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煤質(zhi)分析指標(biao)包(bao)括(kuo)哪(na)些(xie)以及怎麽(mo)計(ji)算?

2018-08-23 02:39:28

測定(ding)煤的(de)水(shui)分有何實(shi)際意義(yi)?煤中水分存(cun)在(zai)哪些形(xing)態(tai)?

煤的水分是評(ping)價(jia)煤炭(tan)經濟(ji)價值最基(ji)本的指標。因(yin)為煤中(zhong)水分含量(liang)越(yue)多,煤的無(wu)用(yong)成(cheng)分也就越多。同時,煤中有大(da)量水

分(fen)時(shi),不僅(jin)煤的有用成分減(jian)少(shao),而(er)且大量水分在燃燒時,還要吸收大量的熱成為(wei)水蒸(zheng)汽(qi)蒸發(fa)掉。所(suo)以煤(mei)的水分越低(di)越

好。但(dan)煤中水分特(te)別(bie)是內(nei)在水分與煤的煤化程度(du)有關:年輕煤內在水分最(zui)大,強(qiang)黏結(jie)性煤內在水最小,向年(nian)老(lao)煤過渡(du)

時內在水分雙有所增加。外(wai)在水分與(yu)外界氣候等(deng)多種因素有關(guan)。所以,煤的全水分既(ji)與煤的煤化(hua)程(cheng)度有關,又與外界(jie)

天(tian)氣(qi)等各種因素(su)有關。


煤中水分的存在形式,可(ke)根(gen)據(ju)其結合(he)狀態的不同(tong)而分為遊離(li)水和化合水兩(liang)大類。遊(you)離水是(shi)以(yi)物(wu)理狀態(如(ru)附著、吸(xi)附

等形式)同煤結合;化合水是經(jing)化合方式同煤中的礦物質結合,即通(tong)常所說(shuo)的結晶水和(he)結合水。煤中的遊離水,在

105~110ºC的溫度下放置1~2h後(hou)一般即可全部蒸發掉(diao)。這是因為煤中遊離水幾(ji)乎完全是以吸附狀(zhuang)態存在於(yu)煤表(biao)麵(mian)的

緣(yuan)故(gu),而結晶水通常在200ºC以上(shang)才(cai)能(neng)分解(jie)析(xi)出(chu)。但煤中含量很(hen)少的硫酸(suan)鈣(gai)二水化合物失(shi)去溫(wen)度僅為163ºC,而高嶺士(shi)

組(zu)分中的結合水的分解失去(qu)溫度高達(da)560ºC。


根據水分存在的不同賦存狀態,煤中的水分又可分為內在水分和外在水分兩種。吸附(fu)或凝(ning)聚在煤粒內部(bu)毛(mao)細孔(kong)中的水,

稱(cheng)為內在水分;附著(zhu)在煤粒(li)表麵上的水,稱為外在水分。由於毛細(xi)孔吸附力的作(zuo)用,內在水分比外在水分較(jiao)難(nan)蒸發。如

外在水分在45~50ºC的溫度下放(fang)置(zhi)一定時間(jian)後即能蒸發掉,而內在水分需(xu)要(yao)100ºC以上的溫度經過(guo)一(yi)定時間才能蒸發。


煤粒內部毛細孔吸附的水分達到(dao)飽(bao)和狀態時,內在水分達到最高值(zhi)。這種(zhong)水分稱為煤的的最高(gao)內在水分。由於煤的孔隙(xi)

與其煤化程度有一定的規律,所以煤的最高內在水分基本(ben)上反映(ying)了煤化程度、黏結性和發熱量等煤質特征。如年輕(qing)褐煤

的最高內在水分多在30%以上,而最高內在水分含量小於1%的煙煤,幾乎都是強黏(nian)結性和高發熱的肥(fei)煤和主焦煤。用最

高內在水分來(lai)區(qu)別各種年輕煤最為適宜(yi)。


如何利用內水和外水的測(ce)定結果(guo)來計算(suan)煤的全水分?

