煤和焦炭分析-煤的工業(yè)分析（工業(yè)分析課件）

情境四：煤和焦炭分析任務(wù)三：煤的工業(yè)分析知識點：不同基準分析結(jié)果的換算不同基準分析結(jié)果的換算煤的各種基準不同基準分析結(jié)果的換算1、收到基以收到狀態(tài)的煤為基準，用符號“ar＂表示。收到基煤中含有的水分是收到基水分（Mar），除去此水分后，即為干燥煤。2、空氣干燥基以與空氣濕度達到平衡狀態(tài)的煤為基準，用符號“ad”表示?？諝飧稍锘褐泻械乃质强諝飧稍锩簶铀郑∕ad），除去此水分后，即為干燥煤。一、煤的各種基準3、干燥基

以假想無水狀態(tài)的煤為基準，用符號“d”表示。4、干燥無灰基以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準，用符號“daf＂表示。5、干燥無礦物質(zhì)基以假想無水、無礦物質(zhì)狀態(tài)的煤為基準，用符號“dmf”表示。6、恒濕無灰基以假想含最高內(nèi)在水分、無灰狀態(tài)的煤為基準，用符號“maf“表示。一、煤的各種基準

各種基準之間的關(guān)系如下表：一、煤的各種基準

以上煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳四種煤的工業(yè)分析測定項目，在表示分析結(jié)果時，必須指明基準。例如，Aad表示以空氣干燥基煤表示的灰分，F(xiàn)Cad則表示以空氣干燥基表示的固定碳。煤中某一組分含量若以不同基準的煤表示時，會有不同的數(shù)據(jù)，不能進行相互比較。若要比較不同煤的某組分含量，應(yīng)先換算為同一基準。根據(jù)要求如要對空氣干燥基與其他基準進行換算時，可應(yīng)用下列公式計算：二、不同基準分析結(jié)果的換算1、收到基煤樣的灰分與揮發(fā)分

2、干燥基煤樣的灰分和揮發(fā)分

二、不同基準分析結(jié)果的換算3、干燥無灰基煤樣的揮發(fā)分

而當空氣干燥煤樣中碳酸鹽二氧化碳含量大于2％時，式中：Xar一收到基煤樣的灰分產(chǎn)率或揮發(fā)分的質(zhì)量分數(shù)；Xad一一空氣干燥基煤樣的灰分產(chǎn)率或揮發(fā)分的質(zhì)量分數(shù)；Mar一收到基煤樣水分的質(zhì)量分數(shù)；Xd一干燥基煤樣的灰分產(chǎn)率或揮發(fā)分的質(zhì)量分數(shù)；Vdaf一干燥無灰基煤樣的揮發(fā)分的質(zhì)量分數(shù)。

二、不同基準分析結(jié)果的換算根據(jù)各種狀態(tài)煤樣之間的關(guān)系，總結(jié)換算公式如表4－1所示。表4－1煤的不同基準組分含量的換算

二、不同基準分析結(jié)果的換算項目未知基已知基收到基ar空氣干燥基ad干燥基d干燥無灰基daf收到基（ar）空氣干燥基（ad）干燥基（d）1-Mar1-Mad干燥無灰基（daf）1-Mar-Aar1-Mad-Aad1-Ad未知基=已知基×換算式例：某一煤樣，其工業(yè)分析指標按不同基準計算的百分含量如下：

二、不同基準分析結(jié)果的換算成分收到基空干基干燥基干燥無灰基水分(M)/%10.002.00————灰分(A)/%25.7128.0028.57——揮發(fā)分(V)%27.5530.0030.6142.86固定碳FC/%36.7440.0040.8257.14總和/%100100100100Mad+Aad+Vad+FCad=100%Ad+Vd+FCd=100%Vdaf+FCdaf=100%

例：已知Vdaf=41.06%，Mad=2.83%，Aad=25.02%。求：Vad及Vd。解：Vad(%)=(100-Mad-Aad)/100×Vdaf

=(100-2.83-25.02)/100×41.06=29.62Vd(%)=100/(100-Mad)×Vad

=100/(100-2.83)×29.62=30.48

二、不同基準分析結(jié)果的換算

煤的各種基準不同基準分析結(jié)果的換算小結(jié)情境四：煤和焦炭分析任務(wù)三：煤的工業(yè)分析知識點：煤的發(fā)熱量的測定煤的發(fā)熱量的測定煤的發(fā)熱量發(fā)熱量測定的意義發(fā)熱量的測定測定結(jié)果的校正1、煤的發(fā)熱量

