工業(yè)分析課件-第2章 煤質(zhì)分析.ppt

1、第四章煤質(zhì)分析，內(nèi)容，4.1概述4.2煤的工業(yè)分析4.2.1水分測(cè)定4.2.2灰分測(cè)定4.2.3揮發(fā)分測(cè)定4.2.4固定碳測(cè)定，4.3煤中硫量測(cè)定4.4煤熱值測(cè)定4 . 4煤熱值測(cè)定4.5工業(yè)分析結(jié)果，煤計(jì)算第一，煤的組成，煤的成分主要是各種復(fù)雜的高分子有機(jī)化合物它含有許多由可燃物和不可燃物質(zhì)組成的元素?？扇嘉镏饕ㄓ袡C(jī)物和少量礦物質(zhì)，不可燃物質(zhì)包括水和大部分礦物(如堿金屬、堿土金屬、鐵、鋁等)。煤的元素成分，即碳、氫、氧、氮、硫5種元素。碳是構(gòu)成煤大分子的骨架，在各元素中最高，一般大于70%。隨著煤化程度的提高，煤的碳含量也將提高，例如部分無煙煤等碳含量可能超過97%。碳，氫是煤的第二個(gè)重

2、要組成部分，煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%，越是年輕的煤，其含量也越高。氫，氧元素是構(gòu)成煤有機(jī)質(zhì)的非常重要的元素，越年輕的煤，氧元素的比例越大，熱值總是隨著氧元素含量的增加而減少，其含量在130%以上。氧，氮在煤中比例較小，通常為0.53%。氮，硫元素也是構(gòu)成煤的有機(jī)質(zhì)的常見元素，煤的含量多少與煤化程度高低沒有明顯關(guān)系。其含量從最低的0.1到最高的10%都有。硫，2煤的分類，根據(jù)煤的原因分類：根據(jù)制造煤的原始植物分類的方法，可分為：腐殖質(zhì)炭和腐殖質(zhì)炭。高等植物形成的煤稱為腐殖質(zhì)炭。腐蝕彈還可以分為肉食性彈和殘食彈。肉食性煤還可分為泥炭、褐煤、炭、無煙煤四種。煤炭產(chǎn)品：原煤、潔凈煤、商業(yè)煤等。2 .煤的分

3、析項(xiàng)目，煤的分析檢查，根據(jù)目的，一般進(jìn)行1工業(yè)分析2元素分析3其他分析(物理性質(zhì)、工藝性質(zhì)、煤灰成分分析等)，1 .工業(yè)分析煤的工業(yè)分析也稱為技術(shù)性分析或?qū)嵱梅治?，是評(píng)價(jià)煤的基本依據(jù)。半工業(yè)分析：煤的半工業(yè)分析測(cè)量項(xiàng)目主要有水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳含量等四種。專業(yè)行業(yè)分析：水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、發(fā)熱量、硫的測(cè)定。元素分析器，2 .煤的元素分析：主要測(cè)定煤中的碳、氫、氧、氮、硫等元素含量，為煤的科學(xué)分類、合理利用、加工工藝設(shè)計(jì)等提供必要的數(shù)據(jù)。相關(guān)元素分析。煤中有很多相關(guān)元素，但一般是指具有萃取價(jià)值的鍺、鎵、鈾、釩、鋁、鉭等常見稀有元素有害元素分析。煤中有害元素的種類有硫、磷、氯、砷、氟

