低硫煤灰分测定方法探讨及其经济效益

邱美瑜

在煤炭质量化验工作中，灰分测定是基础项目，是进行煤质评价、加工利用、销售计价等方面的重要指标。同一煤种，灰分含量越低，发热量就越高。反之，灰分含量越高，发热量就越低。作为提供能源的有机化石矿物，煤炭灰分越高，其工业利用价值就越低，煤炭价格也就越低。

国家标准GB/T212～2008中，煤炭灰分测定方法有缓慢灰化法（仲裁法），和快速灰化法，其中快速灰化法测定时煤样易爆燃，容易导致试验作废。该方法相对少用，本文针对缓慢灰化法，对低硫煤灰分测定过程中在500℃停留30min与不停留30min的测定方法进行对比，从而选择精准有效的测定方法。

一、煤炭灰分测定原理

煤炭的灰分不是煤炭中固有的成分，而是煤炭在规定条件下完全燃烧后的残留物，是煤炭中矿物质在一定条件下经过一系列分解、化合等复杂反应而形成的，是煤炭中矿物质的衍生物。

灰分测定的主要化学反应如下。

1.粘土和页岩矿物质失去结晶水

4. 与煤中有机物结合的金属元素氧化成金属氧化物

慢灰的测定依据是根据煤中黄铁矿和有机硫与碳酸钙不同的热分解温度来制定的，这样可以避免SO3与CaO重新结合生成硫酸钙（CaSO4）而固定下来使灰分偏高。

二、影响煤灰分测定结果的主要因素

从煤炭灰分测定的化学反应中可以看出，引起煤炭灰分测定误差的主要因素有三个，一是黄铁矿的氧化程度；二是碳酸盐（主要是方解石）分解程度；三是灰中固定的硫的多少。

三、提高煤炭灰分测定精准度的措施

为了测定可靠的灰分产率，减少误差，必须使煤炭中黄铁矿氧化完全，方解石分解完全，三氧化硫和氧化钙间的反应降低到最低程度。笔者认为，具体可以采取以下措施：1.采用慢速灰化法测定，使煤炭中硫化物在碳酸盐分解前就完全氧化并排出，避免碳酸钙生成。2.煤炭灰化过程中，要始终保持良好的通风状态，使硫氧化物在碳酸盐一经生成就及时排出。因此要求马弗炉装有烟囱，在炉门上有通风眼或将炉门开启一小缝，使炉内空气可自然流通。3.在灰分测定过程中，煤样在灰皿中要铺平（0.15g/cm2），以避免局部过厚，一方面避免燃烧不完全，另一方面可防止底部煤样中硫化物生成的二氧化硫被上部碳酸盐分解生成的氧化钙固定。4.在足够高（>800℃）的温度下燃烧足够长的时间，以保证碳酸盐完全分解及二氧化碳完全排出。5.天湖山矿区的煤炭为特低硫无烟煤（硫含量在0.2%左右），基本不含硫铁矿，硫基本是以有机硫的形式存在的，煤中有机硫在500℃以前就基本上氧化完全，生成SO2排出，基本不会与碳酸盐的分解物生成硫酸盐。因此，公司煤炭灰分测定过程中，在500℃停留30min或是不停留30min，灰分结果无明显偏向，符合国家标准GB/T212-2008中灰分测定的重复性限要求。

四、煤炭灰分测定实验

笔者选择不同灰分级别的煤样48个，依据国家标准GB/T212-2008中缓慢灰化法分二次进行测定，一次在500℃时停留30分钟（方法A），一次在500℃时不停留30分钟（方法B），两种方法测定都进行重复测定。（见附表）

五、煤炭灰分测定方法结果选择

通过试验，笔者认为，低硫煤的灰分测定方法可以选择缓慢灰化法中的在500℃时不停留30min（方法B）这种方法，具有节电节时减少工作量的效果。 1.减少用电量：日常灰分测定时需使用2台4千瓦的马弗炉，如果每台马弗炉每天减少用电30min，每天可节省电量4千瓦/时。2.减化操作步骤：使用该种测定方法，煤炭化验人员在化验过程中，在500℃时不必对控温系统进行调整及计时，既可避免因温度控制不好和时间控制不准确影响测试结果，又可减轻工作量。3.缩短测定时间：使用该种方法，每天的灰分测定同期可减少30min，在较短的时间内可及时得出化验数据，为煤炭销售提供依据。

在当前煤炭市场不容乐观的特殊时期，很多公司与用户均采用“以质计价”的销售方式，灰分测定结果的准确与否将直接影响供需双方的经济效益。当前煤炭客户对煤质要求越来越高，需快速准确提供煤炭质量情况，通过这种测定方法既可以减少企业用人，提高工作效率，也可为提高企业的经济效益奠定基础。

参考文献：

李英华.煤质分析应用技术指南[M].中国标准出版社，2009.

（作者单位：福建省天湖山能源实业有限公司）