第3章 煤的工业分析和元素分析.ppt

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1、 第三章第三章 煤的工业分析和元素分析煤的工业分析和元素分析3.1 煤样的采集煤样的采集3.2 煤的工业分析煤的工业分析 3.3 煤中硫的测定煤中硫的测定 3.4 煤发热量的测定煤发热量的测定 3.5 工业分析结果计算煤的发热量工业分析结果计算煤的发热量 主要内容主要内容3.2 煤样的制备煤样的制备n一、采样基础知识n煤样的采集是指按照国家标准规定的方法采取具有代表性煤样的过程，简称采样。n1.采样中常用的基本概念n（1）批 n（2）采样单元 n（3）子样 n（4）总样 n（5）分样 3.1 煤样的采集煤样的采集n2采样的基本原理n采样的基本原理就是在一批煤的各规定位置上分别采取一定量的若干个

2、子样，由此汇集成一个总样。子样的份数是由煤的不均匀程度和采样的精密度所决定，子样质量达到一定限度之后，再增加质量就不能显著提高采样的精密度。3.1 煤样的采集煤样的采集n二、商品煤样采取方法n1采取商品煤样对采样工具的要求n采样工具的大小、规格、型号关系到采样的质量。各国采样工具的尺寸都以煤的粒度的倍数来确定，一般为粒度的2.03.0倍。n2采样精密度n国家标准GB 475-1996商品煤样采取方法中，根据煤炭品种和灰分来规定采样精密度，具体数值如表3-1。3.1 煤样的采集煤样的采集n3采样单元n4子样数目和质量n5煤流中采取商品煤样n6火车顶部采取商品煤样n【例题3-1】设一节车皮容量为5

3、0t，分别画出下列要求的采样点布置情况。n以200t煤量的原煤为一采样单元；n以50t煤量的原煤为一采样单元；n以150t煤量的精煤为一采样单元。3.1 煤样的采集煤样的采集n三、生产煤样采取方法n1采取生产煤样的总则n2生产煤样的采样要点n3采取生产煤样时应注意的问题n四、煤层煤样采取方法 n1煤层煤样及其采取目的n2采取煤层煤样的总则n3煤层煤样采取方法3.1 煤样的采集煤样的采集n4煤层煤样分析试验结果的整理n按GB/T 217真相对密度测定方法和GB/T 212工业分析方法测定每一分层煤样的真相对密度和灰分。根据测定结果，分别计算全部分层煤样、应开采部分分层煤样和煤分层煤样的加权平均灰

4、分，其计算公式如下：3.1 煤样的采集煤样的采集d煤样的加权平均灰分（干燥基），%；Ad1、Ad2、Adn第1、2n个煤分层或夹石层的灰分 （干燥基），%；t1、t2、tn第1、2n个煤分层或夹石层的厚度，m；TRD1、TRD2TRDn第1、2n个煤分层或夹石层的真相对密度。3.1 煤样的采集煤样的采集n（3）根据应开采部分各分层煤样算出的加权平均灰分与可采煤样灰分之间的相对差值不得超过10%，如超过限度时，则所采的煤样作废，应重新采取。n其相对差值按下式计算：3.1 煤样的采集煤样的采集式中应开采部分各分层煤样的加权平均灰分（干燥基），%；可采煤样灰分（干燥基），%。3.1 煤样的采集煤样的

5、采集n可采煤样的分析试验结果 3.1 煤样的采集煤样的采集n一、煤样制备的程序n煤样的制备包括破碎、筛分、混合、缩分和干燥等程序。煤样的缩制实际上是按粒度不同分级进行的，通常分为25mm、13mm、6mm、3mm、1mm五组，最后制备成小于0.2mm的分析煤样。n1.破碎n2.筛分n3.混合3.2 煤样的制备煤样的制备n4.缩分n5.干燥 3.2 煤样的制备煤样的制备n二、煤样的减灰n1.减灰重液的相对密度n（1）烟煤、褐煤一般用相对密度为1.4的重液减灰，如用该重液减灰后灰分仍大于10%，应另取煤样用相对密度为1.35的重液减灰，如灰分仍大于10%，则不再减灰。n（2）无烟煤用的减灰重液相对

6、密度（减灰相对密度）可按原煤样的干基真相对密度（n）d、干燥无矿物质基真相对密度（）dmmf和干基灰分（Ad）的关系按下式计算：3.2 煤样的制备煤样的制备三、煤样的制备煤样制备程序图 3.2 煤样的制备煤样的制备第三节煤质分析中常用基准和符号n一、煤质分析的常用基准n新旧标准中各种基采用的名称及符号对照表 n二、煤质分析中的常用符号n部分煤质及工艺性质分析项目符号的新旧标准对照表 3.3 煤质分析中常用基准和符号续表3.4 煤的工业分析煤的工业分析n一、常用的符号和基准一、常用的符号和基准n二、水分的测定二、水分的测定 n三、灰分的测定三、灰分的测定 n四、挥发分产率的测定四、挥发分产率的测

