第3章 煤质分析.ppt

1、,第三章 煤质分析,主要内容,3.1 概述,3.2 煤的工业分析,3.3 煤中全硫的测定,3.4 煤的发热量的测定,一、基础知识 二、煤的分析方法,3.1 概述,一、基础知识,1煤的组成 2煤的分类 3煤的组成,1.煤的形成, 煤的定义 煤是植物遗体覆盖在地层下，经复杂的生物化学和物理化学作用，转化而成的固体有机可燃沉积岩。,世界煤的储存量：约13万 亿吨 我国煤的储存量：约7300 亿吨,19世纪以前，世界上能源消耗以煤炭为主。 20世纪60年代起，世界能源消耗中，石油与天然气所占的比例超过了煤炭。 当前工业发达国家消耗的一次能源中，石油与天然气占60%以上，煤炭中占20%左右。在中国消费的

2、一次性能源中，煤炭约占73%，且在相当时期内这种能源结构不会发生大变化,煤的缺点：,煤的发热值比石油、天然气低得多，利用效率低。 通常的采煤方法，开采率仅为60%左右。 运输比石油、天然气困难。 煤在燃烧过程中生成的SO2， SO3污染环境，是引起酸雨的主要原因。,2煤的分类,煤的种类繁多，质量也相差悬殊，不同类型的煤有不同的用途。 如结焦性好或粘结性好的煤是优质的炼焦用煤，热稳定性好的无烟块煤是合成氨厂的主要原料，挥发分和发热量都高的煤是较好的动力用煤，一些低灰、低硫的年轻煤则是加压气化制造煤气和加氢液化制取人造液体燃料的较好原料。,2煤的分类,煤的成因分类： 按成煤的原始植物进行分类的方法

3、； 工业分类或商业分类： 按煤的工业使用方法分类； 煤的科学分类： 按煤的组分结构进行分类。,煤的分类： 天然存在：泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤 人工产品：木炭、焦炭、煤球,植物 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤,我国的分类法是以炼焦用煤为主的工业分类法,新的煤分类国家标准把我国的煤从褐煤到无烟煤之间共划分为14个大类和17个小类。,常见的四类：泥煤、无烟煤、褐煤、烟煤,泥煤,质地疏松，吸水性强。含氧量高，含碳、硫较低。挥发分高，可燃性好，反应性高，灰分熔点很低。,无烟煤,无烟煤分为三个小类： 年老无烟煤、典型无烟煤、年轻无烟煤，主要是按照各小类工艺利用特性的不同而划分。,褐煤,褐煤划为2个小类： 年老褐

4、煤和年轻褐煤，也是根据其性质和利用特征不同而划分的。,贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气肥煤、气煤、1/3焦煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤和长焰煤共12个煤类。,烟煤,3.煤的组成,煤包含有很多种元素，由可燃物和不可燃物两部分组成。 可燃物主要包括有机质和少量的矿物质，不可燃物包括水和大部分矿物质，象碱金属、碱土金属、铁、铝等的盐类。,煤的元素组分,即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.,碳是组成煤大分子的骨架，在各元素中最高，一般大于70%。随着煤化程度的不断增高，煤中碳元素的含量也越高，如某些超无烟煤，碳含量可超过97%。,碳,煤的元素组分,即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.,氢是煤中第二个重要的组

5、成元素，它占煤的质量分数为16%，越是年轻的煤，其含量也越高。,氢,煤的元素组分,即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.,氧元素是组成煤有机质的十分重要的元素，越是年轻的煤，氧元素的比例也越大，发热量常随氧元素含量的增高而降低，其含量从130%均有。,氧,煤的元素组分,即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.,氮元素在煤中的比例较少，一般为0.53%。,氮,煤的元素组分,即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.,硫元素也是组成煤的有机质的一种常见元素，它在煤中含量的多少，与煤化程度的高低无明显关系，其含量从最低的0.1到最高的10%均有。,硫,煤的元素组分的不同，不仅能反映出煤化程度，而且也直接表征出煤性质的不同。,如碳

6、含量低、氧含量高的煤，多是粘结性很差或是没有粘结性的年轻煤；碳含量高、氧含量低的煤则常是一些无粘结性的年老煤，只有碳含量在8488%，氢含量在5%以上的中等变质程度的煤，才是结焦性较好的炼焦用煤。,4对工业用煤的要求,煤炭的主要用途是燃烧、炼焦和造气等，也可作为化工原料。为了得到强度高，灰分、硫分低的优质冶金用焦，对炼焦用煤有以下要求：,（1）有较强的结焦性或粘结性 （2）煤的灰分要低 （3）煤的硫分要低 （4）配合煤的挥发分要合适,建材工业用煤,在建材工业中，水泥、玻璃、陶瓷、砖瓦、石灰等建筑材料，都要经过各种炉窑焙烧、锻烧甚至熔化等高温处理，而煤炭是主要的燃料，其中水泥工业对煤质要求最高，

