煤的工業(yè)分析
 
[煤的工業(yè)分析]煤的工業(yè)分析，又叫煤的技術(shù)分析或?qū)嵱梅治觯窃u價煤質(zhì)的基本依據(jù)。

在國家標(biāo)準(zhǔn)種，煤的工業(yè)分析包括煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等指標(biāo)的測定。通常

煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等指標(biāo)的測定。通常煤的水分、灰分、揮發(fā)分是直接測

出的，而固定碳是用差減法計算出來的。廣義上講，煤的工業(yè)分析還包括煤的全硫分和發(fā)熱

量的測定， 又叫煤的全工業(yè)分析。

1、煤的水分

煤的水分，是煤炭計價中的一個輔助指標(biāo)。
煤的水分直接影響煤的使用、運輸和儲存。煤的水分增加，煤中有用成分相對減少

，且水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，因而降低了煤的發(fā)熱量。煤的水分增加，還增

加了無效運輸，并給卸車帶來了困難。特點是冬季寒冷地區(qū)，經(jīng)常發(fā)生凍車，影響

卸車，影響生產(chǎn)，影響車皮周轉(zhuǎn)，加劇了運輸?shù)木o張。

煤的水分也容易引起煤炭粘倉而減小煤倉容量，甚至發(fā)生堵倉事故。

隨著礦井開采深度的增加，采掘機械化的發(fā)展和井下安全生產(chǎn)的加強，以及噴露灑水

、煤層注水、綜合防塵等措施的實施，原煤水分呈增加的趨勢。為此，煤礦除在開采

設(shè)計上和開采過程中的采煤、掘進、通風(fēng)和運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)上制定減少煤的水分的措

施外，還應(yīng)在煤的地面加工中采取措施減少煤的水分。

（1）煤中游離水和化合水

煤中水分按存在形態(tài)的不同分為兩類，既游離水和化合水。游離水是以物理狀態(tài)吸附

在煤顆粒內(nèi)部毛細管中和附著在煤顆粒表面的水分；化合水也叫結(jié)晶水，是以化合的

方式同煤中礦物質(zhì)結(jié)合的水。如硫酸鈣（NaSO4.2H2O）和高齡土（

AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的結(jié)晶水。游離水在105～110C的溫度下經(jīng)過1～2小時可蒸發(fā)

掉，而結(jié)晶水通常要在200C以上才能分解析出。

煤的工業(yè)分析中只測試游離水，不測結(jié)晶水。

（2）煤的外在水分和內(nèi)在水分

煤的游離水分又分為外在水分和內(nèi)在水分。

外在水分，是附著在煤顆粒表面的水分。外在水分很容易在常溫下的干燥空氣中蒸發(fā)

，蒸發(fā)到煤顆粒表面的水蒸氣壓與空氣的濕度平衡時就不再蒸發(fā)了。

內(nèi)在水分，是吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細孔中的水分。內(nèi)在水分需在100C以上的溫度

經(jīng)過一定時間才能蒸發(fā)。

內(nèi)在水分，當(dāng)煤顆粒內(nèi)部毛細孔內(nèi)吸附的書分達到飽和狀態(tài)時，這是煤的內(nèi)在

水分達到值，稱為內(nèi)在水分。內(nèi)在水分與煤的孔隙度有關(guān)，而煤的孔隙

度又于煤的煤化程度有關(guān)，所以，內(nèi)在水分含量在相當(dāng)程度上能表征煤的煤化程

度，尤其能更好地區(qū)分低煤化度煤。如年輕褐煤的內(nèi)在水分多在25%以上，少數(shù)

的如云南彌勒褐煤內(nèi)在水分達31%。內(nèi)在水分小于2%的煙煤，幾乎都是強粘

性和高發(fā)熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的內(nèi)在水分比煙煤有有所下降，因為無煙

煤的孔隙度比煙煤增加了。

（3）煤的全水分

全水分，是煤炭按灰分計加中的一個輔助指標(biāo)。a.煤中全水分的含義。煤中全水分，

是指煤中全部的游離水分，即煤中外在水分和內(nèi)在水分之和。必須指出的是，化驗室

里測試煤的全水分時所測的煤的外在水分和內(nèi)在水分，與上面講的煤中不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)

下的外在水分和內(nèi)在水分是不同的。化驗室里所測的外在水分是指煤樣在空氣中

并同空氣濕度達到平衡時失去的水分（這是吸附在煤毛細孔中的內(nèi)在水分也會相應(yīng)失

去一部分，其數(shù)量隨當(dāng)時空氣濕度的降低和溫度的升高而增大），這時殘留在煤中的

水分為內(nèi)在水分。顯然，化驗室測試的外在水分和內(nèi)在水分，除與煤中不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)

下的外在水分和內(nèi)在水分有關(guān)外，還與測試是空氣的濕度和溫度有關(guān)。b.煤的全水分

測試方法要點見GB212-91。

2、煤的灰分

煤的灰分，是指煤燃燒后剩下的殘渣。因為這個殘渣是煤中可燃物燃燒，煤

中礦物質(zhì)（除水分外所有的無機質(zhì)）在煤燃燒過程中經(jīng)過一系列分解、化合反應(yīng)