煤的發(fā)熱量，又稱為煤的熱值，即單位質(zhì)量的煤完全燃燒所發(fā)出的熱量。2、熱量的單位熱量的表示單位主要有焦耳(J)、卡（cal）和英制熱量單位Btu。我國過去慣用的熱量單位為20℃卡，以下簡稱卡(cal)。1cal(20℃)=4.1816J。一、煤的發(fā)熱量

由于各國法定的計量熱量等的不同，所以國際貿(mào)易和科學交往中，尤其是采用進口苯甲酸（標明其cal/g）作為熱量計的熱容量標定時，一定要了解是什么溫度（C）或條件下的熱值（cal/g）,否則將會對燃燒的熱值產(chǎn)生系統(tǒng)偏高或偏低。為了使熱量單位在國內(nèi)外統(tǒng)一，必須以J取代cal作為煤的發(fā)熱量表示單位。一、煤的發(fā)熱量3、煤的發(fā)熱量表示方法（1）煤的彈筒發(fā)熱量

煤的彈筒發(fā)熱量，是單位質(zhì)量的煤樣在熱量計的彈筒內(nèi)，在過量高壓氧（25～35個大氣壓左右）中燃燒后產(chǎn)生的熱量（燃燒產(chǎn)物的最終溫度規(guī)定為25℃）。由于煤樣是在高壓氧氣的彈筒里燃燒的，因此發(fā)生了煤在空氣中燃燒時不能進行的熱化學反應(yīng)。彈筒發(fā)熱量是熱量計實測產(chǎn)生的熱量，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，它們?nèi)苡谒闪蛩岷拖跛帷Ｒ?、煤的發(fā)熱量3、煤的發(fā)熱量表示方法（2）煤的高位發(fā)熱量

煤的高位發(fā)熱量，即煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后所產(chǎn)生的熱量。實際上是由實驗室中測得的煤的彈筒發(fā)熱量減去硫酸的校正熱（硫酸與二氧化硫生成熱之差）及硝酸的生成熱。一、煤的發(fā)熱量3、煤的發(fā)熱量表示方法（3）煤的低位發(fā)熱量

煤的低位發(fā)熱量，是指煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后產(chǎn)生的熱量，扣除煤中水分（煤中有機質(zhì)中的氫燃燒后生成的水，以及煤中的游離水和化合水）的汽化熱（蒸發(fā)熱），剩下的實際可以使用的熱量。即將高位發(fā)熱量減去水（煤中原有的水和煤中的氫燃燒生成的水）的汽化熱。一、煤的發(fā)熱量3、煤的發(fā)熱量表示方法（4）煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量

恒濕，是指溫度30℃，相對濕度96%時，測得的煤樣的水分（或叫最高內(nèi)在水分）。煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量，實際中是不存在的，是指煤在恒濕條件下測得的恒容高位發(fā)熱量，除去灰分影響后算出來的發(fā)熱量。恒濕無灰基高位發(fā)熱量是低煤化度煤分類的一個指標。一、煤的發(fā)熱量4、熱容量

量熱系統(tǒng)在試驗條件下溫度上升1K所需的熱量稱為量熱計的熱容量，習慣上也叫做水當量，以J/K(或cal/℃)表示。一、煤的發(fā)熱量煤的發(fā)熱量的測定適用于泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤、焦炭、碳質(zhì)頁巖等固體礦物燃料及水煤漿。煤的發(fā)熱量時煤按熱值計價的基礎(chǔ)指標。煤作為動力燃料，主要是利用煤的發(fā)熱量，發(fā)熱量愈高，其經(jīng)濟價值愈大。同時發(fā)熱量也是計算熱平衡、熱效率和煤耗的依據(jù)，以及鍋爐設(shè)計的參數(shù)。二、發(fā)熱量測定的意義

煤的發(fā)熱量表征了煤的變質(zhì)程度（煤化度）。成煤時代最晚煤化程度最低的泥炭發(fā)熱量最低，一般為20.9～25.1MJ/Kg，成煤早于泥炭的褐煤發(fā)熱量增高到25～31MJ/Kg，煙煤發(fā)熱量繼續(xù)增高，到焦煤和瘦煤時，碳含量雖然增加了，但由于揮發(fā)分的減少，特別是其中氫含量比煙煤低的多，有的低于1%，相當于煙煤的1/6，所以發(fā)熱量最高的煤還是煙煤中的某些煤種。鑒于低煤化度煤的發(fā)熱量，隨煤化度的變化較大，所以，一些國家常用煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量作為區(qū)分低煤化度煤類別的指標。我國采用煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量來劃分褐煤和長焰煤。二、發(fā)熱量測定的意義1、熱量計構(gòu)造

