煤质分析及煤化工产品检测第二章煤炭检验(上)

1、第二章第二章 煤炭检验煤炭检验( (上）上） 煤质分析煤质分析及煤化工产品检测及煤化工产品检测 煤样的采取2数据处理3煤质分析试验方法的一般规定1第二章 煤炭检验煤的工业分析4煤的发热量测定6数据处理7煤中全硫的测定5煤的工业分析8煤灰成分分析9煤灰熔融性的测定方法10煤对二氧化碳化学反应性的测定方法12煤的结渣性测定方法13煤的热稳定性测定方法11第二章 煤炭检验烟煤粘结指数测定方法14煤岩分析样品的制备方法16煤的显微组分和矿物测定方法17烟煤胶质层指数测定方法15煤的镜质体反射率显微镜测定方法18商品煤反射率分布图的判别方法19显微煤岩类型的测定20第一节 煤质分析试验方法的一般规定12

2、煤煤 样样溶液及其浓度溶液及其浓度煤样的制备煤样的制备结果表述结果表述方法精密度方法精密度345一、煤样1煤样的采取和制备2煤样的保存3存查煤样4. 分析试验取样二、溶液及其浓度1 1溶液溶液煤炭分析试验中使用的溶液，凡以水作溶剂的称为水溶液；以其它液体为溶剂的溶液，则在其前面冠以溶剂的名称，如以乙醇（或苯）为溶剂的溶液称为乙醇（或苯）溶液。二、溶液及其浓度2.2.溶液浓度溶液浓度（1）物质的量浓度（2）质量分数或体积分数（3）质量浓度（4）体积比或质量比三、测定1 1测定次数测定次数除特别要求者外，每项分析试验应对同一煤样进行2次测定（一般为重复测定），2次测值的差值如不超过重复性限t，则取

3、其算术平均值作为测定结果；否则，需进行第3次测定。三、测定2 2水分测定期限水分测定期限（1）全水分应在煤样制备后立即测定，如不能立即测定，则应将之准确称量、置于不吸水、不透气的密闭容器中，并尽快测定。（2）凡需根据水分测定结果进行校正或换算的分析试验，应同时测定煤样水分；如不能同时进行，两者测定也应在尽量短的、煤样水分不发生显著变化的期限内进行，最多不超过5d。四、结果表述1.1.结果表示符号结果表示符号（1）项目符号（2）细项目符号（3）基的符号（4）示例四、结果表述2.2.基的换算基的换算表表2-1 2-1 不同基的换算公式不同基的换算公式四、结果表述3.3.结果报告结果报告（1）数据修

4、约规则（2）结果报告表表2-2 2-2 测定值与报告值位数测定值与报告值位数( (详见详见p5)p5)五、方法精密度1 1重复性限重复性限 2 2再现性临界差再现性临界差重复性限按式(2-1)计算：再现性临界差按式(2-2)计算：第二节 煤样的采取采样的精密度采样的精密度定义和术语定义和术语采样工具采样工具采样基本原则采样基本原则不同采样地点的例常商品煤样的采取不同采样地点的例常商品煤样的采取12345一、采样的精密度1.采样精密度的含义2.采样精密度的核对3.影响采样精密主要因素一、采样的精密度在采样无偏差条件下，精密度为所采到的煤样与被采样煤炭的真实品质之间的接近程度。单个子样的方差 ：1

5、v一、采样的精密度多个子样的平均结果比单次结果的误差要小，所以以n个子样构成的总样的采样精密度（p）为：一般取t=2t=2，则：为满足所要求的精密度，已知煤炭单个子样方差和制样和化验方差f，可由下式计算出应该采取的子样数目：一般可取1501vvpt一、采样的精密度例如，例如，设对一批煤炭采取多个子样，分别测定灰分所得初级子样方差为 %，又设要求采样精密度为 1%，则：因此，最少要采取24个子样合成一个总样，化验所得的灰分误差才能不超过 1%。224504412422n一、采样的精密度原煤、筛选煤炼焦用精煤其它洗选煤灰分20%灰分20%灰分的1/10，不少于1%（绝对值） 2%（绝对值）1%（绝