后的產(chǎn)物，所以確切地說，灰分應(yīng)稱為灰分產(chǎn)率。

（1）煤中礦物質(zhì)

煤中礦物質(zhì)分為內(nèi)在礦物質(zhì)和外在礦物質(zhì)。

a.內(nèi)在礦物質(zhì)，又分為原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)。

原生礦物質(zhì)，是成煤植物本身所含的礦物質(zhì)，其含量一般不超過1～2%；次生礦物質(zhì)

，是成煤過程中泥炭沼澤液中的礦物質(zhì)與成煤植物yi 體混在一起成煤而留在煤中的。

次生礦物質(zhì)的含量一般也不高，但變化較大。

內(nèi)在礦物質(zhì)所形成的灰分叫內(nèi)在灰分，內(nèi)在灰分只能用化學(xué)的方法才能將其從煤中分

離出去。

b.外來礦物質(zhì)，是在菜煤和運輸過程中混入煤中的頂、底板和夾石層的矸石。外在

礦物質(zhì)形成的灰分叫外在灰分，外在灰分可用洗選的方法將其從煤中分離出去。

（2）煤中灰分

煤中灰分來源于礦物質(zhì)。煤中礦物質(zhì)燃燒后形成灰分。如粘土、石膏、碳酸鹽、黃鐵

礦等礦物質(zhì)在煤的燃燒中發(fā)生分解和化合，有一部分變成氣體逸出，留下的殘渣就是

灰分。

　 2SiO2•AL2O3•2H2O   2SiO2+AL2O3+2H2O↑
-→ 
　　CaSO4•2H2O   CaSO4+2H20↑
-→ 
　　CaCO3   CaO+CO2↑"
-→ 
　　CaO+SO3   CaSO4
-→ 
　　CaO+SO3   2Fe2O3+8SO2↑
-→ 

　　灰分通常比原物質(zhì)含量要少，因此根據(jù)灰分，用適當(dāng)公式校正后可近似地算出礦物質(zhì)含量。

（3）煤灰灰分對工業(yè)利用的影響
煤中灰分是煤炭計價指標(biāo)之一。在灰分計加重，灰分是計價的基礎(chǔ)指標(biāo)；在發(fā)熱量計

加重，灰分是計價的輔助指標(biāo)。

灰分是煤中的有害物質(zhì)，同樣影響煤的使用、運輸和儲存。

煤用作動力燃料時，灰分增加，煤中可燃物質(zhì)含量相對減少。礦物質(zhì)燃燒灰化時要吸

收熱量，排渣要帶走熱量，因而降低了煤的發(fā)熱量，影響了鍋爐操作（如易結(jié)渣

、熄火），加劇了設(shè)備磨損，增加排渣量。煤用于煉焦時，灰分增加，焦炭灰分也隨

之增加，從而降低了高爐的利用系數(shù)。

還必須指出的是，煤中灰分增加，增加了無效運輸，加劇了我國鐵路運輸?shù)木o張。

（4）煤的灰分測定見GB212-91。

3、煤的揮發(fā)分

煤的揮發(fā)分，即煤在一定溫度下隔絕空氣加熱，逸出物質(zhì)（氣體或液體）中減掉水分

后的含量。剩下的殘渣叫做焦渣。因為揮發(fā)分不是煤中固有的，而是在特定溫度下熱

解的產(chǎn)物，所以確切的說應(yīng)稱為揮發(fā)分產(chǎn)率。

（1）煤的揮發(fā)分不僅是煉焦、氣化要考慮的一個指標(biāo)，也是動力用煤的一個重要指

標(biāo)，是動力煤按發(fā)熱量計價的一個輔助指標(biāo)。

揮發(fā)分是煤分類的重要指標(biāo)。煤的揮發(fā)分反映了煤的變質(zhì)程度，揮發(fā)分由大到小，煤

的變質(zhì)程度由小到大。如泥炭的揮發(fā)分高達70%，褐煤一般為40～60%，煙煤一般為

10～50%，高變質(zhì)的無煙煤則小于10%。煤的揮發(fā)分和煤巖組成有關(guān)，角質(zhì)類的揮發(fā)分

，鏡煤、亮煤次之，絲碳 低。所以世界各國和我國都以煤的揮發(fā)分作為煤分類

的重要的指標(biāo)。

（2）煤的揮發(fā)分測試要點見GB212-91。

有關(guān)國標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) GB 3715-91 　代替GB 3715-83

                                  
4、煤的固定碳

煤中去掉水分、灰分、揮發(fā)分，剩下的就是固定碳。
煤的固定碳與揮發(fā)分一樣，也是表征煤的變質(zhì)程度的一個指標(biāo)，隨變質(zhì)程度的增高

而增高。所以一些國家以固定碳作為煤分類的一個指標(biāo)。

固定碳是煤的發(fā)熱量的重要來源，所以有的國家以固定碳作為煤發(fā)熱量計算的主要

參數(shù)。固定碳也是合成氨用煤的一個重要指標(biāo)。

固定碳計算公式：

(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)

