煤炭分析的分类.docx

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煤炭分析的分类

煤炭分析的分类

1煤的固有成分和固有特性分析，如煤中全硫。

特点：

试验结果不随试验方法而改变

2规范性试验

在人为规定的条件下，使煤产生某种转化，测定转化生成物的量和特性，如煤的灰分和挥发分测定。

特点：

试验结果随试验条件而改变。

规范性试验关键是控制试验条件。

术语

一般分析煤样：

破碎到粒度小于0.2mm并达到空气干燥状态，用于大多数物理和化学特性测定的煤样。

工业分析：

水分、灰分、挥发分和固定碳四个煤炭分析项目的总称。

挥发分体现是否容易燃烧

无烟煤以固定碳来判断

水分是最重要的煤炭指标

全水分是全部游离水

测定挥发分的作用：

①煤的变质程度②是否容易燃烧③表征煤化工

恒容低位发热量与恒压地位发热量相比，多出一定量气体的体积膨胀功。

相对标准偏差：

RSD=s/xx100

精密度：

在规定条件下所得独立试验结果间的符合程度。

精密度只取决于被测量的随机误差的分布，而与真值无关。

煤炭分析试验中常用测量标准差或其倍数量度u（x）=2s

标准不确定度：

以标准偏差表示测量不确定度

扩展不确定度：

确定测量结果间的量，合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。

一般分析试验煤样没有达到空气干燥状态造成：

①煤样称不准②称完样后用水分进行校正或者换算时结果不准。

例题：

1全硫测定四次结果分别为2.10、2.34、2.28、和2.25报告结果应是多少（r=0.10）

∵R=2.34-2.10=0.24﹥1.3×0.10

∴R=2.34-2.25=0.09﹤1.2×0.10

报告结果为：

（2.34+2.28+2.25）÷3=2.29

2空气干燥水分测定三次结果分别为2.36、2.61、2.23，这种情况如何处理？

（r=0.20）

∵R=2.61-2.33=0.28>1.2×0.20

∴做第四次水分测定

3某化验员测定挥发分，前两次重复测定结果分别为32.05和32.60，第三次结果为32.68，于是该化验员将最终结果报为后两次的平均值32.64，这样做是否正确？

为什么？

（r=0.50）

答：

不正确。

∵R=32.68-32.05=0.63>1.2×0.50

∴应做第四次测定值是否合格，否则舍弃全部结果，检查仪器和操作，再测定一次。

测定次数：

应当注意的是随着试验次数的增加，试验数据也增加，该组数据的极差有可能发生变化，而相应的允许差则相应随之放大。

试验次数允许差

2r

31.2r

41.3r

同时，试验次数不是无限制地增加的，最多重复四次而已。

已知某煤样的部分分析结果如下：

Mt=11.2Mad=2.03Ad=18.56Var=28.74,

求Fcd=?

Vdaf=?

答：

Vd=100/100-Mt×Var=100/100-11.2×28.74=32.36（%）

Fcd=100-Ad-Vd=100-18.56-32.36=49.08（%）

Vdaf=100/100-Ad×Vd=100/100-18.56×32.36=39.73（%）

数字修约规则

“四舍六入五单双”，不能连续修约

四舍：

末位有效数字后第一个数字小于等于4

五单双：

（末位有效数字后第一个数字为5）①5后面的数字并非全部为零，在5前一位进1，例：

12.35505→12.3627.015001→27.02②5前面一位为奇数则进位：

29.555→29.56，5后面一位为偶数则舍：

30.525→30.52

水分测定的意义：

1.煤炭分析试验中校正和换算的依据

2.煤中的水分含量与煤的变质程度有一定的关系，可以从水分含量大致推断煤的变质程度

3.煤中的水分含量对煤的各种工业利用途径都有不同程度的影响，可用于指导煤炭的加工利用

4.贸易计价指标

煤中水分=可以根据其结合状态分为化合水和游离水两大类，化合水是指以化合形式与煤中矿物质相结合的（结晶水）如Al2O3·2SiO2·2H2O（高岭土），在200℃下很难失去。