7、尤其是年产水泥20万吨以上的大、中型水泥厂的回转窑烧成用煤。因其煤的灰分大小及其煤灰的组成成分直接影响到水泥的配料，通常要求灰分低、煤灰成分稳定。如灰分太高，发热量就低，达不到熟料的烧成温度1450以上（要求燃料火焰温度达16001700）。,二、煤的分析方法,煤的分析检验，根据目的不同，一般可分为工业分析和元素分析。 1工业分析 2元素分析 3其它分析,二、煤的分析方法,1工业分析,煤的工业分析又叫技术分析或实用分析，是评价煤的基本依据。它包括煤的水分、灰分、挥发分产率和固定碳四个项目的测定。,通常，水分、灰分、挥发分产率都直接测定，固定碳不作直接测定，而是用差减法进行计算。,有时也将上述四

8、个测定项目叫做半工业分析，再加上煤的发热量和煤中全硫的测定，则称为全工业分析。,煤的工业分析是了解煤的性质和用途的重要指标。,如水分和灰分高的煤，它的有机质含量就少，发热量低，经济价值就小。,根据煤的水分、灰分、挥发分及其焦渣特征等指标，就可以比较可靠地算出煤的高位发热量和低位发热量。,煤中全硫分是确定炼焦用烟煤的重要指标。,对于合成氨工业，空气干燥基的固定碳含量（FCad）是评价无烟煤用于制造合成气（半水煤气）时经济价值的一个重要指标。,煤的外在水分和全水分，不仅影响动力用煤的低位发热量，而且还与煤的运输与贮存等都有着十分密切的关系。,2元素分析,主要测定煤中碳、氢、氧、氮、硫等元素，了解煤

9、的元素组成。元素分析的结果是对煤进行科学分类的主要依据。在工业上，是计算发热量、计算热量平衡的依据。,元素分析仪,3其它分析,如伴生元素分析。煤中的伴生元素很多，但一般是指有提取价值的锗、镓、铀、钒、铝、钽等常见的稀有元素。 如煤中的锗含量在20gg-1以上时即可计算储量而有一定的提取价值，镓含量在50gg-1以上和铀含量在300500gg-1以上时也有提取价值，,3其它分析,再如有害元素分析。煤中的有害元素种类很多，如硫，磷、氯、砷、氟、铬、镉、汞等。硫、磷、氯主要是指工业利用中对生产有害，后几种则是对人体和环境有害，根据特殊的需要进行检测。 其它还有煤灰成分分析，物理性质测定等，需根据要求

10、来确定检测项目。,无烟煤、烟煤、煤矸石的区别 无烟煤，俗称白煤。是煤化程度最大的煤。无烟煤固定碳含量高，挥发分含量低，在10%以下，密度大，燃点高，不易着火；但发热量高，刚燃烧时上火慢，火上来后比较大，火力强，火焰短，冒烟少，有粉状和小块状两种，呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少，质地紧密，固定碳含量高。燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。,返回,烟煤由褐煤经变质作用转变而成的煤种。煤化程度高于褐煤而低于无烟煤。包括长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤等。一般为粒状、小块状，也有粉状的，多呈灰黑至黑色，具沥青光泽至金刚光泽，通常有条带状结构 ，质地细致，燃点不太高，较易点燃；含碳量与发热量较高，

11、燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长；大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。挥发分为1040 ，一般随煤化程度增高而降低。,煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石,一、制样总则 1.制样目的：是将采集的煤样，经过破碎、混合和缩分等程序制备成能代表原来煤样的分析用煤样。 2.精度要求 二、制样用品 1.试剂 2.设施、设备和工具 三、煤样的制备,三、煤试样的制备方法,商品煤样人工采取方法,范围 本标准规定了商品煤人工采样方法

12、的术语和定义、采样的一般原则和采样精密度、采样方案的建立、采样方法、人工采样工具、煤样的包装和标识以及采样报告。 本标准适用于褐煤、烟煤和无烟煤。,术语和定义 煤样 coal sample 为确定某些特性而从煤中采取的具有代表性的一部分煤。 商品煤样 sample of commercial coal 代表商品煤平均性质的煤样。 专用试验煤样 test sample of coal 为满足某一特殊试验要求而制备的煤样。,共用煤样common sample of coal 为进行多个试验而采取的煤样。 全水分煤样moisture sample of coal 为测定全水分而专门采取的煤样。 一般

