1樓:煤炭化驗室
煤的水分,是煤炭計價中的一個輔助指標。
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,因而降低了煤的發熱量。煤的水分增加,還增加了無效運輸,並給卸車帶來了困難。
特點是冬季寒冷地區,經常發生凍車,影響卸車,影響生產,影響車皮週轉,加劇了運輸的緊張。
煤的水分也容易引起煤炭粘倉而減小煤倉容量,甚至發生堵倉事故。
隨著礦井開採深度的增加,採掘機械化的發展和井下安全生產的加強,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,煤礦除在開採設計上和開採過程中的採煤、掘進、通風和運輸等各個環節上制定減少煤的水分的措施外,還應在煤的地面加工中採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的不同分為兩類,既遊離水和化合水。遊離水是以物理狀態吸附在煤顆粒內部毛細管中和附著在煤顆粒表面的水分;化合水也叫結晶水,是以化合的方式同煤中礦物質結合的水。如硫酸鈣(naso4.
2h2o)和高齡土(al2o3.2sio2.2h2o) 中的結晶水。
遊離水在105~110c的溫度下經過1~2小時可蒸發掉,而結晶水通常要在200c以上才能分解析出。
煤的工業分析中只測試遊離水,不測結晶水。
(2)煤的外在水分和內在水分
煤的遊離水分又分為外在水分和內在水分。
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乾燥空氣中蒸發,蒸發到煤顆粒表面的水蒸氣壓與空氣的溼度平衡時就不再蒸發了。
內在水分,是吸附在煤顆粒內部毛細孔中的水分。內在水分需在100c以上的溫度經過一定時間才能蒸發。
最高內在水分,當煤顆粒內部毛細孔內吸附的書分達到飽和狀態時,這是煤的內在水分達到最高值,稱為最高內在水分。最高內在水分與煤的孔隙度有關,而煤的孔隙度又於煤的煤化程度有關,所以,最高內在水分含量在相當程度上能表徵煤的煤化程度,尤其能更好地區分低煤化度煤。如年輕褐煤的最高內在水分多在25%以上,少數的如雲南彌勒褐煤最高內在水分達31%。
最高內在水分小於2%的煙煤,幾乎都是強粘性和高發熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的最高內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。a.煤中全水分的含義。
煤中全水分,是指煤中全部的遊離水分,即煤中外在水分和內在水分之和。必須指出的是,化驗室裡測試煤的全水分時所測的煤的外在水分和內在水分,與上面講的煤中不同結構狀態下的外在水分和內在水分是完全不同的。化驗室裡所測的外在水分是指煤樣在空氣中並同空氣溼度達到平衡時失去的水分(這是吸附在煤毛細孔中的內在水分也會相應失去一部分,其數量隨當時空氣溼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在水分。
顯然,化驗室測試的外在水分和內在水分,除與煤中不同結構狀態下的外在水分和內在水分有關外,還與測試是空氣的溼度和溫度有關。b.煤的全水分測試方法要點見gb212-91。
2、煤的灰分
煤的灰分,是指煤完全燃燒後剩下的殘渣。因為這個殘渣是煤中可燃物完全燃燒,煤中礦物質(除水分外所有的無機質)在煤完全燃燒過程中經過一系列分解、化合反應後的產物,所以確切地說,灰分應稱為灰分產率。
(1)煤中礦物質
煤中礦物質分為內在礦物質和外在礦物質。
a.內在礦物質,又分為原生礦物質和次生礦物質。
原生礦物質,是成煤植物本身所含的礦物質,其含量一般不超過1~2%;次生礦物質,是成煤過程中泥炭沼澤液中的礦物質與成煤植物遺體混在一起成煤而留在煤中的。次生礦物質的含量一般也不高,但變化較大。
內在礦物質所形成的灰分叫內在灰分,內在灰分只能用化學的方法才能將其從煤中分離出去。
b.外來礦物質,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**於礦物質。煤中礦物質燃燒後形成灰分。如粘土、石膏、碳酸鹽、黃鐵礦等礦物質在煤的燃燒中發生分解和化合,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↑
-→ 灰分通常比原物質含量要少,因此根據灰分,用適當公式校正後可近似地算出礦物質含量。
(3)煤灰灰分對工業利用的影響
煤中灰分是煤炭計價指標之一。在灰分計加重,灰分是計價的基礎指標;在發熱量計加重,灰分是計價的輔助指標。
灰分是煤中的有害物質,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,煤中可燃物質含量相對減少。礦物質燃燒灰化時要吸收熱量,大量排渣要帶走熱量,因而降低了煤的發熱量,影響了鍋爐操作(如易結渣、熄火),加劇了裝置磨損,增加排渣量。 煤用於煉焦時,灰分增加,焦炭灰分也隨之增加,從而降低了高爐的利用係數。
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的緊張。
(4)煤的灰分測定見gb212-91。
3、煤的揮發分
煤的揮發分,即煤在一定溫度下隔絕空氣加熱,逸出物質(氣體或液體)中減掉水分後的含量。剩下的殘渣叫做焦渣。因為揮發分不是煤中固有的,而是在特定溫度下熱解的產物,所以確切的說應稱為揮發分產率。
