煤炭質(zhì)量管理培訓(xùn)化驗(yàn)A

煤炭質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)（A）北京國煤檢能源技術(shù)研究院國家煤及煤化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心2014年1月煤質(zhì)分析概述煤中全水分的測(cè)定方法煤的工業(yè)分析方法煤中全硫的測(cè)定方法煤中碳和氫的測(cè)定方法煤的發(fā)熱量測(cè)定內(nèi)容提要一、煤質(zhì)分析概述1、煤炭的特點(diǎn)煤炭：古代植物殘骸經(jīng)復(fù)雜的物理、化學(xué)作用變化而成的可燃性生物巖。特點(diǎn)：由有機(jī)物和無機(jī)礦物質(zhì)組成的復(fù)雜且非常不均勻的混合物。2、煤質(zhì)分析的特點(diǎn)

1）樣品的代表性

1g或小于1g樣品的結(jié)果代表幾千或幾萬噸煤的品質(zhì)。概述2）誤差構(gòu)成采樣誤差：80％；制樣誤差：16％；化驗(yàn)誤差：4％3）

試驗(yàn)方法a、固有成分或特性分析如：煤的全硫，碳，氫，氮分析，及發(fā)熱量測(cè)定等；特點(diǎn)：測(cè)定結(jié)果不隨試驗(yàn)條件而變；概述b、非固有成分或特性分析（規(guī)范性試驗(yàn)）

煤在人為規(guī)定的條件下，使煤產(chǎn)生某種轉(zhuǎn)化，然后測(cè)定轉(zhuǎn)化生成物的量和特性的分析。如：煤的灰分、揮發(fā)分、灰熔融性、可磨性，以及焦化指標(biāo)分析或測(cè)定等。特點(diǎn)：試驗(yàn)結(jié)果隨試驗(yàn)方法和試驗(yàn)條件（溫度、時(shí)間、壓力等）而改變。概述3、煤質(zhì)分析項(xiàng)目全水分工業(yè)分析（水分，灰分，揮發(fā)分，固定碳）發(fā)熱量全硫元素分析：碳，氫，氮焦化指標(biāo)：粘結(jié)指數(shù)，膠質(zhì)層（Y值），坩鍋膨脹序數(shù)，奧阿膨脹度，基氏流動(dòng)度，格金低溫干餾試驗(yàn)概述3、煤質(zhì)分析項(xiàng)目煤灰熔融性煤灰成分分析煤中微量元素煤的哈氏可磨性煤的氣化指標(biāo)（活性，熱穩(wěn)定性，結(jié)渣性）煤的爆炸性煤的自燃傾向煤的其他物理特性概述4、主要項(xiàng)目的表示符號(hào)

全水分Mt（Mar）

水分(空干基)Mad灰分A空干基灰分Aad

干基灰分Ad

收到基灰分Aar揮發(fā)分V空干基揮發(fā)分Vad

干基揮發(fā)分Vd

干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf

收到基揮發(fā)分Var概述4、主要項(xiàng)目的表示符號(hào)固定碳FCFCad,FCd,FCdaf,FCar發(fā)熱量Q空干基高位發(fā)熱量Qgr,ad

干基高位發(fā)熱量Qgr,d

收到基低位發(fā)熱量Qnet,ar全硫St

空干基全硫St,ad

干基全硫St,d

收到基全硫St,ar碳CCad,Cd,Car氫HHad,Hd,Har氮NNad,Nd,Nar概述4、主要項(xiàng)目的表示符號(hào)哈氏可磨性HGI煤灰熔融性變形溫度DT

軟化溫度ST

半球溫度HT

流動(dòng)溫度FT粘結(jié)指數(shù)G膠質(zhì)層厚度Y煤灰成分及煤中微量元素：用其元素符號(hào)表示概述一、煤中全水分的測(cè)定方法化合水：以化合方式同煤中的礦物質(zhì)結(jié)合，是礦物晶格的一部分，如CaSO4?2H2O，105~110℃不能除去。不能測(cè)定。游離水：以物理吸附或附著方式與煤結(jié)合105~110℃能除去，可測(cè)定（外水，內(nèi)水，全水，空干基水分，最高內(nèi)在水）一、煤中的水分一、煤中全水分的測(cè)定方法1、外在水分（外水）Mf（freemoisture）：

——吸附在煤顆粒表面和煤?？p隙及非毛細(xì)孔中的水實(shí)際測(cè)定中：煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)失去的那部分水2、內(nèi)在水分（內(nèi)水）Minh（inherentmoisture）：

——吸附或凝聚在煤顆粒內(nèi)部毛細(xì)孔中的水實(shí)際測(cè)定中：煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)保留的那部分水3、最高內(nèi)在水MHC（moisture-holdingcapacity）

——煤的毛細(xì)孔中吸附的水達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的內(nèi)在水分實(shí)際測(cè)定中：煤在30℃、96%~97%濕度下達(dá)到平衡時(shí)的內(nèi)在水分二、常用水分概念一、煤中全水分的測(cè)定方法4、全水分Mt

