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煤質(zhì)分析指標(biāo)包括哪些以及怎么計(jì)算？
2018-08-23 02:39:28
測(cè)定煤的水分有何實(shí)際意義？煤中水分存在哪些形態(tài)？
煤的水分是評(píng)價(jià)煤炭經(jīng)濟(jì)價(jià)值最基本的指標(biāo)。因?yàn)槊褐兴趾吭蕉啵旱臒o(wú)用成分也就越多。同時(shí)，煤中有大量水
分時(shí)，不僅煤的有用成分減少，而且大量水分在燃燒時(shí)，還要吸收大量的熱成為水蒸汽蒸發(fā)掉。所以煤的水分越低越
好。但煤中水分特別是內(nèi)在水分與煤的煤化程度有關(guān)：年輕煤內(nèi)在水分最大，強(qiáng)黏結(jié)性煤內(nèi)在水最小，向年老煤過(guò)渡
時(shí)內(nèi)在水分雙有所增加。外在水分與外界氣候等多種因素有關(guān)。所以，煤的全水分既與煤的煤化程度有關(guān)，又與外界
天氣等各種因素有關(guān)。
煤中水分的存在形式，可根據(jù)其結(jié)合狀態(tài)的不同而分為游離水和化合水兩大類。游離水是以物理狀態(tài)（如附著、吸附
等形式）同煤結(jié)合；化合水是經(jīng)化合方式同煤中的礦物質(zhì)結(jié)合，即通常所說(shuō)的結(jié)晶水和結(jié)合水。煤中的游離水，在
105～110ºC的溫度下放置1～2h后一般即可全部蒸發(fā)掉。這是因?yàn)槊褐杏坞x水幾乎完全是以吸附狀態(tài)存在于煤表面的
緣故，而結(jié)晶水通常在200ºC以上才能分解析出。但煤中含量很少的硫酸鈣二水化合物失去溫度僅為163ºC，而高嶺士
組分中的結(jié)合水的分解失去溫度高達(dá)560ºC。
根據(jù)水分存在的不同賦存狀態(tài)，煤中的水分又可分為內(nèi)在水分和外在水分兩種。吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部毛細(xì)孔中的水，
稱為內(nèi)在水分；附著在煤粒表面上的水，稱為外在水分。由于毛細(xì)孔吸附力的作用，內(nèi)在水分比外在水分較難蒸發(fā)。如
外在水分在45～50ºC的溫度下放置一定時(shí)間后即能蒸發(fā)掉，而內(nèi)在水分需要100ºC以上的溫度經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才能蒸發(fā)。
煤粒內(nèi)部毛細(xì)孔吸附的水分達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，內(nèi)在水分達(dá)到最高值。這種水分稱為煤的的最高內(nèi)在水分。由于煤的孔隙
與其煤化程度有一定的規(guī)律，所以煤的最高內(nèi)在水分基本上反映了煤化程度、黏結(jié)性和發(fā)熱量等煤質(zhì)特征。如年輕褐煤
的最高內(nèi)在水分多在30%以上，而最高內(nèi)在水分含量小于1%的煙煤，幾乎都是強(qiáng)黏結(jié)性和高發(fā)熱的肥煤和主焦煤。用最
高內(nèi)在水分來(lái)區(qū)別各種年輕煤最為適宜。
如何利用內(nèi)水和外水的測(cè)定結(jié)果來(lái)計(jì)算煤的全水分？
全水分往往分兩步測(cè)定，即先測(cè)定煤的外在水分，然后再測(cè)定煤的內(nèi)在水分。兩次測(cè)定結(jié)果的和（不能直接相加，需作必
要的換算）就是煤質(zhì)全水分。這里所說(shuō)的外在水分是指煤樣放在空氣中并同空氣的濕度達(dá)到平衡時(shí)所失去的水分。殘留在
煤樣內(nèi)部的水分即為內(nèi)在水分。
根據(jù)外在水分和內(nèi)在水分的測(cè)定結(jié)果，可用下式計(jì)算煤的全水分。
