煤炭工業(yè)分析指標(biāo)

1、 2009 2009 年年 8 8 月月煤質(zhì)工業(yè)分析指標(biāo)及表達(dá)基準(zhǔn)煤質(zhì)工業(yè)分析指標(biāo)及表達(dá)基準(zhǔn)李東濤李東濤首鋼技術(shù)研究院首鋼技術(shù)研究院 2006 2006 年年 11 11 月月1 1 煤質(zhì)分析指標(biāo)的意義及作用煤質(zhì)分析指標(biāo)的意義及作用 煤是世界上少有的復(fù)雜物質(zhì)，是一煤是世界上少有的復(fù)雜物質(zhì)，是一 種混合物種混合物 煤的成因很復(fù)雜，每種成因?qū)?yīng)一定煤的成因很復(fù)雜，每種成因?qū)?yīng)一定 的指標(biāo)的指標(biāo) 每種指標(biāo)只能表征一部分特征每種指標(biāo)只能表征一部分特征 煤炭分類應(yīng)用的需要煤炭分類應(yīng)用的需要 煤質(zhì)評(píng)定的需要煤質(zhì)評(píng)定的需要 2006 2006 年年 11 11 月月2 2 煤質(zhì)分析指標(biāo)的分類及內(nèi)容煤質(zhì)分析指

2、標(biāo)的分類及內(nèi)容工業(yè)分析工業(yè)分析與元素分析與元素分析煤的工藝性質(zhì)指標(biāo)煤的工藝性質(zhì)指標(biāo)水分、灰分、揮發(fā)分、固定炭含量、水分、灰分、揮發(fā)分、固定炭含量、元素分析元素分析粘結(jié)性、結(jié)焦性、可選性、低溫干餾性質(zhì)、粘結(jié)性、結(jié)焦性、可選性、低溫干餾性質(zhì)、可磨性、發(fā)熱量可磨性、發(fā)熱量巖相組成及性質(zhì)巖相組成及性質(zhì)物理性質(zhì)及固物理性質(zhì)及固態(tài)膠體性質(zhì)態(tài)膠體性質(zhì)宏觀煤巖組成、顯微組成，宏觀煤巖組成、顯微組成，反射率、熒光特性反射率、熒光特性密度、機(jī)械性質(zhì)，熱性質(zhì)、密度、機(jī)械性質(zhì)，熱性質(zhì)、光性質(zhì)、電性質(zhì)、磁性質(zhì)、光性質(zhì)、電性質(zhì)、磁性質(zhì)、固態(tài)膠體性質(zhì)固態(tài)膠體性質(zhì)煤煤質(zhì)質(zhì)分分析析指指標(biāo)標(biāo) 2006 2006 年年 11 11

3、 月月 工業(yè)分析指標(biāo)介紹提綱工業(yè)分析指標(biāo)介紹提綱1 工業(yè)分析的定義工業(yè)分析的定義2 煤中的水分煤中的水分3 煤中的礦物質(zhì)及灰分煤中的礦物質(zhì)及灰分4 煤的揮發(fā)分產(chǎn)率煤的揮發(fā)分產(chǎn)率5 固定炭固定炭6 煤質(zhì)分析結(jié)果的基準(zhǔn)及換算煤質(zhì)分析結(jié)果的基準(zhǔn)及換算 2006 2006 年年 11 11 月月1 1 工業(yè)分析：工業(yè)分析：也稱為實(shí)用分析或技術(shù)分析。也稱為實(shí)用分析或技術(shù)分析。 2006 2006 年年 11 11 月月2 2 煤中的水分煤中的水分【全水分全水分（外在水分內(nèi)在水分）（外在水分內(nèi)在水分）化合水分化合水分】全水分：全水分：Total MositureTotal Mositure，M Mt t。

4、2.1 2.1 外在水分（外在水分（Free Moisture;Surface MoistureFree Moisture;Surface Moisture）定義：定義：開(kāi)采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、洗選過(guò)程中帶入的、附著在煤的表面和直徑大于開(kāi)采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、洗選過(guò)程中帶入的、附著在煤的表面和直徑大于10105cm 5cm 孔徑中的水分?？讖街械乃?。特點(diǎn)：特點(diǎn)：以物理機(jī)械的作用與煤的表面相結(jié)合，其蒸汽壓與純水的相同，易蒸發(fā)。室以物理機(jī)械的作用與煤的表面相結(jié)合，其蒸汽壓與純水的相同，易蒸發(fā)。室 溫放置足夠時(shí)間，與空氣的濕度達(dá)到平衡，可以完全蒸發(fā)掉。溫放置足夠時(shí)間，與空氣的濕度達(dá)到平衡，可以完全蒸發(fā)掉。意義