全水分往(wang)往分兩步(bu)測定,即(ji)先(xian)測定煤的外在水分,然(ran)後再測定煤的內在水分。兩次測定結果的和(不能直接(jie)相加,需作必(bi)

要的換(huan)算)就是煤質全水分。這裏(li)所說的外在水分是指(zhi)煤樣(yang)放在空氣中並(bing)同空氣的濕(shi)度達到平(ping)衡時所失去的水分。殘留(liu)在

煤樣內部的水分即為內在水分。


根據外在水分和內在水分的測定結果,可用下式(shi)計算煤的全水分。

Mt=Mf+Mimh

式中Mt——全水分;%

Mf——外在水分;%

Mimh——內在水分;%

如煤樣的水分在運送(song)過程中有損失,外在水分可按下式進行補(bu)正。

Mf'=M1+Mf

Mf'——補正後的外在水分,%;

M1——在運(yun)送過程中煤樣水分的損(sun)失,%

收(shou)到基低位(wei)發熱量是各種煤用作動(dong)力燃料(liao)的最重要的指標之(zhi)一,因此收到基水分(即煤在燃(ran)燒時的全水分)也(ye)是動力(li)用

煤的一個十分重(zhong)要的指標。


什麽是煤的礦(kuang)物質?

煤中礦物質是煤中除水分以外的所有無機質的總(zong)稱。一般是由各(ge)種矽(xi)酸鹽(yan)物、石英礦物、碳(tan)酸鹽礦物、硫(liu)酸鹽礦物、金(jin)屬(shu)

硫化物礦物和氯化亞(ya)鐵(tie)礦物等組成,按煤中礦物南的不同來源(yuan)劃(hua)分,通常(chang)分為以下3種礦物質。


原(yuan)生礦物質

由(you)成煤植(zhi)物本身(shen)所含的礦物質形成。這種礦物質在煤中的含(han)量很少,一般不超(chao)過1%—2%,但它(ta)很難用洗選的方法脫(tuo)除(chu)。

次(ci)生礦物質

在成煤過程的初期(qi),由於自(zi)然界的多種原因而進入煤層中的礦物質。這種礦物質在煤的含量一般(ban)也不高,但也有少數(shu)地(di)質條(tiao)

件(jian)比(bi)較複(fu)雜的煤田(tian)(或煤層(ceng))的次生礦物質含量較高。


煤中原生礦物質和次生(sheng)礦物質總稱為內在礦物質。內在礦物質通常很用選(xuan)煤的方法除去,隻(zhi)有采用化學方法(fa)才能分離。

外來礦物質

在采煤過程中混(hun)到煤中的頂(ding)板(ban)、底板(ban)和夾(jia)石(shi)層等的矸石。這種礦物質比較容(rong)易(yi)用洗煤方法除去,大於50mm的矸石還(hai)可用手(shou)選

的方法揀(jian)除。隨著采煤機(ji)械(xie)化程度的不斷提高,今(jin)後煤中外來礦物質的含量必將(jiang)越來越高。為了提高煤炭質量,盡(jin)量減少大量

矸石的運距離運送,各礦區尤(you)其是動力煤礦區急(ji)需加快礦井(jing)選煤廠(chang)的建設,以便(bian)為國民經濟各部門(men)提供(gong)優質煤炭。


什麽是煤的灰(hui)分?灰分對煤的利用有何影響?

煤中灰分是指煤在一定溫度(如815ºC)下完全燃燒(shao)後的殘留物,由於煤中的灰分一種無用物質,因此各種用途(tu)的煤都(dou)要求(qiu)灰分

越低越好。灰分增高時,不僅使煤的發熱量降(jiang)低,而當(dang)礦物質燃燒後成為灰分時還要吸收熱量。此(ci)外,煤的灰分越高,大量排放

渣時也要帶走不少熱量。因而煤的灰分越高,它在燃燒和氣化過程中也就越容易結渣(zha)而影(ying)響(xiang)正常操(cao)作。煉焦(jiao)用煤的灰分對焦炭質

量的影響更大,如煉(lian)焦用精(jing)煤的灰分每(mei)增高0.8%,就使(shi)焦炭灰分增(zeng)高1%,焦炭的強度下降2%,煉鐵時焦比增高2%~2.5%,高

爐生產(chan)能力下降2.5%~3%。造(zao)渣量增加2.7%~2.9%,生鐵成本上升0.7%。此外,為使多餘的灰分變成爐渣排(pai)出,還需要相(xiang)應(ying)地

增加助(zhu)熔(rong)劑(石灰石)用量。因此,一般煉焦用煤都需要采用灰分小於10%的精煤。國家(jia)規定,合格(ge)的煉焦精煉灰分最高不超過

12.5%,但配合煤的灰分不宜超過10%。


但事(shi)物總是一分為二的,在有的煤中灰分也可能以進(jin)行綜合利用,變廢(fei)為寶(bao),為國(guo)家創(chuang)造大量財(cai)富(fu)。如有些高灰分石煤灰渣可以用來