（totalmoisture）：

——煤的外水和內(nèi)水的總和，代表剛開采、發(fā)運(yùn)及接收時(shí)煤的水分5、空氣干燥煤樣水分Mad

（moisture）：

(一般分析煤樣水分，空干基水分，分析水)——一般分析煤樣與周圍空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)所含的水分二、常用水分概念一、煤中全水分的測(cè)定方法1）煤的變質(zhì)程度（煤種）三、與水分值有關(guān)的因素煤種MtMad褐煤15%~40%5%~30%煙煤5%~20%0.5%~12%無煙煤0.7%~3%年老無煙煤2%~9.5%一、煤中全水分的測(cè)定方法2）環(huán)境濕度：濕度大——水分高濕度小——水分低3）制樣過程：設(shè)備的密封性是否經(jīng)過干燥煤樣儲(chǔ)存方式三、與水分值有關(guān)的因素GB/T211-2007中規(guī)定了，三種測(cè)定方法：1、兩步法：A1（氮?dú)饬鳎?，A2（空氣流）中干燥2、一步法：B1（氮?dú)饬鳎?，B2（空氣流）中干燥3、微波干燥法C氮?dú)饬髦羞m用于所有煤種；空氣流中適用于煙煤和無煙煤；C法適用于褐煤煙煤其中A1為仲裁法。一、煤中全水分的測(cè)定方法水分測(cè)定原理：已知質(zhì)量的煤樣→在105—110℃烘箱中干燥至質(zhì)量恒定（或在專用微波爐中干燥）→根據(jù)質(zhì)量損失計(jì)算煤的水分。一、煤中全水分的測(cè)定方法儀器設(shè)備兩步法一、煤中全水分的測(cè)定方法煤樣＜13mm環(huán)境溫度或＜40℃空氣流中（500±10）g外在水分Mf測(cè)定外在水分后的煤樣破碎到＜3mm（105~110）℃氮?dú)?空氣流中質(zhì)量恒定內(nèi)在水分Minh第一步:質(zhì)量恒定（10±1）g第二步:計(jì)算:一步法稱量干燥冷卻、稱重檢查性干燥通氮干燥測(cè)定步驟粒度＜6mm預(yù)先干燥且稱量過的稱量瓶；稱?。?0~12g）稱準(zhǔn)至0.001g；平攤預(yù)先鼓風(fēng)的并已加熱到105-110oC;在鼓風(fēng)條件下干燥；煙煤2h，褐煤和無煙煤3h開蓋烘干取出，立即蓋上蓋；放5min→干燥器→冷卻至室溫稱量，稱準(zhǔn)至0.001g每次30min；直到連續(xù)兩次干燥煤樣的質(zhì)量減少不超過0.01g或質(zhì)量有所增加為止；水分在2%以下時(shí)，不必進(jìn)行檢查性干燥；一、煤中全水分的測(cè)定方法一步法稱量干燥冷卻、稱重檢查性干燥空氣干燥測(cè)定步驟粒度＜13mm粒度＜6mm預(yù)先干燥且稱量過的淺盤；稱取（500±10g）稱準(zhǔn)至0.1g；平攤預(yù)先干燥且稱量過的稱量瓶；稱?。?0~12g）稱準(zhǔn)至0.001g；平攤預(yù)先鼓風(fēng)的并已加熱到105-110oC;在鼓風(fēng)條件下干燥；煙煤2h，無煙煤3h預(yù)先鼓風(fēng)的并已加熱到105-110oC;在鼓風(fēng)條件下干燥；煙煤2h，無煙煤3h開蓋烘干取出，立即蓋上蓋；放5min→干燥器→冷卻至室溫稱量，稱準(zhǔn)至0.001g淺盤取出，趁熱稱量（稱準(zhǔn)至0.1g）每次30min；直到連續(xù)兩次干燥煤樣的質(zhì)量減少不超過0.5g或質(zhì)量有所增加為止；水分在2%以下時(shí)，不必進(jìn)行檢查性干燥；每次30min；直到連續(xù)兩次干燥煤樣的質(zhì)量減少不超過0.01g或質(zhì)量有所增加為止；水分在2%以下時(shí)，不必進(jìn)行檢查性干燥；一、煤中全水分的測(cè)定方法一、煤中全水分的測(cè)定方法記錄的數(shù)據(jù):

1、空稱量瓶質(zhì)量m0(g)

2、煤樣質(zhì)量m(g)

3、干燥后稱量瓶+干煤的質(zhì)量m2(g)結(jié)果計(jì)算

Mt—全水分，%m1—煤樣干燥后失去的質(zhì)量，gm—稱取煤樣的質(zhì)量，g公式:Mt=m1/m×100%=(m0+m-m2)/m×100%例：用≤6mm全水分煤樣測(cè)定全水分，空稱量瓶質(zhì)量m0=20.452(g),煤樣質(zhì)量m=10.147(g),干燥后總質(zhì)量m2=29.655(g),檢查性干燥一次：29.641(g),二次：29.644(g)。該煤樣全水分為多少？記錄的數(shù)據(jù):

1、空稱量瓶質(zhì)量m0(g)

2、煤樣質(zhì)量m(g)

3、干燥后稱量瓶+干煤的質(zhì)量m2(g)結(jié)果計(jì)算

Mt—全水分，%m1—煤樣干燥后失去的質(zhì)量，gm—稱取煤樣的質(zhì)量，g公式:Mt=m1/m×100%=(m0+m-m2)/m×100%注意問題

（1）采集的全水分試樣保存在密封良好的容器中，并放在陰涼的地方；（2）制樣操作要快，最好用密封式破碎機(jī)；全水分煤樣送到實(shí)驗(yàn)室后立即測(cè)定；（3）測(cè)定前，應(yīng)進(jìn)行總質(zhì)量核對(duì)，進(jìn)行水分損失補(bǔ)正。（4）稱取煤樣之前,應(yīng)將密封容器中的煤樣充分混合至少1min。一、煤中全水分的測(cè)定方法解：Mt=(m0+m-m2)/m×100%=(20.452+10.147-29.641)/10.147×100%=9.4%微波干燥

一、煤中全水分的測(cè)定方法粒度：＜6mm（10~12）g按說明書進(jìn)行適用于煙煤和褐煤二、煤的工業(yè)分析方法空氣干燥基水分（Mad）灰分（Aad）揮發(fā)分（Vad）固定碳的計(jì)算空氣干燥基水分（Mad）儀器設(shè)備空氣干燥基水分（Mad）常用方法：空氣干燥法（1）要求

