煤質分析化驗煤質分析化驗有機質主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素，碳和氫占有機質的95%以上。礦物質主要是堿金屬、堿土金屬、鐵、鋁的碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽及硫化物。除硫化物外，其它的礦物質不能燃燒，使煤的可燃比例減小，影響煤的發(fā)熱量。§1.1煤的組成由有機質、礦物質和水三部分組成。有機質和部分礦物質是可燃的，水和大部分礦物質是不可燃的。煤質分析化驗§1.2煤質化驗的流程

采樣—破碎—干燥—制樣—

實驗分析

煤質分析化驗采樣：是指從特定量的煤中取出一部分有代表性的總樣，以供確定該特定量煤的質量的過程。

采樣目的：為了采取具有代表性的樣品，以樣品的品質、特性推斷整批煤的品質、特性。

一、采樣煤質分析化驗采樣方法：五點取樣法

。按對角線取五個點，不要表層，每點一鐵鍬共取一桶。使取的煤樣盡量具有代表性，隨機取樣。將取的的煤樣拌勻，分選，最后留下一公斤左右作為待化驗煤樣。

采樣原則:采樣方法不能有系統(tǒng)偏差；樣品必須有一定數目的子樣組成；所采子樣的質量必須合乎要求；采樣時要注意安全。

煤質分析化驗采樣頭煤質分析化驗二、破碎用破碎機將煤樣破碎至6毫米以下，用二分器縮分。煤質分析化驗對錕式破碎機煤質分析化驗三、干燥根據原煤的含水程度，用干燥箱干燥煤樣顆粒，并做出全水分析。

煤質分析化驗電熱恒溫鼓風干燥箱煤質分析化驗四、制樣用密封式制樣機制成0.2毫米以下煤樣。煤質分析化驗五、實驗分析煤的分析檢驗，根據目的不同，一般可分為：1．工業(yè)分析2．元素分析3．其它分析(物理性質、工藝性質和煤灰成分分析等）煤質分析化驗1.工業(yè)分析煤的工業(yè)分析又叫技術分析或實用分析，是評價煤的基本依據。

半工業(yè)分析：水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳的測定

全工業(yè)分析：水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、發(fā)熱量和硫的測定。煤質分析化驗煤中主要含有碳、氫、氧、氮、硫等元素，此外，煤中還含有許多放射性和稀有元素如鈾、鍺、鎵等。元素分析的結果是對煤進行科學分類的主要依據。在工業(yè)上，是計算發(fā)熱量、干餾產物產率、熱量平衡的依據。煤中的稀有元素很多，但一般是指有提取價值的鍺、鎵、鈾、釩、鉭等元素。除硫外，煤中還含有一些有害元素，如磷、氯、砷、氟、汞等。可以根據需要進行檢測。2.煤的元素分析

煤質分析化驗3、其他分析煤的物理性質是煤的一定化學組成和分子結構的外部表現(xiàn)，包括顏色、光澤、密度、硬度、脆度、斷口及導電性等。煤質分析化驗§1.2

煤的工業(yè)分析一、常用的符號和基準二、水分的測定三、灰分的測定四、揮發(fā)分產率的測定五、固定碳含量的計算六、全硫的測定七、發(fā)熱量的測定煤質分析化驗一、常用的符號和基準1．分析項目的名稱及表示符號項目水分灰分揮發(fā)分固定碳發(fā)熱量符號MAVFCQC、H、O、N、S及煤灰中化學成分等仍以元素名稱為代表符號。ashvolatilecompoundfixedcarbonquantityofproducedheatmoisture煤質分析化驗●煤中的水分屬雜質組分。在煤的燃燒過程中，水分受熱逸出除降低熱值外還能與燃燒氣中的一些組分互相作用，產生對設備、管道、觸媒（催化劑）等造成損害的物質，如SO2與H2O作用生成H2SO3等。●因此煤中水分的含量將影響煤質的質量，是經常要進行檢驗的項目之一。二、水分的測定煤質分析化驗（一）煤中水分的存在形態(tài)分為兩類:化合水、游離水。煤的工業(yè)分析中只測試游離水，不測化合水。1．化合水：