7、定 n五、固定碳含量的计算五、固定碳含量的计算 n六、不同基准分析结果的换算六、不同基准分析结果的换算 一、常用的符号和基准一、常用的符号和基准 1分析项目的名称及表示符号分析项目的名称及表示符号表表1 1 分析试验项目及符号分析试验项目及符号项项目目水分水分灰分灰分挥发挥发分分固定固定碳碳发热发热量量矿物矿物质质符符号号MAVFCQMMC、H、O、N、S及及煤煤灰灰中中化化学学成成分分等等仍仍以以元元素素名称为代表符号。名称为代表符号。ashvolatile compoundfixed carbonquantity of produced heatmineral mattermoisture

8、2存在形态或操作情况指标及符号存在形态或操作情况指标及符号表表2 2 常用指标及符号常用指标及符号项目外在或游离内在全高位低位恒容恒压符号finhtgrnetvpfreeinherence totalnether3各种基准的表示符号各种基准的表示符号n基准是指煤样所处的状态。用不同状态的煤样分基准是指煤样所处的状态。用不同状态的煤样分析试验，将得出不同的结果，所以基准又是用以析试验，将得出不同的结果，所以基准又是用以计算和表达测定值的主要依据之一。计算和表达测定值的主要依据之一。收到基（收到基（ar）as received空气干燥基（空气干燥基（ad）airdry干基（干基（d）dry干燥无灰

9、基（干燥无灰基（daf）dry af干燥无矿物质基（干燥无矿物质基（dmmf）mineral matter tree收到基（收到基（arar）就其含义而言，就其含义而言，是从收到的一批煤样中取出具有是从收到的一批煤样中取出具有代表性的煤样代表性的煤样，以此种状态的煤样测定的结果并以，以此种状态的煤样测定的结果并以此基表示的值，称为收到基。此基表示的值，称为收到基。空气干燥基（空气干燥基（adad）v是是指指煤煤样样所所处处环环境境与与水水蒸蒸气气压压达达到到平平衡衡时时的的煤煤样样。在在新新标标准准中中规规定定：煤煤样样若若在在空空气气中中连连续续干干燥燥1小小时时后后质质量量变变化化不不超超

10、过过0.10%，则认为达到空气干燥状态。，则认为达到空气干燥状态。干基干基（d d）以以无水状态无水状态的煤样为标准的分析结果表示方的煤样为标准的分析结果表示方法。法。干燥无灰基（干燥无灰基（daf）v它是以假想的无水无灰状态的煤为基准的分它是以假想的无水无灰状态的煤为基准的分析结果表示方法。析结果表示方法。二、水分的测定二、水分的测定 n煤的水分是评价煤炭经济价值的最基本的指煤的水分是评价煤炭经济价值的最基本的指标。因为煤中水分含量越多，煤的无用成分标。因为煤中水分含量越多，煤的无用成分也越多，同时有大量水分存在，不仅煤的有也越多，同时有大量水分存在，不仅煤的有用成分减少，而且它在煤燃烧时要

11、吸收大量用成分减少，而且它在煤燃烧时要吸收大量的热成为水蒸汽蒸发掉。所以煤的水分越低的热成为水蒸汽蒸发掉。所以煤的水分越低越好。越好。（一）煤中水分的存在形态一）煤中水分的存在形态 （二）煤中全水分（二）煤中全水分（M Mt t）的测定的测定 （三）分析煤样的水分测定（三）分析煤样的水分测定 （一）煤中水分的存在形态（一）煤中水分的存在形态n分为两类分为两类 :化合水、游离水化合水、游离水 1 1化合水：化合水：以以化化合合方方式式和和煤煤中中矿矿物物质质结结合合的的水水，即即通通 常常 所所 说说 的的 结结 晶晶 水水，例例 如如 硫硫 酸酸 钙钙（CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O

12、 O）、高高岭岭土土（AlAl2 2O O3 3 2SiO2SiO4 4 2H2H2 2O O）中中的的结结晶晶水水。结结晶晶水水要要在在200200以上才能分解析出。以上才能分解析出。2 2游离水：游离水：以物理状态（如附着、吸附等形式）和煤结合的水。以物理状态（如附着、吸附等形式）和煤结合的水。根据存在的不同结构状态，分为以下两种：根据存在的不同结构状态，分为以下两种：外在水分（外在水分（MfMf）是是指指煤煤在在开开采采、运运输输、储储存存和和洗洗选选过过程程中中润润湿湿在在煤煤的的外外表及大毛细孔（直径表及大毛细孔（直径10cm10cm）中的水分。中的水分。内在水分（内在水分（Minh

13、Minh）内在水分是指吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔内在水分是指吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔（直径（直径10cm）中的水分。这部分水分较难蒸发。中的水分。这部分水分较难蒸发。（二）煤中全水分二）煤中全水分（Mt或或Mar）的测定）的测定 煤中全水分的测定有三种方法煤中全水分的测定有三种方法:A、B、C 方方法法A仅仅适适用用于于烟烟煤煤和和无无烟烟煤煤，并并作作为为测测定定烟烟煤煤和和无烟煤水分的仲裁测定方法；无烟煤水分的仲裁测定方法；方方法法B和和方方法法C适适用用于于褐褐煤煤、烟烟煤煤和和无无烟烟煤煤，但但以以方方法法B作为测定褐煤全水分的仲裁方法。作为测定褐煤全水分的仲裁方法。按测定的速度