通用的熱量計有兩種：恒溫式和絕熱式。它們的差別只在于外筒及附屬的自動控溫裝置，其余部分無明顯區(qū)別。熱量計包括以下主件和附件：（1）氧彈由耐熱、耐腐蝕的鎳鉻或鎳鉻鉬合金鋼制成，需要具備三個主要性能：A不受燃燒過程中出現(xiàn)的高溫和腐蝕性產(chǎn)物的影響而產(chǎn)生熱效應(yīng)；B能承受充氧壓力和燃燒過程中產(chǎn)生的瞬時高壓；C試驗過程中能保持完全氣密。三、發(fā)熱量的測定彈筒容積為250～350mL，彈蓋上應(yīng)裝有供充氧和排氣的閥門以及點火電源的接線電極。新氧彈和新?lián)Q部件(杯體、彈蓋、連接環(huán))的氧彈應(yīng)15.0MPa(150atm)的水壓試驗，證明無問題后方能使用。此外，應(yīng)經(jīng)常注意觀察與氧彈強度有關(guān)的結(jié)構(gòu)，如杯體和連接環(huán)的螺紋、氧氣閥和電極同彈蓋的連接處等，如發(fā)現(xiàn)顯著磨損或松動，應(yīng)進行修理，并經(jīng)水壓試驗后再用。另外，還應(yīng)定期對氧彈進行水壓試驗，每次水壓試驗后，氧彈的使用時間不得超過一年。三、發(fā)熱量的測定（2）內(nèi)筒用紫銅、黃銅或不銹鋼制成，斷面可為圓形、菱形或其他適當形狀。筒內(nèi)裝水2000～3000mL，以能浸沒氧彈(進、出氣閥和電極除外)為準。內(nèi)筒外面應(yīng)電鍍拋光，以減少與外筒間的輻射作用。（3）外筒為金屬制成的雙壁容器，并有上蓋。外壁為圓形，內(nèi)壁形狀則依內(nèi)筒的形狀而定，原則上要保持兩者之間有10～12mm的間距，外筒底部有絕緣支架，以便放置內(nèi)筒。三、發(fā)熱量的測定

①恒溫式外筒：恒溫式熱量計配置恒溫式外筒。盛滿水的外筒的熱容量應(yīng)不小于熱量計熱容量的5倍，以便保持試驗過程中外筒溫度基本恒定。外筒外面可加絕緣保護層，以減少室溫波動的影響。用于外筒的溫度計應(yīng)有0.1K的最小分度值。②絕熱式外筒：絕熱式熱量計配置絕熱式外筒，外筒中裝有電加熱器，通過自動控溫裝置，外筒中的水溫能緊密跟蹤內(nèi)筒的溫度。外筒中的水還應(yīng)在特制的雙層上蓋中循環(huán)。自動控制裝置的靈敏度，應(yīng)能達到使點火前和終點后內(nèi)筒溫度保持穩(wěn)定(5min內(nèi)溫度變化不超過0.002K)；在一次試驗的升溫過程中，內(nèi)外筒間的熱交換量應(yīng)不超過20J。三、發(fā)熱量的測定（4）攪拌器螺旋槳式，轉(zhuǎn)速400～600rmin為宜，并應(yīng)保持穩(wěn)定。攪拌效率應(yīng)能使熱容量標定中由點火到終點的時間不超過10min，同時又要避免產(chǎn)生過多的攪拌熱(當內(nèi)、外筒溫度和室溫一致時，連續(xù)攪拌10min所產(chǎn)生的熱量不應(yīng)超過120J)。（5）量熱溫度計內(nèi)筒溫度測量誤差是發(fā)熱量測定誤差的主要來源。對溫度計的正確使用具有特別重要的意義。三、發(fā)熱量的測定

①玻璃水銀溫度計常用的玻璃水銀溫度計有兩種：一是固定測溫范圍的精密溫度計，一是可變測溫范圍的貝克曼溫度計。兩者的最小分度值應(yīng)為0.01K，使用時應(yīng)校正。兩種溫度計應(yīng)每隔0.5K檢定一點，以得出刻度修正值(貝克曼溫度計則稱為毛細孔徑修正值)。貝克曼溫度計除這個修正值外還有一個稱為“平均分度值”的修正值。②各種類型的數(shù)字顯示精密溫度計需經(jīng)過檢定，證明其測溫準確度至少達到0.002K(經(jīng)過校正后)，以保證測溫的準確性。三、發(fā)熱量的測定2、氧彈式量熱儀測定原理