6、对值）1.5%（绝对值）表表2-3 2-3 采样精密度采样精密度二、定义和术语1.商品煤样2.子样3.分样4.总样5.采样单元二、定义和术语6.批7.采样精密度8.系统采样9.随机采样10.时间基采样11.质量基采样三、采样工具1.1.火车或汽车顶部采样火车或汽车顶部采样（1）采样铲 （2）机械化采取商品煤样所用采样头2.2.煤流中采样煤流中采样（1）接斗（2）采样铲 （3）机械化采样器四、采样基本原则1.1.采样单元采样单元（1）精煤和特种工业用煤，按品种、分用户以1000t(100t)为一采样单元，其它煤按品种、不分用户以1000t为一采样单元。（2）进出口煤按品种、分国别以交货量或一天的

7、实际运量为一采样单元。（3）运量超过1000t或不足1000t，可以实际运量为一采样单元。四、采样基本原则2.2.采样精密度采样精密度表表2-4 2-4 采样精密度采样精密度原煤、筛选煤精煤其它洗煤（包括中煤）干基灰分20%干基灰分20%（1/10）灰分但不小于1%（绝对值）2%（绝对值）1%（绝对值）1.5%（绝对值）四、采样基本原则3.3.子样数目子样数目煤量超过1000t的子样数目：表表2-5 1000t2-5 1000t最少子样数目最少子样数目 干基灰分 采样地点品种 ad（%）煤流火车汽车船舶煤堆原煤、筛选煤20%20%60306060606060606060精煤1520202020

8、其他洗选煤（包括中煤）粒度大于100mm块煤2020202020四、采样基本原则表表2-6 2-6 煤量少于煤量少于1000t1000t最少应采子样数目最少应采子样数目四、采样基本原则4.4.子样质量子样质量表表2-7 2-7 子样质量子样质量最大粒度，mm2550100100子样质量，kg1245五、不同采样地点的例常商品煤样的采取1.1.煤流中采样煤流中采样（1）移动煤流中采样按时间基采样或质量基采样进行。时间或质量间隔按式(2-9)或(2-10)计算。五、不同采样地点的例常商品煤样的采取2.2.火车顶部采样火车顶部采样原煤，经按gb 477测定，若粒度大于150mm的煤块(包括矸石)含量

9、超过5%，则采取商品煤时大于150mm的不再取入，但该批煤的灰分或发热量应按式(2-11)计算：五、不同采样地点的例常商品煤样的采取3.3.汽车上采样汽车上采样4.4.船上采样船上采样5.5.煤堆采样煤堆采样6.6.全水分煤样的采取全水分煤样的采取7. 7. 确定原煤子样质量和大于确定原煤子样质量和大于150mm150mm煤块比率的筛分试煤块比率的筛分试验的煤样的采取验的煤样的采取第三节 煤样的制备12设施、设备、工具和试剂设施、设备、工具和试剂煤样的制备煤样的制备一、设施、设备、工具和试剂1. 1. 设施、设备和工具设施、设备和工具（1）煤样室包括制样、贮样、干燥、减灰等房间，应宽大敞亮，不

10、受风雨及外来灰尘的影响，要有防尘设备。2.2.试剂试剂（1）氯化锌（2）硝酸银溶液二、煤样的制备1.1.煤样制备的一般步骤煤样制备的一般步骤图图2-1 2-1 煤样的制备程序煤样的制备程序二、煤样的制备2.2.煤样缩分方法煤样缩分方法（1）人工堆锥四分法（2）二分器缩分法（3）九点缩分法（4）棋盘式缩分法（5）机械缩分oo煤样堆的中心；煤样堆的中心；rr煤样堆的半径煤样堆的半径图图2-2 2-2 九点法取全水分煤样布点示意图九点法取全水分煤样布点示意图二、煤样的制备3.3.各种煤样的制备各种煤样的制备（1）全水分煤样的制备（2）空气干燥煤样的制备（3）粘结指数煤样的制备（4）胶质层测定用煤样的

11、制备（5）热稳定性煤样的制备（6）二氧化碳反应性用煤样的制备（7）煤样的减灰二、煤样的制备灰分高于灰分高于10%10%的煤，需要用浮煤进行分析试验时，的煤，需要用浮煤进行分析试验时，应将粒度小于应将粒度小于3mm3mm的原煤煤样放入重液中减灰。的原煤煤样放入重液中减灰。无烟煤用的减灰重液相对密度（减灰相对密度）可按原煤样的干基真相对密度（trd2020）d、干燥无矿物质基真相对密度（trd2020）dmmf和干基灰分（ad）的关系式计算：（trd2020）d=（trd2020）dmmf0.01ad （2-12）二、煤样的制备无烟煤减灰相对密度的计算步骤如下：无烟煤减灰相对密度的计算步骤如下：a

