化验工技能培训教材1.doc

煤的工业分析煤的工业分析又叫技术分析或实用分析,它包括煤的水分、灰分、挥发份产率和固定碳等四个项目的测定,水分、灰分、挥发份都是直接测定,固定碳是用差减法进行计算.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. 煤中水的来源及其存在形态1.来源:水是煤炭的组成部分,随着煤的变质程度不同，水分变化很大:从泥炭-褐煤-烟煤-年轻无烟煤,水分逐步减少,从年轻无烟煤-年老无烟煤,水分又有增加的趋势。这是由于煤中的水分除与煤的变质程度有关外,还与煤的结构有关,我们可以由煤的水分含量来大致推断煤的变质程度.2.煤中水的存在形态煤中水分按其结构状态可分为游离水和化合水(即结晶水)两大类 ,游离水是以物理吸附或吸着方式与煤结合的水分。化合水是以化合的方式同煤中的矿物质结合的水，它是矿物晶格的一部分。煤中的游离水于常压下在(105110) 的温度下经过短时干燥即可全部蒸发；结晶水通常要在200, 有的甚至要在500 以上才能析出，煤的工业分析中测定的水分只是游离水。水分测定的意义 水分是一项重要的煤质指标，它在煤的基础理论研究和加工利用中都具有重要的作用，根据煤中水分随煤的变质程度加深呈现规律性变化:1)根据煤的水分含量可以大致推断煤的变质程度。2)煤的水分对其加工利用，贸易和储存运输都有很大影响，一般来说水分高不是一件好事，例如在锅炉燃烧中，水分高会影响燃烧稳定性和热传导;在炼焦工业中，水分高会降低焦炭产率，而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期;在煤炭贸易上.煤的水分是一个重要的计质和计量指标。3)在煤质分析中，煤的水分是进行不同基的煤质分析结果换算的基础数据。煤的全水分：煤的外在水分和内在水分的总和叫煤的全水分.外在水分：在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时失去的水分.内在水分：在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时保持的水分.煤中全水分测定方法（GB/T211-2007）注意事项：a.修改试样量， 13mm.3Kg, 6mm.1.25kg。 b.两步法内水测定试样粒度由6mm改为3mm。 c.两步法内水测定增加了通氮干燥方法。 d.两步法外水测定温度由50改为40。 一、 方法提要 1.方法A(两步法)1)方法A1:在氮气流中干燥 一定量的粒度13mm煤样，在不高于40的环境下干燥到质量恒定，再将煤样破碎到粒度3mm，于（105110）下，在氮气流中干燥到质量恒定，根据煤样两步干燥后的质量损失计算出全水分。2)方法A2:在空气流中干燥 一定量的粒度13mm的煤样,在温度不高于40的环境下干燥到质量恒定,在将煤样破碎到粒度3mm,与(105110)C下在空气流中干燥到质量恒定,根据煤样两步干燥后的质量损失计算出全水分。2.方法B(一步法)a.方法B1：在氮气流中干燥一定质量的粒度6mm的煤样.于(105110)下,在氮气流中干燥到质量恒定，根据煤样的损失计算全水分。b.方法B2：在空气流中干燥一定质量的粒度13mm(或28-37%；新区为气煤， Vdaf37%。二.挥发分测定；Vad(%)；Var(%)；Vdaf(%) 方法要点：称取一定量的一般分析试验煤样，放在带盖的瓷坩埚中，在90010下，隔绝空气加热7分钟。以减少的质量占煤样质量的百分数，减去该煤样的水分含量作为煤样的挥发分。主要仪器、设备：天平、马弗炉、控温仪、干燥器挥发分测定是一种规范性很强的试验，其结果受加热温度、加热时间、加热速度、所用坩埚的大小、形状、材质及坩埚盖的严密程度等影响。试验步骤：国标中（5.35.3.3)。