13、煤样general test sample of coal 为制备一般分析试验煤样而专门采取的煤样,子样 increment 采样器具操作一次或截取一次煤流全横截段所采取的一份样。 分样 sub-sample 由均匀分布于整个采样单元的若干初级子样组成的煤样。 总样 gross sample 从一采样单元取出的全部子样合并成的煤样。 采样 sampling 从大量煤中采取具有代表性的一部分煤的过程。,标称最大粒度 nominal top size 与筛上物累计质量分数最接近（但不大于）5的筛子相应的筛孔尺寸。 随机采样 random sampling 采取子样时，对采样的部位或时间均不施加任何

14、人为的意志，使任何部位的煤都有机会采出。 质量基采样 mass-basis sampling 从煤流或静止煤中采取子样，每个子样的位置用一质量间隔来确定，子样质量固定。,分层随机采样 stratified random sampling 在质量基采样和时间基采样划分的质量或时间间隔内随机采取一个子样。 随机误差 random error 统计上独立于先前误差的误差。 注：这意味着一系列随机误差中任何两个都不相关，而且个体误差都不可能预知。误差分为系统误差（偏倚）和随机误差，一观测系列中随着观测次数的增加，其随机误差的平均值趋于0。 偏倚 bias 系统误差。它导致一系列结果的平均值总是高于或低

15、于用一参比方法得到的值。,采样精密度,在所有的采样、制样和化验方法中，误差总是存在的，同时用这样的方法得到的任一指定参数的试验结果也将偏离该参数的真值。由于不能确切了解“真值”，一个单个结果对“真值”的绝对偏倚是不可能测定的，而只能对该试验结果的精密度做一估算。对同一煤进行一系列测定所得结果间的彼此符合程度就是精密度，而这一系列测定结果的平均值对一可以接受的参比值的偏离程度就是偏倚。 采样精密度与被采样煤的变异性（初级子样方差、采样单元方差）、制样和化验误差、采样单元数、子样数和试样量有关。在试样量一定情况下，可用下列公式估算。,采样的一般原则,煤炭采样和制样的目的，是为了获得一个其试验结果能

16、代表整批被采样煤的试验煤样。 采样和制样的基本过程，是首先从分布于整批煤的许多点收集相当数量的一份煤，即初级子样，然后将各初级子样直接合并或缩分后合并成一个总样，最后将此总样经过一系列制样程序制成所要求数目和类型的试验煤样。 采样的基本要求，是被采样批煤的所有颗粒都可能进入采样设备，每一个颗粒都有相等的机率被采入试样中。 为了保证所得试样的试验结果的精密度符合要求，采样时应考虑以下因素： 煤的变异性（一般以初级子样方差衡量）； 从该批煤中采取的总样数目； 每个总样的子样数目； 与标称最大粒度相应的试样质量。,试样质量,一般煤样总样、全水分总样/缩分后总样最小质量,3.2 煤的工业分析,一、煤质

17、分析化验基准的概念 二、水分的测定 三、灰分的测定 四、挥发分产率的测定 五、固定碳含量的计算 六、不同基准分析结果的换算,一、煤质分析化验基准的概念,1分析项目的名称及表示符号,表1 分析试验项目及符号,C、H、O、N、S及煤灰中化学成分等仍以元素名称为代表符号。,ash,volatile compound,fixed carbon,quantity of produced heat,mineral matter,moisture,2存在形态或操作情况指标及符号,表2 常用指标及符号,free,inherence,total,nether,3各种基准的表示符号,基准是指煤样所处的状态。用不同

18、状态的煤样分析试验，将得出不同的结果，所以基准又是用以计算和表达测定值的主要依据之一。,收到基（ar）as received 空气干燥基（ad）airdry 干基（d）dry 干燥无灰基（daf） dry af 干燥无矿物质基（dmmf） mineral matter tree,收到基（ar）,就其含义而言，是从收到的一批煤样中取出具有代表性的煤样，以此种状态的煤样测定的结果并以此基表示的值，称为收到基。,空气干燥基（ad ）,是指煤样所处环境与水蒸气压达到平衡时的煤样。在新标准中规定：煤样若在空气中连续干燥1小时后质量变化不超过0.10%，则认为达到空气干燥状态。,干基（d）,以无水状态的煤