取一定量的分析煤樣在充滿高壓氧氣的彈筒（浸沒在裝一定質(zhì)量的水的容器—俗稱內(nèi)筒）內(nèi)完全燃燒，生成的熱被水吸收，水溫升高，由水升高的溫度，計算樣品的發(fā)熱量。3、試劑與儀器

（1）試劑①氧氣：不含可燃成分，因此不許使用電解氧。②苯甲酸：經(jīng)計量機關(guān)檢定并標明熱值的苯甲酸。三、發(fā)熱量的測定（2）材料點火絲：直徑0.1mm左右的鉑、銅、鎳鉻絲或其他已知熱值的金屬絲，如使用棉線，則應(yīng)選用粗細均勻、不涂蠟的白棉線。各種點火絲點火時放出的熱量如下：鐵絲：6700J/g(1602cal/g)；鎳鉻絲：1400J/g(335cal/g)；銅絲：2500J/g(598cal/g)；棉線：17500J/g(4185cal/g)。三、發(fā)熱量的測定（3）儀器

全自動量熱儀及其配套設(shè)備。4、測定步驟①系統(tǒng)啟動后初始進入發(fā)熱量試驗界面，點擊“發(fā)熱量”前的單選鈕，進入系統(tǒng)發(fā)熱量測定狀態(tài)。②在燃燒皿中精確稱取分析試樣（粒度小于0.2nm），0.9～1.1g（稱量精確到0.0002g），放入燃燒皿中。三、發(fā)熱量的測定4、測定步驟取一段已知質(zhì)量的點火絲，把兩端分別接在電極柱上，注意要與試樣保持良好接觸或保持微小的距離（對易飛濺和易燃的煤），并注意勿使點火絲接觸燃燒皿，以免形成短路而導致點火失敗，甚至燒毀燃燒皿，同時還要注意防止兩電極間以及燃燒皿與另一電極之間的短接。③在點火絲的中間位置系上棉線，棉線的末端和煤樣接觸。三、發(fā)熱量的測定4、測定步驟④往氧彈中加入10mL蒸餾水，旋緊氧彈蓋，要避免燃燒皿和點火絲的位置因受震動而改變，然后用自動充氧儀往氧彈中緩緩沖入氧氣，直到壓力達到2.8-3.0MPa，充氧時間不少于25s，如果不小心充氧壓力超過3.2MPa，應(yīng)停止實驗，放掉氧氣，重新充氧至3.2MPa以下。當鋼瓶中氧氣壓力降到5.0MPa以下時，充氧時間應(yīng)酌量延長，壓力降到4.0MPa以下時，應(yīng)更換新的氧氣瓶。三、發(fā)熱量的測定4、測定步驟⑤將氧彈放入內(nèi)筒中，如氧彈無氣泡漏出，則表面氣密性良好，如果有氣泡漏出，則表面漏氣，應(yīng)找出原因，加以糾正，重新充氧。⑥確認處于發(fā)熱量測試狀態(tài)，按要求在工具窗口輸入添加物熱值、點火熱和注水時間，輸入一次以后保持并在主界面顯示，如：熱容量、點火熱、添加物熱值等。輸入試樣編號和試樣質(zhì)量后即可進入試驗過程，自動注水、調(diào)節(jié)、測量、排水等。⑦實驗結(jié)束，換算出試驗結(jié)果，顯示在界面下部，可存儲或通過打印機打印數(shù)據(jù)結(jié)果。三、發(fā)熱量的測定5、結(jié)果計算恒溫式量熱計結(jié)果計算：絕熱式量熱計：三、發(fā)熱量的測定式中，Qb，ad—分析試樣的彈筒發(fā)熱量，J/g；E—熱量計的熱容量，J/K；H—貝克曼溫度計的平均分度值；C—冷卻校正值（對于絕熱式量熱計為0），K；t0—點火時內(nèi)筒的溫度，℃；tn—終點時內(nèi)筒的溫度，℃；h0—溫度計刻度校正，t0刻度修正值，℃；hn—溫度計刻度校正，tn刻度修正值，℃；q1—點火熱，J；q2—添加物如包紙等產(chǎn)生的總熱量，J；m—試樣質(zhì)量，g。三、發(fā)熱量的測定1、溫度計校正根據(jù)檢定證書中所給的修正值(在貝克曼溫度計的情況稱為毛細孔徑修正值)校正點火溫度t0和終點溫度tn，再由校正后的溫度(t0+h0)和(tn+hn)求出溫升，其中h0和hn分別代表t0和tn的刻度修正值。2、平均分度值的校正若使用貝克曼溫度計，需進行平均分度值的校正。具體做法是：四、測定結(jié)果的校正