4、、鉻、鎘、汞等。黃磷氯主要意味著在工業(yè)利用中對(duì)生產(chǎn)有害，后幾種則意味著對(duì)人體和環(huán)境有害，根據(jù)特殊要求進(jìn)行檢查。3煤的工藝性質(zhì)，(1)煤的粘合性和煉焦性金志洙煤的粘合性：隔絕空氣后可以將本身或惰性物質(zhì)作為焦點(diǎn)。結(jié)焦性：煤粒是否能在空氣阻斷后產(chǎn)生焦炭的性質(zhì)。(2)煤的發(fā)熱量和燃點(diǎn)煤的發(fā)熱量：指單位質(zhì)量煤完全燃燒后產(chǎn)生的熱量。(J/g)燃燒點(diǎn)：煤開始燃燒之前加熱的溫度。也稱為花店。(3)煤的反應(yīng)性煤(4)煤灰熔融和結(jié)渣4煤的物理特性5煤灰趙寅成分析，2.2煤的工業(yè)分析，1，常用符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)2，水分測(cè)定3，灰分測(cè)定4，揮發(fā)分產(chǎn)量測(cè)定5，固定碳含量計(jì)算，1，常規(guī)、ash、volatile compound

5、、fixed carbon、quantity of produced heat、mineral matter、moisture、2形式或運(yùn)行狀況指標(biāo)和符號(hào)；表2通用指標(biāo)和符號(hào)徐璐，接收標(biāo)準(zhǔn)(ar)as received空氣干燥器(ad)airdry干燥機(jī)(d)dry干燥無灰機(jī)(daf) dry ash-free，3.1接收標(biāo)準(zhǔn)(ar)的含義，3新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，煤在空氣中連續(xù)干燥后1小時(shí)內(nèi)質(zhì)量變化不超過0.10%，就被認(rèn)為達(dá)到了空氣干燥狀態(tài)。基于3.3旱季(D)、無水狀態(tài)的煤樣品的分析結(jié)果顯示方法。3.4干燥無灰機(jī)(daf)是基于假想無灰狀態(tài)下的煤的分析結(jié)果顯示方法。煤的水分是雜質(zhì)成分。煤的燃燒過程

6、中水分熱逸出除了降低熱值外，還可以與燃燒室的一些組相互作用，產(chǎn)生對(duì)設(shè)備、管道、催化劑(催化劑)等造成損害的物質(zhì)，如SO2、H2O作用生成H2SO3等。因此，煤的水分含量影響著煤的質(zhì)量，是需要經(jīng)常檢查的項(xiàng)目之一。2，水分測(cè)定，(1)煤中水分的存在形式分為兩類?；纤?、玻璃水1化合水：化合方式與煤中礦物質(zhì)相結(jié)合的水，即硫酸鈣(CaSO42H2O)、高嶺土(AL2O)等結(jié)晶水結(jié)晶水必須在200以上才能分解。2有理數(shù)：物理狀態(tài)(附著、吸附等)和煤相結(jié)合的水。根據(jù)存在的不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)，分為外部水分和內(nèi)部水分。2.1外部水分(Mf)是指在開采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和洗滌過程中，煤的外觀和沉積在大毛孔(直徑10-5厘米

7、)內(nèi)的煤的水分。這種水分在空氣中烘干1-2天會(huì)蒸發(fā)掉。2.2內(nèi)部水分是指在煤顆粒內(nèi)部吸附或凝聚的毛孔(直徑10-5厘米)的水分。這部分水分難以蒸發(fā)，必須在高于正常沸點(diǎn)的溫度下去除。(b)煤的總水分(Mt或Mar)測(cè)量，煤的總水分測(cè)量中，根據(jù)3種方法： A，b，c的測(cè)量速度，方法A是一般測(cè)量，方法b，c是快速測(cè)量。方法A僅適用于煙煤和無煙煤，用作測(cè)定煙煤和無煙煤水分的仲裁測(cè)量方法。方法B和方法C適用于褐煤、無煙煤、無煙煤，但方法B作為測(cè)定褐煤全部水分的仲裁方法。樣品10-12g，105-110型煤干燥1.5h無煙煤干燥2h，可檢驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)抗重，樣品10-12g，1455型煤干燥30min無煙煤干燥