煤样称入坩埚中要把煤样摊平，这样以便焦型准确。焦渣特征分类：1型8型挥发分测定采用重复测定。结果的计算: Vadm1m100Madm1煤样加热后减少的质量,单位为克(g)。挥发分测定过程中应注意的问题 影响挥发分测定的主要因素：加热温度、加热速度、加热时间。主要从以下几个方面控制： A.定期检定（校准）热电偶和控温仪，校正和使用热电偶冷端放入冰水或采用冷端补偿器。 B.定期进行测量马弗炉恒温区，测定时煤样一定要置于恒温区。 C .煤样放入马弗炉后要三分钟内要恢复到90010。因此事先要进行废样测定验证加热速度是否符合要求，适当控制使之符合要求；其次，每次试验放入同样数目的坩埚，保证每次坩埚及支架热容量基本一致。 D总加热时间严格控制在7分钟。 此外，还应注意以下几个方面： E、坩埚盖子必须配合严密。 F、坩埚架要用耐热金属做成，受热后不能变形或掉皮。 G、坩埚从马弗炉中取出在空气中不宜冷却时间过长,以防焦渣吸水。褐煤、长焰煤、无烟煤测定挥发分应注意什么问题？褐煤、长焰煤挥发分高，以松散状态放入炉中加热，挥发分骤然释放，顶起埚盖，带走碳粒，使测定结果偏高。因此要将试样压饼，切成3mm小块后测定。无烟煤挥发分低，加热后逸出的挥发物质少，空气会进入坩埚使煤样氧化，使测定值偏高。 (坩埚盖要严),可以在煤样中加几滴挥发性液体，如苯，增加受热时逸出的挥发物质从而阻止空气的进入。固定碳的计算1、什么是固定碳? 固定碳是从测定煤的挥发分后的残渣中减去灰分后的残留物叫固定碳。 固定 碳的计算： FCad100(Mad+Aad+Vad) Fd100(AdVd)水煤浆工业分析水煤浆水分的测定：试验步骤：8.2.3结果计算: Mcwm(m-m1)/m100Mcwm水煤浆水分的质量分数 m水煤浆试样质量(g)。m1水煤浆试样干燥后的质量(g)。水煤浆工业分析水煤浆干燥试样水分的测定:按照本标准第3章测定。水煤浆灰分的测定：本标准第4章测定。AcwmAad(100Mcwm) (100Mad)水煤浆挥发分的测定:本标准第5章测定。VcwmVad(100Mcwm) (100Mad)水煤浆固定碳的计算:FCcwm100(McwmAcwmVcwm)挥发分的计算例1:某一煤样,样重0.9995g,加热后焦渣重0.6963g,Mad0.94,Aad10.44,求干燥基和干燥无灰基挥发分。解：0.99950.69630.3032(g)0.30320.999510030.34Vad30.340.9429.40Vd29.40100(100-0.94)=29.68Vdaf29.40100(100-10.44-0.94) 33.18答:干燥基和干燥无灰挥发分为29.68%和33.18%.固定碳的计算例2.已知一煤样Mad 1.00%,Ad=18.24%,Vad=18.00%,求FCad?解:Aad=Ad(100-Mad)/100=18.24(100-1.00)/100=18.06%FCad=100-(Mad+Aad+Vad)=100-1.00-18.06-18.00=62.94%答:FCad为62.94%。当采用干燥基时因不含水分,所以灰分.挥发分.固定碳之和为100%,故公式可改写为: FCd=100-Ad-Vd。也可以写成：FCdFCad100/(100-Mad)。工业分析测定中需要注意的问题：1.称量:快、准，煤样要摊平.(煤样混合均匀）。2.冷却：注意时间，防止煤样吸水。3.温度控制：要准确、（热点偶、温度控制显示，如烘箱，煤样应放在温度计附近，马弗炉要检查恒温区)。4.加热时间：准确。5.烘箱鼓风、灰分烟囱要开、挥发分恒温区要检查、烟囱要关闭。煤炭分析试验方法一般规定煤样：为确定某些特性而从煤中采取的有代表性的一部分煤。商品煤机械化采样执行GB/T19494，人工采样执行GB474，煤样制备执行GB475。