調(diào)定基點溫度后，應(yīng)根據(jù)檢定證書中所給的平均分度值計算該基點溫度下的對應(yīng)于標準露出柱溫度(根據(jù)檢定證書所給的露出柱溫度計算而得)的平均分度值H0。在試驗中，當試驗時的露出柱溫度te與標準露出柱溫度ts相差3℃以上時，按下式計算平均分度值H：H0—該基點溫度下對應(yīng)于標準露出柱溫度時的平均分度值；ts—該基點溫度所對應(yīng)的標準露出柱溫度，單位為攝氏度(℃)；te—試驗中的實際露出柱溫度，單位為攝氏度(℃)；四、測定結(jié)果的校正3、冷卻校正絕熱式熱量計的熱量損失可以忽略不計，因而無需冷卻校正。恒溫式熱量計的內(nèi)筒在試驗過程中與外筒間始終發(fā)生熱交換，對此散失的熱量應(yīng)予校正，辦法是在溫升中加以一個校正值C，這個校正值稱為冷卻校正值，計算方法如下：首先根據(jù)點火時和終點時的內(nèi)外筒溫差(t0-tj)和(tn-tj)從v-(t-tj)關(guān)系曲線①中查出相應(yīng)的v0和vn。或根據(jù)預(yù)先標定出的下式計算出v0和vn：四、測定結(jié)果的校正4、點火絲校正在熔斷式點火法中，應(yīng)由點火絲的實際消耗量(原用量減掉殘余量)和點火絲的燃燒熱計算試驗中點火絲放出的熱量。在棉線點火法中，首先算出所用的一根棉線的燃燒熱(剪下一定數(shù)量適當長度的棉線，稱出它們的質(zhì)量，然后算出一根棉線的質(zhì)量，再乘以棉線的單位熱值)，然后確定每次消耗的電能熱。注：電能產(chǎn)生的熱量=電壓(V)×電流(Ａ)×時間(s)。二者放出的總熱量即為點火熱。四、測定結(jié)果的校正

煤的發(fā)熱量發(fā)熱量測定的意義發(fā)熱量的測定測定結(jié)果的校正小結(jié)情境四：煤和焦炭分析任務(wù)三：煤的工業(yè)分析知識點：固定碳的計算固定碳的計算煤的固定碳固定碳的計算

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，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。

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。一、煤的固定碳

式中FCad—空氣中干燥煤樣的固定碳含量，％；

Mad—空氣中干燥煤樣的水分碳含量，％；Aad—空氣中干燥煤樣的灰分含量，％；Vad—空氣中干燥煤樣的揮發(fā)分含量，％。二、固定碳的計算FCad=100-（Mad+Aad+Vad）

煤的固定碳固定碳的計算小結(jié)情境四：煤和焦炭分析任務(wù)三：煤的工業(yè)分析知識點：煤的灰分的測定煤的灰分的測定煤的灰分煤的灰分的測定

煤的灰分：指在規(guī)定條件下煤中所有可燃物質(zhì)完全燃燒以及煤中礦物質(zhì)在一定溫度下產(chǎn)生一系列分解、化合等反應(yīng)后剩余的殘渣。1、灰分的來源煤的灰分來自煤中的礦物質(zhì)，包括如下幾部分：（1）原生礦物質(zhì)煤的原生礦物質(zhì)是成煤植物在生長過程中，從土壤中吸收的堿金屬和堿土金屬的鹽類，其含量一般為2％一3％。這類鹽類與煤的有機質(zhì)結(jié)合緊密不易分離。一、煤的灰分（2）次生礦物質(zhì)在成煤過程中，由外界混到煤層中的礦物質(zhì)而形成了次生礦物質(zhì)。次生礦物質(zhì)在煤中分布較均勻，含量一般不高。原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)總稱為煤的內(nèi)在礦物質(zhì)。以內(nèi)在礦物質(zhì)所形成的灰分稱之為內(nèi)在灰分。內(nèi)在礦物質(zhì)難以用洗選的方法去除。（3）外來礦物質(zhì)在采煤過程中混入的礦頂、底板及夾礦層的礦石、泥、沙等稱為外來礦物質(zhì)。這類礦物質(zhì)由于是從外界引入的，在煤中的分布很不均勻，可采用洗選的方法將其除去。一、煤的灰分