①煤樣：粒度<0.2mm，樣重1±0.1g（稱準(zhǔn)至0.0002g）②干燥溫度：105-110℃③干燥時(shí)間：煙煤1.5h；無煙煤2h稱量干燥冷卻檢查性干燥預(yù)先干燥過的稱量瓶；稱準(zhǔn)至0.0002g；連瓶帶蓋一起稱；將煤攤平；預(yù)先鼓風(fēng)的并已加熱到105-110oC;揭開稱量瓶蓋，在鼓風(fēng)條件下烘干；立即蓋上蓋；稱準(zhǔn)至0.0002g空氣中冷卻約15min，放入干燥器中，冷卻至室溫；每次30min；連續(xù)兩次干燥煤樣的質(zhì)量減少不超過0.001g或質(zhì)量有所增加為止；水分在2%以下時(shí)，不必進(jìn)行檢查性干燥；（2）分析步驟空氣干燥基水分（Mad）記錄的數(shù)據(jù):

1、空稱量瓶質(zhì)量m0(g)

2、煤樣質(zhì)量m(g)

3、干燥后稱量瓶+干煤的質(zhì)量m2(g)結(jié)果計(jì)算

Mad—空氣干燥基水分，%m1—煤樣干燥后失去的質(zhì)量，gm—稱取煤樣的質(zhì)量，g公式:Mad=m1/m×100%=(m0+m-m2)/m×100%空干基水分——根據(jù)不同煤種選用適合的方法或程序；

(通氮法，空氣干燥法，加熱時(shí)間等）——在鼓風(fēng)條件下干燥；通氮：稱量瓶放入前10min開始通氮?dú)饪諝猓悍Q量瓶放入前3~5min開始鼓風(fēng)——干燥至質(zhì)量恒定（或增重）；——防止干燥后的樣品吸水?？諝飧稍锘郑∕ad）灰分（Aad）

煤中灰分（A，%）是煤完全燃燒后留下的殘?jiān)皇敲褐泄逃械奈镔|(zhì)，而是煤中礦物質(zhì)在一定條件下經(jīng)一系列分解、化合等復(fù)雜反應(yīng)而形成的。灰分的產(chǎn)率與礦物質(zhì)含量間有一定相關(guān)關(guān)系，可以用灰分來估算煤中礦物質(zhì)含量煤中礦物質(zhì)原生礦物：是由成煤質(zhì)物本身所含有的礦物質(zhì)形成的。次生礦物：是在成煤過程中由外界進(jìn)入煤中的礦物。外來礦物：是指在采煤過程中從煤層頂板、底板、夾矸層等處混入煤中的礦物質(zhì)?；曳置汗I(yè)利用煉焦用量運(yùn)輸影響灰分測(cè)定原理：——一定量分析煤樣在灰皿中——慢灰法：在冷馬弗爐中，于不少于30min內(nèi)加熱到500℃，停留30min，再繼續(xù)加熱到815±10℃，灼燒到質(zhì)量恒定；——快灰法：1）樣品送入已升溫至815℃的馬弗爐中，在815±10℃灼燒至質(zhì)量恒定；2）通過特制管式爐灼燒——計(jì)算殘留物質(zhì)量占分析煤樣質(zhì)量百分比?；曳郑ˋad）儀器設(shè)備灰分（Aad）的測(cè)定方法儀器設(shè)備灰分（Aad）的測(cè)定方法快速灰分測(cè)定儀（2）分析步驟緩慢灰化法（仲裁法）（1）要求

①煤樣：粒度<0.2mm，樣重1±0.1g（稱準(zhǔn)至0.0002g）②溫度及時(shí)間：500oC保持30min；815±10oC灼燒1h?；曳郑ˋad）的測(cè)定方法煤樣(1±0.1)g＜100℃,留15mm縫不少于30min500℃,保持30min(815±10)℃,灼燒1h冷卻，稱量檢查性灼燒全程保持煙囪打開，爐門留縫。快速灰化法（1）要求①煤樣：粒度<0.2mm，樣重1±0.1g（稱準(zhǔn)至0.0002g）②溫度及時(shí)間：緩慢推入爐中在815±10oC灼燒40min。（2）分析步驟灰分（Aad）的測(cè)定方法煤樣(1±0.1)g850℃,打開爐門緩慢推入全部推入關(guān)上爐門并留縫(815±10)℃,灼燒40min冷卻，稱量檢查性灼燒全程保持煙囪打開，爐門留縫?；曳郑ˋad）的測(cè)定方法記錄的數(shù)據(jù):

1、空灰皿質(zhì)量m0(g)

2、煤樣質(zhì)量m(g)

3、灼燒后總質(zhì)量m2(g)結(jié)果計(jì)算

Aad—空氣干燥基灰分，%m1—灼燒后殘留物的質(zhì)量，gm—稱取煤樣的質(zhì)量，g公式:Aad=m1/m×100%=(m2-m0)/m×100%影響灰分測(cè)定的主要因素有哪些？造成灰分測(cè)定誤差的主要因素有三個(gè)：①黃鐵礦氧化程度；②碳酸鹽的分解程度；③灰中固定的硫的多少.如何獲得可靠的灰分測(cè)定結(jié)果？（1）采用緩慢灰化法，使煤中硫化物在碳酸鹽分解前就完全氧化并排出，避免硫酸鈣的生成；（2）灰化過程中始終保持良好的通風(fēng)狀態(tài)，使硫氧化物一經(jīng)生成就及時(shí)排出；（3）煤樣在灰皿中要平鋪，以避免局部過厚，一方面避免燃燒不完全，另一方面可防止底部煤樣中硫化物生成的二氧化硫被上部碳酸鹽分解生成的氧化鈣固定；（4）在足夠高（>800OC）的溫度下灼燒足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以保證碳酸鹽完全分解及二氧化碳完全驅(qū)出?；曳郑ˋad）的測(cè)定方法注意事項(xiàng)揮發(fā)分（Vad）

煤的揮發(fā)分（V，%）是煤中有機(jī)物質(zhì)和一部分礦物質(zhì)受熱分解的產(chǎn)物。它不是煤中固有物質(zhì)，而是在特定溫度下煤的熱分解產(chǎn)物。煤的揮發(fā)分與煤的質(zhì)變程度有很大的關(guān)系，隨煤化程度的增加，揮發(fā)份降低。