8、1h褐煤干燥1.5h，可檢驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)抗重煤樣品質(zhì)量，g；M1煤樣品干燥后質(zhì)量下降，g .(3)分析煤樣品(空氣干燥器)的水分測(cè)定，分析煤樣品的水分分為空氣干燥器水分Mad，測(cè)定方法分為常規(guī)方法、快速方法、蒸餾方法三種。介質(zhì)分析煤樣品水分；M1干燥后煤樣的損耗質(zhì)量分析，g；m煤樣品的質(zhì)量分析，g .樣品10.1g，105-110型煤干燥1h無煙煤干燥1-1.5h，冷卻，檢驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)一直到，樣品10.1g，1455型煤，無煙煤干燥10min褐煤干燥1h，煤的灰分來自煤的礦物質(zhì)。1、原生礦物2、二次礦物3、外來礦物用高溫燃燒法測(cè)定煤的灰分含量時(shí)，主要反應(yīng)：(1)溫度在400oC左右時(shí)，主要反應(yīng)：灰分測(cè)定

9、(2)，(2 (3)溫度高于700oC時(shí)：然后將溫度提高到81510，關(guān)閉爐門，在此溫度下繼續(xù)燃燒1h。去除灰色盤，從烘干機(jī)冷到室溫(約20min)，然后每次執(zhí)行20min，直到煤樣的質(zhì)量變化低于0.001g，進(jìn)行最終質(zhì)量計(jì)算。15%的灰分樣品不需要檢驗(yàn)性燃燒。3 .計(jì)算、格式m試驗(yàn)材料質(zhì)量，g；M1燃燒后殘留物的質(zhì)量，g .4灰分測(cè)定的容差，表4灰分測(cè)定的容差(%)，4，揮發(fā)性生產(chǎn)率測(cè)定，將煤放入隔離空氣的容器中，在高溫下加熱一定時(shí)間后，煤的有機(jī)質(zhì)和部分礦物質(zhì)分解為氣體釋放，減少的質(zhì)量減去水的質(zhì)量為煤的揮發(fā)分(V)。煤的可燃性揮發(fā)分不是煤的固有物質(zhì)，而是在特定條件下加熱煤的分解產(chǎn)物，因此測(cè)定

10、結(jié)果應(yīng)稱為揮發(fā)速率。3，揮發(fā)分測(cè)定，煤在溫度(90010)oC中隔絕空氣，加熱7min，將煤的質(zhì)量降低為煤樣品質(zhì)量的百分比，將該煤的含水量(Mad)減去揮發(fā)性生產(chǎn)率。煤的揮發(fā)分方差大致反映了煤的成煤程度，是我國(guó)和各國(guó)對(duì)煤進(jìn)行分類的重要指標(biāo)。揮發(fā)性方法原理及要點(diǎn)，1儀器，1.1磨石1.2高溫爐1.3坩堝車床，2測(cè)量過程，分析煤樣10.01g，已有90010燃燒常數(shù)的專用坩堝鍋內(nèi)，輕輕敲打坩堝，使樣品變平，蓋上坩堝蓋，放在坩堝架上，快速推進(jìn)，準(zhǔn)確地燃燒7min，迅速卸下車床，在空氣中56min計(jì)算揮發(fā)分方差率。3 .計(jì)算、格式m試驗(yàn)材料質(zhì)量，g；加熱后，m1樣品的質(zhì)量下降，g .4注意事項(xiàng)，打開4

11、.1爐門，推到架子上，爐溫可能會(huì)下降，但在3min內(nèi)，爐溫必須達(dá)到90010。否則，實(shí)驗(yàn)將無效。從4.2加熱到計(jì)量，打開蓋子，不能引起測(cè)量誤差，以免焦炭渣氧化。4.3角度測(cè)量后，坩堝內(nèi)總是粘著黑色煙灰，應(yīng)燒滅后使用。5揮發(fā)速率的容限，表5揮發(fā)速率測(cè)量的容限，5，固定碳含量計(jì)算，固定碳去除水分，灰分，揮發(fā)后的殘留物，用符號(hào)FCad表示。固定碳的化學(xué)成分主要是C元素，還有一定數(shù)量的H、O、N、S等其他元素。固定碳含量，通常在不直接測(cè)量的情況下計(jì)算，計(jì)算，fcad=100%-mad-aad VAD fcd=100%-ad VD fcdaf=100%-vdaf，根據(jù)4.3燃燒性分類：全硫通常是煤的硫酸