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?；曳滞ǔ１仍镔|(zhì)含量要少，因此根據(jù)灰分，用適當公式校正后可近似地算出礦物質(zhì)含量。2、煤中灰分對工業(yè)利用的影響煤中灰分是煤炭計價指標之一。在灰分計價中，灰分是計價的基礎(chǔ)指標；在發(fā)熱量計價中，灰分是計價的輔助指標。一、煤的灰分

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，大量排渣要帶走熱量，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)。一、煤的灰分

1、高溫下煤發(fā)生的反應(yīng)

以高溫灼燒法測定煤中灰分的含量時，將伴隨發(fā)生一系列的物理和化學反應(yīng)，主要的反應(yīng)如下：①當溫度在400℃左右時：CaSO4·2H2O=CaSO4+2H2O↑Al2O3·2SiO2·2H2O=Al2O3·2SiO2+2H2O↑即煤中的硫酸鹽和硅酸鹽發(fā)生脫水反應(yīng)，失去結(jié)晶水。二、煤的灰分的測定

②當溫度在500℃左右時：CaCO3=CaO+CO2↑FeCO3=FeO+CO2↑即煤中的碳酸鹽在溫度高于500℃時，則發(fā)生分解反應(yīng)，生成氧化物和二氧化碳。二、煤的灰分的測定

③當溫度在600℃左右時：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑2CaO+2SO2+O2=2CaSO44FeO+O2=2Fe2O3即在400～600℃時，由于空氣中氧的作用，發(fā)生了氧化反應(yīng)。但由于SO2與CaO發(fā)生反應(yīng)生成了CaSO4，使測定結(jié)果偏高。為使反應(yīng)完成，一般讓煤樣在500℃時保溫一定時間，使煤中的黃鐵礦硫和有機硫被完全氧化。二、煤的灰分的測定

④當溫度高于700℃時：當溫度高于700℃時，煤中的堿金屬氧化物和氯化物部分發(fā)生分解，待溫度達到800℃時分解反應(yīng)基本完成，因此，煤的灰分測定溫度規(guī)定為（815±10）℃?；曳值臏y定包括緩慢灰化法和快速灰化法兩種。緩慢灰化法作為仲裁法；快速灰化法則作為例常分析方法。二、煤的灰分的測定

2、緩慢灰化法（1）方法原理

稱取一定量的空氣干燥煤樣于灰皿中，放入馬弗爐中，以一定的速度加熱到（815±10）℃，灰化并灼燒到質(zhì)量恒定。根據(jù)灼燒后殘留物（灰分）的質(zhì)量與試樣質(zhì)量，計算出灰分的含量。二、煤的灰分的測定（2）主要設(shè)備

灰分測定的儀器與設(shè)備有：

①馬弗爐：該爐能保持溫度為（815±10）℃）。爐膛具有足夠的恒溫區(qū)，爐后壁的上部帶有直徑為25～30mm的煙窗，下部離爐膛底20～30mm處有一插熱電偶的小孔，爐門上有一直徑為20mm的通氣孔。②瓷灰皿：長方體的器皿，底面長為45mm，寬22mm，高14mm（圖4-1）。二、煤的灰分的測定

③耐熱瓷板或石棉板：尺寸要與爐膛相適應(yīng)。二、煤的灰分的測定圖4-1灰皿

（3）測定步驟①用預(yù)先灼燒至質(zhì)量恒定的灰皿，稱取粒度為0.2mm以下的空氣干燥煤樣（1±0.1）g，精確至0.0002g，平攤在灰皿中，使每cm2的質(zhì)量不超過0.15g。②將灰皿送入不超過100℃的馬弗爐中，關(guān)上門并使爐門留有15mm左右的縫隙，在不少于30min時間內(nèi)將爐溫緩慢上升至500℃，并在此溫度下保持30min，繼續(xù)升到（815±10）℃，并在此溫度下灼燒1h。二、煤的灰分的測定

（3）測定步驟③從爐中取出灰皿，放在耐熱瓷板或石棉板上，在空氣中冷卻5min左右，移入干燥器中冷卻只室溫（約20min)后，稱量。④進行檢查性灼燒，每次20min，直到連續(xù)兩次灼燒的質(zhì)量變化不超過0.001g為止，用最后一次灼燒后的質(zhì)量為計算依據(jù)?；曳值陀?5％時，不必進行檢查性灼燒。二、煤的灰分的測定

