煤炭检测技术
内容提要
煤炭分析试验方法的一般规定煤中全水分的测定方法煤的工业分析方法煤中全硫的测定方法煤的发热量测定方法煤中氢的测定方法
一、煤炭分析试验方法的一般规定
1.1 煤样煤样的保存
一般分析试验煤样应在达到空气干燥状态后装入严密的容器中。（空气干燥状态以试验在大气中连续暴露1h，其质量变化不超过0.1%来衡量）存查煤样
存查煤样在原始煤样制备的某一个阶段分取。存查煤样应尽量可能少破碎、少缩分，其粒度和质量应符合相关标准规定。
分析试验取样
分析试验取样前，应将煤样充分混匀；取样时，应尽可能从煤样荣的不同部位，用多点取样法取出。
1.2 测定及方法精密度平行测定
平行测定为同时进行测定，两次测试一但温度掌握不好，二次差值差的必然较大，能及时发现问题。
水分测定期限
水分应在煤样制备后立即测定，如不能立即测定，则应将之准确称量、置于不吸水、不透气的密闭容器中，并尽快测定。凡需根据水分测定结果进行校正或换算的分析试验最好能和水分测定同时进行，否则也应该在尽量短、煤样水分不发生显著变化的期限（最多超不过5天）内进行。
方法精密度
重复限性——在同一实验室中，由同一操作者，用同一台仪器，对同一分析试验煤样，于短期内所做的重复测定，所得的结果间的差值（95%概率下）的临界值。
再现性临界差——在不同实验室中，对从煤样缩制最后阶段的同一煤样中分取出来的、具有代表性的部分所做的重复测定，所得的结果的平均值间的差值（在95%概率下）的临界值。
1.3 基准基态收到基——以收到状态的煤为基准。ar
空气干燥基——以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准。ad干燥基——以假想无水状态的煤为基准。d
干燥无灰基——以假想无水、无灰状态的煤为基准。daf
各种基准之间的关系
不同基准收到基与空气干燥基收到基与干燥基收到基与干燥无灰基空气干燥基与干燥基空气干燥基与干燥无灰基干燥基与干燥无灰基差相差煤的全水分相差全水分与收到基灰分相差煤的空干基水分相差空干基水分及空干基灰分相差煤的干燥基灰分异相差煤的外在水分例：某一煤样，其工业分析指标按不同基准计算的百分含量如下：
成分水分(M)灰分(A)挥发分(V)固定碳(C)总和收到基10.0025.7127.5536.74100空干基2.0028.0030.0040.00100干燥基——28.5730.6140.82100干燥无灰基————42.8657.14100Mad+Aad+Vad+FCad=100
Ad+Vd+FCd=100Vdaf+FCdaf=100
不同基准间的换算
要求基空气干燥基
ad已知基空气干燥
基ad收到基ar干基d干燥无灰基daf
100-Mad100-Mar100-Mad100100-(Mad+Aad)
100要求基=已知基×换算式
收到基ar
100-Mar100-Mad
干基d
100100-Mad100100-Mar
干燥无灰基daf干燥无矿物基dmmf
100100
100-(Mad+Aad)100-(Mad+MMad)100
100-(Mar+Aar)100100-Ad
100
100-(Mar+MMar)100100-MMd100-Ad100-MMd
100-MMd100-Ad
100-Mar100100-(Mar+Aar)
100100-Ad100
100-(Mad+MMad) 100-(Mar+MMar) 100-MMd干燥无矿
100100100物基dmmf
二、煤中全水分的测定方法
?水分（Moisture）水分（M，%），一项重要的煤质指标。
105-110oC煤中水分游离态（Mt）化合态（如结晶水）大于200oC水分随煤质的变化规律：
泥炭→褐煤→烟煤→年轻无烟煤年轻无烟煤→年老无烟煤
破碎
水分
影响煤质燃烧炼焦
煤中全水分(Mt)的测定方法常用方法：空气干燥法
测定步骤
粒度＜13mm
?预先干燥且称量过的浅盘；
粒度＜6mm
?预先干燥且称量过的称量瓶；?称取（10~12g）称准至0.001g；?平摊
?预先鼓风的并已加热到105-110oC;?在鼓风条件下干燥；?开盖烘干?烟煤2h，无烟煤3h?取出，立即盖上盖；
?放5min→干燥器→冷却至室温?称量，称准至0.001g?每次30min；
?直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.01g或质量有所增加为止；
?水分在2%以下时，不必进行检查性干燥；
称量
?称取（500±10g）称准至0.1g；?平摊
?预先鼓风的并已加热到105-110oC;?在鼓风条件下干燥；?烟煤2h，无烟煤3h?浅盘取出，趁热称量（称准至0.1g）?每次30min；