12、）先测定出原煤的水分、灰分和真相对密度。用原煤干基灰分和干基真相对密度按式（2）算出干燥无矿物质基真相对密度：（trd2020trd2020）dmmf=dmmf=（trd2020trd2020）d d0.01ad 0.01ad （2-132-13）b)根据干燥无矿物质基真相对密度计算出灰分为8%的浮煤的干基真相对密度（trd2020）f,d。二、煤样的制备重液的配制重液的配制重液配制举例：欲配制相对密度为1.4的氯化锌水溶液50l，需称取的氯化锌的质量按下式计算：设需氯化锌的质量为xkg，则：x x1.41.438.538.550/10050/10026.95kg26.95kg。应加入的水的质

13、量为：1.41.4505026.9526.9543.05kg43.05kg。称取26.95kg氯化锌溶于43.05kg的水中，混匀，该溶液即为相对密度为1.4的氯化锌重液。二、煤样的制备表表2-8 2-8 重液的相对密度和重液中氯化锌的浓度重液的相对密度和重液中氯化锌的浓度相对密度氯化锌在水溶液中的浓度，g/l相对密度氯化锌在水溶液中的浓度，g/l1.3030.41.6555.01.3534.61.7057.81.4038.51.7560.51.4542.21.8062.91.5045.71.8565.41.5549.01.9067.81.6052.1二、煤样的制备减灰操作步骤：减灰操作步骤：

14、（a）煤样减灰之前，先用相对密度计测量重液的相对密度，使其达到所要求的值。（b）先在粒度小于3mm的煤样中加入少量重液，搅拌，至全部润湿后再加入足够的重液，充分搅拌，然后放置至少5min，用捞勺沿液面捞起重液上的浮煤，放入布兜或抽滤机中。二、煤样的制备（c）减灰后的浮煤，倒入镀锌铁盘或其它不锈金属浅盘中(煤样厚度不超过5mm)，在4550的恒温干燥箱中进行干燥后，再根据检测要求按原煤制样的有关规定制备煤样。第四节 煤的工业分析煤的水分及其测定煤的水分及其测定煤的灰分测定煤的灰分测定挥发分的测定挥发分的测定固定碳的计算固定碳的计算出口煤的工业分析方法出口煤的工业分析方法仪器法仪器法12345一、

15、煤的水分及其测定1 1煤中水分的存在形态及其测定意义煤中水分的存在形态及其测定意义（1）煤中水分的存在形态（2）水分测定的意义2.2.煤中水分测定原理煤中水分测定原理（1）间接法（2）直接法一、煤的水分及其测定3 3煤的全水分测定煤的全水分测定（1）方法提要（2）测定步骤按式（2-14）计算外在水分：按式（2-15）计算内在水分：按式（2-16）计算煤中全水分：按式(2-17)计算煤中全水分：一、煤的水分及其测定(3) 水分损失补正如果在运送过程中煤样的水分有损失，则按式(2-18)求出补正后的全水分值。一、煤的水分及其测定(4)方法的精密度表表2-9 2-9 全水分（mt）%重复性限/%10

16、100.40.5一、煤的水分及其测定4 4空气干燥煤样水分的测定空气干燥煤样水分的测定（1）方法a(通氮干燥法)（2）方法b(空气干燥法) （3）甲苯蒸馏法（4）结果的计算（5）水分测定的精密度一、煤的水分及其测定表表2-10 2-10 水分（mad）/%重复性限/%5.005.0010.0010.000.20 0.30 0.40二、煤的灰分测定1.1.煤中灰分的来源及测定意义煤中灰分的来源及测定意义（1）煤中灰分的来源（2）测定意义二、煤的灰分测定2 2测定原理测定原理（1）缓慢灰化法（2）快速灰化法煤在燃烧过程中发生如下化学反应：二、煤的灰分测定3.3.测定方法测定方法（1）缓慢灰化法（2

17、）快速灰化法4.4.结果的计算结果的计算空气干燥煤样的灰分按下式计算：二、煤的灰分测定5.5.灰分测定的精密度灰分测定的精密度表表 2-112-11灰分/%重复性限aad/%再现性临界差aad/%15.0015.0030.0030.00 0.20 0.30 0.500.300.500.70三、挥发分的测定1.测定原理2.方法提要3.分析步骤 4.焦渣特征分类三、挥发分的测定5.结果的计算（1）空气干燥煤样的挥发分按下式计算：（2）空气干燥基挥发分换算成干燥基挥发分、干燥无灰基挥发分及干燥无矿物质基挥发分干燥基挥发分三、挥发分的测定干燥无灰基挥发分当空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳质量分数为2%12