3、快速灰化法——馬弗爐法（1）方法原理

將裝有空氣干燥煤樣的灰皿由爐外逐漸送入預(yù)先加熱到（815±10）℃馬弗爐中灰化并灼燒到質(zhì)量恒定。根據(jù)灼燒后殘留物（灰分）的質(zhì)量占試樣質(zhì)量分數(shù)作為灰分產(chǎn)率。（2）測定步驟①用預(yù)先灼燒至質(zhì)量恒定的灰皿，稱取粒度為0.2mm以下的空氣干燥煤樣（1±0.1）g，精確至0.0002g，平攤在灰皿中，使每cm2的質(zhì)量不超過0.15g。二、煤的灰分的測定

（2）測定步驟②將有煤樣的灰皿預(yù)先分排放在耐熱瓷板或石棉板上。將馬弗爐加熱到850℃，打開爐門，將放有灰皿的耐熱瓷板或石棉板緩慢推入馬弗爐中，先使第一排灰皿中的煤樣灰化。待5～10min后，煤樣不再冒煙時，以每分鐘不大于2mm的速度把二、三、四排灰皿順序推入爐內(nèi)熾熱部分（若煤樣著火爆炸試驗作廢）。關(guān)上門，在（815±10）℃下灼燒40min。③從爐中取出灰皿，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。二、煤的灰分的測定

（3）結(jié)果計算

式中：Aad—空氣中干燥煤樣的灰分產(chǎn)率，％；m1—殘留物的質(zhì)量，g；m—煤樣的質(zhì)量，g。二、煤的灰分的測定

4、快速灰化法——灰分快速測定儀測定法（1）方法原理

將裝有煤樣的灰皿放在預(yù)先加熱至（815±10）℃的灰分快速測定儀（如圖4-2）的傳送帶上，煤樣被自動送入儀器內(nèi)完全灰化，然后送出。（2）測定步驟①將灰分快速測定儀預(yù)先加熱至（815±10）℃。②開動傳送帶，將傳送速度調(diào)至17mm/min左右或者其它合適速度。二、煤的灰分的測定

（2）測定步驟③稱取粒度為0.2mm以下的空氣干燥煤樣（0.1±0.01）g，置于已經(jīng)恒重的灰皿中，輕輕搖動灰皿，使煤樣均勻地平攤在灰皿底部。④將盛有煤樣的灰皿放在灰分快速測定儀的傳送帶上，灰皿即自動送入爐中。⑤當灰皿從爐內(nèi)送出時，取下放在耐熱瓷板或者石棉板上，在空氣中冷卻5min左右，然后送入干燥器中冷卻至室溫（約20min）后，稱量。二、煤的灰分的測定

圖4-2灰分快速測定儀二、煤的灰分的測定

煤的灰分煤的灰分的測定高溫下煤發(fā)生的反應(yīng)緩慢灰化法快速灰化法馬弗爐法灰分快速測定儀法小結(jié)情境四：煤和焦炭分析任務(wù)三：煤的工業(yè)分析知識點：煤的揮發(fā)分的測定煤的揮發(fā)分的測定煤的揮發(fā)分揮發(fā)分測定意義揮發(fā)分的測定

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。產(chǎn)率因所用坩堝大小、形狀、材料的不同以及加熱的溫度、時間等試驗條件的不同而不同。揮發(fā)分測定是一種條件性很強的規(guī)范性試驗。一、煤的揮發(fā)分

樣品揮發(fā)分產(chǎn)率因煤的品種不同而不同。褐煤揮發(fā)分為45～50％，煙煤為10～50％，無煙煤則小于10％，是煤炭分類的重要指標，也提供了煤適用于何種工藝加工過程的信息。我國規(guī)定測定揮發(fā)分的條件是用特制的揮發(fā)分測定瓷坩堝（如圖4-3、4-4），瓷坩堝在（900±10）℃的溫度下，灼燒7min。一、煤的揮發(fā)分圖4-3坩堝架夾