?直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.5g或质量有所增加为止；
?水分在2%以下时，不必进行检查性干燥；
干燥
冷却、称重检查性干燥
结果计算Mt=m1/m×100%
注意问题Mt—全水分，%
m1—煤样干燥后失去的质量，gm—称取煤样的质量，g
（1）采集的全水分试样保存在密封良好的容器中，并放在阴凉的地方；（2）制样操作要快，最好用密封式破碎机；全水分煤样送到实验室后立即测定；
（3）进行全水分测定的煤样不宜过细。
（4）如不立即测定，则准确称量，置于不吸水、不透气的密闭容器中。
空气干燥基水分（Mad）灰分（Aad）挥发分（Vad）
三、煤的工业分析方法
空气干燥基水分（Mad）常用方法：空气干燥法（1）要求
①煤样：.粒度<0.2mm，样重1±0.1g（称准至0.0002g）②干燥温度：105-110 oC
③干燥时间：烟煤1.5h；无烟煤2h
（2）分析步骤
称量干燥冷却检查性干燥?预先干燥过的称量瓶；?称准至0.0002g；
?连瓶带盖一起称；?将煤摊平；
?预先鼓风的并已加热到105-110oC;?揭开称量瓶盖，在鼓风条件下烘干；?立即盖上盖；?称准至0.0002g?每次30min；
?水分在2%以下时，不必进行检查性干燥；?空气中冷却约15min，放入干燥器中，冷却至室温；
?连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.01g或质量有所增加为止；
3）结果计算Mad=m1/m×100%
Mad—空气干燥基水分，% m1—煤样干燥后失去的质量，gm—称取煤样的质量，g
（灰分（Aad）煤中灰分（A，%）是煤完全燃烧后留下的残渣，它不是煤中固有的物质，而是煤中矿物质在一定条件下经一系列分解、化合等复杂反应而形成的。灰分的产率与矿物质含量间有一定相关关系，可以用灰分来估算煤中矿物质含量。
原生矿物：是由成煤质物本身所含有的矿物质形成的。
煤中矿物质
次生矿物：是在成煤过程中由外界进入煤中的矿物。外来矿物：是指在采煤过程中从煤层顶板、底板、夹矸层等
处混入煤中的矿物质。
炼焦
灰分
影响
煤工业利用用量运输
灰分（Aad）的测定方法常用方法：缓慢灰化法（仲裁法）（1）要求
①煤样：粒度<0.2mm，样重1±0.1g（称准至0.0002g）②温度及时间：500oC保持30min；815±10oC灼烧1h。
（2）分析步骤称量灼烧冷却、称重检查性灼烧灰皿预先灼烧至质量注意问题：打开烟囱，将灰皿送入炉温不恒定；均匀的摊平在?灰皿中摊平可以防止因煤炭燃烧不完全，超过100。oC的马弗炉恒温区内，关上炉门留有15mm左右的缝从炉中取出灰皿，放在耐SO+CaO→CaSO24隙。在不少于30min时间内将热瓷板或石棉板上，在空增加灰分的含量。oC；并在此炉温缓慢升至500气中冷却5min左右，移入进行检查性灼烧，每次20min，?炉门留有15mm的缝，一方面使温度下保持30min。继续升温干燥器中冷却至室温（约直到连续两次灼烧后的质量变oC，并在此温度下至815±1020min）后称量。化不超过0.0010g为止。以最得煤样在炉内充分燃烧，另一方灼烧1h。后一次灼烧后的质量为计算依面产生的COSO能够被及时带2和2据。灰分低于15%，不必进行检查性灼烧。走。快速灰化法（1）要求
①煤样：粒度<0.2mm，样重1±0.1g（称准至0.0002g）②温度及时间：缓慢推入炉中在815±10oC灼烧40min。
（2）分析步骤称量灼烧冷却、称重灰皿预先灼烧至质量恒定；均匀的摊平在将马弗炉加热到850oC，打开烟囱，灰皿中。将放有灰皿的耐热瓷板或石棉板缓从炉中取出灰皿，放在空慢地推入马弗炉内，使第一排灰皿气中冷却5min左右，移入进行检查性灼烧，每次20min，中的煤样灰化。待5-10min后，煤样直到连续两次灼烧后的质量变干燥器中冷却至室温（约不再冒烟时，以每分钟不大于2cm化不超过0.0010g为止。以最20min）后称量。的速度把其余排灰皿顺序推入炉内后一次灼烧后的质量为计算依炽热部分（若煤样着火发生爆燃，据。灰分低于15%，不必进行试验应作废）。检查性灼烧。关上炉门，在（815±10）oC温度下灼烧40min。检查性灼烧
（3）计算结果Aad=m1/m×100%
Aad—空气干燥基灰分，% m1—灼烧后残留物的质量，gm—称取煤样的质量，g
影响灰分测定的主要因素有哪些？
造成灰分测定误差的主要因素有三个：①黄铁矿氧化程度；②碳酸盐的分解程度；③灰中固定的硫的多少.
