摘要：煤炭是國民經(jīng)濟(jì)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(cè)進(jìn)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(hào)：TQ533 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）09-0110-02

1 煤工業(yè)分析的概述

我國是一個(gè)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(jiǎn)單的分析手段，具體需要測(cè)定四個(gè)指標(biāo)，分別為：水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳。一般情況下，前三項(xiàng)能夠通過直接測(cè)量測(cè)出來，最后一項(xiàng)即固定碳需要利用差減法進(jìn)行計(jì)算。煤的特性能夠通過測(cè)定分析來判定，而且這種手段也是煤質(zhì)評(píng)價(jià)的根本手段。所以，煤的工業(yè)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性也是衡量從事該專業(yè)人員工作質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。

2 水分的測(cè)定及影響因素

2.1 水分的測(cè)定

在煤炭貿(mào)易中，煤的水分是一項(xiàng)重要的計(jì)質(zhì)計(jì)量指標(biāo)。煤的水分直接影響煤的使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存。煤的工業(yè)分析中只測(cè)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(xì)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(huì)氣化。工業(yè)分析的實(shí)際進(jìn)行中，全水分的測(cè)定不必分別測(cè)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?，水分含量可以通過煤樣的重量的變化差進(jìn)行計(jì)算?？諝飧稍锘值臏y(cè)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(jìn)行干燥處理，直到質(zhì)量不變?yōu)橹?，接著依?jù)煤樣的質(zhì)量減少量來進(jìn)行水分含量的計(jì)算。

2.2 在水分測(cè)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(shí)驗(yàn)室后就要立刻進(jìn)行測(cè)量。

2.2.2 預(yù)先通氣。預(yù)先通氣的目的是驅(qū)除干燥箱內(nèi)的空氣。每小時(shí)通入的氮?dú)饬繛楦稍锵湎涮朋w積的15倍這個(gè)通氣速度是國際上常用的通氣速度。

2.2.3 預(yù)先鼓風(fēng)。預(yù)先鼓風(fēng)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(fēng)。

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(cè)定及影響因素

3.1 灰分的測(cè)定

煤中灰分是煤炭計(jì)價(jià)指標(biāo)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?jiān)?。因?yàn)檫@個(gè)殘?jiān)敲褐锌扇嘉锿耆紵?，煤中礦物質(zhì)（除水分外所有的無機(jī)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(jìn)預(yù)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?jǐn)?shù)作為煤樣的灰分。

3.2 在灰分測(cè)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(jìn)馬弗爐內(nèi)。首先將第一排灰皿內(nèi)的煤樣進(jìn)行灰化處理，并等5～10min，在煤樣冒煙現(xiàn)象消失的時(shí)候，再把后面的二、三、四排灰皿從先到后推進(jìn)爐內(nèi)的高溫位置，推送的速度一般以2mm/min以內(nèi)為準(zhǔn)。在燃燒過程中，若煤樣出現(xiàn)爆炸的情況，則該實(shí)驗(yàn)需要作廢處理。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)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(fēng)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(shí)排出。

4 揮發(fā)分的測(cè)定及影響因素

4.1 揮發(fā)分的測(cè)定

煤若變質(zhì)程度越高，則煤的揮發(fā)分產(chǎn)率會(huì)越低，所以，通過對(duì)煤揮發(fā)分產(chǎn)率的計(jì)算能夠?qū)γ悍N類進(jìn)行大致的估計(jì)，在進(jìn)行煤炭分類的時(shí)候，其中一項(xiàng)非常重要的分類指標(biāo)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(duì)煤進(jìn)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?jiān)鼮榻乖?。煤中揮發(fā)分測(cè)定是一項(xiàng)規(guī)范性很強(qiáng)的試驗(yàn)：稱取空氣干燥煤樣（1±0.01）g（稱準(zhǔn)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(jìn)行加熱，持續(xù)約7min。以減少的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?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(cè)試過程中應(yīng)注意的問題

4.2.1 坩堝要帶有配合嚴(yán)密蓋的瓷標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)上方。

4.2.3 馬弗爐的恒溫區(qū)要定期測(cè)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(cè)定溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在900℃±10℃。

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

4.2.6 總加熱時(shí)間（包括溫度恢復(fù)時(shí)間）要嚴(yán)格控制在7min。

4.2.7 坩堝從馬弗爐取出后，在空氣中冷卻時(shí)間不宜過長(zhǎng)，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(jì)算按下面公式計(jì)算：

FCad=100-（Mad+Aad+Vad）

式中：

FCad——空氣干燥煤樣的固定碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

Mad——空氣干燥煤樣的水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

Aad——空氣干燥煤樣的灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

Vad——空氣干燥煤樣的揮發(fā)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

參考文獻(xiàn)

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

出版社.

[2]GB/T 211-2007 煤中全水分的測(cè)定方法[M].北京：中國

標(biāo)準(zhǔn)出版社.

作者簡(jiǎn)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(yàn)所助理工程師，研究方向：產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)。

（責(zé)任編輯：文 森）