12、鹽黃(Ss記錄)、黃鐵礦黃(Sp記錄)，在一般產(chǎn)業(yè)分析中，僅測(cè)定戰(zhàn)況，測(cè)定戰(zhàn)況的方法包括埃絲卡質(zhì)量法、燃燒法、彈筒法等。燃燒法是一種快速的方法，埃斯卡法仍然是全世界范圍內(nèi)合資格標(biāo)準(zhǔn)方法、埃斯卡質(zhì)量法、一種方法是將煤和埃斯卡試劑混合燃燒，煤中的硫生成硫酸鹽，硫酸鋇沉淀法生成的硫酸鹽，并換算硫量。阿斯卡試劑組成：碳酸鈉和氧化鎂Na2CO3(無水，1部分)MgO(輕質(zhì)，2部分)方法包括煤樣品的反熔反應(yīng)、水浸出、硫酸銨的沉淀、過濾、洗滌、干燥、繪畫、燃燒等過程。2基本原理，1 .反熔化反應(yīng)煤和埃絲卡試劑均勻混合后，在高溫下進(jìn)行反熔化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)槿苡诟鞣N形式黃奕水的硫酸鹽。煤中硫燃燒分解引起的硫氧化物(

13、SO2，SO3)，由艾氏試劑Na2CO3和MgO吸收固定，產(chǎn)生可溶性維特里烏斯、硫酸鈉和硫酸鎂。煤空氣=CO2 H2 oso 2 SO3 N2 2 SO2 2 Na2 co3=2na 2 SO4 2 CO2 SO3 Na2 co 3=Na2 so 4 CO2，MgO角色？埃絲卡試劑中的MgO能使反應(yīng)物疏松，使空氣進(jìn)入煤，也能對(duì)SO2和SO3作出反應(yīng)。CaSO4？美索4？不著火，難以溶于水的CaSO4也能與CaSO4試劑同時(shí)起作用。不溶于水的維特里烏斯MeSO4和MeSO4試劑的Na2CO3反應(yīng)如下。MeSO4 Na2CO3=Na2SO4 MeCO3，2沒有效果的Na2CO3也進(jìn)入水中，部分水解

14、，水溶液呈堿性。3.沉淀、洗滌、燃燒、常量添加Ba2后，生成硫酸銨沉淀。SO42- Ba2-=BaSO4可以過濾BaSO4沉淀，通過洗滌、干燥、繪畫、燃燒進(jìn)行測(cè)量。3種試劑4種測(cè)定方法，熔塊浸出，試驗(yàn)溶液酸度曹征，一直燃燒，沉淀，過濾，無氯離子，繪畫，熔樣，在水中浸泡和洗滌時(shí)，水太多對(duì)檢查有什么影響？濾液為什么氧化？酸化對(duì)結(jié)果有什么影響？4.沖洗沉淀物的時(shí)候用什么檢驗(yàn)有氯離子？不洗氯離子對(duì)結(jié)果有什么影響？5.怎么灰化？定性濾紙和定量濾紙的區(qū)別是什么？5 .結(jié)果計(jì)算，m煤樣品質(zhì)量，g；M1燃燒后硫酸鋇的質(zhì)量，g；M2空白試驗(yàn)硫酸鋇質(zhì)量，g；0.1374硫酸鋇到硫的轉(zhuǎn)換系數(shù)?？偭蛉菹?的測(cè)定，4.4煤發(fā)熱量的測(cè)