14、来说按测定的速度来说:方法方法A为常规测定法，方法为常规测定法，方法B、C为快速测定法。为快速测定法。结果计算结果计算 式中式中 M Mt t煤样的全水分；煤样的全水分；m m煤样的质量，煤样的质量，g g；m m1 1煤样干燥后减轻的质量，煤样干燥后减轻的质量，g g。全水份测定注意问题全水份测定注意问题 1.1.在测定煤样的全水分以前，应仔细检查贮存煤在测定煤样的全水分以前，应仔细检查贮存煤样的容器密封情况，擦净容器表面，称量，并与容样的容器密封情况，擦净容器表面，称量，并与容器标签上所注明的质量进行核对。器标签上所注明的质量进行核对。如如果果煤煤样样在在运运送送过过程程中中水水分分有有损

15、损失失，则则可可按按下下式求出补正后的煤样全水分：式求出补正后的煤样全水分：M1为煤样在运送过程中水分的损失量（为煤样在运送过程中水分的损失量（%）全水份测定注意问题全水份测定注意问题 2.全水分测定结果的允许误差全水分测定结果的允许误差表表3 3 平行测定全水分的允许误差平行测定全水分的允许误差全水分全水分（Mt，%）平行测定结果的平行测定结果的允许误差（允许误差（%）10100.400.50*在同一化验室进行全水分测定时在同一化验室进行全水分测定时（三）分析煤样的水分测定三）分析煤样的水分测定 分析煤样的水分就是空气干燥基水分Mad ，测定方法分为常规方法、快速方法和蒸馏方法三种。Mad分

16、析煤样水分分析煤样水分 ；m1分析煤样干燥后失去的质量，分析煤样干燥后失去的质量，g；m分析煤样的质量，分析煤样的质量，g。三、灰分的测定三、灰分的测定 n煤的灰分是煤中所有可燃物完全燃烧以及矿物质（除煤的灰分是煤中所有可燃物完全燃烧以及矿物质（除水分以外的所有无机质的总称）在一定温度下，经一水分以外的所有无机质的总称）在一定温度下，经一系列复杂化学反应以后所剩下的系列复杂化学反应以后所剩下的残渣残渣，用符号，用符号A A表示。表示。灰分全部来自矿物质，但其组成和数量又不同于煤灰分全部来自矿物质，但其组成和数量又不同于煤中原有矿物质，因此煤的灰分应称为中原有矿物质，因此煤的灰分应称为“灰分产率

17、灰分产率”。测定煤的灰分，对于鉴定煤的质量以及确测定煤的灰分，对于鉴定煤的质量以及确定其使用价值也有重要意义定其使用价值也有重要意义n因为煤中灰分是有害物质，所以各种用途的煤，因为煤中灰分是有害物质，所以各种用途的煤，灰分越低也就越好。虽然煤灰是煤中有害物，灰分越低也就越好。虽然煤灰是煤中有害物，但进行综合利用后，也会变废为宝，为国家创但进行综合利用后，也会变废为宝，为国家创造财富的。造财富的。1仪器 灰皿 长方形灰皿长方形灰皿 2测定过程 n称称取取分分析析煤煤样样1 0.1g，于于已已经经在在815 10灼灼烧烧恒恒量量的的灰灰皿皿中中，轻轻微微振振动动，使使样样品品分分散散为为均均匀匀的

18、的薄薄层层，置置温温度度低低于于100的的高高温温炉炉中中。在在炉炉门门留留有有约约15mm左左右右的的缝缝隙隙供供自自然然通通风风，控控制制加加热热速速度度，使使炉炉温温在在30min左左右右缓缓慢慢升升高高至至500并并保保持持此此温温度度30min。然然后后，升升高高温温度度至至815 10，关关闭闭炉炉门门，在在此此温温度度下下继继续续灼灼烧烧1h。取取出出灰灰皿皿，于于干干燥燥器器中中冷冷至至室室温温（约约20min）称称量量，然然后后进进行行检检查查性性灼灼烧烧，每每次次进进行行20min，直直到到煤煤样样的的质质量量变变化化小小于于0.001g时时为为止止，取取最最后后一一次次质

19、质量量计计算算。灰灰分分15%的的样样品品，可不必进行检查性灼烧。可不必进行检查性灼烧。3.计算式中式中 m试料的质量，试料的质量，g；m1灼烧后残渣质量，灼烧后残渣质量，g。4 4灰分灰分测测定的允定的允许误许误差差 表表4 4 灰分测定的允许误差（灰分测定的允许误差（%）灰分（灰分（%）同一实验室同一实验室不同实验室不同实验室300.20.30.50.30.50.7四、四、挥发挥发分分产产率的率的测测定定 n 将煤放在与将煤放在与空气隔绝空气隔绝的容器内，在高温下经的容器内，在高温下经一定时间加热后，煤中的一定时间加热后，煤中的有机质和部分矿物质分有机质和部分矿物质分解解为为气体气体释出，