以化合方式和煤中礦物質結合的水，即通常所說的結晶水，例如硫酸鈣（CaSO4

2H2O）、高嶺土（Al2O3

2SiO4

2H2O）中的結晶水。結晶水要在200℃以上才能分解析出。煤質分析化驗2．游離水以物理狀態(tài)（如附著、吸附等形式）和煤結合的水。根據存在的不同結構狀態(tài)，分為外在水分和內在水分。外在水分（Mf）:是指煤在開采、運輸、儲存和洗選過程中潤濕在煤的外表及大毛細孔（直徑＞10-5cm）中的水分。此水分在空氣中風干1-2天就能蒸發(fā)而失去。內在水分（Minh）:是指吸附或凝聚在煤粒內部的毛細孔（直徑＜10-5cm）中的水分。這部分水分較難蒸發(fā)，需要在高于正常沸點的溫度下才能除去。煤質分析化驗（二）全水分Mt的測定全水分：是指煤中全部的游離水，即煤中外在水分和內在水分之和。

測定方法：A、通氮干燥法B、空氣干燥法C、微波干燥法煤質分析化驗操作：

用預先干燥并稱量過的稱量瓶迅速稱取10-12g粒度小于6mm的煤樣，打開稱量瓶蓋，放入預先通入干燥氮氣并已加熱到105-110℃的干燥箱中，煙煤干燥1.5h,褐煤和無煙煤干燥2h,取出后蓋上蓋子，放入干燥器中冷卻至室溫后稱量，再干燥后稱重，直到連續(xù)兩次干燥后的質量相差不超過0.01g為止，根據煤樣的質量損失計算水分的含量。方法A：通氮干燥法（適用于各種煤）煤質分析化驗式中

Mt——煤樣的全水分；

m——煤樣的質量，g；

m1——煤樣干燥后減輕的質量，g。煤質分析化驗

將稱量瓶放入預先鼓風并已加熱到105-110℃的干燥箱中，在鼓風條件下煙煤干燥2h,無煙煤干燥3h。其它步驟同上。方法B：空氣干燥法（適用于煙煤和無煙煤）煤質分析化驗煤質分析化驗

方法C：微波干燥法（適用于煙煤和褐煤）

煤樣在微波爐內，利用微波發(fā)生器產生的交變電場作用，引起摩擦發(fā)熱，使水分迅速蒸發(fā)。特點：受熱均勻，水分蒸發(fā)快；不適用于無煙煤和焦炭等導電性較強的試樣。煤質分析化驗（三）分析水Mad的測定分析水（空氣干燥基水分

）：指煤在空氣干燥狀態(tài)下所含的水份，也就是內在水分。

空氣干燥煤樣：粒度小于0.2mm、與周圍空氣濕度達到平衡的煤樣

。

樣品制備：將粒度小于0.2mm煤樣,在20℃和相對濕度70％的空氣下連續(xù)干燥1小時后質量變化不超過0.1%，即認為已達到空氣干燥狀態(tài)。煤質分析化驗稱取樣品1±0.1g105-110℃煙煤干燥1h無煙煤干燥1.5h冷卻檢查性試驗至恒重稱取樣品1±0.1g145±5℃煙煤、無煙煤干燥10min、褐煤1h冷卻檢查性試驗至恒重1.常規(guī)測定法（適用于煙煤和無煙煤）2.快速測定法（適用于煙煤、無煙煤和褐煤）煤質分析化驗Mad——分析水m1——煤樣干燥后失去的質量，gm——煤樣的質量，g；煤質分析化驗三、灰分的測定煤的灰分來自煤中的礦物質，灰分是煤中的無用物質，灰分越低媒質越好。

煤的灰分是煤完全燃燒后剩下的殘渣，是煤中礦物質在煤燃燒過程中經過分解、化合反應后的產物，用符號A表示。測定方法：緩慢灰化法(仲裁法)

快速灰化法(常規(guī)分析方法)煤質分析化驗（1）當溫度在400℃左右時,主要反應：1、化學反應（高溫灼燒法）煤質分析化驗灰分的測定（二）（2）當溫度在500℃左右時的主要反應：（3）當溫度在600oC左右時：（3）當溫度高于700℃時：

煤中的堿金屬氧化物和氯化物部分發(fā)生分解，待溫度達到800℃時分解反應基本完成，因此煤的灰分測定溫度規(guī)定為（815±10）℃。煤質分析化驗2、緩慢灰化法（1）灰皿煤質分析化驗（2）測定過程

稱取分析煤樣1

0.1g，于已經在815

10℃灼燒恒量的灰皿中，輕微振動，使樣品分散為均勻的薄層，置溫度低于100℃的高溫爐中。在爐門留有約15mm左右的縫隙供自然通風，控制加熱速度，使爐溫在30min左右緩慢升高至500℃并保持此溫度30min。然后，升高溫度至815

