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煤質分析及分析儀器-長沙元德
2018-07-24 01:35:14
1、煤樣的制備
由于煤炭是一種化學組成和粒度組成很不均勻的混合物，要從大量的煤樣中取出少量的代表性的作品，就必須按照一定的操作程序與煤樣進行加在。在制樣的過程中，這種縮分必須嚴格按照規定操作，使保留和棄去兩部分樣品質量接近，如果有很大的差異，即使下一步分析化驗再準確，其結果也毫無意義。由此來看，制樣是關系到分析試驗結果是否準確的最重要環節。
煤樣的制備是按照規定把較大量煤樣加工成少量的具有代表性試樣的過程。它包括：破碎、篩分、混和、縮分和干燥。具體操作就是將不少于3.75kg的煤樣全部破碎到3mm以下，并且全部通過圓孔篩用二分器縮分出100g，再制成分析煤樣，制好的煤樣要在室溫下干燥1h后，質量變化不超過0.1%，達到空氣干燥狀態，以保證測試結果的穩定性。
2、煤的工業分析
2.1 灰分的測定
煤的灰份不是煤中的固有成分，而是煤在規定條件下完全燃燒的殘留物，測定灰份的方法有兩種，一種是緩慢灰化法（慢速法），另一種是例常分析的快速法。
2.2 揮發份的測定
煤的揮發份是指煤的氣體可燃物，它主要由碳氫化合物組成，工業分析中測定的揮發份不是煤中原來固有的揮發物質，而是煤在嚴格規定下加熱時的熱分解產物，改變任何試驗條件都會給測定結果帶來不同程度的影響。
2.3 全硫的測定
國家標準中規定測硫有重量法（艾氏卡法），高溫燃燒中和法和庫侖滴定法。我們目前采用的是國際庫侖滴定法，該方法操作簡單、快捷、準確。
煤在1150ºC的管式爐中燃燒，煤中各種形態的硫均被氧化和分解為二氧化硫和三氧化硫，生成三氧化硫與水化合生成亞硫酸，以電生碘、電生溴來氧化滴定亞硫酸，根據電生碘或電生溴所消耗的電量，計算煤中全硫的含量。
2.4 膠質層測定
煤在煉焦加熱過程中，煤粒表面形成一種氣態、液態、固態比例不穩定的混合物即我們所說的膠質體。各煤粒之間的結合就通過膠質體粘結在一起，隨著溫度的提高，膠質體固化，就形成焦炭。那么膠質層最大厚度Y值就是指煤在加熱過程中，形成和消失膠質體過程中瞬間所產生膠質體的最大值。它只是數量的概念，沒有質量的概念。有時Y值相同，質量卻不同，也就是說膠質體產生的多，粘結性不一定好。它只是評價煉焦煤產生膠質體的數量。
膠質層指數和測定過程反映了工業焦爐煉焦的全過程，Y值直接反映了煤的膠質體特性和數量，是煤結焦性好壞的一個標志，它被列為煤分類的工藝性指標。
2.5 粘結指數
煉焦用煤也有不產生或產生少量膠質體的組分存在，我們稱其為惰性物質，這些物質通過其他煤粒表面產生的膠質體結合在一起，形成焦炭。粘結指數G值就是評價膠質體粘結惰性物質能力的指標。其測定就是以一定質量的煉焦煤試樣和專用的無煙煤（沒有粘結性）混合均勻，在規定條件下加熱成焦，所得焦炭在一定規格的轉鼓內進行強度檢驗，以焦塊的耐磨強度表示試驗煤樣的粘結能力。粘結指數是煤分類中判別煤的一個重要指標，它的優點是方便、快捷、煤樣用量少。
3 煤質分析儀器與現代化分析方法簡介
3.1 一般分析儀器
具有一般煤質分析能力的煤質化驗室需購置的儀器主要有：測試煤中熱值的量熱儀；測試煤的水分、灰分、揮發分和固定碳4種指標的工業分析儀；測試煤中元素含量的測硫儀、碳氫測試儀；還有關系到鍋爐燃煤安全的煤灰熔融性測定儀等。
3.2 紅外快速煤質分析儀
通過應用紅外快速煤質分析儀進行煤的工業分析，其結果是具有很高的可信度的。原 GB 212-91 用電子天平精確稱取一個試樣1。0000+0。0002g大約需3min左右，而用紅外快速煤質分析儀電子天平只需幾秒鐘就可完成一個試樣的稱量，而且用紅外快速煤質分析儀還能夠進行批量分析，這不僅加快了分析速度，提高了分析質量，也減少了人為因素對分析結果的影響。故用紅外快速煤質分析儀進行煤的工業分析具有很好的應用前景。
3.3 紅外快速分析儀
紅外快速分析儀的檢測原理為熱重分析法，將遠紅外加熱設備與稱量用的電子天平結合在一起在特定的氣氛條件、規定的溫度（可設定）、規定的時間（可設定）內對受熱過程中的試樣予以稱重，以此計算出試樣的水分、灰分等工業分析指標。 相對于烘箱、馬弗爐測定水分灰分的方法，該儀器具備很多優點。自動稱量，減少了人工稱量產生的誤差。利用0號坩堝較正省去了試樣冷卻時間，縮短試驗時間。試驗過程中免除了人工干預。試驗過程中消除了安全隱患（人員高溫燙傷）。自動計算、打印試驗結果，減少了人工計算產生的誤差，降低了勞動強度，提高了工作效率。試驗數據保存在電腦中，便于查詢和統計。自動化程度高，試驗時只要將樣品放入坩堝內，測定結果將自動報出。
3.4 脈沖中子煤質分析儀
使用中子技術可以減少費用和測量時間，而這兩項指標對煤炭工業來說十分重要，其他的分析技術包括X射線熒光(XRF）和瞬發Y中子活化分析對于分析C和O等元素不利。脈沖快熱中子活化分析可直接測量物質中的元素組成。非常適合分析不同的樣品。利用脈沖中子束可以測量低原子序數的C和O元素。脈沖快熱中子分析的基礎是脈沖中子發生器，脈D-T中子發生器可以引發多種核反應。由這些反應生在的Y射線可被適合的探測器測到（常用的是鍺酸鉍晶體），在中子脈沖期間，Y射線譜主要包括（n,n’Y）（n，PY）（n，Y）反應產生的Y射線，在中子間歇期間，一些快中子仍然與物質中的輕元素碰撞而損失能量。當中子能量低于1eV時，中子被一些元素如H，N和Fe通過（n,Y）反應被俘獲。由這些反應生成的Y射線可以被存儲在多道分析器（MCA）的不同存儲區。利用計算機機可計算出精確的結果。
結論
煤炭是國家的重要能源，即使在石油需求量不斷增長的今天，做為一次能源的煤炭仍占有相當重要地位。為了更充分有效地利用煤炭資源，在煤炭資源勘探階段，就開始了一系列的煤炭質量的檢驗，發便規劃開發計劃，煤炭在開采過程中也要對煤炭質量進行檢驗和監測。煤炭在銷售中還在通過煤質分析對煤炭質量作出評估，以確定商品煤的售價。重要的是煤炭做為重要的煤化工原料被利用時，煤質化驗分析就更為必要。總之，無論是煤炭的開發、利用或是精加工，深加工都離不開煤質分析。
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