20、由减小的质量再减去水的质量即释出，由减小的质量再减去水的质量即为为煤的挥发分煤的挥发分。因因为为煤煤中中可可燃燃性性挥挥发发分分不不是是煤煤的的固固有有物物质质，而而是是在在特特定定条条件件下下，煤煤受受热热的的分分解解产产物物，而而且且其其测测定定值值受受温温度度、时时间间和和所所用用坩坩埚埚的的大大小小、形形状状等等不不同同而而异异，测测定定方方法法为为规规范范性性试试验验方方法法，因因此此所所测测的的结结果果应应称称为为挥挥发发分分产产率率，用用符号符号V V表示。表示。主要指标主要指标 根根据据挥挥发发分分产产率率的的高高低低，可可以以初初步步判判别别煤煤的的变变质质程程度度、发发热热

21、量量及及焦焦油油产产率率等等各各种种重重要要性性质质，而而且且几几乎乎世世界界各各国国都都采采用用干干燥燥无无灰灰基基挥挥发发分分作作为煤分类的一个主要指标。为煤分类的一个主要指标。工业生产上用煤也都首先需要了解挥发分是工业生产上用煤也都首先需要了解挥发分是否合乎要求，所以煤的挥发分是了解煤性质和否合乎要求，所以煤的挥发分是了解煤性质和用途的最基本也是最重要的指标，也是煤分类用途的最基本也是最重要的指标，也是煤分类的重要指标。的重要指标。1仪器 磨口坩磨口坩埚埚 高温炉高温炉 坩坩埚埚架架 坩埚盖外缘坩埚盖外缘槽形，此槽槽形，此槽正好盖在坩正好盖在坩埚口的外缘埚口的外缘上，在盖内上，在盖内边有

22、凹处，边有凹处，以备挥发释以备挥发释出。出。n高温炉高温炉 n带热电偶和调温器，炉壁留有一个排气孔。炉带热电偶和调温器，炉壁留有一个排气孔。炉膛内必须有一个温度稳定的恒温区，以保证炉膛内必须有一个温度稳定的恒温区，以保证炉内温度能恒定在内温度能恒定在900900 1010范围内。范围内。坩埚架坩埚架 用镍铬丝制成，用镍铬丝制成，其规格以能放其规格以能放置置6 6个坩埚为好，个坩埚为好，大小应与炉内大小应与炉内900900 1010稳定稳定温度区相适应，温度区相适应，放在架上的坩放在架上的坩埚底部应与炉埚底部应与炉堂底距离堂底距离202030mm30mm。2测测定定过过程程 称称 取取 分分 析

23、析 煤煤 样样 1 1 0.010.01g g，于于 已已 在在900900 1010灼灼烧烧恒恒量量的的专专用用坩坩锅锅内内，轻轻敲敲坩坩埚埚使使试试样样摊摊平平，然然后后盖盖上上坩坩埚埚盖盖，置置于于坩坩埚埚架架上上，迅迅速速将将坩坩埚埚架架推推至至已已预预先先加加热热至至900900 1010的的高高温温炉炉的的稳稳定定温温度度区区内内，并并立立即即开开动动秒秒表表，关关闭闭炉炉门门。准准确确灼灼烧烧恰恰好好7min7min，迅迅速速取取出出坩坩埚埚架架，在在空空气气中中放放置置5 56min6min，再再将将坩坩锅锅置置于于干干燥燥器器中中冷冷却却至至室室温温，称称量量。计算挥发分产率

24、。计算挥发分产率。3.3.计计算算式中式中 m试料的质量，试料的质量，g；m1样品加热后减少的质量，样品加热后减少的质量，g。4 4注意事注意事项项 当当打打开开炉炉门门，推推入入坩坩埚埚架架时时，炉炉温温可可能能下下 降降，但但 是是 在在 3min3min内内 必必 须须 使使 炉炉 温温 达达 到到900900 1010，否，否则试验则试验作作废废。从从加加热热至至称称量量都都不不能能揭揭开开坩坩埚埚盖盖，以以防防焦渣被氧化，造成焦渣被氧化，造成测测定定误误差。差。每次每次测测定后，坩定后，坩埚埚内常附着一内常附着一层层黑色碳黑色碳烟，烟，应应灼灼烧烧除去后再使用除去后再使用。5 5测测

25、定定挥发挥发分分产产率的允率的允许误许误差差 表表5 5 挥发分产率测定的允许误差挥发分产率测定的允许误差挥发分挥发分产率产率（%）平行测定结果平行测定结果的允许误差的允许误差（%）不同化验室同一煤不同化验室同一煤样的测定结果的允样的测定结果的允许误差（许误差（%）450.30.51.00.51.01.5五、固定碳含量的计算五、固定碳含量的计算 固定碳固定碳 是指除去水分、灰分和挥发分后是指除去水分、灰分和挥发分后的残留物，用符号的残留物，用符号FCFCadad表示。表示。固固定定碳碳的的化化学学组组分分，主主要要是是C C元元素素，另另外外还还有一定数量的有一定数量的H H、O O、N N、