如何获得可靠的灰分测定结果？
（1）采用缓慢灰化法，使煤中硫化物在碳酸盐分解前就完全氧化并排出，避免硫酸钙的生成；
（2）灰化过程中始终保持良好的通风状态，使硫氧化物一经生成就及时排出；
（3）煤样在灰皿中要平铺，以避免局部过厚，一方面避免燃烧不完全，另一方面可防止底部煤样中硫化物生成的二氧化硫被上部碳酸盐分解生成的氧化钙固定；
（4）在足够高（〉800OC）的温度下灼烧足够长的时间，以保证碳酸盐完全分解及二氧化碳完全驱出。
挥发分（Vad）煤的挥发分（V，%）是煤中有机物质和一部分矿物质受热分解的产物。它不是煤中固有物质，而是在特定温度下煤的热分解产物。煤的挥发分与煤的质变程度有很大的关系，随煤化程度的增加，挥发份降低。如褐煤挥发分一般在38-65%，烟煤的挥发分一般在10-55%，无烟煤的挥发分在10%。
根据煤的挥发分的产率和测定挥发分后的焦块特性可以初步决定煤的加工利用途径。如高挥发分的煤，干馏时化学副产品产率高，适于作低温干馏原料，也可以作为气化原料；挥发分适中的烟煤，粘结性较好，适于炼焦。
在配煤炼焦中，要用挥发分来确定配煤比，以将混煤的挥发分控制到适宜范围（25%~31%）。此外，根据挥发分，可以估算炼焦时焦炭、煤气、焦油和粗苯等产率。在燃煤中，可根据挥发分来选择适于特定煤源的燃烧设备或适于特定设备的煤源。
挥发分（Vad）的测定方法（1）要求
①煤样：粒度<0.2mm，样重1±0.1g（称准至0.0002g）②温度：900oC
③时间：隔绝空气加热7min，加热时间包括温度恢复时间在内。
（2）分析步骤称量灼烧在预先于900oC温度下灼烧至质量恒定的带盖瓷坩埚中，称取规定粒度的空气干燥基煤样，将马弗炉预先加热至920oC左右，然后轻轻振动坩埚，使煤样摊打开炉门，迅速将放有坩埚的架子平，送入盖上盖恒温区，放在坩埚架上。，立即关上炉门并计时，从炉中取出坩埚，放在空气准确加热7min。坩埚及架子放入后，中冷却5min左右，移入干燥要求炉温在3min内恢复至器中冷却至室温（约20min）900±10oC，此后保持在后称量，计算出挥发分含量。900±10oC，否次此次试验作废。冷却、称重
（3）计算结果
Vad= m1/m×100%-Mad
Vad—空气干燥基挥发分，% m1—煤样加热后减少的质量，gm—称取煤样的质量，g Mad—空气干燥基水分，%
测定煤的挥发分产率应注意哪些问题？
①定期对热电偶及毫伏计进行校正，校正和使用热电偶时，其冷端应该⑥要用耐热金属板的坩埚架，它受热时不能掉皮，若沾在坩埚上影响放入冰水或将零点调到室温，或采用冷端补偿器；测定结果；
⑦坩埚从马弗炉取出后，在空气中冷却时间不宜过长，以防焦渣吸水；②定期测量马弗炉的恒温区，装有煤样的坩埚必须放在马弗炉恒温区内。⑧测定褐煤、长焰煤的挥发分时，为什么必须压饼。原因如下：当测③每次试验最好放同样数目的坩埚，以保证坩埚及其支架的热容量基本定低变质程度的煤如褐煤、长焰煤时，由于它们的水分和挥发分很高，一致；如以松散状态放入900oC炉中加热，则挥发分会骤然大量释放，把坩埚盖顶开（产生爆鸣声）带走碳粒，使结果偏高，而且重复性较差，④总加热时间（包括温度恢复时间）要严格控制为7min；
若将试样压成饼，切成3mm的小块后再进行测定，由于试样紧密可减⑤要使用符合GB/T212规定的坩埚，坩埚盖子必须配合严密。必须将烟缓挥发分的释放速度，因而可有效地防止煤样爆燃、喷溅，使测定结囱口封住，否则会使挥发分测定结果偏高；果稳定可靠。
焦渣特征分类：煤的焦渣特征分为8个型号，号数越大，表示粘结性越强。1~2号表示煤没有粘结性；3~4号表示煤的粘结性较弱；5~8号表示煤有较好的粘结性。（1型）粉状——全部是粉末，没有相互粘着的颗粒；
（2型）粘着——用手指轻碰即成粉末或者基本上是粉末，其中较大的团块轻轻一碰即成粉末；