5、：意義：含有外在水分的煤，其計(jì)算基準(zhǔn)稱為含有外在水分的煤，其計(jì)算基準(zhǔn)稱為“收到基（收到基（arar）”；脫去外在水分的煤，；脫去外在水分的煤， 其計(jì)算基準(zhǔn)稱為其計(jì)算基準(zhǔn)稱為“空氣干燥基（空氣干燥基（adad）”。2 煤中的水分煤中的水分 2006 2006 年年 11 11 月月2.2 2.2 內(nèi)在水分內(nèi)在水分（Moisture in air-dried coal;Inherent MoistureMoisture in air-dried coal;Inherent Moisture）定義：定義：是煤在一定條件下達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)所保持的水分，簡(jiǎn)記為，是煤在一定條件下達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)所保持

6、的水分，簡(jiǎn)記為，Minh.特點(diǎn)：特點(diǎn)：以物理化學(xué)方式與煤相結(jié)合，以吸附或凝聚的方式存在于煤中直徑小于以物理化學(xué)方式與煤相結(jié)合，以吸附或凝聚的方式存在于煤中直徑小于 10105cm5cm的孔徑中。其蒸汽壓低于純水，要在較高的溫度（的孔徑中。其蒸汽壓低于純水，要在較高的溫度（105105110 oC110 oC） 下才能蒸發(fā)。下才能蒸發(fā)。意義：意義：將空氣干燥基的煤加熱至將空氣干燥基的煤加熱至105105110 oC110 oC所失去的水分為內(nèi)在水分。失去內(nèi)所失去的水分為內(nèi)在水分。失去內(nèi) 在水分的煤樣為干燥基煤樣（在水分的煤樣為干燥基煤樣（d d）。）。影響因素：影響因素：受煤的內(nèi)表面積和毛細(xì)孔的

7、影響。受煤的內(nèi)表面積和毛細(xì)孔的影響。其它：其它：最高內(nèi)在水分（相對(duì)濕度最高內(nèi)在水分（相對(duì)濕度9696，30 oC30 oC下測(cè)試下測(cè)試 ）。）。 2006 2006 年年 11 11 月月2.3 2.3 化合水（化合水（Water of ConstitutionWater of Constitution）定義：定義：煤的化合水是指以化學(xué)方式與礦物質(zhì)結(jié)合的，在全水分測(cè)定后仍煤的化合水是指以化學(xué)方式與礦物質(zhì)結(jié)合的，在全水分測(cè)定后仍 保留下來(lái)的水分，即結(jié)晶水和結(jié)合水。保留下來(lái)的水分，即結(jié)晶水和結(jié)合水。特點(diǎn)：特點(diǎn)：與礦物質(zhì)相結(jié)合的結(jié)晶水或結(jié)合水，化合水含量少，而且必須在與礦物質(zhì)相結(jié)合的結(jié)晶水或結(jié)合水，

8、化合水含量少，而且必須在 更高的溫度下除去。更高的溫度下除去。 CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O O 在在163 oC 163 oC 脫水脫水 AlAl2 2O O3 3 SiO SiO2 2 2H 2H2 2O O 在在450 oC450 oC600 oC600 oC脫水。脫水。意義：在煤的工業(yè)分析中一般不予考慮。意義：在煤的工業(yè)分析中一般不予考慮。 2006 2006 年年 11 11 月月3 3 煤中的礦物質(zhì)（煤中的礦物質(zhì)（Mineral MatterMineral Matter，簡(jiǎn)寫(xiě)為：，簡(jiǎn)寫(xiě)為：MMMM） 和煤的灰分產(chǎn)率和煤的灰分產(chǎn)率(Ash,(Ash,簡(jiǎn)寫(xiě)為簡(jiǎn)寫(xiě)為A)A)。