26、S S等其它元素等其它元素。说 明 1.从煤的工业分析指标来看，从煤的工业分析指标来看，发热量主要是发热量主要是煤中固定碳燃烧产生的煤中固定碳燃烧产生的，因此国际上利用工，因此国际上利用工业分结果计算发热量的公式，即以煤的固定业分结果计算发热量的公式，即以煤的固定碳作为发热量的主要来源，碳作为发热量的主要来源，2.FCdaf煤的变质程度的一个参数煤的变质程度的一个参数 煤的干燥无灰基固定碳含量与挥发分一样，也煤的干燥无灰基固定碳含量与挥发分一样，也是表示煤的变质程度的一个参数，是表示煤的变质程度的一个参数，即煤中固定即煤中固定碳含量随煤的变质程度的增高而增高碳含量随煤的变质程度的增高而增高，因

27、此有，因此有些国家（如日本、美国）的煤炭分类即以干燥些国家（如日本、美国）的煤炭分类即以干燥无灰基固定碳含量无灰基固定碳含量FCdaf作为分类指标之一。作为分类指标之一。说 明 3.3.空气干燥基固定碳含量是某些工业用煤的空气干燥基固定碳含量是某些工业用煤的一个重要指标，如对合成氨用煤，要求一个重要指标，如对合成氨用煤，要求FCFCadad65%65%。4.4.固定碳含量，一般不直接测定，而是固定碳含量，一般不直接测定，而是通过计算得到通过计算得到 计计 算算nFCad=100%-Mad-Aad Vadn FCd=100%-Ad Vdn FCdaf=100%-Vdaf六、不同基准分析结果的换算

28、六、不同基准分析结果的换算干基=空气干燥基-空气干燥基水分干燥无灰基=空气干燥基-空气干燥基水分-空气干燥基灰分换算关系 煤的干燥无灰基煤的干燥无灰基组成不受水分和灰分的组成不受水分和灰分的影响。一般同一矿井的煤，它的干燥无灰基影响。一般同一矿井的煤，它的干燥无灰基组成不会发生很大的变化，因此煤矿的煤质组成不会发生很大的变化，因此煤矿的煤质资料常以此基组成表示。也就是说煤矿一般资料常以此基组成表示。也就是说煤矿一般给的是干燥无灰基组成，而实际使用时则为给的是干燥无灰基组成，而实际使用时则为收到基。因此，不同基准时的组成需要进行收到基。因此，不同基准时的组成需要进行换算换算.换算系数是由物料平衡

29、关系计算得到的换算系数是由物料平衡关系计算得到的 例如收到基与干燥无灰基的转换例如收到基与干燥无灰基的转换 :设设已知已知FCFCdafdaf、M Marar、A Aarar，求，求FCFCarar。解解：计计算算基基准准：100kg的的收收到到基基煤煤折折合合成成干干燥燥无无灰灰基基煤煤 100-（Mar+Aar）kg，但但含含固固定定碳碳的的绝绝对对量量相等，相等，即：收到基含碳量即：收到基含碳量=干燥无灰基含碳量干燥无灰基含碳量故：故：100FCar=100-(Mar+Aar)FCdaf FCar=FCdaf 100-（Mar+Aar）100 例：煤的工业分析结果如下：例：煤的工业分析结

30、果如下：空气干燥基的水分空气干燥基的水分M Madad=1.76%=1.76%，灰分灰分A Aadad=23.17%=23.17%，挥发分挥发分V Vadad=8.59%=8.59%计算：计算：（1 1）干基的灰分）干基的灰分A Ad d=?=?（2 2）干燥无灰基的挥发分干燥无灰基的挥发分V Vdafdaf=？n解：解：一、煤的元素组分一、煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.碳是组成碳是组成煤大分子的骨架煤大分子的骨架，在各元素，在各元素中最高，一般大于中最高，一般大于70%。随着煤化程度。随着煤化程度的不断增高，煤中碳元素的含量也越高，的不断增高，煤中碳

31、元素的含量也越高，如某些超无烟煤，碳含量可超过如某些超无烟煤，碳含量可超过97%。碳碳3.5 煤的元素分析煤的元素分析 一、煤的元素组分一、煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.氢是煤中第二个重要的组成元素，它占氢是煤中第二个重要的组成元素，它占煤的质量分数为煤的质量分数为16%，越是年轻的煤，越是年轻的煤，其含量也越高。其含量也越高。氢氢3.5 煤的元素分析煤的元素分析 一、煤的元素组分一、煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.氧元素是组成煤氧元素是组成煤有机质有机质的十分重要的元素，的十分重要的元素，越是年轻的煤，氧元素的

32、比例也越大，发越是年轻的煤，氧元素的比例也越大，发热量常随氧元素含量的增高而降低，其含热量常随氧元素含量的增高而降低，其含量从量从130%均有。均有。氧氧3.5 煤的元素分析煤的元素分析 一、煤的元素组分一、煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.氮元素在煤中的比例较少，一般为氮元素在煤中的比例较少，一般为0.53%。氮氮3.5 煤的元素分析煤的元素分析 一、煤的元素组分一、煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.硫硫元元素素也也是是组组成成煤煤的的有有机机质质的的一一种种常常见见元元素素，它它在在煤煤中中含含量量的的多多少少，与