（3型）弱粘结——用手指轻压即成小块；
（4型）不熔融粘结——以手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光泽，下表面稍有银白色光泽；
（5型）不膨胀熔融粘结——焦渣形成扁平的块，煤粒的界线不易分清，焦渣上表面有明显银白色金属光泽，下表面银白色光泽更明显；
（6型）微膨胀熔融粘结——用手指压不碎，焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽，但焦渣表面具有较小的膨胀泡（或小气泡）；
（7型）膨胀熔融粘结——焦渣上、下表面有银白色金属光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm；
（8型）强膨胀熔融粘结——焦渣上、下表面有银白色金属光泽，焦渣高度大于15mm。
四、煤中全硫的测定方法
全硫（St，ad）有机硫煤中全硫无机硫SO2释放量/%1.41.21.00.80.60.40.20.0硫醇类、噻吩硫、硫醌类、硫醚类、硫蒽类官能团存在于煤中有机硫、黄铁矿硫硫化铁硫硫酸盐硫黄铁矿硫（FeS2）硫酸钙（CaSO4）硫酸盐硫环境200400设备60080010001200煤中硫
影响-0.2温度/℃脱硫剂SO2释放量随温度的变化图原煤中煤中全硫的测定方法常用方法：库仑滴定法
测定原理：
煤样在催化剂（WO3）作用下，于空气流中燃烧
（1150oC）分解，煤中硫生成二氧化硫被碘化钾溶液吸收，以电解碘化钾溶液所产生的碘进行滴定，根据电解所消耗的的电量计算煤中全硫的含量。
（1）要求
①煤样：粒度<0.2mm，样重0.05g（称准至0.0002g）
②电解液：5g碘化钾，5g溴化钾，10ml冰乙酸溶于250-300ml水中。③炉温：1150±5oC
（2）测定步骤
?将炉温恒定在1150±5oC。?加入电解液。
?在供气和抽气的条件下将流量调节在1000ml/min，开启搅拌器，并检查气密性。调节旋转速度，使搅拌子快速旋转，但不可过快，以免使搅拌子跳动打坏铂电极。
?准确称取规定粒度煤样，于瓷舟中铺平，盖一层薄WO3。将瓷舟放在仪器的石英舟内，按照仪器的提示符进行操作。
（3）计算结果：
St,ad= m1/m×100%
St,ad—空气干燥煤样中全硫含量，%m1—库仑积分器显示值，mg；m—煤样质量，mg
注意事项：
1.电解液的配制顺序：先将溴化钾和碘化钾溶于2.在测硫过程中，应保持系统气路畅通。燃烧管进3.新配置的电解液为淡黄色，pH值应该在1~2之间。水中，最后再加入10ml冰乙酸，以防冰乙酸过早4.电解池内的铂电极及玻璃熔板应保持清洁。在测定出口连接管应使用耐温的硅橡胶管，各吸收管和电当电解次数增多，电解液酸度增大，当pH小于1或呈加入，造成大量挥发。5.每天正式测定煤样前，宜先用废煤样测定（不计结磁泵之间的连接管也应使用优质细口径的乳胶管，煤样时，要求电解池保持完全密封，并要防止电解液深黄色时，就要及时更换。电解液的酸度增加，导致果），以消除电解液存放过程中产生的碘与溴，以免倒吸。以发粘、老化的乳胶管应及时更换；在燃烧管出口测硫结果偏低。测定结果偏低。端的硅酸铝棉也应定期更换，防止在其上黏附三氧化钨粉末及未燃尽的煤粉。五、煤的发热量测定方法
煤的发热量煤的发热量的测定适用于泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤、焦炭、碳质页岩等固体矿物燃料及水煤浆。
所谓发热量，是指单位质量的燃料完全燃烧时产生的热量。测量结果以（MJ/kg）或（J/g）表示。我国以前一直采用卡（cal）来表示，其与焦耳之间的换算如下：1卡=4.1816焦耳
发热量的表示方法：
弹筒发热量（Qb）：指热量计实测产生的热量，包括煤炭燃烧生成二氧