9、定義：煤中的礦物質(zhì)定義：煤中的礦物質(zhì)除水外所有無(wú)機(jī)物質(zhì)的總稱。主要有黏土、除水外所有無(wú)機(jī)物質(zhì)的總稱。主要有黏土、 高嶺石、黃鐵礦和方解石等。高嶺石、黃鐵礦和方解石等。 煤煤 的的 灰灰 分分 煤中所有可燃物質(zhì)完全燃燒后，煤中的礦物煤中所有可燃物質(zhì)完全燃燒后，煤中的礦物 質(zhì)在一定溫度下經(jīng)過(guò)一系列分解、化合等復(fù)質(zhì)在一定溫度下經(jīng)過(guò)一系列分解、化合等復(fù) 雜反應(yīng)后剩下的殘?jiān)?，其?shí)指的是灰分產(chǎn)率。雜反應(yīng)后剩下的殘?jiān)?，其?shí)指的是灰分產(chǎn)率。 煤中的礦物質(zhì)煤中的礦物質(zhì) 煤的灰分煤的灰分 2006 2006 年年 11 11 月月礦物質(zhì)來(lái)源礦物質(zhì)來(lái)源：1 原生礦物質(zhì)：原生礦物質(zhì)：主要是堿金屬和堿土金屬鹽類，參與煤

10、的分子結(jié)構(gòu)主要是堿金屬和堿土金屬鹽類，參與煤的分子結(jié)構(gòu) 形成，在煤中呈現(xiàn)細(xì)分散分布，難以用機(jī)械方式洗掉。形成，在煤中呈現(xiàn)細(xì)分散分布，難以用機(jī)械方式洗掉。 含量少，僅含量少，僅12。2 次生礦物質(zhì)：次生礦物質(zhì)：成煤過(guò)程中，由外界混入煤層中的礦物質(zhì)。分布形態(tài)各異。成煤過(guò)程中，由外界混入煤層中的礦物質(zhì)。分布形態(tài)各異。 煤中的高嶺土、方解石、黃鐵礦等由膠體溶液沉淀形成；石英、長(zhǎng)石、 云母等，經(jīng)風(fēng)力、水力作用與泥炭同時(shí)沉積形成；煤層形成后，由于 地下水的淋濾作用，方解石、石膏等填充于煤層縫隙中。3 3 外來(lái)礦物質(zhì)：外來(lái)礦物質(zhì)：開(kāi)采過(guò)程中混入煤中的礦物質(zhì)，主要來(lái)自于煤層頂、底板開(kāi)采過(guò)程中混入煤中的礦物質(zhì)，

11、主要來(lái)自于煤層頂、底板 的巖石和夾矸層中的矸石，主要有的巖石和夾矸層中的矸石，主要有SiOSiO2 2，AlAl2 2O O3 3,CaCO,CaCO3 3, , CaSO CaSO4 4和和FeSFeS2 2等。等。 2006 2006 年年 11 11 月月煤中灰分的來(lái)源：煤中灰分的來(lái)源： 煤高溫燃燒時(shí)，大部分礦物質(zhì)發(fā)生分解和化學(xué)變化得到的最終產(chǎn)物。 (1)(1)脫結(jié)晶水脫結(jié)晶水 CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O 163 oC O 163 oC 脫水脫水 CaSOCaSO4 4 + 2H+ 2H2 2O O Al2O3 Al2O3 SiO2 SiO2 2H 2H2 2O 450 o

12、CO 450 oC600 oC 600 oC Al2O3Al2O3 SiO2 SiO2 （2 2）碳酸鹽分解）碳酸鹽分解 CaCOCaCO3 3 CaOCaOCOCO2 2； FeCOFeCO3 3 FeOFeOCOCO2 2 （3 3）硫化物礦物或熱分解產(chǎn)物發(fā)生氧化反應(yīng)）硫化物礦物或熱分解產(chǎn)物發(fā)生氧化反應(yīng)4FeS4FeS2 2 11O11O2 2 2Fe2Fe2 2O O3 38SO8SO2 2；2CaO+2SO2CaO+2SO2 2+O2 2CaSO+O2 2CaSO4 4； 4FeO4FeOO2 2Fe2O3O2 2Fe2O3 （4 4）堿金屬氧化物和氯化物的揮發(fā)。）堿金屬氧化物和氯化物