商品煤样：代表商品煤平均性质的煤样。全水分煤样：为测定全水分而专门采取的煤样。空气干燥煤样：达到空气干燥状态的煤样。一般分析试验煤样：破碎到粒度小于0.2mm并达到空气干燥状态的煤样。煤样的保存：水分煤样应装入不吸水、不透气的密闭容器中；一般分析试验煤样应在达到空气干燥状态后装入严密的容器。存查煤样：存查煤样在原始煤样制备的某一阶段分取。存查煤样应尽可能少破碎、少缩分，其粒度的质量应符合相关标准规定。一般存查样粒度为3mm，对应留样量700克；或1mm，对应留样量100克。分析试验取样：取样前，应将煤样充分混匀；取样时，应尽可能从煤样容器的不同部位，用多点取样法取出。（混样一般用转瓶法）二、常规煤质分析项目全水分：煤的外在水分、内在水分总和。外在水分：指一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时失去的水分。内在水分：一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时保持的水分。工业分析：水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算。水分：指一般分析试验煤样水分（Mad）,即空干基水分。 Mad是进行基准换算的基础。不同煤种，其Mad不一样，年轻煤较年老煤大。1/3焦煤一般1-1.5%；气煤：2%左右。灰分：煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残留物。 灰分来源于三个方面：原生矿物质、次生矿物质、外来矿物质。原生矿物质即成煤植物中所含的无机元素；次生矿物质指在成煤过程中外界混入或与煤伴生的矿物质；外来矿物质指煤炭开采和加工过程中混入的矿物质。原生矿物质和次生矿物质所形成的灰分叫内在灰分；外来矿物质形成的灰分叫外来灰分。挥发分：煤样在规定条件下隔绝空气加热，并进行水分校正后的质量损失。 Vdaf是表征煤的变质程度和煤分类的重要指标。中国煤炭分类标准依据煤化程度把煤分成褐煤、烟煤（13小类）、无烟煤三大类。烟煤部分按Vdaf10-20%、20-28%、28-37%、37%四个阶段分为低、中、中高及高挥发份烟煤。集团公司主要以气煤和1/3焦煤为主，气煤Vdaf37%，1/3焦煤Vdaf28-37%。焦渣特征(CB)：煤样在测定挥发分后残留物的粘结、结焦性状分类：1-8。固定碳FC：计算而得。FCad=100-Mad-Aad-Vad燃料比：煤的固定碳和挥发份之比。弹筒发热量Qb：单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、液态水和固态灰时所产生的热量。由实验室直接测得Qb,ad。恒容高位发热量Qgr：单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、液态水及固态灰时放出的热量。数值上等于弹筒发热量减去硫酸校正热和硝酸生成热 Qgr,ad= Qb,ad-94.1*St.ad-* Qb,ad恒容低位发热量Qnet：单位质量的试样在恒容条件下，在过量氧气中燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、气态水及固态灰时放出的热量。数值上等于高位发热量减去水的（煤样中原有的水和H燃烧时生成的水）的汽化热。 Qnet,ad=(Qgr,ad-206Had)-23*Mad Qnet,ar=(Qgr,ad-206Had)*(100-Mt)/(100-Mad)-23*Mt全硫：煤中有机硫和无机硫的总和。无机硫分为硫铁矿硫和硫酸盐硫、少量单质硫。有机硫：与煤中有机质相结合的硫。硫铁矿硫：煤的矿物质中以黄铁矿或白铁矿形态存在的硫。硫酸盐硫：煤的矿物质中以硫酸盐形态存在的硫。