化碳；氢燃烧生成水汽，冷却后凝结成水；煤中硫在高压氧气下燃烧生成三氧化硫，少量氮转化为氮氧化物，他们溶于水生成硫酸和硝酸。高位发热量（Qgr）：为弹筒发热量减去硫酸与二氧化硫生成热之差及硝酸的生成热。
低位发热量（Qnet）：将高位发热量减去水（煤中原有的水和煤中的氢燃烧生成的水）的汽化热。
煤的发热量测定（一）测定步骤
（1）准确称取粒度小于0.2mm的分析煤样，0.9-1.1g（称准至0.0002g）于燃烧皿中。
（2）取一段已知质量的点火丝，把两端分别接在两个电极柱上，注意保持良好接触性。
（3）往氧弹中加入10ml蒸馏水，拧紧弹盖，缓缓充入
2.8~3.0Mpa氧气，充氧时间不得少于15s；如果不小心充氧压力超过3.2Mpa，停止试验，放掉氧气，重新充氧至3.2Mpa以下。当钢瓶中氧气压力降到5.0Mpa以下时，充氧时间应酌量延长，压力降到4.0MPa以下时，应更换新的钢瓶氧气。（4）将氧弹放入内筒中按照仪器提示符进行试验，打印结果。（5）试验结束后，放出燃烧废气，打开氧弹仔细观察弹筒和燃烧皿内部，如果有试验燃烧不完全的迹象或有炭黑存在，试验应作废。
计算结果：
空气干燥煤样的恒容高位发热量：
Qgr,ad=Qb,ad-(94.1Sb,ad+αQb,ad)
Qgr,ad—空气干燥煤样的恒容高位发热量（J/g）；Qb,ad—空气干燥煤样的弹筒发热量（J/g）；
Sb,ad—由弹筒洗液测得的煤的含硫量（%）；当全硫含量低于4.00%时，或发热量大于14.60MJ/kg时，用全硫St,ad代替。
94.1—空气干燥煤样中每1.00%硫的校正值，单位为焦耳。α—硝酸校正系数：当Qb≤16.70MJ/kg，α=0.0010
当16.70MJ/kg ≤ Qb≤25.10MJ/kg ，α=0.0012当Qb＞25.10MJ/kg，α=0.0016
煤或水煤浆干燥试样的恒容低位发热量:
Qnet,v,ar=(Qgr,v,ad-206Had) ×（100-Mt）/（100-Mad）Qnet,v,ar—煤的收到基恒容低位发热量（J/g）；Qgr,v,ad—煤的空气干燥基恒容高位发热量（J/g）；Mt—煤的收到基全水分或水煤浆的水分（%）；Mad—煤的空气干燥基水分（%）；Had—煤的空气干燥基氢含量（%）；
-23Mt
注意事项：
1。通常热容量标定的有效期为3个月，但有如下情况发生２。遇到难燃煤应采取什么措施？遇到易喷溅的煤采取什3.在整个发热量测定试验中应注意哪些安全问题？时应立即重新标定仪器的热容量：么措施？如果发现氧弹漏气（充氧后的氧弹全部浸在水中，不断有（）遇到难燃煤（高灰低热值）时，可用石棉绒做衬垫；（11）测定发热量时的内筒水温与热容量标定时的平均内筒气泡产生），则必须修理好再使用，防止试验过程中氧弹o如还不能完全燃烧可提高充氧压力至3.2Mpa，或用已知质水温相差５C以上时；崩离；若充氧时不慎，充入的氧气压力过大（超过量和热值的擦镜纸包裹称好的试样并用手压紧，然后让放3.3Mpa），不得进行下一步的燃烧试验，此时应释放氧气，（2）更换量热温度计；入燃烧皿中。重新充氧到3.0Mpa以下。在做试验的过程中，点火后的最（）对于易喷溅的煤，棉线或点火丝应和煤样保持一微小（32）更换氧弹的较大部件，如氧弹盖、连接环等；初20s内部要把身体的任何部位伸到热量计的上方，以免点的距离（约1~2mm），或压饼，切成3mm的块，或用擦（4）热量计经过较大的搬动；火瞬间发生氧弹冲出热量计的事故；使用氧气也要注意安镜纸包紧后再进行测试。全，氧气瓶口不得沾有油污及其他易燃物，氧气瓶附近还（5）水变浑浊。不得有明火。六、煤中氢的测定方法
电量法
二节炉法、三节炉法
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