33、与煤煤化化程程度度的的高高低低无无明明显显关关系系，其其含含量量从从最最低低的的0.1到到最高的最高的10%均有。均有。硫硫3.5 煤的元素分析煤的元素分析 煤的元素组分的不同，不仅能反映出煤化程度，煤的元素组分的不同，不仅能反映出煤化程度，而且也直接表征出煤性质的不同而且也直接表征出煤性质的不同。如碳含量低、氧含量高的煤，多是黏结性很如碳含量低、氧含量高的煤，多是黏结性很差或是没有黏结性的年轻煤；碳含量高、氧含差或是没有黏结性的年轻煤；碳含量高、氧含量低的煤则常是一些无黏结性的年老煤，只有量低的煤则常是一些无黏结性的年老煤，只有碳含量在碳含量在848488%88%，氢含量在，氢含量在5%5%

34、以上的中等变以上的中等变质程度的煤，才是结焦性较好的炼焦用煤。质程度的煤，才是结焦性较好的炼焦用煤。二、二、煤中硫的测定煤中硫的测定 煤中的硫根据其存在的形态分类：煤中的硫根据其存在的形态分类：有机硫有机硫 无机硫无机硫 单质硫单质硫 根据燃烧性分类：根据燃烧性分类：可燃硫：有机硫、硫铁矿硫和单质硫可燃硫：有机硫、硫铁矿硫和单质硫 不可燃硫（固定硫不可燃硫（固定硫 ）：硫酸盐硫）：硫酸盐硫 3.5 煤的元素分析煤的元素分析 硫是煤中的有害元素之一硫是煤中的有害元素之一n燃料用煤中的硫在煤燃烧过程中形成燃料用煤中的硫在煤燃烧过程中形成SOSO2 2。SOSO2 2不仅腐蚀金属设备，而且还会造成空

35、气污染。不仅腐蚀金属设备，而且还会造成空气污染。炼焦用煤中的硫直接影响钢铁质量，钢铁含硫炼焦用煤中的硫直接影响钢铁质量，钢铁含硫大于大于0.07%0.07%，就会使钢铁热脆而成为废品。脱，就会使钢铁热脆而成为废品。脱除煤中的硫是煤炭利用的一个重要问题。除煤中的硫是煤炭利用的一个重要问题。全硫全硫 n煤煤中中各各种种形形态态硫硫的的总总和和叫叫做做全全硫硫，记记作作St，全全硫硫通通常常就就是是煤煤中中的的硫硫酸酸盐盐硫硫（记记作作Ss）、硫硫铁铁矿矿硫硫（记记作作Sp）和和有有机机硫硫（记记作作So）的的总和，即总和，即n St=Ss+Sp+So如果煤中有单质硫（记作如果煤中有单质硫（记作S）

36、，），也应包含在全硫中。也应包含在全硫中。一般工业分析中只测全硫，全硫的测定方法有：艾士卡质一般工业分析中只测全硫，全硫的测定方法有：艾士卡质量法、燃烧法、弹筒法等。燃烧法是快速方法，而艾士卡量法、燃烧法、弹筒法等。燃烧法是快速方法，而艾士卡法至今仍是全世界公认的标准方法，法至今仍是全世界公认的标准方法，艾士卡质量法艾士卡质量法 1 1方法要点方法要点 本法是用本法是用艾士卡艾士卡试剂试剂（NaNa2 2COCO3 3和和MgOMgO以以质质量比量比1+21+2的混和物）作的混和物）作为为熔熔剂剂，所以称，所以称为为艾士卡艾士卡质质量法。量法。方法包括煤方法包括煤样样的的半熔反半熔反应应、用水

37、浸取、硫酸、用水浸取、硫酸钡钡的的沉淀、沉淀、过滤过滤、洗、洗涤涤、干燥、灰化和灼、干燥、灰化和灼烧烧等等过过程。程。2 2基本原理基本原理 熔样：熔样：煤样和艾士卡试剂均匀混合后在高温下进行煤样和艾士卡试剂均匀混合后在高温下进行半熔反应，使各种形态的硫都转化成可溶于水半熔反应，使各种形态的硫都转化成可溶于水的硫酸盐。煤样在空气中燃烧时，可燃硫首先的硫酸盐。煤样在空气中燃烧时，可燃硫首先转化为转化为SO2，继而在有空气存在下，和艾士卡试继而在有空气存在下，和艾士卡试剂作用形成可溶于水的硫酸盐剂作用形成可溶于水的硫酸盐：煤煤+空气空气 =CO2 +H2O+SO2+SO3+N2 2SO2+O2+2

38、Na2CO3 =2Na2SO4+2CO2 SO3+Na2CO3 =Na2SO4+CO2 MgO 作用？作用？艾士卡试剂中的艾士卡试剂中的MgOMgO能能疏松反应物疏松反应物，使空气能进入煤，使空气能进入煤样，同时也能与样，同时也能与SOSO2 2和和SOSO3 3发生反应。发生反应。CaSO4？MeSO4？不不可可燃燃烧烧又又难难溶溶于于水水的的CaSO4，也也能能同同时时能能和和艾艾士士卡卡试试剂剂作作用用。难难溶溶于于水水的的硫硫酸酸盐盐MeSO4和艾士卡试剂中的和艾士卡试剂中的Na2CO3反应如下：反应如下：MeSO4+Na2CO3=Na2SO4+MeCO3熔块浸取熔块浸取？n经半熔反应

