浅谈煤的工业分析

摘要：煤炭是国民经济发展中的重要能源，煤炭质量的好坏直接关系到煤的加工利用途径和效果。文章从煤炭的水分、灰分、挥发分、固定碳等参数的检测进行探讨。

关键词：煤；工业分析；水分；灰分；挥发分；固定碳

中图分类号：TQ533 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）09-0110-02

1 煤工业分析的概述

我国是一个产煤用煤大国，但由于需求的增加和工业发展的需要，煤不但是重要的燃料，也是珍贵的冶金、化工能源。因此，煤炭质量的好坏直接关系到煤的加工利用途径和效果。煤的工业分析用的是在工业中最简单的分析手段，具体需要测定四个指标，分别为：水分、灰分、挥发分和固定碳。一般情况下，前三项能够通过直接测量测出来，最后一项即固定碳需要利用差减法进行计算。煤的特性能够通过测定分析来判定，而且这种手段也是煤质评价的根本手段。所以，煤的工业分析结果的准确性也是衡量从事该专业人员工作质量的标准。

2 水分的测定及影响因素

2.1 水分的测定

在煤炭贸易中，煤的水分是一项重要的计质计量指标。煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的工业分析中只测游离水，即煤中全水分，是煤中外在水分和内在水分之和。外在水分，是附着在煤粒表面的水分，是开采后因环境和人为的因素带入的，很容易在空气中蒸发。而内在水分指的是煤粒内部毛细孔吸附的水分。内在水分的含量多少与煤的变质程度有关，在正常条件下，水分在100℃以上才会气化。工业分析的实际进行中，全水分的测定不必分别测外在水分和内在水分，通常采用一步法：称取10～12g粒度小于6mm的煤样，于105℃～110℃的温度下烘干，以质量再也不变为止，水分含量可以通过煤样的重量的变化差进行计算。空气干燥基水分的测定一般采用空气干燥法：称取一定量的空气干燥煤样，在105℃～110℃干燥箱中进行干燥处理，直到质量不变为止，接着依据煤样的质量减少量来进行水分含量的计算。

2.2 在水分测试过程中应注意的问题

2.2.1 全水分试样若密封程度很好，在送往实验室后就要立刻进行测量。

2.2.2 预先通气。预先通气的目的是驱除干燥箱内的空气。每小时通入的氮气量为干燥箱箱膛体积的15倍这个通气速度是国际上常用的通气速度。

2.2.3 预先鼓风。预先鼓风是为了使干燥箱内温度均匀，在煤样放入前3～5min就开始鼓风。

2.2.4 煤样要平摊在称量瓶中。煤样平摊能促使煤中水分均匀蒸发，以缩短检查性干燥周期。

3 灰分的测定及影响因素

3.1 灰分的测定

煤中灰分是煤炭计价指标之一。煤的灰分越高，有效碳的产率就越低，煤的发热量也随之更低。煤的灰分指的是煤燃烧之后剩余的残渣。因为这个残渣是煤中可燃物完全燃烧，煤中矿物质（除水分外所有的无机质）在煤完全燃烧过程中经过一系列分解、化合反应后的产物，所以确切地说，灰分应称为灰分产率。日常工业分析中，采用快速灰化法：将称有一定量煤样的灰皿，从炉外慢慢送进预先已经加热到（815±10）℃的马弗炉内充分灼烧至质量恒定。然后根据残留物占煤样的质量分数作为煤样的灰分。

3.2 在灰分测试过程中应注意的问题

3.2.1 煤样要均匀地铺平在灰皿中。每平方厘米的质量不超过0.15g，以避免局部过厚，燃烧不完全。

3.2.2 灰皿要慢慢推进马弗炉内。首先将第一排灰皿内的煤样进行灰化处理，并等5～10min，在煤样冒烟现象消失的时候，再把后面的二、三、四排灰皿从先到后推进炉内的高温位置，推送的速度一般以2mm/min以内为准。在燃烧过程中，若煤样出现爆炸的情况，则该实验需要作废处理。

3.2.3 实验中所使用的马弗炉必须装有烟囱。灰化过程中要始终保持良好的通风状态，保证炉内空气自然流通，使硫化物一经产生就及时排出。

4 挥发分的测定及影响因素

4.1 挥发分的测定

煤若变质程度越高，则煤的挥发分产率会越低，所以，通过对煤挥发分产率的计算能够对煤种类进行大致的估计，在进行煤炭分类的时候，其中一项非常重要的分类指标就是煤挥发分。挥发分不是煤中固有的，而是在一定的温度下被热解的产物。也就是在特定的温度下，在隔绝空气的情况下，对煤进行加热处理，逸出的气体或者液体中减掉水分后的含量。我们称剩余的残渣为焦渣。煤中挥发分测定是一项规范性很强的试验：称取空气干燥煤样（1±0.01）g（称准至0.0002g），放入带有盖子的坩埚内，在（900±10）℃的温度下，在隔绝空气的条件下进行加热，持续约7min。以减少的质量占煤样质量的百分数减去该每样的水分含量作为煤样的挥发分。

4.2 在挥发分测试过程中应注意的问题

4.2.1 坩埚要带有配合严密盖的瓷标准坩埚，坩埚总质量为15～20g。

4.2.2 要用耐热金属做的坩埚架，其规格尺寸要能使所有的坩埚都在马弗炉恒温区内，并且坩埚底部紧邻热电偶热接点上方。

4.2.3 马弗炉的恒温区要定期测量，装有煤样的坩埚必须放在马弗炉恒温区内。

4.2.4 测定温度应严格控制在900℃±10℃。

4.2.5 装有煤样的坩埚（煤样1±0.01g，称准至0.0002g，平摊）放入马弗炉后，炉温应在3min内恢复到900℃±10℃。

4.2.6 总加热时间（包括温度恢复时间）要严格控制在7min。

4.2.7 坩埚从马弗炉取出后，在空气中冷却时间不宜过长，通常在空气中冷却5min后移入干燥箱冷却至室温大约20min左右，以防焦渣吸水。

5 固定碳

发热量主要是煤中固定碳燃烧产生的，固定碳含量越高发热量越好。

固定碳的计算按下面公式计算：

FCad=100-（Mad+Aad+Vad）

式中：

FCad——空气干燥煤样的固定碳的质量分数，%

Mad——空气干燥煤样的水分的质量分数，%

Aad——空气干燥煤样的灰分的质量分数，%

Vad——空气干燥煤样的挥发分的质量分数，%

参考文献

[1]GB/T 212-2008 煤的工业分析方法[M].北京：中国标准

出版社.

[2]GB/T 211-2007 煤中全水分的测定方法[M].北京：中国

标准出版社.

作者简介：萧一飞（1972—），男，江苏靖江人，靖江市产品质量监督检验所助理工程师，研究方向：产品质量检验。

（责任编辑：文 森）