煤中的游离水是指以附着或吸附等物理方式与煤结合的水分，又分为外在水分和内在水分

煤中水→化合水和游离水

游离水→内在水和外在水

全水分通常所指的是内在水分和外在水分，煤中所含全部。

测定方法：

1.通氮干燥法。

需通氮气，用于小空间干燥箱。

通氮能有效防止煤样氧化，适用于所有煤种（仲裁）

2.空气干燥法。

方法简便，适用于例常分析。

煤样易氧化，使结果偏高吗，仅适用于烟煤和无烟煤。

3.微波干燥法。

快速、简便，能防止煤样氧化。

适用于烟煤和褐煤。

（无烟煤导电性强，不适合）

分析水是部分游离水

灰分的测定意义：

a.煤炭贸易中计价的主要指标

b.样品均匀性检验指标之一

c.评价煤炭采制样的偏倚和精密度

d.可用于推算煤中矿物质的含量

e.可用于指导煤炭产品的加工利用

灰分定义：

煤在规定条件下完全燃烧后的残留物

灰分不是煤中的固有物质，是矿物质完全燃烧后的衍生物

矿物质来源：

原生矿物质：

成煤植物中所含的无机元素

次生矿物质：

煤形成过程中混入的或与煤伴生的矿物质

外来矿物质：

指煤炭开采和加工处理中混入的矿物质

原生和次生矿物质属于煤的内在矿物质，较难以洗选脱除

矿物质在煤炭燃烧过程中的反应

500℃前基本反应完全：

FeS2+O2→Fe2O3+SO2↑

500℃开始分解，到800℃基本分解完全:

CaCO3→CaO+CO2↑

固硫作用:

CaO+SO2+O2→CaSO4

固硫作用对灰分测定结果的影响：

1.使测定结果偏高2.重复性和再现性较差

灰分测定影响因素：

⑴黄铁矿的氧化程度⑵方解石的分解程度⑶灰中固定的硫量的多少

灰分测定不确定度影响因素：

⑴测量重复性⑵试样质量⑶灼烧后的质量称量⑷质量恒定

一般采取的措施：

1.矿物质失去结晶水2.碳酸盐完全分解3.黄铁矿完全氧化4.氧化成金属氧化物

挥发分：

定义：

煤样在规定条件下，隔绝空气加热并进行水分校正后的质量损失。

生成煤的挥发分是煤在规定条件下受热分解放出的产物：

a.煤中游离水不属挥发分之列

b.碳酸盐分解放出的CO2属于挥发分（新标准中）

影响挥发分测定因素：

加热时间、加热速度、加热温度，此外，试样容器的材质、形状、尺寸的大小以及容器的支架都会影响测定结果。

全硫

测定意义：

1.在煤燃烧过程中，煤中硫生成的SOx是环境污染的主要因素。

2.煤中全硫是评价煤炭质量的重要指标3.选择炼焦煤时需要了解全硫的含量

测定方法：

A.艾士卡法（仲裁法）

1.原理：

将煤样与艾士卡试剂混合灼烧，煤中硫生成硫酸盐，然后使硫酸根离子生成硫酸钡沉淀，根据硫酸钡的质量计算煤中全硫的含量。

2.艾士卡试剂：

2份MgO（氧化镁）和1份NaCO3混合均匀而成。

B.库仑滴定法：

原理：

煤样在催化剂作用下，于空气流中燃烧分解，煤中硫生成硫氧化物，其中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，根据电解所消耗的电量计算煤中全硫的含量。