19、样为标准的分析结果表示方法。,干燥无灰基（daf）,它是以假想的无水无灰状态的煤为基准的分析结果表示方法。,二、水分的测定,煤的水分是评价煤炭经济价值的最基本的指标。因为煤中水分含量越多，煤的无用成分也越多，同时有大量水分存在，不仅煤的有用成分减少，而且它在煤燃烧时要吸收大量的热成为水蒸汽蒸发掉。所以煤的水分越低越好。,（一）煤中水分的存在形态 （二）煤中全水分（Mt）的测定 （三）分析煤样的水分测定,（一）、煤中水分分类,游离水,结晶水 （煤的工业分析中不考虑）,内在水,外在水,1.外在水分(Mf ) ：也称风干水分，指煤表面水膜及孔径10-5cm，毛细孔中的水分，风干时失去（风干煤）。 2

20、.内在水分(Minh） 也称烘干水分，吸附在孔径10-5cm毛细孔中的水分，烘干（105110）时失去（干燥煤）。 全水分(Mt ) 外在水分内在水分 3.空气干燥煤样水分Mad：以空气干燥煤样在指定条件下，测得的水分为Mad 。,（二）空气干燥煤样水分的测定（GB212-1991） 1.方法A：通氮干燥法 方法提要：在105110烘箱，将一定质量的空气干燥煤样在不断进入氮气下干燥，至质量恒定（连续两次测定质量差）的值小于0.2mg计算出水分的含量。,(2).试剂 氮气：纯度99.9%，含氧量小于0.01%； 无水氯化钙：化学纯，粒状； 变色硅胶：工业用品。 仪器、设备 小空间干燥器：箱体严密

21、，具有较小的自由空间，有气体进出口，并带有自动控温装置，能保持温度在105110范围内。 玻璃称量瓶：直径40mm，高25mm,并带有严密的磨口盖。 干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。 干燥塔：容量250ml，内装干燥器。 流量计：量程为1001000ml/min。 分析天平：感量0.1mg, 打开称量瓶盖，放入预先通入干燥氮气，并已加热到105110 的干燥箱中，进行干燥。 从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温后，称量。 进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样质量的减少不超过0.001g。 （4）结果计算,Mad -空气干燥煤样的水分含量， m1 -煤样

22、干燥后失去的质量，g m-煤样的质量，g,(3)测定步骤 用预先干燥和称量过的称量瓶称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样（1.00.1）g, 平摊在称量瓶中。,2.方法B：甲苯蒸馏法 （1）方法提要：根据两种互不相溶的液体混合物的沸点低于其中易挥发组分沸点的原理，称取一定量的空气干燥煤样于圆底烧瓶中，加入甲苯与煤样一起蒸馏，分馏出水分与甲苯，置于测定管中并分层，量出水的体积，以水的质量占煤样质量的质量分数作为水分含量。 （2）试剂和仪器 （3）测定步骤 称取25g、粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样，精确至0.001g，移入干燥的圆底烧瓶中，加入约80mL甲苯，安装蒸馏装置。, 在冷凝管中通

23、入冷却水。加热蒸馏瓶至内容物达到沸腾状态。控制加热温度使在冷凝管口滴下的液滴数约为每秒24滴。连续加热，直到馏出液清澈并在5min内不再有细小水泡出现为止。 取下水分测定管，冷却至室温。记下水的体积，并按校正后的体积由回收曲线上查出煤样中水的实际体积。 （4）回收曲线的绘制 用微量滴定管准确量取0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10mL蒸馏水，分别放入蒸馏烧瓶中。每瓶各加80mL甲苯，按上述方法进行蒸馏。根据水的加入量和实际蒸出的体积绘制回收曲线。,（5）结果计算,Mad -空气干燥煤样的水分含量，； V- 由回收曲线图上查出的水的体积，mL； d- 水的密度,1.00g/mL m-煤样

24、的质量，g。,3、方法C（空气干燥法） （1）方法提要：称取一定质量的空气干燥煤样，置于105110干燥箱中，在空气中干燥至质量恒定，然后根据煤样的质量损失计算出水分的含量。 （2）仪器、设备 （3）分析步骤 （4）结果计算,Mad -空气干燥煤样的水分含量， m1 -煤样干燥后失去的质量，g m-煤样的质量，g,返回,方法A和方法B适用于所有煤种，在仲裁分析中遇到有用空气干燥煤样水分进行基的换算时，应用方法A测定空气干燥煤样的水分 方法C适用于烟煤和无烟煤。 按测定的速度来说: 方法A为常规测定法，方法B、C为快速测定法。,三、灰分的测定,煤样在规定的条件下完全燃烧后所得到的残留物，称为灰分