18、%时，则：当空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳质量分数大干12%时，则三、挥发分的测定干燥无矿物质基挥发分当空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳质量分数为2%12%时，则：当空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳质量分数大于12%时，则：三、挥发分的测定6.6.挥发分测定的精密度挥发分测定的精密度表表 2-122-12挥发分/%重复性限vad/%再现性临界差vd/%20.0020.0040.0040.000.30 0.50 0.800.501.001.50四、固定碳的计算煤的固定碳含量一般是通过测定煤样的水分、灰分和挥发分按下式计算而得出：工业上通常用干燥基固定碳，其结果也可按下式计算:五、出口煤的工业分析方法仪器法

19、1.方法提要2.试剂和材料 3.仪器和设备4测试步骤 五、出口煤的工业分析方法仪器法5结果计算.（1）按式(2-32)计算分析煤样中的水分： （2）按式(2-33)计算分析煤样中的挥发分：（3）按式(2-34)计算分析煤样中的灰分：（4）按式(2-35)计算分析煤样中的固定碳: 五、出口煤的工业分析方法仪器法6.精密度：(1)重复性按式(2-36)式(2-38)计算所测水分、挥发分和灰分的重复性区间：水分：i(r)=0.20+0.012x i(r)=0.20+0.012x (2-36) 挥发分:i(r)=0.29+0.014x i(r)=0.29+0.014x (2-37) 灰分: i(r)=

20、0.07+0.020x i(r)=0.07+0.020x (2-38) 五、出口煤的工业分析方法仪器法(2)再现性按下式计算所测水分、挥发分和灰分的再现性区间：水分：i(r)=0.24i(r)=0.24十十0.034x 0.034x (2-39)挥发分：i(r)i(r)0.620.62十十0.047x 0.047x (2-40)灰分：i(r)=0.14i(r)=0.14十十0.023x 0.023x (2-41)第五节 煤中全硫的测定12煤中硫的分类煤中硫的分类煤中全硫的测定煤中全硫的测定一、煤中硫的分类1根据硫在煤中的存在形态，煤中的硫可分为有机硫和无机硫两大类。2根据煤中存在的不同形态的硫

21、能否在空气中燃烧，可分为可燃硫和不可燃硫。二、煤中全硫的测定1.1.艾士卡法艾士卡法（1 1）测定原理）测定原理主要化学反应：煤样的氧化作用。煤煤+ + 空气中的空气中的o2 co2+h2o+n2+so2+so3+o2 co2+h2o+n2+so2+so3+二、煤中全硫的测定硫氧化物被固定 2na2co3+2so2+o22na2co3+2so2+o2（空气）（空气） 2na2so4+2co2 2na2so4+2co2 na2co3+so3 na2so4+co2na2co3+so3 na2so4+co22mgo+2so2+o22mgo+2so2+o2（空气）（空气） 2mgso42mgso4mg

22、o+so3 mgso4mgo+so3 mgso4硫酸盐的转化作用caso4+na2co3 caco3+na2so4caso4+na2co3 caco3+na2so4硫酸盐的沉淀作用mgso4+na2so4+2bacl2 2baso4+nacl+mgcl2mgso4+na2so4+2bacl2 2baso4+nacl+mgcl2二、煤中全硫的测定（2 2）试验步骤）试验步骤（3 3）结果计算）结果计算测定结果按式（2-42）计算：二、煤中全硫的测定（4 4）方法的精密度）方法的精密度表表2-13 2-13 艾士卡法测定煤中全硫精密度艾士卡法测定煤中全硫精密度全硫质量分数st /%重复性限st,a

23、d/%再现性临界差st,d/%1.500.050.101.50(不含)4.000.100.204.000.200.30二、煤中全硫的测定2.2.库仑滴定法库仑滴定法 （1）原理（2）试验步骤（3）结果计算（4）方法的精密度二、煤中全硫的测定表表2-14 2-14 库仑滴定法测定煤中全硫精密度库仑滴定法测定煤中全硫精密度全硫质量分数st,/%重复性限st,ad/%再现性临界差st,d/%1.500.050.151.50(不含)4.000.100.254.000.200.35二、煤中全硫的测定3.3.高温燃烧中和法高温燃烧中和法（1 1）测定原理）测定原理（2 2）试验步骤）试验步骤（3 3）结果