Mt=Mf+Mimh
式中Mt——全水分；%
Mf——外在水分；%
Mimh——內(nèi)在水分；%
如煤樣的水分在運(yùn)送過(guò)程中有損失，外在水分可按下式進(jìn)行補(bǔ)正。
Mf'=M1+Mf
Mf'——補(bǔ)正后的外在水分，%；
M1——在運(yùn)送過(guò)程中煤樣水分的損失，%
收到基低位發(fā)熱量是各種煤用作動(dòng)力燃料的最重要的指標(biāo)之一，因此收到基水分（即煤在燃燒時(shí)的全水分）也是動(dòng)力用
煤的一個(gè)十分重要的指標(biāo)。
什么是煤的礦物質(zhì)？
煤中礦物質(zhì)是煤中除水分以外的所有無(wú)機(jī)質(zhì)的總稱。一般是由各種硅酸鹽物、石英礦物、碳酸鹽礦物、硫酸鹽礦物、金屬
硫化物礦物和氯化亞鐵礦物等組成，按煤中礦物南的不同來(lái)源劃分，通常分為以下3種礦物質(zhì)。
原生礦物質(zhì)
由成煤植物本身所含的礦物質(zhì)形成。這種礦物質(zhì)在煤中的含量很少，一般不超過(guò)1%—2%，但它很難用洗選的方法脫除。
次生礦物質(zhì)
在成煤過(guò)程的初期，由于自然界的多種原因而進(jìn)入煤層中的礦物質(zhì)。這種礦物質(zhì)在煤的含量一般也不高，但也有少數(shù)地質(zhì)條
件比較復(fù)雜的煤田（或煤層）的次生礦物質(zhì)含量較高。
煤中原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)總稱為內(nèi)在礦物質(zhì)。內(nèi)在礦物質(zhì)通常很用選煤的方法除去，只有采用化學(xué)方法才能分離。
外來(lái)礦物質(zhì)
在采煤過(guò)程中混到煤中的頂板、底板和夾石層等的矸石。這種礦物質(zhì)比較容易用洗煤方法除去，大于50mm的矸石還可用手選
的方法揀除。隨著采煤機(jī)械化程度的不斷提高，今后煤中外來(lái)礦物質(zhì)的含量必將越來(lái)越高。為了提高煤炭質(zhì)量，盡量減少大量
矸石的運(yùn)距離運(yùn)送，各礦區(qū)尤其是動(dòng)力煤礦區(qū)急需加快礦井選煤廠的建設(shè)，以便為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供優(yōu)質(zhì)煤炭。
什么是煤的灰分？灰分對(duì)煤的利用有何影響？
煤中灰分是指煤在一定溫度（如815ºC）下完全燃燒后的殘留物，由于煤中的灰分一種無(wú)用物質(zhì)，因此各種用途的煤都要求灰分
越低越好。灰分增高時(shí)，不僅使煤的發(fā)熱量降低，而當(dāng)?shù)V物質(zhì)燃燒后成為灰分時(shí)還要吸收熱量。此外，煤的灰分越高，大量排放
渣時(shí)也要帶走不少熱量。因而煤的灰分越高，它在燃燒和氣化過(guò)程中也就越容易結(jié)渣而影響正常操作。煉焦用煤的灰分對(duì)焦炭質(zhì)
量的影響更大，如煉焦用精煤的灰分每增高0.8%，就使焦炭灰分增高1%，焦炭的強(qiáng)度下降2%，煉鐵時(shí)焦比增高2%～2.5%，高
爐生產(chǎn)能力下降2.5%～3%。造渣量增加2.7%～2.9%，生鐵成本上升0.7%。此外，為使多余的灰分變成爐渣排出，還需要相應(yīng)地
增加助熔劑（石灰石）用量。因此，一般煉焦用煤都需要采用灰分小于10%的精煤。國(guó)家規(guī)定，合格的煉焦精煉灰分最高不超過(guò)
12.5%，但配合煤的灰分不宜超過(guò)10%。
但事物總是一分為二的，在有的煤中灰分也可能以進(jìn)行綜合利用，變廢為寶，為國(guó)家創(chuàng)造大量財(cái)富。如有些高灰分石煤灰渣可以用來(lái)
提釩，殘?jiān)芍圃鞜o(wú)熟料水泥。有的高灰分煤的爐渣因氧化鋁含量高而可從中提取結(jié)晶氯化鋁和固體聚合鋁等化工產(chǎn)品。還有的高灰