用于煤炭分類和鍋爐設(shè)備選型工藝設(shè)計(jì)等。測(cè)定原理：——1g分析煤樣在帶蓋的坩堝中——900±10℃（注）加熱7min——計(jì)算質(zhì)量損失——扣除水分，得揮發(fā)分產(chǎn)率揮發(fā)分（Vad）的測(cè)定方法儀器設(shè)備揮發(fā)分（Vad）的測(cè)定方法（1）要求①煤樣：粒度<0.2mm，樣重1±0.01g（稱準(zhǔn)至0.0002g）②溫度/時(shí)間：900oC，隔絕空氣加熱7min，加熱時(shí)間包括溫度恢復(fù)時(shí)間在內(nèi)。（2）分析步驟測(cè)定方法在預(yù)先于900℃溫度下灼燒至質(zhì)量恒定的帶蓋瓷坩堝中，稱取空氣干燥基煤樣，然后輕輕振動(dòng)坩堝，使煤樣攤平，蓋上蓋，放在坩堝架上。馬弗爐預(yù)先加熱至920℃左右，打開爐門，迅速將放有坩堝的架子送入恒溫區(qū)，立即關(guān)上爐門并計(jì)時(shí)，放入后，爐溫在3min內(nèi)恢復(fù)至900±10℃，否則次此次試驗(yàn)作廢。準(zhǔn)確加熱7min。從爐中取出坩堝，放在空氣中冷卻5min左右，移入干燥器中冷卻至室溫（約20min）后稱量，計(jì)算出揮發(fā)分含量。保證煙囪蓋嚴(yán)，爐門關(guān)嚴(yán)揮發(fā)分（Vad）的測(cè)定方法記錄的數(shù)據(jù):

1、空坩堝質(zhì)量m0(g)

2、煤樣質(zhì)量m(g)

3、灼燒后總質(zhì)量m2(g)結(jié)果計(jì)算

Vad—空氣干燥基揮發(fā)分，%m1—加熱后減少的質(zhì)量，gm—稱取煤樣的質(zhì)量，gMad—空氣干燥基水分，%公式:Vad=m1/m×100-Mad=(m0+m-m2)/m×100-Mad①定期對(duì)熱電偶及毫伏計(jì)進(jìn)行校正；②定期測(cè)量馬弗爐的恒溫區(qū)，裝有煤樣的坩堝必須放在馬弗爐恒溫區(qū)內(nèi)。③每次試驗(yàn)最好放同樣數(shù)目的坩堝，以保證坩堝及其支架的熱容量基本一致；④總加熱時(shí)間（包括溫度恢復(fù)時(shí)間）要嚴(yán)格控制為7min；⑤要使用符合GB/T212規(guī)定的坩堝，坩堝蓋子必須配合嚴(yán)密。必須將煙囪口封住，否則會(huì)使揮發(fā)分測(cè)定結(jié)果偏高；⑥要用耐熱金屬制的坩堝架，受熱時(shí)不能掉皮，若沾在坩堝上影響測(cè)定結(jié)果；⑦坩堝從馬弗爐取出后，在空氣中冷卻時(shí)間不宜過長(zhǎng)，以防焦渣吸水；⑧測(cè)定褐煤、長(zhǎng)焰煤的揮發(fā)分時(shí)，必須壓餅。原因如下：當(dāng)測(cè)定低變質(zhì)程度的煤如褐煤、長(zhǎng)焰煤時(shí)，由于它們的水分和揮發(fā)分很高，如以松散狀態(tài)放入900oC爐中加熱，則揮發(fā)分會(huì)驟然大量釋放，把坩堝蓋頂開（產(chǎn)生爆鳴聲）帶走碳粒，使結(jié)果偏高，而且重復(fù)性較差，若將試樣壓成餅，切成3mm的小塊后再進(jìn)行測(cè)定，由于試樣緊密可減緩揮發(fā)分的釋放速度，因而可有效地防止煤樣爆燃、噴濺，使測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定可靠。揮發(fā)分（Vad）的測(cè)定方法注意事項(xiàng)煤的焦渣特征分為8個(gè)型號(hào)，號(hào)數(shù)越大，表示粘結(jié)性越強(qiáng)。1~2號(hào)表示煤沒有粘結(jié)性；3~4號(hào)表示煤的粘結(jié)性較弱；5~8號(hào)表示煤有較好的粘結(jié)性。（1型）粉狀——全部是粉末，沒有相互粘著的顆粒；（2型）粘著——用手指輕碰即成粉末或者基本上是粉末，其中較大的團(tuán)塊輕輕一碰即成粉末；（3型）弱粘結(jié)——用手指輕壓即成小塊；（4型）不熔融粘結(jié)——以手指用力壓才裂成小塊，焦渣上表面無光澤，下表面稍有銀白色光澤；（5型）不膨脹熔融粘結(jié)——焦渣形成扁平的塊，煤粒的界線不易分清，焦渣上表面有明顯銀白色金屬光澤，下表面銀白色光澤更明顯；（6型）微膨脹熔融粘結(jié)——用手指壓不碎，焦渣的上、下表面均有銀白色金屬光澤，但焦渣表面具有較小的膨脹泡（或小氣泡）；（7型）膨脹熔融粘結(jié)——焦渣上、下表面有銀白色金屬光澤，明顯膨脹，但高度不超過15mm；（8型）強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié)——焦渣上、下表面有銀白色金屬光澤，焦渣高度大于15mm。焦渣特征分類：固定碳（FCad）的計(jì)算

固定碳是煤炭分類、燃燒和焦化中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，煤的固定碳隨變質(zhì)程度的加深而增加。有的國家，如美國ASTM用干燥無礦物質(zhì)基固定碳（FCdmmf）作為一分類指標(biāo)。在煤的燃燒中，利用固定碳來計(jì)算燃燒設(shè)備的效率；在煉焦工業(yè)中，根據(jù)它來預(yù)計(jì)焦炭的產(chǎn)率。計(jì)算公式：FCad=100-Mad-Aad-Vad固定碳（FCad）的計(jì)算元素分析