25、。由于灰分的组成和质量与煤的矿物质不完全相同，是矿物质在空气中经过一系列复杂的化学反应后剩余的残渣，因此，称之为“灰分产率”更为合理。煤的灰分来自煤中的矿物质，包括如下几个部分： .原生矿物质 煤的原生矿物质是成煤植物在生长过程中，从土壤中吸收的碱金属和碱土金属的盐类，其含量一般为。这类盐类与煤的有机质结合紧密不易分离。 .次生矿物质 在成煤过程中，由外界混到煤层中的矿物质而形成了次生矿物质。次生矿物质在煤中的分布均匀，含量一般不高。原生矿物质和次生矿物质总称为煤的内在矿物质。以内在矿物质所形成的灰分称之为内在灰分。内在矿物质难以用洗选的方法去除。,.外来矿物质 在采煤过程中混入的矿顶、底板及

26、夹矿层的矿石、泥、沙等称为外来矿物质。这类矿物质由于是从外界引入的，在煤中分布不均，可采用洗选的方法将其除去。 以高温灼烧法测定煤中的灰分的含量时，将伴随发生一系列的物理化学反应，主要的反应如下： 当温度在左右时： CaSO42H2O=CaSO4+2H2O Al2O32SiO22H2O=Al2O32SiO2+2H2O 即煤中的碳酸盐和硅酸盐发生脱水反应，失去结晶水 当温度在左右时： aCO3=CaO+CO2 FeCO3=FeO+CO2 即煤中的碳酸盐在温度高于时，则发生分解反应，生成氧化物和二氧化碳,.,当在温度在左右时： eS2+11O2=2Fe2O3 + 8SO2 2CaO + 2SO2

27、+ O2 = 2CaSO4 2FeO + O2 = 2Fe2O3 即在400600时，由于空气中氧的作用，发生了氧化反应。但由于SO2和CaO发生反应生成CaSO4，使测定结果偏高。为使反应完全，一般让煤样在500保温一段时间，使煤中的黄铁矿硫和有机硫被完全氧化。 （4）当温度高于7时： 当温度高于7时，煤中的碱金属氧化物和氯化物部分发生分解，待温度达到800 时分解反应基本完成，因此，煤的灰分测定温度规定为（81010） 。,测定原理 称取一定量的煤样于灰皿中，置于高温炉并灼烧至恒重。根据灼烧后残留物（灰分）的质量与式样试样质量，计算出灰分的含量。 煤的灰分测定包括缓慢挥发法和快速挥发法（G

28、B212-91）。缓慢挥发法为仲裁法；快速挥发法为常规分析法。,测定过程,称取分析煤样10.1g，于已经在81510灼烧恒量的灰皿中，轻微振动，使样品分散为均匀的薄层，置温度低于100的高温炉中。在炉门留有约15mm左右的缝隙供自然通风，控制加热速度，使炉温在30min左右缓慢升高至500并保持此温度30min。然后，升高温度至81510，关闭炉门，在此温度下继续灼烧1h。取出灰皿，于干燥器中冷至室温（约20min）称量，然后进行检查性灼烧，每次进行20min，直到煤样的质量变化小于0.001g时为止，取最后一次质量计算。灰分15%的样品，可不必进行检查性灼烧。,测定方法：高温灼烧法（空气干燥

29、煤样） （1）缓慢灰化法：煤样 恒重灰皿 马弗炉100 缓慢升温30min至500 保温30min 升温至815 保温1h 冷却至室温 称量 检查性灼烧至恒量 （2）快速灰化法：煤样 恒重灰皿 马弗炉815 灼烧40min 冷却至室温 称量 检查性灼烧至恒量,长方形灰皿,灰分快速测定仪,马弗炉,马弗炉,结果计算,Aad -空气干燥煤样的灰分含量，； m1 -残留物的质量，g； m-煤样的质量，g。,返回,灰分测定的允许误差,灰分测定的允许误差（%）,四、挥发分的测定,将煤放在与空气隔绝的容器内，在高温下经一定时间加热后，煤中的有机质和部分矿物质分解为气体释出，由减小的质量再减去水的质量即为煤的

30、挥发分。,因为煤中可燃性挥发分不是煤的固有物质，而是在特定条件下，煤受热的分解产物，而且其测定值受温度、时间和所用坩埚的大小、形状等不同而异，测定方法为规范性试验方法，因此所测的结果应称为挥发分产率，用符号V表示。,主要指标,根据挥发分产率的高低，可以初步判别煤的变质程度、发热量及焦油产率等各种重要性质，而且几乎世界各国都采用干燥无灰基挥发分作为煤分类的一个主要指标。 工业生产上用煤也都首先需要了解挥发分是否合乎要求，所以煤的挥发分是了解煤性质和用途的最基本也是最重要的指标，也是煤分类的重要指标。,1仪器,1.1 磨口坩埚 1.2 高温炉 1.3 坩埚架,坩埚盖外缘槽形，此槽正好盖在坩埚口的外