分煤可直接作為內(nèi)燃磚而使灰渣變成制磚的原料。有的高灰分塊煤在立窯中燒水泥時(shí)既作燃料又是原料。
為了充分利用煤炭資源，除某些必須使用低灰分煤的廠礦企業(yè)外，一般應(yīng)盡可能多地?fù)接酶呋曳值牧淤|(zhì)煤，以充分利用其熱能，并大力
做好灰渣的綜合利用。但必須注意的是，高灰分煤不宜遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，應(yīng)在礦區(qū)附近就地作為矸石電廠的燃料使用。
什么是煤的揮發(fā)分？測(cè)定煤的揮發(fā)分有何用處？
將煤放在與空氣隔絕的容器內(nèi)，在高溫（如900ºC或950ºC）下經(jīng)不定經(jīng)一定時(shí)間（7min）加熱后，從煤中分解出來(lái)的液體（呈蒸汽狀
態(tài)）和氣體的數(shù)量（減去煤中所含的水分）占試驗(yàn)煤量的比例，就是煤的揮發(fā)分。煤的揮發(fā)分的測(cè)值隨溫度、時(shí)間和所用坩堝的大小、形
狀、材質(zhì)等的不同而有差異。因此測(cè)定方法為規(guī)范性試驗(yàn)方法，測(cè)定結(jié)果應(yīng)稱為揮發(fā)分產(chǎn)率而不能叫揮發(fā)分含量。
煤的揮發(fā)分測(cè)定方法簡(jiǎn)單易行，而且能反映出煤的許多重要特性。如根據(jù)煤的揮發(fā)分產(chǎn)率及焦渣特征（其符號(hào)為CRC），即能初步確定該
種煤的煤化程度、結(jié)焦性和黏結(jié)性、發(fā)熱量以及焦油產(chǎn)率等各種重要性質(zhì)。因此，幾乎世界各國(guó)都采用干燥無(wú)灰基煤的揮發(fā)分作為煤炭分
類的一個(gè)主要指標(biāo)。
為消除礦物質(zhì)含量對(duì)揮發(fā)分的影響，以及排除不能正確反映煤化程度的絲炭類惰性物質(zhì)和孢子、花粉、樹脂等殼質(zhì)組分的影響，因而必須采
用重液分選的精煤（這時(shí)的煤巖組分以能正確反映煤化程度的鏡質(zhì)組為主）來(lái)測(cè)定揮發(fā)分。此外，煉焦工業(yè)中各種配合煤的綜合平均揮發(fā)分
也是配煤煉焦的重要指標(biāo)。
什么是煤的固定碳？計(jì)算煤的固定碳有何用處？煤中固定碳（其符號(hào)FC）是指除去水分、灰分、揮發(fā)分后的殘留物，從100%減去煤的水分、
灰分和揮發(fā)分后的差值即為煤的固定碳含量。從測(cè)定煤炭揮發(fā)分后的殘留焦渣量中減去煤的灰分，也可求得煤的干燥基固定碳含量。由100%
減去干燥無(wú)灰基揮發(fā)分即為干燥無(wú)灰基固定碳含量。固定碳的化學(xué)組分，主要是為碳元素，另外還有一定數(shù)量的氫、氧、氮、硫等其它元素。
從煤的工業(yè)分析指標(biāo)來(lái)看，發(fā)熱量主要是煤中固定碳燃燒產(chǎn)生的。因此國(guó)際上利用工業(yè)分析結(jié)果計(jì)算發(fā)熱量的公式，多以煤的固定碳作為主要
指標(biāo)。國(guó)內(nèi)計(jì)算灰分超過(guò)45%的高灰分煙煤、無(wú)煙煤和石煤發(fā)熱量的經(jīng)驗(yàn)公式，也是以煤的固定碳含量作為主要計(jì)算參數(shù)。煤的干燥無(wú)灰基固
定碳含量與揮發(fā)分一樣，也是表征煤炭變質(zhì)程度的一個(gè)參數(shù)，即煤中固定碳含量隨煤的變質(zhì)程度的增高而增高。一般褐煤的固定碳含量≤60%，
煙煤為50%～90%。無(wú)煙煤的>90%。因此某些國(guó)家（如日本和美國(guó)）的煤炭分類即以干燥無(wú)灰基固定碳含量作為分類指標(biāo)之一。空氣干燥基固
定碳含量也是某些工業(yè)用煤的一個(gè)重要指標(biāo)。如對(duì)合成氨用煤要求固定碳含量>65%。
