淺談煤的工業(yè)分析

摘要：煤炭是國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要能源，煤炭質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到煤的加工利用途徑和效果。文章從煤炭的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳等參數(shù)的檢測進行探討。

關(guān)鍵詞：煤；工業(yè)分析；水分；灰分；揮發(fā)分；固定碳

中圖分類號：TQ533 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）09-0110-02

1 煤工業(yè)分析的概述

我國是一個產(chǎn)煤用煤大國，但由于需求的增加和工業(yè)發(fā)展的需要，煤不但是重要的燃料，也是珍貴的冶金、化工能源。因此，煤炭質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到煤的加工利用途徑和效果。煤的工業(yè)分析用的是在工業(yè)中最簡單的分析手段，具體需要測定四個指標，分別為：水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳。一般情況下，前三項能夠通過直接測量測出來，最后一項即固定碳需要利用差減法進行計算。煤的特性能夠通過測定分析來判定，而且這種手段也是煤質(zhì)評價的根本手段。所以，煤的工業(yè)分析結(jié)果的準確性也是衡量從事該專業(yè)人員工作質(zhì)量的標準。

2 水分的測定及影響因素

2.1 水分的測定

在煤炭貿(mào)易中，煤的水分是一項重要的計質(zhì)計量指標。煤的水分直接影響煤的使用、運輸和儲存。煤的工業(yè)分析中只測游離水，即煤中全水分，是煤中外在水分和內(nèi)在水分之和。外在水分，是附著在煤粒表面的水分，是開采后因環(huán)境和人為的因素帶入的，很容易在空氣中蒸發(fā)。而內(nèi)在水分指的是煤粒內(nèi)部毛細孔吸附的水分。內(nèi)在水分的含量多少與煤的變質(zhì)程度有關(guān)，在正常條件下，水分在100℃以上才會氣化。工業(yè)分析的實際進行中，全水分的測定不必分別測外在水分和內(nèi)在水分，通常采用一步法：稱取10～12g粒度小于6mm的煤樣，于105℃～110℃的溫度下烘干，以質(zhì)量再也不變?yōu)橹梗趾靠梢酝ㄟ^煤樣的重量的變化差進行計算。空氣干燥基水分的測定一般采用空氣干燥法：稱取一定量的空氣干燥煤樣，在105℃～110℃干燥箱中進行干燥處理，直到質(zhì)量不變?yōu)橹梗又罁?jù)煤樣的質(zhì)量減少量來進行水分含量的計算。

2.2 在水分測試過程中應(yīng)注意的問題

2.2.1 全水分試樣若密封程度很好，在送往實驗室后就要立刻進行測量。

2.2.2 預先通氣。預先通氣的目的是驅(qū)除干燥箱內(nèi)的空氣。每小時通入的氮氣量為干燥箱箱膛體積的15倍這個通氣速度是國際上常用的通氣速度。

2.2.3 預先鼓風。預先鼓風是為了使干燥箱內(nèi)溫度均勻，在煤樣放入前3～5min就開始鼓風。

2.2.4 煤樣要平攤在稱量瓶中。煤樣平攤能促使煤中水分均勻蒸發(fā)，以縮短檢查性干燥周期。

3 灰分的測定及影響因素

3.1 灰分的測定

煤中灰分是煤炭計價指標之一。煤的灰分越高，有效碳的產(chǎn)率就越低，煤的發(fā)熱量也隨之更低。煤的灰分指的是煤燃燒之后剩余的殘渣。因為這個殘渣是煤中可燃物完全燃燒，煤中礦物質(zhì)（除水分外所有的無機質(zhì)）在煤完全燃燒過程中經(jīng)過一系列分解、化合反應(yīng)后的產(chǎn)物，所以確切地說，灰分應(yīng)稱為灰分產(chǎn)率。日常工業(yè)分析中，采用快速灰化法：將稱有一定量煤樣的灰皿，從爐外慢慢送進預先已經(jīng)加熱到（815±10）℃的馬弗爐內(nèi)充分灼燒至質(zhì)量恒定。然后根據(jù)殘留物占煤樣的質(zhì)量分數(shù)作為煤樣的灰分。