31、缘上，在盖内边有凹处，以备挥发释出。,马弗炉 带热电偶和调温器，炉壁留有一个排气孔。炉膛内必须有一个温度稳定的恒温区，以保证炉内温度能恒定在90010范围内。,坩埚架,用镍铬丝制成，其规格以能放置6个坩埚为好， 大小应与炉内90010稳定温度区相适应，放在架上的坩埚底部应与炉堂底距离2030mm。,2测定过程,称取分析煤样10.01g，于已在90010灼烧恒量的专用坩锅内，轻敲坩埚使试样摊平，然后盖上坩埚盖，置于坩埚架上，迅速将坩埚架推至已预先加热至90010的高温炉的稳定温度区内，并立即开动秒表，关闭炉门。准确灼烧恰好7min，迅速取出坩埚架，在空气中放置56min，再将坩锅置于干燥器中冷却

32、至室温，称量。计算挥发分产率。,3. 计 算,式中 m试料的质量，g； m1样品加热后减少的质量，g。,当空气干燥煤样中碳酸盐及二氧化碳含量为212，则,当空气干燥煤样中碳酸盐及二氧化碳含量12时，则,Vad -空气干燥煤样的挥发分含量，； m1 -煤样加热后减少的质量，g； m-煤样的质量，g； Mad -空气干燥煤样的水分含量，。,返回,空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳含量，（按GB212测定），% 焦渣中二氧化碳对煤样量的质量分数，%,4注意事项,4.1 当打开炉门，推入坩埚架时，炉温可能下降，但是在3min内必须使炉温达到90010，否则试验作废。 4.2 从加热至称量都不能揭开坩埚盖，以

33、防焦渣被氧化，造成测定误差。 4.3 每次测定后，坩埚内常附着一层黑色碳烟，应灼烧除去后再使用。,五、煤中固定碳含量的计算,煤中可燃性固体物是煤燃烧产生热量的主要成分，称之为固定碳。固定碳的数据并非从测试获得，而是由下式计算所得：,FCad 空气干燥煤样的固定碳含量，； Mad -空气干燥煤样的水分含量， Aad -空气干燥煤样的灰分含量，； Vad -空气干燥煤样的挥发分含量，；,返回,“基准”的定义 由于煤中水分和灰分的含量易随外界条件的变化而变化，导致煤中其他成分的百分含量也随之变化。因此，用质量分数表示煤的工业分析结果时，必须同时表明质量分数的基准。煤所处的状态或按需要而规定的成分组合

34、，称为基准，简称基。“基”表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的。 1、煤质分析结果的表示方法,六、各种基准的换算,2、空气干燥基按下列公式换算成其他基 （1）收到基煤样的灰分和挥发分,（2）干燥基煤样的灰分和挥发分,（3）干燥无灰基煤样的挥发分,各种基准的换算,当空气干燥煤样中碳酸盐和二氧化碳含量12时，则,收到基煤样的灰分和挥发分产率，；,空气干燥基煤样的灰分和挥发分产率，；,收到基煤样的水分的含量，；,干燥基煤样的灰分和挥发分产率，；,干燥无灰基煤样的灰分和挥发分产率，；,返回,解：,例：煤的工业分析结果如下：空气干燥基的水分Mad=1.76%，灰分Aad=23.17%，挥发分V

35、ad=8.59% 计算：（1）干基的灰分Ad=?（2）干燥无灰基的挥发分Vdaf=？,3.3 煤中硫的测定,煤中的硫根据其存在的形态分类： 有机硫 无机硫 单质硫,根据燃烧性分类： 可燃硫：有机硫、硫铁矿硫和单质硫 不可燃硫（固定硫 ）：硫酸盐硫,硫是煤中的有害成分，硫的测定是煤质分析的主要指标之一。作为燃烧、气化、炼焦等用的煤，若含硫量高，则燃烧时产生的硫氧化物将对设备产生严重的腐蚀作用，同时污染大气，并对生物环境造成恶劣的后果；如用于制半水煤气，则气体中产生的硫化氢含量高且不易除净，用此水煤气生产合成氨，其中的硫化氢会使催化剂中毒而失效；如用于炼焦工业，煤中高含量的硫分被带入焦炭，而用这种