真相对密度：在20时煤（不包括煤的孔隙）的质量与同体积水的质量之比。视相对密度(ARD)：在20时煤（包括煤的孔隙）的质量与同体积水的质量之比。例：物质量浓度计算 市售98%的浓H2SO4（密度为1.84g/ml），计算该溶液的物质量浓度。如何配制500ml c(H2SO4)=0.5mol/L的稀硫酸溶液?解：1、以一升98%的浓H2SO4作计算对象。 C=1000*1.84*0.98/98/1=18.4mol/L 2、C1V1=C2V2 18.4*V1=0.5*500 V1=13.6ml 取13.6ml市售浓硫酸，沿烧杯壁缓缓倾入已盛有蒸馏水的烧杯中，用玻璃棒搅匀，待溶液冷凉后，定溶至500ml。三、煤炭分析试验结果表示1、收到基（ar）：以收到状态的煤为基准2、空气干燥基（ad）：以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准。3、干燥基（d）：以假想无水状态的煤为基准。4、干燥无灰基（daf）：以假想无水无灰状态的煤为基准。5、干燥无矿物质基（dmmf):以假想无水无矿物质状态的煤为基准。数值大小排列 收到基空气干燥基干燥基3.3MPa，应释放氧气重新充氧。 3、点火最初20秒内不要将身体的任何部位伸到热量计的上方，发免点火瞬间万一发生人身伤害事故。 4、氧气瓶口不得沾有油污及其他易燃物，氧气瓶附近不得有明火。热容量的标定要求 1、精密度要求：一般进行五次重复试验，计算五次重复试验结果平均值和相对标准差，相对标准差不超过0.2%，若超过0.2%，再补做一次试验，取符合要求的五次结果平均值，修约至1J/K，作为该仪器的热容量。 2、准确度要求：用标准煤样测试，结果与标准值之差在不确定度范围内；或用苯甲酸五次反标，平均值与标准热值之差不超过50J/g。 3、稳定性要求：如果量热系统没有显著改变，重新标定的热容量与前一次热容量值相差不应大于0.25%。热容量有效范围确定 在使用新型热量计前，应确定其热容量的有效工作范围。 方法：苯甲酸质量0.7-1.3g（涵盖可能涉及的温升范围）进行热容量标定（至少8次），在两个端点分别做两次重复测定。以t为横坐标，热容量E为纵坐标，绘制关系图，观察有无线性关系。或用附录E一元线性回归法求相关系数 r，判断有无相关性。若无相关性，在该温升范围内热容量可视为常数。否则，要根据实际温升用回归方程（或查图）确定热容量。例：对一新热量计进行标定的结果如下：t EJ/ 2.012 100022.020 99942.385 10010 2.9045 100083.2005 99903.5023 99863.7503 100013.8911 10005请判定t与E是否存在线性关系？本次标定是否有效？解：1、从所列数据可以看出，E没有随t增大（减小）而 增大（减小）趋势 ，因此二者无线性关系。 也可计算相关系数 r,r=-0.1618 r的绝对值远小于临界值r0.05,6，因此二者无线性关系。 （0.05:显著性水平；6：自由度，即数据对数目-变量个数） 2、 E均值为10000J/ ，标准差8.6 相对标准差:8.6/10000 *100%=0.09% 相对标准差0.2%,符合国标对热容量标定精密度要求， 本次标定有效。发热量测定过程中如何处理难燃煤和易喷溅煤。难燃煤：包擦镜纸或掺苯甲酸。包纸要事先测出纸热值。最后在计算结果时扣除擦镜纸或苯甲酸燃烧热。纸热值的测定和煤样测定一样（抽几张纸团成团），测出每克纸燃烧放出的热量。以后的测定中，只要称出包纸的重量，即可算出擦镜纸燃烧热。苯甲酸的标准热值则可从标准物质证书中查得。易喷溅煤：棉线或点火丝应与煤样保持一微小距离。或包擦镜纸，再进行擦镜纸燃烧热校正。发热量测试过程中如何进行点火热校正？棉线点火剪下n根合适长度的棉线，称出总重，计算每根棉线重量。