煤由不可燃與可燃組分所組成。其中可燃組分為揮發(fā)分與固定碳按其化學(xué)組成來說，它們則是由碳、氫、氧、氮、硫5種元素所構(gòu)成。所謂元素分析，就是對(duì)上述5種元素分析的總稱。不同煤種由于成煤的原始植物及其變質(zhì)程度的不同，其元季組成及其特性也就有所差異，通常碳、氫、氧3種元素構(gòu)成有機(jī)組分的主體，一般此3種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)90％以上。

元素分析煤中碳含量隨其變質(zhì)程度加深而增多，而氫含量與氧含量，則與此相反。故無煙煤，碳含量最高，而氫與氧含量則最低，從元素組成大體上即可判斷該煤屬于哪一煤種。碳、氫元素燃燒釋放出大量熱量，是煤的發(fā)熱量的主要來源。硫元素燃燒，也能釋放少量的熱量，但其燃燒產(chǎn)物硫氧化物，對(duì)自然環(huán)境、鍋爐設(shè)備均產(chǎn)生不利影響。因此，元素分析是煤質(zhì)檢測(cè)的重要組成部分，而且是技術(shù)難度較大的內(nèi)容。三、煤中全硫的測(cè)定方法存在形態(tài)：硫酸鹽硫硫化物硫有機(jī)硫單質(zhì)硫（有時(shí)，微量）全硫—上述各種硫之和無機(jī)硫—硫酸鹽硫與硫化物硫，及單質(zhì)硫之和可燃硫—硫化物硫與有機(jī)硫之和洗選可脫除的硫—硫酸鹽硫、硫化物硫、單質(zhì)硫洗選不可脫除的硫——有機(jī)硫1、概述三、煤中全硫的測(cè)定方法1）煤炭、焦炭質(zhì)量指標(biāo)2）環(huán)?！济号欧?）脫硫效率預(yù)測(cè)與脫硫工藝4）焦炭含硫量預(yù)測(cè)5）煤質(zhì)研究2、測(cè)定意義三、煤中全硫的測(cè)定方法GB/T214-2007中規(guī)定了三種測(cè)定煤中全硫的方法。2、測(cè)定原理1）艾士法（仲裁法）—煤樣與艾士劑混合高溫灼燒—全部硫形成可溶性硫酸鹽—加氯化鋇，使硫酸根離子生成硫酸鋇沉淀—根據(jù)硫酸鋇沉淀質(zhì)量，計(jì)算全硫含量艾士卡試劑:2份質(zhì)量的化學(xué)純輕質(zhì)氧化鎂與1份質(zhì)量的化學(xué)純無水碳酸鈉混勻并研細(xì)至粒度小于0.2mm三、煤中全硫的測(cè)定方法GB/T214-2007中規(guī)定了三種測(cè)定煤中全硫的方法。2、測(cè)定原理2）庫侖滴定法：—煤樣在空氣流中燃燒（有催化劑）—全部硫生成SO2(少量SO3）—SO2被電解產(chǎn)生的碘滴定—根據(jù)消耗的電量計(jì)算全硫含量三、煤中全硫的測(cè)定方法GB/T214-2007中規(guī)定了三種測(cè)定煤中全硫的方法。2、測(cè)定原理3）高溫燃燒中和法—煤樣在氧氣流中燃燒（有催化劑）—全部硫生成硫氧化物—吸收在H2O2溶液中形成硫酸—用氫氧化鈉溶液滴定—計(jì)算全硫含量（根據(jù)氫氧化鈉消耗量）*與硫含量有關(guān)的因素：