13、的揮發(fā)。 2006 2006 年年 11 11 月月礦物質(zhì)和灰分產(chǎn)率之間的關(guān)系：礦物質(zhì)和灰分產(chǎn)率之間的關(guān)系：MM1.08A+0.55St (派爾公式派爾公式)MM1.10A+0.5Sp (克雷姆公式克雷姆公式)MM1.13A+0.47Sp+0.5Cl (吉文公式吉文公式)MM1.06A+0.67St+0.66CO2-0.30 (費(fèi)萊臺(tái)公式費(fèi)萊臺(tái)公式) 2006 2006 年年 11 11 月月 定義：定義： 煤在規(guī)定的條件下隔絕空氣加熱后揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)的產(chǎn)率稱為煤在規(guī)定的條件下隔絕空氣加熱后揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)的產(chǎn)率稱為 揮發(fā)分（揮發(fā)分（Volatile MatterVolatile Matter）

14、。）。 揮發(fā)分揮發(fā)分 有機(jī)質(zhì)熱解產(chǎn)物碳酸鹽分解生成的有機(jī)質(zhì)熱解產(chǎn)物碳酸鹽分解生成的COCO2 2水分水分 是煤在特定條件下產(chǎn)生的產(chǎn)物。是煤在特定條件下產(chǎn)生的產(chǎn)物。 VadVadm1/mm1/m* *100-Mad100-Mad 如果煤中碳酸鹽形式的如果煤中碳酸鹽形式的CO2CO2含量大于或等于含量大于或等于2 21212時(shí)，應(yīng)扣除之。時(shí)，應(yīng)扣除之。 V Vad=Vad-(COad=Vad-(CO2 2)ad)ad 應(yīng)用：應(yīng)用：表征煤的變質(zhì)程度。表征煤的變質(zhì)程度。4 4 煤的揮發(fā)分煤的揮發(fā)分 2006 2006 年年 11 11 月月5 煤中的固定炭煤中的固定炭固定炭的概念固定炭的概念 從測(cè)定煤

15、樣揮發(fā)分后的焦渣中減去灰分后的殘留物。從測(cè)定煤樣揮發(fā)分后的焦渣中減去灰分后的殘留物。 是煤中的有機(jī)質(zhì)在一定的加熱制度下產(chǎn)生的熱解固體產(chǎn)物，是煤中的有機(jī)質(zhì)在一定的加熱制度下產(chǎn)生的熱解固體產(chǎn)物， 屬于焦渣的一部分。屬于焦渣的一部分。 從元素組成上，固定炭由從元素組成上，固定炭由C、H、O、N幾種元素組成，幾種元素組成， 所以固定炭與元素分析上的炭含量不是一個(gè)概念，數(shù)值也不所以固定炭與元素分析上的炭含量不是一個(gè)概念，數(shù)值也不 會(huì)相同。會(huì)相同。 煤中的干燥無(wú)灰基固定炭煤中的干燥無(wú)灰基固定炭FCdaf隨煤化程度的增加而增加，實(shí)際隨煤化程度的增加而增加，實(shí)際 上與上與Vdaf是一個(gè)事情的兩個(gè)方面。是一個(gè)事

16、情的兩個(gè)方面。 2006 2006 年年 11 11 月月 固定炭的計(jì)算固定炭的計(jì)算 )(100adadadadVAMFCdafdafVFC100 2006 2006 年年 11 11 月月6 6 煤質(zhì)分析結(jié)果的基準(zhǔn)及換算煤質(zhì)分析結(jié)果的基準(zhǔn)及換算純煤純煤 2006 2006 年年 11 11 月月（1）收到基（收到基（aras received basis）：以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)；：以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)； Var+Fcar+Aar+Mar=100（2）空氣干燥基（空氣干燥基（ad-air dried basis）：）：以達(dá)到空氣干燥狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)；以達(dá)到空氣干燥狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)； Vad+FCad+Aad+Mad=100（3）干燥基（干燥基（dry basis）：）：以假想無(wú)水狀態(tài)下的煤為基準(zhǔn)；以假想無(wú)水狀態(tài)下的煤為基準(zhǔn)； VdFCdAd100（4）干燥無(wú)灰基（干燥無(wú)灰基（dafdry ash-free basis）：）：以假想無(wú)水、無(wú)灰狀態(tài)的以假想無(wú)水、無(wú)灰狀態(tài)的 煤為基準(zhǔn)；煤為基準(zhǔn)； Vdaf+FCdaf=100（5）干燥無(wú)礦物質(zhì)基（干燥無(wú)礦物質(zhì)基（dmmfdry mineral matter free basis）：）：以假想以假想