當(dāng)分析煤樣中碳酸鹽CO2含量為2-12%時：

(FC)ad=100-(Mad-Aad+Vad)-CO2,ad(煤)

當(dāng)分析煤樣中碳酸鹽CO2含量大于12%時：

(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)-[CO2,ad(煤)-CO2,ad(焦渣）]

式中：

（FC）ad——分析煤樣的固定碳，%；

Mad——分析煤樣的水分，%；

Aad——分析煤樣的灰分，%；

Vad——分析煤樣的揮發(fā)分，%；

CO2,ad（煤）——分析煤樣中碳酸鹽CO2含量，%；

CO2,ad(焦渣)——焦渣中CO2占煤中的含量，%；

5、煤的硫分

（1）煤中硫存在的形態(tài)

煤中硫分，按其存在的形態(tài)分為有機硫和無機硫兩種。有的煤中還有少量的單質(zhì)

硫。

煤中的有機硫，是以有機物的形態(tài)存在與煤中的硫，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，至今了解的還

不夠充分，大體有以下官能團：

硫醇類，R-SH(-SH，為硫基)；

噻吩類，如噻吩、苯駢噻吩、硫醌類，如對硫醌、硫醚類，R-S-R';硫蒽類等。

煤中無機硫，是以無機物形態(tài)存在于煤中的留。無機硫又分為硫化物硫和硫酸鹽

硫。

硫化物硫絕大部分是黃鐵礦硫，少部分為白鐵礦硫，兩者是同質(zhì)多晶體。還有少量

的ZnS,PbS等。硫酸鹽硫主要存在于CaSO4中。

煤中硫分，按其在空氣中能否燃燒又分為可燃硫和不可燃硫。有機硫、硫鐵礦硫和

單質(zhì)硫都能在空氣中燃燒，都是可燃硫。硫酸鹽硫不能在空氣中燃燒，是不可燃硫。

煤燃燒后留在灰渣中的硫（以硫酸鹽硫為主），或焦化后留在焦炭中的硫（以有機

硫、硫化鈣和硫化亞鐵等為主），稱為固體硫。煤燃燒逸出的硫，或煤焦化隨煤氣和

焦油析出的硫，稱為揮發(fā)硫（以硫化氫和硫氧化碳（COS）等為主）。煤的固定硫和揮

發(fā)硫不是不變的，而是隨燃燒或焦化溫度、升溫速度和礦物質(zhì)組分的性質(zhì)和數(shù)量等而

變化。

煤中各種形態(tài)的硫的總和稱為煤的全硫（St）。煤的全硫通常包含煤的硫酸鹽硫（

Ss）、硫鐵礦硫（Sp）和有機硫（So）．

St=Ss+Sp+So

如果煤中有單支流，全硫中還應(yīng)包含單質(zhì)硫。

（2）煤中硫?qū)I(yè)利用的影響

硫是煤中有害物質(zhì)之一。煤作為燃料在燃燒時生成SO2,SO3不僅腐蝕設(shè)備，而且污

染空氣，甚至降酸雨，嚴(yán)重危及植物生長和人的健康。煤用于合成氨制半水煤氣

時，由于煤氣中硫化氫等氣體較多不易脫凈，易毒化合成催化劑而影響生產(chǎn)。煤

用于煉焦，煤中硫會進入焦炭，使鋼鐵變脆。鋼鐵中硫含量大于0.07%時就成了廢

品。為了減少鋼鐵中的硫，在高爐煉鐵時加石灰石，這就降低了高爐的有效容積，

而且還增加了排渣量。煤在儲運中，煤中硫化鐵等含量多時，會因氧化、升溫而

自燃。我國煤田硫的含量不一。東北、華北等煤田硫含量較低，山東棗莊小槽煤、

內(nèi)蒙烏大、山西汾西、山西銅川等煤礦硫含量較高，貴州、四川等煤礦硫含量更

高。四川有的煤礦硫含量高達4～6%以上，洗選后降到2%都困難。

脫去煤中的硫，是煤炭利用的一個重要課題。在這方面美國等西方國家對潔凈煤

的研究取得很大進展。他們首先是發(fā)展煤的洗選加工（原煤入洗比重0～80%以上

，我國不足20%），通過洗選降低了煤中的灰分，除去煤中的無機硫（有機硫靠洗

選是除不去的）；其次是在煤的燃燒中脫硫和煙道氣中脫硫。這無疑增加了用煤

成本。我們也在開展?jié)崈裘旱难芯浚槍ξ覈壳皠恿γ合疵簭S能力利用率僅

50%多，應(yīng)盡快制定和實施燃煤環(huán)保法，以促進煤碳洗選加工的發(fā)展和潔凈煤

技術(shù)的應(yīng)用。

（3）煤中的測試要點

煤中硫的測試包括煤的全硫、硫鐵礦硫和硫酸鹽硫的測試。見GB214-83。

有關(guān)國標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)  GB 3715-91 　代替GB 3715-83

全自動工業(yè)分析儀*灰分和揮發(fā)分含量檢測

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