成煤環(huán)境：海相沉積較高海陸相交替沉積較高陸相沉積較低有機(jī)硫無機(jī)硫硫化鐵硫硫酸鹽硫黃鐵礦硫（FeS2）硫酸鈣（CaSO4）環(huán)境設(shè)備脫硫劑影響20040060080010001200-0.20.00.20.40.60.81.01.21.4SO2釋放量/%溫度/℃圖原煤中SO2釋放量隨溫度的變化有機(jī)硫、黃鐵礦硫硫酸鹽硫三、煤中全硫的測(cè)定方法常用方法：庫侖滴定法測(cè)定原理：煤樣在催化劑（WO3）作用下，于空氣流中燃燒（1150oC）分解，煤中硫生成二氧化硫被碘化鉀溶液吸收，以電解碘化鉀溶液所產(chǎn)生的碘進(jìn)行滴定，根據(jù)電解所消耗的的電量計(jì)算煤中全硫的含量。三、煤中全硫的測(cè)定方法庫侖滴定法儀器設(shè)備三、煤中全硫的測(cè)定方法三、煤中全硫的測(cè)定方法庫侖滴定法儀器設(shè)備三、煤中全硫的測(cè)定方法庫侖滴定法儀器設(shè)備（2）測(cè)定步驟（1）要求①煤樣：粒度<0.2mm，樣重0.05g（稱準(zhǔn)至0.0002g）②電解液：5g碘化鉀，5g溴化鉀，10ml冰乙酸溶于250-300ml水中。③爐溫：1150±5oC將爐溫恒定在1150±5oC。加入電解液。在供氣和抽氣的條件下將流量調(diào)節(jié)在1000ml/min，開啟攪拌器，并檢查氣密性。調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，使攪拌子快速旋轉(zhuǎn)，但不可過快，以免使攪拌子跳動(dòng)打壞鉑電極。準(zhǔn)確稱取規(guī)定粒度煤樣，于瓷舟中鋪平，蓋一層薄WO3。將瓷舟放在儀器的石英舟內(nèi)，按照儀器的提示符進(jìn)行操作。三、煤中全硫的測(cè)定方法測(cè)定方法（3）計(jì)算結(jié)果：St,ad—空氣干燥煤樣中全硫含量，%m1—庫侖積分器顯示值，mg；m—煤樣質(zhì)量，mgSt,ad=m1/m×100%1.電解液的配制順序：先將溴化鉀和碘化鉀溶于水中，最后再加入10ml冰乙酸，以防冰乙酸過早加入，造成大量揮發(fā)。2.在測(cè)硫過程中，應(yīng)保持系統(tǒng)氣路暢通。燃燒管進(jìn)出口連接管應(yīng)使用耐溫的硅橡膠管，各吸收管和電磁泵之間的連接管也應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)細(xì)口徑的乳膠管，以發(fā)粘、老化的乳膠管應(yīng)及時(shí)更換；在燃燒管出口端的硅酸鋁棉也應(yīng)定期更換，防止在其上黏附三氧化鎢粉末及未燃盡的煤粉。3.新配置的電解液為淡黃色，pH值應(yīng)該在1~2之間。當(dāng)電解次數(shù)增多，電解液酸度增大，當(dāng)pH小于1或呈深黃色時(shí)，就要及時(shí)更換。電解液的酸度增加，導(dǎo)致測(cè)硫結(jié)果偏低。4.電解池內(nèi)的鉑電極及玻璃熔板應(yīng)保持清潔。在測(cè)定煤樣時(shí)，要求電解池保持完全密封，并要防止電解液倒吸。5.每天正式測(cè)定煤樣前，宜先用廢煤樣測(cè)定（不計(jì)結(jié)果），以消除電解液存放過程中產(chǎn)生的碘與溴，以免測(cè)定結(jié)果偏低。三、煤中全硫的測(cè)定方法注意事項(xiàng)三、煤中全硫的測(cè)定方法6.儀器標(biāo)定和有效性核驗(yàn)標(biāo)定方法：使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定。多點(diǎn)標(biāo)定：用硫含量能覆蓋被測(cè)樣品硫含量范圍的至少3個(gè)有證煤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定；單點(diǎn)標(biāo)定：用與被測(cè)樣品硫含量相近的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定程序：1)測(cè)定煤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的空氣干燥基水分，計(jì)算其空氣干燥基全硫St,ad標(biāo)準(zhǔn)值;2)用被標(biāo)定儀器測(cè)定煤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的硫含量，至少3次，取3次平均值;3)將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的硫測(cè)定值和St,ad標(biāo)準(zhǔn)值輸入測(cè)硫儀（或人工計(jì)算），生成校正系數(shù)。標(biāo)定有效性核驗(yàn)：用（1~3）煤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或其它控制樣品測(cè)定其全硫，若測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值（控制值）之差在標(biāo)準(zhǔn)值（控制值）的不確定度范圍（控制限）內(nèi)，說明標(biāo)定有效，否則應(yīng)查明原因，重新標(biāo)定。注意事項(xiàng)四、煤中碳和氫的測(cè)定碳（C）存在形態(tài)：大部分為有機(jī)碳少量為無機(jī)碳（碳酸鹽中）碳的測(cè)定原理：——煤樣在高溫下燃燒，碳轉(zhuǎn)化為CO2——堿石棉（NaOH）吸收CO2

，吸收管增重——根據(jù)增重，計(jì)算碳含量與碳含量有關(guān)的因素：1）煤的變質(zhì)程度（煤種）越高，碳含量越大2）水、灰同種煤，水、灰含量越高，碳含量越低四、煤中碳和氫的測(cè)定存在形態(tài)：有機(jī)物和水中（總氫）實(shí)際測(cè)定和報(bào)告的氫：總氫減水中氫測(cè)定原理：1）重量法

——煤樣在高溫下燃燒，氫轉(zhuǎn)化為水（H2O）

——氯化鈣吸收H2O，吸收管增重

——根據(jù)增重，計(jì)算總氫含量

——減去水中氫含量，得氫含量四、煤中碳和氫的測(cè)定2）電量法

——煤樣在高溫下燃燒，氫轉(zhuǎn)化為水（H2O）

——H2O與鉑－五氧化二磷（P2O5)電解池中的

P2O5反應(yīng)，生成偏磷酸

——偏磷酸被電解，生成H2、O2和P2O5——根據(jù)電解消耗的電量，計(jì)算氫含量與氫含量值有關(guān)的因素：煤的變質(zhì)程度（煤種）

——變質(zhì)程度越高，氫含量越低四、煤中碳和氫的測(cè)定儀器設(shè)備三節(jié)爐（重量法）快速測(cè)氫儀（電量法）測(cè)定原理：

煤樣在氧氣流中燃燒，生成的二氧化碳和水分別被二氧化碳吸收劑和吸水劑吸收，根據(jù)各吸收劑的增量，計(jì)算煤中碳和氫的含量。本法測(cè)定共分三個(gè)部分，①氧氣凈化系統(tǒng)，脫除氧氣中的CO2和O2，②燃燒裝置，煤樣完全燃燒，碳和氫分別生成二氧化碳和水，同時(shí)脫除干擾測(cè)定的硫和氯，③吸收系統(tǒng)，吸收生成的二氧化碳和水，并在二氧化碳吸收管前將氮氧化物脫除。煤中碳和氫的測(cè)定方法三節(jié)爐和二節(jié)爐法煤中碳和氫的測(cè)定方法三節(jié)爐和二節(jié)爐法不同點(diǎn)方法催化氧化劑脫硫劑脫氯劑脫氮?jiǎng)┤?jié)爐氧化銅鉻酸鉛銀絲卷粒狀二氧化錳二節(jié)爐高錳酸銀熱分解產(chǎn)物粒狀二氧化錳三節(jié)爐中使用的試劑都可以回收再用，節(jié)約試劑，但測(cè)定速度慢；二節(jié)爐速度較快，但是高錳酸銀熱解產(chǎn)物不易回收。測(cè)定原理：