39、后的熔块，用水浸取，经半熔反应后的熔块，用水浸取，NaNa2 2SOSO4 4都溶都溶入水中。未作用完的入水中。未作用完的NaNa2 2COCO3 3也进入水中，并部也进入水中，并部分水解，因此水溶液呈碱性。分水解，因此水溶液呈碱性。酸性酸性 pH约约12n滤渣经过洗涤，把洗液和滤液合并，调节溶液滤渣经过洗涤，把洗液和滤液合并，调节溶液酸度，使其呈酸性（酸度，使其呈酸性（pHpH约约1 12 2），），其目的是消其目的是消除除COCO3 32-2-的影响的影响，因其也会和，因其也会和BaBa2+2+在中性溶液中在中性溶液中形成碳酸钡沉淀。形成碳酸钡沉淀。沉淀、洗涤、灼烧、恒量沉淀、洗涤、灼烧、

40、恒量 加入加入BaBa2+2+后，生成硫酸钡沉淀：后，生成硫酸钡沉淀：SOSO4 42-2-+Ba+Ba2-2-=BaSO =BaSO4 4 滤滤出出BaSOBaSO4 4沉沉淀淀，经经洗洗涤涤、烘烘干干、灰灰化化、灼灼烧烧，即可称量。即可称量。3试剂试剂艾士卡合艾士卡合剂剂(MgONa2CO3质质量比量比2+1)；盐盐酸溶液（酸溶液（1+1）；）；氯氯化化钡钡溶液（溶液（100 g/L）；）；甲基橙指示甲基橙指示剂剂（2 g/L）；）；硝酸硝酸银银溶液（溶液（10 g/L）。）。4 4测定方法测定方法 n称取煤样（粒度应小干称取煤样（粒度应小干0.2mm 0.2mm）1g1g，置于置于30m

41、L30mL瓷坩埚中，取艾士卡试剂瓷坩埚中，取艾士卡试剂2g2g，放在瓷坩埚内仔放在瓷坩埚内仔细混匀，上面再覆盖细混匀，上面再覆盖1g1g艾士卡试剂，把坩埚推艾士卡试剂，把坩埚推入高温炉内。在入高温炉内。在2h2h内从室温升到内从室温升到850850，在，在850850下加热下加热2h2h，取出坩埚，冷却到室温。用取出坩埚，冷却到室温。用玻璃棒把熔块搅碎，熔块中应无残炭颗粒（如玻璃棒把熔块搅碎，熔块中应无残炭颗粒（如果有，则再送入炉中加热）。果有，则再送入炉中加热）。熔熔 样样 熔块熔块浸取浸取 将熔块连同坩埚一并放入将熔块连同坩埚一并放入400mL400mL烧杯中，用热蒸馏烧杯中，用热蒸馏水洗

42、出坩埚。加入水洗出坩埚。加入100100150mL150mL热蒸溜水，充分搅拌使热蒸溜水，充分搅拌使熔块散碎，煮沸约熔块散碎，煮沸约5min5min（此时如果发现有未燃烧完全此时如果发现有未燃烧完全的黑色颗粒漂浮在溶液表面，则此次试验报废）。用的黑色颗粒漂浮在溶液表面，则此次试验报废）。用定性滤纸滤出不溶物，收集滤液在烧杯中，再用热蒸定性滤纸滤出不溶物，收集滤液在烧杯中，再用热蒸馏水吹洗不溶物，吹洗时应注意每次加水要少些，多馏水吹洗不溶物，吹洗时应注意每次加水要少些，多吹洗几次（约吹洗几次（约1212次，最后溶液体积不超次，最后溶液体积不超300mL300mL）。）。调整试液酸度调整试液酸度

43、在滤液中滴加甲基橙（在滤液中滴加甲基橙（2g/L2g/L水溶液）指示剂水溶液）指示剂3 3滴，然后用滴，然后用HClHCl溶液溶液(1+1)(1+1)调节酸度。先调至调节酸度。先调至甲基橙的黄色刚转为红色，然后再多加甲基橙的黄色刚转为红色，然后再多加2mL 2mL HClHCl溶液溶液(1+1)(1+1)，沉淀沉淀恒量恒量 把烧杯放到电热板上加热到微沸，在不断搅拌把烧杯放到电热板上加热到微沸，在不断搅拌下，慢慢滴加下，慢慢滴加10mLBaCl10mLBaCl2 2溶液溶液(100g/L)(100g/L)，在电热板在电热板上保温上保温2h2h（或放置过夜），用慢速定量滤纸过滤。或放置过夜），用慢

44、速定量滤纸过滤。用热蒸馏水洗至无用热蒸馏水洗至无ClCl，将沉淀和滤纸正确折叠放将沉淀和滤纸正确折叠放在在850850下已恒量的坩埚中进行干燥，灰化至滤纸下已恒量的坩埚中进行干燥，灰化至滤纸已无黑色，然后放在已无黑色，然后放在850850的高温炉中灼烧的高温炉中灼烧40min40min，取出，先在空气中冷却，然后移入干燥器中冷取出，先在空气中冷却，然后移入干燥器中冷到室温、称量。到室温、称量。5 5结结果果计计算算 m煤样质量，煤样质量，g；m1灼烧后硫酸钡的质量，灼烧后硫酸钡的质量，g；m2空白试验硫酸钡的质量，空白试验硫酸钡的质量，g；0.1374由硫酸钡换算为硫的换算因数。由硫酸钡换算为