3.2 在灰分測試過程中應(yīng)注意的問題

3.2.1 煤樣要均勻地鋪平在灰皿中。每平方厘米的質(zhì)量不超過0.15g，以避免局部過厚，燃燒不完全。

3.2.2 灰皿要慢慢推進馬弗爐內(nèi)。首先將第一排灰皿內(nèi)的煤樣進行灰化處理，并等5～10min，在煤樣冒煙現(xiàn)象消失的時候，再把后面的二、三、四排灰皿從先到后推進爐內(nèi)的高溫位置，推送的速度一般以2mm/min以內(nèi)為準。在燃燒過程中，若煤樣出現(xiàn)爆炸的情況，則該實驗需要作廢處理。

3.2.3 實驗中所使用的馬弗爐必須裝有煙囪?；一^程中要始終保持良好的通風狀態(tài)，保證爐內(nèi)空氣自然流通，使硫化物一經(jīng)產(chǎn)生就及時排出。

4 揮發(fā)分的測定及影響因素

4.1 揮發(fā)分的測定

煤若變質(zhì)程度越高，則煤的揮發(fā)分產(chǎn)率會越低，所以，通過對煤揮發(fā)分產(chǎn)率的計算能夠?qū)γ悍N類進行大致的估計，在進行煤炭分類的時候，其中一項非常重要的分類指標就是煤揮發(fā)分。揮發(fā)分不是煤中固有的，而是在一定的溫度下被熱解的產(chǎn)物。也就是在特定的溫度下，在隔絕空氣的情況下，對煤進行加熱處理，逸出的氣體或者液體中減掉水分后的含量。我們稱剩余的殘渣為焦渣。煤中揮發(fā)分測定是一項規(guī)范性很強的試驗：稱取空氣干燥煤樣（1±0.01）g（稱準至0.0002g），放入帶有蓋子的坩堝內(nèi)，在（900±10）℃的溫度下，在隔絕空氣的條件下進行加熱，持續(xù)約7min。以減少的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分數(shù)減去該每樣的水分含量作為煤樣的揮發(fā)分。

4.2 在揮發(fā)分測試過程中應(yīng)注意的問題

4.2.1 坩堝要帶有配合嚴密蓋的瓷標準坩堝，坩堝總質(zhì)量為15～20g。

4.2.2 要用耐熱金屬做的坩堝架，其規(guī)格尺寸要能使所有的坩堝都在馬弗爐恒溫區(qū)內(nèi)，并且坩堝底部緊鄰熱電偶熱接點上方。

4.2.3 馬弗爐的恒溫區(qū)要定期測量，裝有煤樣的坩堝必須放在馬弗爐恒溫區(qū)內(nèi)。

4.2.4 測定溫度應(yīng)嚴格控制在900℃±10℃。

4.2.5 裝有煤樣的坩堝（煤樣1±0.01g，稱準至0.0002g，平攤）放入馬弗爐后，爐溫應(yīng)在3min內(nèi)恢復到900℃±10℃。

4.2.6 總加熱時間（包括溫度恢復時間）要嚴格控制在7min。

4.2.7 坩堝從馬弗爐取出后，在空氣中冷卻時間不宜過長，通常在空氣中冷卻5min后移入干燥箱冷卻至室溫大約20min左右，以防焦渣吸水。

5 固定碳

發(fā)熱量主要是煤中固定碳燃燒產(chǎn)生的，固定碳含量越高發(fā)熱量越好。

固定碳的計算按下面公式計算：

FCad=100-（Mad+Aad+Vad）

式中：

FCad——空氣干燥煤樣的固定碳的質(zhì)量分數(shù)，%

Mad——空氣干燥煤樣的水分的質(zhì)量分數(shù)，%

Aad——空氣干燥煤樣的灰分的質(zhì)量分數(shù)，%

Vad——空氣干燥煤樣的揮發(fā)分的質(zhì)量分數(shù)，%

參考文獻

[1]GB/T 212-2008 煤的工業(yè)分析方法[M].北京：中國標準

出版社.

[2]GB/T 211-2007 煤中全水分的測定方法[M].北京：中國

標準出版社.

作者簡介：蕭一飛（1972—），男，江蘇靖江人，靖江市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所助理工程師，研究方向：產(chǎn)品質(zhì)量檢驗。

（責任編輯：文 森）