(1)煤的揮發分不僅是煉焦、氣化要考慮的一個指標,也是動力用煤的一個重要指標,是動力煤按發熱量計價的一個輔助指標。
揮發分是煤分類的重要指標。煤的揮發分反映了煤的變質程度,揮發分由大到小,煤的變質程度由小到大。如泥炭的揮發分高達70%,褐煤一般為40~60%,煙煤一般為10~50%,高變質的無煙煤則小於10%。
煤的揮發分和煤巖組成有關,角質類的揮發分最高,鏡煤、亮煤次之,絲碳最低。所以世界各國和我國都以煤的揮發分作為煤分類的最重要的指標。
(2)煤的揮發分測試要點見gb212-91。
煤的工業分析2
4、煤的固定碳
煤中去掉水分、灰分、揮發分,剩下的就是固定碳。
煤的固定碳與揮發分一樣,也是表徵煤的變質程度的一個指標,隨變質程度的增高而增高。所以一些國家以固定碳作為煤分類的一個指標。
固定碳是煤的發熱量的重要**,所以有的國家以固定碳作為煤發熱量計算的主要引數。固定碳也是合成氨用煤的一個重要指標。
固定碳計算公式:
(fc)ad=100-(mad+aad+vad)
當分析煤樣中碳酸鹽co2含量為2-12%時:
(fc)ad=100-(mad-aad+vad)-co2,ad(煤)
當分析煤樣中碳酸鹽co2含量大於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——分析煤樣的揮發分,%;
co2,ad(煤)——分析煤樣中碳酸鹽co2含量,%;
co2,ad(焦渣)——焦渣中co2佔煤中的含量,%;
5、煤的硫分
(1)煤中硫存在的形態
煤中硫分,按其存在的形態分為有機硫和無機硫兩種。有的煤中還有少量的單質硫。
煤中的有機硫,是以有機物的形態存在與煤中的硫,其結構複雜,至今瞭解的還不夠充分,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,是以無機物形態存在於煤中的留。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,兩者是同質多晶體。
還有少量的zns,pbs等。硫酸鹽硫主要存在於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。
煤燃燒後留在灰渣中的硫(以硫酸鹽硫為主),或焦化後留在焦炭中的硫(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,稱為揮發硫(以硫化氫和硫氧化碳(cos)等為主)。煤的固定硫和揮發硫不是不變的,而是隨燃燒或焦化溫度、升溫速度和礦物質組分的性質和數量等而變化。
煤中各種形態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,全硫中還應包含單質硫。
(2)煤中硫對工業利用的影響
硫是煤中有害物質之一。煤作為燃料在燃燒時生成so2,so3不僅腐蝕裝置,而且汙染空氣,甚至降酸雨,嚴重危及植物生長和人的健康。煤用於合成氨制半水煤氣時,由於煤氣中硫化氫等氣體較多不易脫淨,易毒化合成催化劑而影響生產。
煤用於煉焦,煤中硫會進入焦炭,使鋼鐵變脆。鋼鐵中硫含量大於0.07%時就成了廢品。
為了減少鋼鐵中的硫,在高爐鍊鐵時加石灰石,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,洗選後降到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淨煤的研究取得很大進展。他們首先是發展煤的洗選加工(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。我們也在開展潔淨煤的研究,針對我國目前動力煤洗煤廠能力利用率僅50%多,應儘快制定和實施燃煤環保法,以促進煤碳洗選加工的發展和潔淨煤技術的應用。
(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。
煤質分析中的粘結指數測定 煙煤的粘結指數測定是將一定質量的試驗煤樣和專用無煙煤樣(我國以寧夏汝萁溝礦生產的專用
無煙煤為標準煤樣),在規定的條件下混合,快速加熱成焦,所得焦塊在一定規格的轉鼓內進行
強度檢驗,以焦塊的耐磨強度,即抗破壞力的大小來表示煤樣的粘結能力。粘結指數是判別煤的
粘結性、結焦性的一個關鍵指標。
粘結指數是我國北京煤化所參考羅加指數測定原理提出的表徵煙煤粘結性的一種指標。該指標
的測定方法是按1:5或3:3的配比使煙煤和標準無煙煤混合後灼燒,測定其所得焦塊的強度。煙煤
的粘結指數(gr.i)與r.i不同之點在於:
1.專用無煙煤的統一加工及選定;
2.標準無煙煤的粒度由r.i法的0.3--0.4毫米,改為gr.i法的0.1--0.2毫米,擴大強粘煤的測值範
圍,同時由於無煙煤粒度與試驗用煙煤粒度相近,容易混勻,減少指標誤差,提高測定的重現性與穩
定性;3.在測定弱粘結性煤的粘結指數時,將無煙煤與煙煤的配比改為3:3,解決羅加法中對弱粘煤的測定
不準的問題;
4.將三次轉鼓試驗改為二次,並改變計算分式,簡化了操作。這些改進受到國內有關煤炭、冶金
化驗單位的歡迎。gr.i法已被國內用於煤的分類,在擴大煉焦用煤範圍及煉焦配煤、焦炭質量**
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