（a）坩堝（b）坩堝蓋圖4-4揮發(fā)分坩堝一、煤的揮發(fā)分

煤的揮發(fā)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(fā)熱量計價的一個輔助指標。

揮發(fā)分是煤分類的重要指標。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(fā)分作為煤分類的最重要的指標。二、揮發(fā)分測定的意義1、方法原理稱取一定量的空氣干燥煤樣，放在帶蓋的瓷坩鍋中，在（900±10）℃溫度下，隔絕空氣加熱7min，以減少該煤樣的水分含量（Mad）作為揮發(fā)產(chǎn)率。2、方法步驟①用預(yù)先在900℃溫度下灼燒至質(zhì)量恒定的帶蓋瓷坩鍋，稱取粒度為0.2mm以下的空氣干燥煤樣（1±0.01）g，精確至0.0002g，然后輕輕振動坩鍋，使煤樣攤平，蓋上蓋，放在坩鍋架上。褐煤和長焰煤應(yīng)預(yù)先壓餅，并切成約3mm的小塊。三、揮發(fā)分的測定2、方法步驟②將馬弗爐預(yù)先加熱至920℃左右，迅速將放有坩鍋的架子送入恒溫區(qū)內(nèi)并關(guān)上門，準確加熱7min，坩鍋及架子剛放入后，爐溫灰有下降，但必須在3min內(nèi)使溫度恢復(fù)，否則此試樣作廢，加熱時間包括溫度恢復(fù)時間在內(nèi)。③從爐內(nèi)取出坩鍋，放在空氣中冷卻5min，移入干燥器中冷卻至室溫（約20min）后，稱量。三、揮發(fā)分的測定3、結(jié)果計算空氣干燥煤樣的揮發(fā)分按下式計算：當空氣干燥煤樣中碳酸鹽及二氧化碳含量為2％～12％時，則當空氣干燥煤樣中碳酸鹽及二氧化碳含量大于12％時，則三、揮發(fā)分的測定3、結(jié)果計算

式中Vad－空氣干燥煤樣的揮發(fā)分產(chǎn)率，％；m1－煤樣加熱后減少的質(zhì)量，g；m－煤樣的質(zhì)量，g；Mad－空氣干燥煤樣的水分含量，％；（CO2）ad－空氣干燥煤樣中碳酸鹽及二氧化碳的含量，％；（CO2)ad（焦渣）－焦渣中二氧化碳對煤樣量的質(zhì)量分數(shù)，％。三、揮發(fā)分的測定

煤的揮發(fā)分揮發(fā)分測定的意義揮發(fā)分的測定小結(jié)情境四：煤和焦炭分析任務(wù)三：煤的工業(yè)分析知識點：煤中水分的測定煤中水分的測定煤中的水煤中水分的測定

煤中的水分屬雜質(zhì)組分。在煤的燃燒過程中，水分受熱逸出，除降低熱值外，還能與燃燒氣中的一些組分互相作用，產(chǎn)生對設(shè)備、管道、觸媒（催化劑）等造成損害的物質(zhì)，如SO2與H2O作用生成H2SO3等。因此，煤中水分的含量將影響煤質(zhì)的質(zhì)量，是經(jīng)常要進行檢驗的項目之一。

煤中水分按存在形態(tài)的不同分為兩類，即游離水和化合水。1、游離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。游離水又分為外在水分和內(nèi)在水分。（1）外在水分外在水分，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。一、煤中的水（2）內(nèi)在水分內(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100℃以上的溫度經(jīng)過一定時間才能蒸發(fā)。（3）全水分煤中全水分，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)在水分是完全不同的。一、煤中的水（3）全水分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，還與測試時空氣的濕度和溫度有關(guān)。一、煤中的水2、化合水

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）和高嶺土（Al2O3.2SiO2.2H2O）中的結(jié)晶水。游離水在105～110℃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200℃以上才能分解析出。一、煤中的水

煤中水分的測定有三種方法：通氮干燥法、甲苯蒸餾法和空氣干燥法。1、通氮干燥法（1）方法原理

稱取一定量的空氣干燥煤樣，置于105～110℃干燥箱中，在干燥氮氣流中干燥到質(zhì)量恒定。然后根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計算出水分的含量。（2）測定步驟①用預(yù)先干燥和稱量過的稱量瓶稱取粒度為0.2mm以下的空氣干燥煤樣（1±0.1）g，精確至0.0002g，平攤在稱量瓶中。二、煤中水分的測定（2）測定步驟②打開稱量瓶蓋，放入預(yù)先通入干燥氮氣（在稱量瓶放入干燥箱前10分鐘開始通氣，氮氣流量以每小時換氣15次）并已加熱道105－110℃的干燥箱中。煙煤干燥1.5h，褐煤和無煙煤干燥