(jī)物緊密結(jié)合，不能輕易分離。二次礦物在成煤過程中由外部混合成煤層的礦物，形成二次礦物。煤中二次礦物質(zhì)的分布均勻，含量一般不高。原生礦物和二次礦物總是被稱為煤的內(nèi)部礦物質(zhì)。礦物質(zhì)形成的灰分稱為內(nèi)部灰分。內(nèi)部礦物質(zhì)很難用洗滌方法去除。外來礦物在采煤過程中混合的礦頂、底和夾層層的礦石、泥漿、沙子等稱為外來礦物。這種礦物從外部引進(jìn)，在煤中分布不均，可以用水洗方式去除。煤的灰分含量用高溫燃燒法測定，伴隨著一系列物理化學(xué)反應(yīng)。第一反應(yīng)是。溫度在左側(cè)和右側(cè)時(shí)：caso 42 H2O=caso 4 h2oa L2 o 32 SiO 22 H2O=al 2 o 32 SiO 2 H2O在煤中碳酸鹽和硅酸鹽脫水反應(yīng)，結(jié)晶損失溫度在左側(cè)和右側(cè)時(shí)：aCO3=CaO CO2FeCO3=FeO CO2在煤中，溫度在左右兩側(cè)時(shí)：es2 11o 2=2 Fe2 o 3 8 so 22 Cao 2 so 2=2 caso 42 FeO O2=2 FeO O2=2 Fe2 o 3在400600空氣中的氧作用導(dǎo)致氧化。但是，由于