10℃，關閉爐門，在此溫度下繼續(xù)灼燒1h。取出灰皿，于干燥器中冷至室溫（約20min）稱量，然后進行檢查性灼燒，每次進行20min，直到煤樣的質量變化小于0.001g時為止，取最后一次質量計算。灰分<15%的樣品，可不必進行檢查性灼燒。煤質分析化驗（3）計算m——煤樣的質量，g；m1——灼燒后殘渣質量，g。煤質分析化驗4、快速灰化法用快速灰分測定儀進行測定。儀器由管式電爐、傳送帶和控制儀組成。優(yōu)點：與普通馬弗爐相比，測定速度快，連續(xù)自動傳送，速度可調的優(yōu)點。測定效率是馬弗爐的4~5倍，能耗為馬弗爐的三分之一。(15~50min)缺點：誤差較緩慢灰化法大，一般情況下，應將快速灰化法的測定結果與緩慢灰化法進行比較，在允許誤差內才可使用。煤質分析化驗5．灰分測定的允許誤差（%）

灰分（%）同一實驗室不同實驗室<1515~30>300.20.30.50.30.50.7煤質分析化驗四、揮發(fā)分產率的測定將煤放在與空氣隔絕的容器內，在高溫下經一定時間加熱后，煤中的有機質和部分礦物質分解為氣體釋出，由減小的質量再減去水的質量即為煤的揮發(fā)分（V）

。因為煤中可燃性揮發(fā)分不是煤的固有物質，而是在特定條件下，煤受熱的分解產物，因此所測的結果應稱為揮發(fā)分產率。煤質分析化驗

1、主要儀器設備

（1）坩堝

坩堝蓋外緣槽形，此槽正好蓋在坩堝口的外緣上，在蓋內邊有凹處，以備揮發(fā)釋出。

煤質分析化驗

用鎳鉻絲制成，其規(guī)格以能放置6個坩堝為好，大小應與爐內900

10℃穩(wěn)定溫度區(qū)相適應，放在架上的坩堝底部應與爐堂底距離20-30mm。（2）坩堝架煤質分析化驗2．測定過程

稱取分析煤樣1

0.01g（精確至0.0001g），于已在900

10℃灼燒恒量的專用坩鍋內，輕敲坩堝使試樣攤平，然后蓋上坩堝蓋，置于坩堝架上，迅速將坩堝架推至已預先加熱至900

10℃的高溫爐的穩(wěn)定溫度區(qū)內，并立即開動秒表，關閉爐門（3min內回復爐溫）。準確灼燒恰好7min，迅速取出坩堝架，在空氣中放置5～6min，再將坩鍋置于干燥器中冷卻至室溫，稱量。計算揮發(fā)分產率。煤質分析化驗3.計算式中m——煤料的質量，g；

m1——樣品加熱后減少的質量，g。煤質分析化驗4．注意事項

當打開爐門，推入坩堝架時，爐溫可能下降，但是在3min內必須使爐溫達到900

10℃，否則試驗作廢。從加熱至稱量都不能揭開坩堝蓋，以防焦渣被氧化，造成測定誤差，空冷時間適宜，防止焦渣吸水。每次測定后，坩堝內常附著一層黑色碳煙，應灼燒除去后再使用。

煤質分析化驗5．測定揮發(fā)分產率的允許誤差

揮發(fā)分產率（%）平行測定結果的允許誤（%）不同化驗室測定結果的允許誤差（%）<1010~45>450.30.51.00.51.01.5煤質分析化驗五、固定碳含量的計算

固定碳：是指除去水分、灰分和揮發(fā)分后的殘留物，用符號FCad表示。固定碳的化學組分，主要是C元素，另外還有一定數量的H、O、N、S等其它元素。

固定碳含量，一般不直接測定，而是通過計算得到。FCad=100%-Mad-Aad–Vad煤質分析化驗六、全硫的測定

（1）煤中硫的分類按存在形式

無機硫(硫化物、硫酸鹽）有機硫(硫醚、硫醇、噻吩類雜環(huán)硫化物等)

單質硫根據燃燒性分類

可燃硫(有機硫、硫鐵礦硫和單質硫）不可燃硫(固定硫，硫酸鹽硫）煤質分析化驗（2）全硫

煤中各種形態(tài)硫的總和叫做全硫，記作St一般工業(yè)分析中只測全硫，不要求分別測定無機硫和有機硫。全硫的測定方法有：艾士卡質量法、燃燒法、彈筒法等。燃燒法是快速方法，而艾士卡法至今仍是全世界公認的標準方法。