煤樣于800℃在高錳酸銀熱解產(chǎn)物作用下，在氧氣流中燃燒。生成的水與鉑——五氧化二磷電解池中的五氧化二磷反應(yīng)生成偏磷酸，后者經(jīng)電解生成氫氣、氧氣和五氧化二磷，根據(jù)電解所消耗的電量，計(jì)算煤中氫的含量。本法測(cè)定共分五個(gè)部分，即氧氣凈化系統(tǒng)，燃燒裝置，電解池（測(cè)氫裝置）、電量積分器和顯示系統(tǒng)，吸收系統(tǒng)。煤中碳和氫的測(cè)定方法電量-重量法常用方法：電量-重量法1氧氣鋼瓶2氧氣壓力表3凈化爐4線狀氧化銅5凈化管6變色硅膠7堿石棉8氧氣流量計(jì)9無水高氯酸鎂10推棒11燃燒爐12燃燒舟13燃燒管14高錳酸銀熱解產(chǎn)物15硅酸鋁棉16Pt-P2O5電解池17冷卻套18除氮U型管19吸水U型管20吸收二氧化碳U型管21氣泡計(jì)22電量積分器23催化爐24氣體干燥管煤中氫的測(cè)定方法常用方法：電量-重量法煤中氫的測(cè)定方法1冷卻套2池體3電極抽頭常用方法：電量-重量法煤中氫的測(cè)定方法(1)要求:煤樣：粒度小于0.2mm,稱取0.070~0.075g(稱準(zhǔn)至0.0002g)爐溫：凈化爐控溫在(800±10)℃燃燒爐一段控溫在(850±10)℃,另一段控溫在(300±10)℃

凈化系統(tǒng)的作用是除去氧氣中含氫和含碳物質(zhì);燃燒裝置的主要作用是使煤樣完全燃燒并除去硫氧化物和氯氣。氣流：80ml/min測(cè)氫裝置電解池：內(nèi)部鑲嵌著二根平行纏繞的鉑金絲構(gòu)成的管狀池，電解池池體內(nèi)涂一層五氧化二磷膜，可吸收氫燃燒生成的水并使之電解。涂液：磷酸與丙酮（3+7）比例混合常用方法：電量-重量法煤中氫的測(cè)定方法(2)測(cè)定步驟:選定電解電源極性（每天應(yīng)互換1次），通電升溫。將燃燒爐、凈化爐和催化爐溫度控制在指定溫度。將煤樣以轉(zhuǎn)瓶法混合均勻，在預(yù)先灼燒過的燃燒舟中稱取粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣0.070～0.075g，稱準(zhǔn)至0.0002g，并均勻鋪平。在煤樣上蓋一層三氧化鎢。如不立即測(cè)定，可把燃燒舟暫存入不帶干燥劑的密閉容器中。

保持氧氣流量在80ml/min，啟動(dòng)電解，至電解終點(diǎn)。打開帶有鎳鉻絲推棒的橡皮塞，迅速將燃燒舟放入燃燒管入口端，塞上帶推棒的橡膠塞。將氫積分值和時(shí)間計(jì)數(shù)清零。用推棒推動(dòng)燃燒舟，使其一半進(jìn)入燃燒爐口，煤樣燃燒后（一般0.5min），即按下電解鍵，當(dāng)煤樣燃燒平穩(wěn)后將舟全部推入爐口，停留2min左右，再將燃燒舟推入高溫帶并立即拉回推棒。注意，不要讓推棒紅熱部分抽回至橡膠塞處，以免使橡膠塞過熱分解。常用方法：電量-重量法煤中氫的測(cè)定方法(2)測(cè)定步驟:約l0min后（電解達(dá)到終點(diǎn)，否則需適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間），記錄電量積分器顯示的氫毫克數(shù)。打開帶推棒的橡膠塞，用鎳鉻絲鉤取出燃燒舟，塞上帶推棒的橡膠塞?？瞻字档臏y(cè)定，燃燒舟中只加三氧化鎢，和測(cè)煤樣步驟相同。重復(fù)測(cè)定，直至相鄰兩次空白值相差不超過0.050mg，取這兩次測(cè)定的平均值作為當(dāng)天氫的空白值。常用方法：電量-重量法煤中氫的測(cè)定方法式中：m——空氣干燥煤樣質(zhì)量，gm1——吸收二氧化碳U形管的增量，gm2——電量積分器顯示的氫值，mgm3——電量積分器顯示的氫空白值，mg(3)結(jié)果計(jì)算:常用方法：電量-重量法煤中氫的測(cè)定方法(4)注意事項(xiàng):須每天更換電解池的極性。鉑——五氧化二磷電解池工作時(shí)，有一極會(huì)生成鉑黑，惡化電解池工作狀態(tài)。試驗(yàn)表明，每天更換電解電源極性，可有效地抑制鉑絲表面發(fā)黑現(xiàn)象，使電解池保持良好狀態(tài)。從凈化系統(tǒng)出口處開始應(yīng)使用聚乙烯軟管而不能用乳膠管。從電解池出口端以后必須用硅橡膠管不能用乳膠管。

電解池使用100次左右或發(fā)現(xiàn)電解池有拖尾現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)清洗電解池，重新涂膜。常用方法：電量-重量法煤中氫的測(cè)定方法(5)經(jīng)驗(yàn)公式（僅供參考）:公式1：95%的煤樣誤差在0.32%以下公式2：95%的煤樣誤差在0.48%以下公式3：95%的煤樣誤差在0.17%以下氮：存在形態(tài)：有機(jī)物中測(cè)定原理（半微量開氏法）：