24、计算）结果计算煤中全硫含量的计算：用氢氧化钠标准溶液的浓度计算，见式(2-44):二、煤中全硫的测定用氢氧化钠标准溶液的滴定度计算，见式(2-45)二、煤中全硫的测定氯的校正在氢氧化钠标准溶液滴定到终点的试液中加入l0ml羟基氰化汞溶液，用硫酸标准溶液滴定到溶液由绿色变钢灰色，记下硫酸标准溶液的用量，按式(2-46)计算全硫含量：二、煤中全硫的测定（4 4）方法的精密度）方法的精密度高温燃烧中和法全硫测定的重复性和再现性如表2-14规定。二、煤中全硫的测定4 4高温燃烧红外光谱法高温燃烧红外光谱法（1）测定原理（2）测定步骤第六节 煤的发热量测定12氧弹法测定发热量的基本原理氧弹法测定发热量的

25、基本原理发热量测定试验室条件要求发热量测定试验室条件要求3定义和单位定义和单位4测定步骤测定步骤结果计算结果计算热容量和仪器常数标定热容量和仪器常数标定结果表述结果表述方法精密度方法精密度低位发热量的计算低位发热量的计算自动氧弹热量计自动氧弹热量计4567489410一、氧弹法测定发热量的基本原理保持外筒恒温的方法有两种：（1 1）静态恒温式：）静态恒温式：采用大容量的外筒并加绝热层，使其尽可能地不受外界影响而保持恒温。（2 2）自动恒温式：）自动恒温式：靠不断地向外筒注冷热水或用电加热的方式来保持恒温。二、发热量测定试验室条件要求1.进行发热量测定的试验室，应为单独房间，不得在同一房间内同时

26、进行其它试验项目。2.室温应保持相对稳定，每次测定室温变化不应超过1，室温以不超过1530范围为宜。3.室内应无强烈的空气对流，因此不应有强烈的热源、冷源和风扇等，试验过程中应避免开启门窗4.试验室最好朝北，以避免阳光照射，否则热量计应放在不受阳光直射的地方。三、定义和单位1 1定义定义（1 1）弹筒发热量（）弹筒发热量（qbqb）单位质量的煤在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其终态产物为25下的二氧化碳、过量的氧气、氮气、硫酸、硝酸、液态水以及固态灰时放出的热量。（2 2）恒容高位发热量（）恒容高位发热量（qgr,vqgr,v）单位质量的煤在充有过量氧气的氧弹内燃烧,其终态产物为25下的二氧化碳,

27、过量氧气、氮气、二氧化硫、液态水和固态灰时放出的热量。三、定义和单位（3 3）恒容低发热量（）恒容低发热量（qnet,vqnet,v）单位质量的煤在充有过量的氧气的氧弹内燃烧，其终态产物为25下的二氧化碳、过量氧气、氮气、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量。（4 4）恒压低位发热量）恒压低位发热量 单位质量的试样在恒压条件下，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、气态水以及固态灰时放出的热量。三、定义和单位（5 5）热量计的有效热容量）热量计的有效热容量 量热系统产生单位温度变化所需的热量（简称热容量）。通常以焦耳每开尔文（j/k）表示。三、定义和单位2.2.单

28、位单位（1）我国过去惯用的热量单位为卡20（cal20），即1g纯水从19.5升高到20.5时所需的热量，它与基本单位焦耳的关系如下：1 1卡卡2020（cal20cal20）=4.1816j=4.1816j（2）有些国家过去采用卡15（cal15）作热量单位：1 1卡卡1515（cal15cal15）=4.1855j=4.1855j三、定义和单位（3）还有些国家过去采用国际蒸汽表卡it（calit）作热量单位：1 1卡卡itit（calitcalit）=4.1868j=4.1868j（4）英制中所用的热量单位btu是把1磅纯水由32f（0）升高到212f（100）时所需热量的1/180，它与基本单位焦耳的关系如下：1btu=1055.79j1btu=1055.79j三、定义和单位（5）根据btu与卡的近似关系（1 btu252cal）和1磅453.6g的关系，表示发热量cal/g和btu/1b的换算关系如下： btu/1b btu/1b（1/1.81/1.8）cal/g cal/g 或或 1ca