提(ti)釩(fan),殘(can)渣可製(zhi)造無熟(shu)料水泥。有的高灰分煤的爐渣因氧(yang)化鋁(lv)含量高而可從(cong)中提取結晶(jing)氯(lv)化鋁和固體(ti)聚(ju)合鋁等化工(gong)產品(pin)。還有的高灰

分煤可直接作為內燃磚(zhuan)而使灰渣變成製磚的原料。有的高灰分塊(kuai)煤在立窯(yao)中燒水泥(ni)時既作燃料又(you)是原料。


為了充分利用煤炭資(zi)源,除某(mou)些必須使用低灰分煤的廠礦企(qi)業(ye)外,一般應盡可能多地摻(can)用高灰分的劣(lie)質煤,以充分利用其熱能,並大力

做(zuo)好(hao)灰渣的綜合利用。但必須(xu)注(zhu)意(yi)的是,高灰分煤不宜遠距(ju)離運輸(shu),應在礦區附近(jin)就(jiu)地作為矸(gan)石電廠的燃料使用。


什(shen)麽是煤的揮發分?測定煤的揮發分有何(he)用處?

將煤放在與空(kong)氣隔(ge)絕的容器(qi)內,在高溫(如900ºC或(huo)950ºC)下經不定經一定時間(7min)加(jia)熱後,從煤中分解出來的液體(呈(cheng)蒸汽狀

態)和氣體的數量(減去煤中所含的水分)占(zhan)試(shi)驗(yan)煤量的比例(li),就是煤的揮發分。煤的揮發分的測值隨(sui)溫度、時間和所用坩(gan)堝(guo)的大小(xiao)、形

狀、材(cai)質等的不同而有差(cha)異。因此測定方法為規(gui)範(fan)性(xing)試驗方法,測定結果應稱為揮(hui)發分產率(lv)而不能叫揮發分含量。


煤的揮發分測定方法簡(jian)單(dan)易行(xing),而且(qie)能反(fan)映出煤的許(xu)多(duo)重要特性。如根據煤的揮發分產率及焦渣特征(其符號為CRC),即能初(chu)步確(que)定該(gai)

種煤的煤化程度、結焦性和黏結性、發熱量以及(ji)焦油(you)產率等各種重要性質。因此,幾乎(hu)世(shi)界各國都采用幹(gan)燥無灰基煤的揮發分作為煤炭分

類的一個主(zhu)要指標。


為消除礦物質含量對揮發分的影響,以及排除不能正(zheng)確反映煤化程度的絲炭類惰(duo)性物質和孢(bao)子、花(hua)粉(fen)、樹(shu)脂(zhi)等殼質組分的影響,因而必須采(cai)

用重液(ye)分選的精煤(這(zhe)時的煤岩(yan)組分以能正確反映煤化程度的鏡(jing)質組為主)來測定揮發分。此外,煉焦工業中各種配合煤的綜合平均(jun)揮發分

也是配(pei)煤煉焦的重要指標。


什麽是煤的固定碳?計算煤的固定碳有何用處?煤中固(gu)定碳(其(qi)符(fu)號FC)是指除去水分、灰分、揮發分後的殘留物,從100%減去煤的水分、

灰分和揮發分後的差值即為煤的固定碳含量。從測定煤炭揮發分後的殘留焦渣量中減去煤的灰分,也可求得(de)煤的幹燥基固定碳含量。由100%

減去幹燥無灰基揮發分即為幹燥無灰基固定碳含量。固定碳的化學(xue)組分,主要是為碳元(yuan)素,另(ling)外還有一定數量的氫(qing)、氧、氮(dan)、硫等其它元素。

從煤的工業分析指標來看,發熱量主要是煤中固定碳燃燒產生的。因此國際(ji)上利用工業分析結果計算發熱量的公式,多以煤的固定碳作為主要

指標。國內計算灰分超過45%的高灰分煙煤、無煙(yan)煤和石煤發熱量的經驗公式,也是以煤的固定碳含量作為主要計算參(can)數。煤的幹燥(zao)無灰基固

定碳含量與揮發分一樣,也是表征(zheng)煤炭變(bian)質程度的一個(ge)參數,即煤中固定碳含量隨煤的變質程度的增高而增高。一般褐(he)煤的固定碳含量≤60%,

煙煤為50%~90%。無煙煤的>90%。因此某些國家(如日本和美(mei)國)的煤炭分類即以幹燥無灰基固定碳含量作為分類指標之一。空氣幹燥基固

定碳含量也是某些工業用煤的一個重要指標。如對(dui)合成氨用煤要求固定碳含量>65%。


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