——煤樣在催化劑存在下用濃硫酸消化，氮轉(zhuǎn)化為硫酸氫銨

——加入過量氫氧化納，蒸餾出氨

——硼酸吸收氨，形成硼酸銨

——硫酸滴定硼酸銨

——根據(jù)硫酸消耗量計(jì)算氮含量氧的計(jì)算

Oad=100–(Mad+Aad+Cad+Had+Nad+St,ad)五、煤中氮的測(cè)定方法簡(jiǎn)述六、煤的發(fā)熱量測(cè)定所謂發(fā)熱量，是指單位質(zhì)量的燃料完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量。測(cè)量結(jié)果以（MJ/kg）或（J/g）表示。我國以前一直采用卡（cal）來表示，其與焦耳之間的換算如下：1卡20℃

=4.1816焦耳注：這里的卡20℃

，即一克純水從19.5℃升高到20.5℃所吸收的熱量。一、定義:⑴彈筒發(fā)熱量，Qb,ad

單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、硝酸和硫酸、液態(tài)水以及固態(tài)灰時(shí)放出的熱量。⑵恒容高位發(fā)熱量，Qgr,v

單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮?dú)狻⒍趸?、二氧化硫、液態(tài)水以及固態(tài)灰時(shí)放出的熱量。煤的發(fā)熱量一、定義:⑶恒容低位發(fā)熱量，Qnet,v

單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，其燃燒產(chǎn)物為氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、二氧化硫、氣態(tài)水以及固態(tài)灰時(shí)放出的熱量。⑷熱量計(jì)的有效熱容量，E

量熱系統(tǒng)產(chǎn)生單位溫度變化所需的熱量（簡(jiǎn)稱熱容量）。通常以焦耳每開爾文（J/K)表示。發(fā)熱量燃燒產(chǎn)物彈筒O2、N2、CO2、HNO3、H2SO4、液態(tài)水、固態(tài)灰高位O2、N2、CO2、SO2、

液態(tài)水、固態(tài)灰低位O2、N2、CO2、SO2、

氣態(tài)水、固態(tài)灰六、煤的發(fā)熱量測(cè)定二、發(fā)熱量的表示方法：彈筒發(fā)熱量（Qb）：試驗(yàn)室直接從量熱儀上測(cè)定的發(fā)熱量，包括煤炭燃燒生成二氧化碳；氫燃燒生成水汽，冷卻后凝結(jié)成水；煤中硫在高壓氧氣下燃燒生成三氧化硫，少量氮轉(zhuǎn)化為氮氧化物，他們?nèi)苡谒闪蛩岷拖跛?。高位發(fā)熱量（Qgr）：由彈筒發(fā)熱量減去硝酸生成熱和硫酸校正熱后得到的發(fā)熱量。低位發(fā)熱量（Qnet）：由高位發(fā)熱量減去水的氣化熱后得到的發(fā)熱量。（煤中原有的水和煤中的氫燃燒生成的水）三、氧彈量熱法測(cè)定原理——煤樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒——放出的熱量被一量熱系統(tǒng)吸收——根據(jù)量熱系統(tǒng)升高度數(shù)計(jì)算試樣的發(fā)熱量六、煤的發(fā)熱量測(cè)定四、要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量，必須至少解決以下三個(gè)方面的問題：1）儀器的熱容量，即量熱系統(tǒng)每產(chǎn)生單位溫升需要吸收多少熱量的問題——用已知熱值的量熱標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（苯甲酸）標(biāo)定量熱儀2）量熱系統(tǒng)與外界熱交換的問題——量熱系統(tǒng)外加水套（絕熱式或恒溫式）3）測(cè)定過程中引入的額外熱量校正問題；——計(jì)算結(jié)果時(shí)扣除額外熱量（點(diǎn)火熱、包紙熱等）六、煤的發(fā)熱量測(cè)定五、測(cè)定步驟概述:兩個(gè)獨(dú)立的試驗(yàn)：1）熱容量標(biāo)定——苯甲酸燃燒試驗(yàn)2）發(fā)熱量測(cè)定——試樣燃燒試驗(yàn)總要求：——發(fā)熱量測(cè)定和熱容量標(biāo)定條件盡量相近——燃燒完全（至定義的產(chǎn)物）——測(cè)溫準(zhǔn)確——無熱損失或正確校正六、測(cè)定步驟（1）準(zhǔn)確稱取粒度小于0.2mm的分析煤樣，0.9-1.1g（稱準(zhǔn)至0.0002g）于燃燒皿中。（2）取一段已知質(zhì)量的點(diǎn)火絲，把兩端分別接在兩個(gè)電極柱上，注意保持良好接觸性。（3）往氧彈中加入10ml蒸餾水，擰緊彈蓋，緩緩充入2.8~3.0Mpa氧氣，充氧時(shí)間不得少于15s；如果不小心充氧壓力超過3.2Mpa，停止試驗(yàn)，放掉氧氣，重新充氧至3.2Mpa以下。當(dāng)鋼瓶中氧氣壓力降到5.0Mpa以下時(shí)，充氧時(shí)間應(yīng)酌量延長(zhǎng)，壓力降到4.0MPa以下時(shí)，應(yīng)更換新的鋼瓶氧氣。（4）將氧彈放入內(nèi)筒中按照儀器提示符進(jìn)行試驗(yàn)，打印結(jié)果。（5）試驗(yàn)結(jié)束后，放出燃燒廢氣，打開氧彈仔細(xì)觀察彈筒和燃燒皿內(nèi)部，如果有試驗(yàn)燃燒不完全的跡象或有炭黑存在，試驗(yàn)應(yīng)作廢。六、煤的發(fā)熱量測(cè)定計(jì)算結(jié)果：空氣干燥煤樣的恒容高位發(fā)熱量：Qgr,ad=Qb,ad-(94.1Sb,ad+αQb,ad)Qgr,ad—空氣干燥煤樣的恒容高位發(fā)熱量（J/g）；Qb,ad—空氣干燥煤樣的彈筒發(fā)熱量（J/g）；Sb,ad—由彈筒洗液測(cè)得的煤的含硫量（%）；當(dāng)全硫含量低于4.00%時(shí)，或發(fā)熱量大于14.60MJ/kg時(shí)，用全硫St,ad代替。94.1—空