一根棉线点火热：一根棉线重量*棉线燃烧热镍铬丝发出的电能热（点火电热能）=U*I*t用万用表测出电压、电流，用秒表测出点火时间。总点火热=棉线点火热+点火电热能金属丝点火 剪下n根合适长度的点火丝，称重得G。 每根点火丝燃烧热=点火丝的标准燃烧值*G/ n有关发热量的计算例某矿批煤报出结果如下： Mt=4.4%，Ad=30.85%, Qnet,ar=21.50MJ/kg，Hdaf=5.68%局抽测其同批分析存查样，测值为：Mad=1.63%， St,ad=0.20%，Qb,ad=22854J/g，求：局测：Qgr,d、矿测Qgr,d 分别是多少，并判定是否超差。解：局测：Qgr,d=(0.9988*22854-94.1*0.20)*100/(100-1.63)=23186J/g 矿测：由Qnet,ar=(Qgr,ad-206*Had)*(100-Mt)/(100-Mad)-23*Mt 式推导出: Q gr,d=(Qnet,ar+23*Mt)*100/(100-M t)+206*Hd Hd%=3.93% Qgr,d=23405 J/g 比较两值是否超差。 差值219J。不超差。煤 管 队 磁 选 管 操 作 规 程1、 首先，检查电源是否正常，接线是否正确，水桶是否有水，玻璃管位置是否合适。手动盘车，确保设备运行正常。2、 将烘干（烘干时温度不超过100）的试样缩取试样质量m0=20g20mg，将试样装入一个容积为1000ml的烧杯中，加入适量酒精和约500ml水，搅匀并静止约5min，搅拌时要确保颗粒充分地湿润。3、 一切无误，合上刀闸，接通380V电源。将“电源启动”开关拨至“1”，调节“电流调节”旋钮（顺时针为电流增大方向），调至所需电流值。此时，磁极两端达到了所需磁场强度。磁场强度是根据磁性物磁性强弱及现场对磁性物要求来调节的，一般所需试样含磁性物15g-20g较为合适如果试样中磁性物很少或磁性物磁性较弱，磁场强度应提高。也可根据现场对磁性物磁性要求来确定磁场强度。一般将磁场强度调整到150mT-220 mT.查阅激磁电流与磁场强度标定表或曲线，确定所需电流值。4、 将“电机启动”开关拨至“1”。此时，电机带动传动机构及玻璃管开始工作。5、 用管夹夹紧玻璃管下端出口软管，先往玻璃管加入清水，直到水面高于两磁极约50mm处（确保下一步所加磁性物悬浮于水中），然后将烧杯中的磁性物混合液体缓缓地倒入漏斗（玻璃管中液面不得太高，约据漏斗处50mm，确保液体不从玻璃管上口溢出），同时打开玻璃管下部管夹，使液体缓缓流入容积为2500ml的烧杯中。玻璃管及其中液体在运动中，磁性物混合液体均倒入玻璃管后，再缓缓加入清水（确保磁性物悬浮于水中），非磁性物质随水流下沉直至排出管外，磁性物颗粒在磁力作用下附着于管壁两磁极处，直至排出液体不再含杂质为止。6、 当排出液体不再含杂质时，停止加入清水，用管夹夹紧排水软管。将“电机启动”开关拨至“0”，电机停止工作，松开管夹，排出玻璃管内清水。7、 在玻璃管出口处放一个干净、干燥并已称好质量为M0的500ml的烧杯。然后，将“电源启动”开关拨至“0”，切断磁场，将玻璃管拆下并左右转动，同时从漏斗处慢慢加入清水冲刷，把磁性物从玻璃管中冲洗干净，收集到烧杯中。8、 将盛有磁性物混合液的烧杯静置约15min，直至磁性物沉淀，上部水澄清，然后倒出清水，进行烘干，进行烘干（注意烘干时温度不超过100）。9、 将烘干的磁性物与烧杯一起称量，得质量M，M-M0即为磁性物质量。10、 计算磁性物百分含量： =100% 式中：-磁性物百分含量； M-纯净磁性物与烧杯总质量，g M0-烧杯质量，g m0-所取试样质量，g11、 试验完毕后，拉下刀闸，断开380V电源。12、 每次工作完后，“电流调节”旋钮需返回零位，以免下次开机时元件受到冲击而损坏