45、硫的换算因数。6 6测测定全硫的允定全硫的允许误许误差差 测定全硫的允许误差测定全硫的允许误差St,ad同一实验室，同一实验室，%不不同同实实验验室室，%40.050.100.200.100.200.307注意事注意事项项 必必须须在在通通风风下下进进行行半半熔熔反反应应，否否则则煤煤粒粒燃燃烧烧不不完完全全而而使使部部分分硫硫不不能能转转化化为为SOSO2 2。这这就就是是为为什什么么在在半半熔完熔完毕毕后，用水抽提不得有黑色后，用水抽提不得有黑色颗颗粒的粒的缘缘故。故。在在用用水水浸浸取取、洗洗涤涤时时，溶溶液液体体积积不不宜宜过过大大，当当加加入入BaC1BaC12 2溶溶液液后后，最最

46、后后体体积积应应在在200mL200mL左左右右为为宜宜。体体积积过过大大，虽虽然然BaSOBaSO4 4的的溶溶度度积积不不大大，但但是是也也会会影影响响测测定定值值（偏低）。（偏低）。7 7注意事注意事项项 调调节节酸酸度度到到微微酸酸性性，同同时时再再加加热热，是是为为了了消消除除COCO3 32-2-的影响：的影响：2H2H+CO+CO3 32-2-=H =H2 2O+COO+CO2 2 在在热热溶液中加入溶液中加入BaClBaCl2 2溶液以及在溶液以及在搅搅拌下慢慢滴加，拌下慢慢滴加，都是都是为为了防止了防止BaBa2+2+局部局部过浓过浓，以致造成局部，以致造成局部BaBa2+2

47、+和和SOSO4 42-2-的乘的乘积积大于溶度大于溶度积积而析出沉淀。在上述条件下而析出沉淀。在上述条件下可以使可以使BaSOBaSO4 4晶体慢慢形成，晶体慢慢形成，长长成成较较大大颗颗粒。粒。7 7注意事注意事项项 在在洗洗涤涤过过程程中中，每每次次吹吹入入蒸蒸馏馏水水前前，应应该该将将洗洗液液都都滤滤干，干，这样这样洗洗涤涤效果效果较较好。好。在灼在灼烧烧前不得残留前不得残留滤纸滤纸，高温炉也，高温炉也应应通通风风。如果。如果这这两方面不注意，两方面不注意，BaSOBaSO4 4会被会被还还原而原而导导致致测测定定结结果偏果偏低。低。BaSOBaSO4 4+2C=+2C=BaSBaS+

48、2CO+2CO2 2 3.6 煤发热量的测定煤发热量的测定 一、发热量的定义及单位一、发热量的定义及单位 二、发热量的种类和基准二、发热量的种类和基准 三、煤的发热量的测定三、煤的发热量的测定3.6 煤发热量的测定煤发热量的测定n煤的发热量是煤质分析的重要指标之一。煤的发热量是煤质分析的重要指标之一。1 1.煤作为动力燃料，其发热量越高，经济价值煤作为动力燃料，其发热量越高，经济价值就越大。就越大。2.煤在燃烧或气化过程中，还须用煤的发热量计煤在燃烧或气化过程中，还须用煤的发热量计算热平衡、耗煤量和热效率。根据这些计算参数算热平衡、耗煤量和热效率。根据这些计算参数即可考虑改进操作条件和工艺过程

49、，从而设法达即可考虑改进操作条件和工艺过程，从而设法达到最大的热能利用率。到最大的热能利用率。煤煤的的发发热热量量是是表表征征煤煤炭炭各各种种特特征征的的综综合合指指标标，在在煤煤质质研研究究中中也也是是一一个个十十分分重重要要的的参参数数。煤煤的的发发热热量量也也是是反反映映煤煤化化程程度度的的指指标标，还还常常作作为为煤碳分类煤碳分类的指标。的指标。一、发热量的定义及单位n煤的发热量或热值是指单位质量的煤完全燃烧，煤的发热量或热值是指单位质量的煤完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时（室温）所当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时（室温）所放出的热量，用放出的热量，用Q Q表示。表示。发热量的单

50、位发热量的单位:J/g、kJ/kg或或MJ/kg表示。表示。过去曾使用卡（过去曾使用卡（cal）作单位，作单位，1 cal=4.1816 J。二、发热量的种类和基准二、发热量的种类和基准n煤的发热量分类：煤的发热量分类：n弹筒发热量弹筒发热量n高位发热量高位发热量n低位发热量低位发热量1弹筒发热量：（Qb）n是指单位质量的煤样在量热计和弹筒内，在过量的是指单位质量的煤样在量热计和弹筒内，在过量的高压氧气条件下（初始压力为高压氧气条件下（初始压力为27273535大气压）燃烧大气压）燃烧后产生的热量，也就是用弹筒量热计实测出的热量。后产生的热量，也就是用弹筒量热计实测出的热量。煤中原有的水和氢元