36、焦炭进行炼钢，则使钢铁产生热脆性而无法使用。因此工业生产部门为了更好地掌握煤地质量，合理利用资源，必须对煤中地含硫量进行分析。,全 硫,煤中各种形态硫的总和叫做全硫，记作St，全硫通常就是煤中的硫酸盐硫（记作Ss）、硫铁矿硫（记作Sp）和有机硫（记作So）的总和，即 St = Ss + Sp + So,如果煤中有单质硫（记作S），也应包含在全硫中。,一般工业分析中只测全硫，全硫的测定方法有：艾氏卡法、库仑法和高温燃烧中和法。而艾氏卡法是世界公认的测定煤中全硫量的标准方法，在仲裁分析中，可采用艾氏卡法。,一、艾士卡法,1方法要点 本法是用艾士卡试剂（Na2CO3和MgO以质量比1+2的混和物）作

37、为熔剂，所以称为艾士卡质量法。方法包括煤样的半熔反应、用水浸取、硫酸钡的沉淀、过滤、洗涤、干燥、灰化和灼烧等过程。,2基本原理,熔样： 煤样和艾士卡试剂均匀混合后在高温下进行半熔反应，使各种形态的硫都转化成可溶于水的硫酸盐。煤样在空气中燃烧时，可燃硫首先转化为SO2，继而在有空气存在下，和艾士卡试剂作用形成可溶于水的硫酸盐：,煤 + 空气 = CO2 + H2O + SO2 + SO3 + N2 2SO2 + O2 + 2Na2CO3 = 2Na2SO4 + 2CO2 SO3 + Na2CO3 = Na2SO4 + CO2 ,MgO 作用？,艾士卡试剂中的MgO能疏松反应物，使空气能进入煤样，

38、同时也能与SO2和SO3发生反应。,CaSO4 ？ MeSO4？,不可燃烧又难溶于水的CaSO4，也能同时能和艾士卡试剂作用。难溶于水的硫酸盐MgSO4和艾士卡试剂中的Na2CO3反应如下： MgSO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + MgCO3,熔块浸取？,经半熔反应后的熔块，用水浸取，Na2SO4都溶入水中。未作用完的Na2CO3也进入水中，并部分水解，因此水溶液呈碱性。,酸性 pH约12,滤渣经过洗涤，把洗液和滤液合并，调节溶液酸度，使其呈酸性（pH约12），其目的是消除CO32-的影响，因其也会和Ba2+在中性溶液中形成碳酸钡沉淀。,沉淀、洗涤、灼烧、恒量,加入Ba2+后，生成

39、硫酸钡沉淀： SO42- + Ba2- = BaSO4 滤出BaSO4沉淀，经洗涤、烘干、灰化、灼烧，即可称量。,3试剂,3.1 艾士卡合剂(MgONa2CO3质量比2+1)； 3.2 盐酸溶液（1+1）； 3.3 氯化钡溶液（100 g/L）； 3.4 甲基橙指示剂（2 g/L）； 3.5 硝酸银溶液（10 g/L）。,4测定方法,称取煤样（粒度应小干0.2mm ）1g，置于30mL瓷坩埚中，取艾士卡试剂2g，放在瓷坩埚内仔细混匀，上面再覆盖1g艾士卡试剂，把坩埚推入高温炉内。在2h内从室温升到850，在850下加热2h，取出坩埚，冷却到室温。用玻璃棒把熔块搅碎，熔块中应无残炭颗粒（如果有，

40、则再送入炉中加热）。,熔 样,熔块浸取,将熔块连同坩埚一并放入400mL烧杯中，用热蒸馏水洗出坩埚。加入100150mL热蒸溜水，充分搅拌使熔块散碎，煮沸约5min（此时如果发现有未燃烧完全的黑色颗粒漂浮在溶液表面，则此次试验报废）。用定性滤纸滤出不溶物，收集滤液在烧杯中，再用热蒸馏水吹洗不溶物，吹洗时应注意每次加水要少些，多吹洗几次（约12次，最后溶液体积不超300mL）。,调整试液酸度,在滤液中滴加甲基橙（2g/L水溶液）指示剂3滴，然后用HCl溶液(1+1)调节酸度。先调至甲基橙的黄色刚转为红色，然后再多加2mL HCl溶液(1+1)，,沉淀恒量,把烧杯放到电热板上加热到微沸，在不断搅拌

41、下，慢慢滴加10mLBaCl2溶液(100g/L)，在电热板上保温2h（或放置过夜），用慢速定量滤纸过滤。用热蒸馏水洗至无Cl，将沉淀和滤纸正确折叠放在850下已恒量的坩埚中进行干燥，灰化至滤纸已无黑色，然后放在850的高温炉中灼烧40min，取出，先在空气中冷却，然后移入干燥器中冷到室温、称量。,5结果计算,m煤样质量，g； m1灼烧后硫酸钡的质量，g； m2空白试验硫酸钡的质量，g； 0.1374由硫酸钡换算为硫的换算因数。,6测定全硫的允许误差,7注意事项,1 必须在通风下进行半熔反应，否则煤粒燃烧不完全而使部分硫不能转化为SO2。这就是为什么在半熔完毕后，用水抽提不得有黑色颗粒的缘故。

