淺談煤的工業分析

摘要：煤炭是國民經濟發展中的重要能源，煤炭質量的好壞直接關系到煤的加工利用途徑和效果。文章從煤炭的水分、灰分、揮發分、固定碳等參數的檢測進行探討。

關鍵詞：煤；工業分析；水分；灰分；揮發分；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 煤工業分析的概述

我國是一個產煤用煤大國，但由于需求的增加和工業發展的需要，煤不但是重要的燃料，也是珍貴的冶金、化工能源。因此，煤炭質量的好壞直接關系到煤的加工利用途徑和效果。煤的工業分析用的是在工業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評價的根本手段。所以，煤的工業分析結果的準確性也是衡量從事該專業人員工作質量的標準。

2 水分的測定及影響因素

2.1 水分的測定

在煤炭貿易中，煤的水分是一項重要的計質計量指標。煤的水分直接影響煤的使用、運輸和儲存。煤的工業分析中只測游離水，即煤中全水分，是煤中外在水分和內在水分之和。外在水分，是附著在煤粒表面的水分，是開采后因環境和人為的因素帶入的，很容易在空氣中蒸發。而內在水分指的是煤粒內部毛細孔吸附的水分。內在水分的含量多少與煤的變質程度有關，在正常條件下，水分在100℃以上才會氣化。工業分析的實際進行中，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，以質量再也不變為止，水分含量可以通過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，直到質量不變為止，接著依據煤樣的質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除干燥箱內的空氣。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，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，有效碳的產率就越低，煤的發熱量也隨之更低。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（除水分外所有的無機質）在煤完全燃燒過程中經過一系列分解、化合反應后的產物，所以確切地說，灰分應稱為灰分產率。日常工業分析中，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加熱到（815±10）℃的馬弗爐內充分灼燒至質量恒定。然后根據殘留物占煤樣的質量分數作為煤樣的灰分。

3.2 在灰分測試過程中應注意的問題

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。首先將第一排灰皿內的煤樣進行灰化處理，并等5～10min，在煤樣冒煙現象消失的時候，再把后面的二、三、四排灰皿從先到后推進爐內的高溫位置，推送的速度一般以2mm/min以內為準。在燃燒過程中，若煤樣出現爆炸的情況，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。灰化過程中要始終保持良好的通風狀態，保證爐內空氣自然流通，使硫化物一經產生就及時排出。

4 揮發分的測定及影響因素

4.1 揮發分的測定

煤若變質程度越高，則煤的揮發分產率會越低，所以，通過對煤揮發分產率的計算能夠對煤種類進行大致的估計，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分。揮發分不是煤中固有的，而是在一定的溫度下被熱解的產物。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。煤中揮發分測定是一項規范性很強的試驗：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，在（900±10）℃的溫度下，在隔絕空氣的條件下進行加熱，持續約7min。以減少的質量占煤樣質量的百分數減去該每樣的水分含量作為煤樣的揮發分。

4.2 在揮發分測試過程中應注意的問題

4.2.1 坩堝要帶有配合嚴密蓋的瓷標準坩堝，坩堝總質量為15～20g。

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

4.2.3 馬弗爐的恒溫區要定期測量，裝有煤樣的坩堝必須放在馬弗爐恒溫區內。

4.2.4 測定溫度應嚴格控制在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，爐溫應在3min內恢復到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

發熱量主要是煤中固定碳燃燒產生的，固定碳含量越高發熱量越好。

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量分數，%

Mad——空氣干燥煤樣的水分的質量分數，%

Aad——空氣干燥煤樣的灰分的質量分數，%

Vad——空氣干燥煤樣的揮發分的質量分數，%

參考文獻

[1]GB/T 212-2008 煤的工業分析方法[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，靖江市產品質量監督檢驗所助理工程師，研究方向：產品質量檢驗。

（責任編輯：文 森）