煤質分析化驗（3）艾氏卡質量法

1、原理將煤樣與艾氏卡試劑（2份質量的MgO+1份質量的Na2CO3）混合于850℃下燃燒，使各種形態(tài)的硫都轉化成可溶于水的硫酸鹽，然后用硫酸鋇重量法測定硫酸根含量

MgO作用：MgO能疏松反應物，使空氣能進入煤樣，同時也能與SO2和SO3發(fā)生反應。煤質分析化驗2Na2CO3+2SO2+O2=2Na2SO4+2CO2Na2CO3+SO3=Na2SO4+CO22MgO+2SO2+O2=2MgSO4Na2CO3+CaSO4=Na2SO4+CaCO3煤+空氣=CO2+H2O+SO2+SO3+N2

煤質分析化驗2、測定步驟熔樣在30ml坩堝內稱取粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣1g（精確至0.0002g),與2g艾氏卡試劑混勻，再用1g艾氏卡試劑覆蓋。將坩堝移入馬弗爐中，在1～2h內從室溫逐漸加熱到800～850℃，在該溫度下保持2h，取出坩堝，冷卻到室溫。用玻璃棒把熔塊攪碎，熔塊中應無殘?zhí)款w粒（如果有，則再送入爐中加熱30min）。煤質分析化驗

熔塊浸取將熔塊連同坩堝一并放入400mL燒杯中，用熱蒸餾水洗出坩堝。加入100-150mL熱蒸溜水，充分攪拌使熔塊散碎，煮沸約5min（此時如果發(fā)現(xiàn)有未燃燒完全的黑色顆粒漂浮在溶液表面，則此次試驗報廢）用定性濾紙濾出不溶物，收集濾液在燒杯中，再用熱蒸餾水吹洗不溶物，吹洗時應注意每次加水要少些，多吹洗幾次（約12次，最后溶液體積不超300mL）煤質分析化驗調整試液酸度在濾液中滴加甲基橙（2g/L水溶液）指示劑3滴，然后用HCl溶液(1+1)調節(jié)酸度。先調至甲基橙的黃色剛轉為紅色，然后再多加2mLHCl溶液(1+1)。沉淀、恒量把燒杯溶液加熱到微沸，在不斷攪拌下，慢慢滴加10mLBaCl2溶液(100g/L)，在電熱板上保溫2h（或放置過夜），用定量濾紙過濾。用熱蒸餾水洗至無Cl-，將沉淀和濾紙正確折疊放在850℃下已恒量的坩堝中進行干燥，灰化至濾紙已無黑色，然后放在850℃的高溫爐中灼燒40min，取出，中冷到室溫、稱量。煤質分析化驗3．測定流程

熔塊浸取調整試液酸度灼燒至恒重沉淀過濾洗滌至無氯離子灰化熔樣煤質分析化驗（4）結果計算

m——煤樣質量，g；

m1——灼燒后硫酸鋇的質量，g；

m2——空白試驗硫酸鋇的質量，g；0.1374——由硫酸鋇換算為硫的換算因數。

煤質分析化驗（5）測定全硫的允許誤差

St,ad同一實驗室，%

不同實驗室，%<11~4>40.050.100.200.100.200.30煤質分析化驗（1）發(fā)熱量的定義及單位煤的發(fā)熱量或熱值是指單位質量的煤完全燃燒，當燃燒產物冷卻到燃燒前的溫度時（室溫）所放出的熱量，用Q表示。

單位:

J/g、kJ/kg或MJ/kg表示。1cal=4.1816J。

七、發(fā)熱量的測定

煤質分析化驗彈筒發(fā)熱量高位發(fā)熱量低位發(fā)熱量（2）發(fā)熱量的分類：煤質分析化驗1．彈筒發(fā)熱量：（Qb）是指單位質量的煤樣在量熱計和彈筒內，在過量的高壓氧氣條件下（初始壓力為27～35大氣壓）燃燒后產生的熱量，也就是用彈筒量熱計實測出的熱量煤中原有的水和氫元素燃燒生成的水冷凝在彈筒中，氮被氧化為NO2或N2O5，硫被氧化為SO3，它們溶于水也會產生熱量。因此煤在彈筒中燃燒要比在空氣中燃燒時產生的熱量多，所以又稱為“最高發(fā)熱量”。

煤質分析化驗2．高位發(fā)熱量（Qgr）

高位發(fā)熱量是指煤在大氣中燃燒時產生的熱量，此時煤中的硫只生成SO2，氮是游離狀態(tài)N2，水