42、 2 在用水浸取、洗涤时，溶液体积不宜过大，当加入BaC12溶液后，最后体积应在200mL左右为宜。体积过大，虽然BaSO4的溶度积不大，但是也会影响测定值（偏低）。,7注意事项,3 调节酸度到微酸性，同时再加热，是为了消除CO32-的影响： 2H+ + CO32- = H2O + CO2 4 在热溶液中加入BaCl2溶液以及在搅拌下慢慢滴加，都是为了防止Ba2+局部过浓，以致造成局部Ba2+和SO42-的乘积大于溶度积而析出沉淀。在上述条件下可以使BaSO4晶体慢慢形成，长成较大颗粒。,7注意事项,5 在洗涤过程中，每次吹入蒸馏水前，应该将洗液都滤干，这样洗涤效果较好。 6 在灼烧前不得残留

43、滤纸，高温炉也应通风。如果这两方面不注意，BaSO4会被还原而导致测定结果偏低。 BaSO4 + 2C = BaS + 2CO2 ,二、库仑滴定法,1、方法原理 煤样在催化剂作用下，在空气流中燃烧分解，生成的SO2用碘化钾吸收，电解碘化钾溶液产生的I2滴定SO2，根据电解所需电量，计算出S的含量。 2、试剂和材料 3、仪器设备 4、测定步骤 （1） 试验准备 （2）测定顺序,二、库仑滴定法,5、结果计算 当库仑积分器最终显示数为硫的质量时，全硫含量按下式计算,St,ad 空气干燥煤样的全硫含量，； m1 库仑积分器显示值，mg; m 煤样的质量，mg。,返回,三、高温燃烧法,1、方法原理 煤在

44、催化剂作用下，在氧气流中燃烧，生成的硫氧化物，用过氧化氢溶液吸收，生成硫酸，用氢氧化钠标液滴定生成的硫酸，根据消耗体积及浓度计算出煤中全硫的含量。 2、试剂和仪器 3、测定步骤 （1）试验准备 （2）测定 （3）空白测定,三、高温燃烧法,4、结果计算 （1）用氢氧化钠标准溶液的浓度计算煤中全硫含量,St,ad 空气干燥煤样的全硫含量，； V1 煤样测定时，氢氧化钠标准溶液的用量，mL; V0 空白测定时，氢氧化钠标准溶液的用量，mL; c 氢氧化钠标准溶液的浓度，mol/L; 0.0016硫的毫摩尔质量， g ； f 校正系数，P66 m 煤样的质量，g。,三、高温燃烧法,(2)用氢氧化钠标准

45、溶液的滴定度计算煤中全硫含量,St,ad 空气干燥煤样的全硫含量，； V 煤样测定时，氢氧化钠标准溶液的用量，mL; V0 空白测定时，氢氧化钠标准溶液的用量，mL; T 氢氧化钠标准溶液的滴定度，g/mL; m 煤样的质量，g。,返回,一、发热量的表示方法,二、发热量的测定方法,三、发热量的计算法,返回,3.4 煤发热量的测定,煤的发热量是煤质分析的重要指标之一。,1. 煤作为动力燃料，其发热量越高，经济价值就越大。,2. 煤在燃烧或气化过程中，还须用煤的发热量计算热平衡、耗煤量和热效率。根据这些计算参数即可考虑改进操作条件和工艺过程，从而设法达到最大的热能利用率。,煤的发热量是表征煤炭各种

46、特征的综合指标，在煤质研究中也是一个十分重要的参数。煤的发热量也是反映煤化程度的指标，还常作为煤碳分类的指标。,一、发热量的表示方法,煤的发热量或热值是指单位质量的煤完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时（室温）所放出的热量，用Q表示。,发热量的单位: J/g、kJ/kg或MJ/kg表示。 过去曾使用卡（cal）作单位，1 cal = 4.1816 J。,发热量的种类和基准,煤的发热量分类： 弹筒发热量 恒容高位发热量 恒容低位发热量,1弹筒发热量：（Qb）,是指单位质量的煤样在量热计和弹筒内，在过量的高压氧气条件下（初始压力为2735大气压）燃烧后产生的热量，也就是用弹筒量热计实测出的热量。,煤中原有的水和氢元素燃烧生成的水冷凝