在燃烧管内放置硅酸铝棉的作用是：

防止煤样燃烧喷溅和灰分对电解池的污染

C.高温燃烧中和法

原理：

煤样在催化剂作用下于氧气流中燃烧，煤中硫生成硫氧化物，被过氧化氢溶液吸收形成硫酸，用氢氧化物钠溶液滴定，根据消耗的氢氧化钠标准溶液量，计算煤中全硫含量。

库伦测硫仪的构成：

1.管式高温炉

2.电解池和电池搅拌器

3.库伦积分器

4.送样程序控制器

5.空气供应及净化装置

St（全硫）Ss（硫酸盐硫）SP（硫化物流）SO（有机硫）

St=Ss+SP+SO

可燃硫=硫化铁流+有机硫

发热量的意义：

1.发热量是评价煤质的一项重要指标，也是供热用煤的一个主要指标

2.发热量也是燃烧设备热工计算的基础，燃烧工艺过程的热平衡耗煤量，热效率等的计算，都是以所用煤的发热量为依据的。

3.在中国煤炭分类和中国煤层煤分类中，列为低价煤的分类指标或辅助指标，如褐煤与烟煤分界采用恒湿无灰煤，（30℃相对湿度为96%）高位发热量。

4.煤的收到基低位发热量是评价动力煤质量的最主要的指标，在贸易结算中，动力煤常以收到基低位发热量为计价依据。

Qgr,daf与挥发分的关系：

1.Vdaf在28%左右的肥煤和焦煤的Qgr,daf最高

2.Vdaf>28%时，随Vdaf增高，粘结性下降，Qgr,daf降低

3.Vdaf<28%时，在无烟煤之前，Qgr,daf随Vdaf降低不明显，无烟煤阶段，Qgr,daf随Vdaf降低较明显。

4.高硫煤的Qgr,daf较正常值偏低

Qgr,d与Ad的关系

通常，Qgr,d随Ad增高而降低，但对不同煤种（或矿区）不适用，如较高的肥煤，焦煤的Qgr,d，比Ad较低的褐煤、长焰煤Qgr,d高

发热量与水分的关系

1.Qgr,ad随Mad增高而降低

2.随Mt增高而降低

复习：

1.电解液的更换，配制

2.发热量易燃煤和难燃煤的处理

3.热容量标定

4.全水分计算

5.不确定度计算

6.发热量、热容量计算，是否满足要求

7.煤炭分析分类

8.一般分析煤样是否达到空气干燥状态

9.发热量术语区别

10.标准偏差

11.水分煤样保存

12.取样如何

13.N次测定

14.水分测定期限，分析同时

15.基的换算

16.数据修约

17.水分测定适用范围

18.灰分过程中的反应

19.煤样为什么要铺平

20.灰分测定结果不确定度影响因素

21.马弗炉的要求

22.影响挥发分的因素

23.测流的几种方法（艾士卡试剂组成、硫酸钡沉淀、全硫含量、硅酸铝棉的作用、三氧化钨的作用、如何通过指示电极来控制电解、氢氧化钠和变色硅胶的作用、多点标定法和单点标定法的意思）

问答题：

1.进行发热量测定的实验室应满足什么条件？

答：

⑴.进行发热量测定的实验室，应为单独房间，不应在同一房间内进行其他实验项目。

⑵.室温应保持相对稳定，每次测定室温变化不应超过1℃，室温以在（15-30）℃范围为宜。

⑶.室内应无强烈的空气对流，因此不应有强烈的热源、冷源和风扇等，实验过程中避免开启门窗。

⑷.实验室最好朝北，以避免阳光照射，否则热量计应放在不受阳光直射的地方。

2.在什么情况下应标定热量计的热容量？

答：

热容量标定值的有效期为三个月，超过此期限应重新标定。

但有下列情况时，应立即重测：

a）更换量热温度计

b）更换热量计大部件如氧弹头、连接环等。

c）标定热容量和测定发热量时的内筒温度相差超过5K.

d）热量计经过较大的搬动之后。

如果热量计量热系统没有显著改变，重新标定的热容量值与前一次的热容量值相差不应大于0.25%，否则，应检查试验程序，解决问题后再重新标定。

3.热容量标定有什么要求？

答：

热容量标定一般应进行5次重复试验。

计算5次重复试验结果的平均值和相对标准差，其相对标准差不应超过0.20%，若超过0.20，再补做一次试验，取符合要求的5次结果的平均值，修约至1J/K,作为该仪器的热容量。

若任何5次结果的相对标准差都超过0.20%,则应对试验条件和操作技术仔细检查并纠正存在的问题后，重新进行标定，舍弃已有的全部结果。

4.发热量测定中对于易燃煤和难燃煤所采取的措施是什么？

答：

对于易燃煤，可用已知质量的擦镜纸包紧后再进行测试或先在压饼机中压饼并切成粒度约为（2-4）mm的小块使用。

对于难燃煤，应采取：

1）先在燃烧皿底铺上一层石棉绒做衬垫

2）提高充氧压力至3.2MPa

3）用已知质量和热值的擦镜纸包裹称好的试样并用手压紧，然后放入燃烧皿中。

5.测定煤中挥发分的注意事项是什么？

答：

1.严格控制加热温度在（900±10）℃。

2.炉温应在3min内恢复至（900±10）℃。

3.总加热时间应严格控制为7min.

4.要使用符合规定的坩埚，坩埚盖子必须配合严密，坩埚质量（15-20）g.

5.坩埚架耐高温，不掉皮。

6.防止煤样氧化。

7.防止煤样喷溅。

8.重复测定分两炉次于不同位置对角摆放，样品不足时，空埚补齐。

9.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。

6.缓慢灰化法的测定程序是根据什么制定的？

答：

试验证明，煤中黄铁矿和有机硫在500℃以前就基本上氧化完全，而碳酸钙从500℃开始分解到800℃分解完全，据此，GB/T212-2008《煤的工业分析方法》中规定了如下缓慢灰化法程序：

煤样放入冷马弗炉，在30min内由室温逐渐加热到500℃（使煤样逐渐灰化，防止爆燃），在500℃停留30min（使有机硫和硫化铁充分氧化并排除），然后再将炉温升到（815±10）℃并保持1h（使碳酸钙分解完全）。

7.煤在灰化过程中主要发生了哪些化学反应？

答：

主要反应有：

1）黏土和页岩矿物失去结晶水，这类矿物中最普遍的是高岭土，他们在（500-600）℃失去结晶

2）碳酸钙受热分解生成二氧化碳和氧化钙，后者在一定程度上与硫氧化物反应生成硫酸钙，在某种程度上还与二氧化硅反应生成硅酸钙。

3）黄铁矿氧化生成三氧化二铁和硫氧化物（主要是SO2,一小部分SO3）

4）与煤中有机物结合的金属元素被氧化成金属氧化物。

8.影响灰分测定结果的主要因素有哪些？

如何获得可靠的灰分测定结果？

答：

1.主要因素有三个：

①黄铁矿氧化程度②碳酸盐（主要是方解石）分解程度③灰中固定的硫的多少

2.为了测得可靠的灰分产率，就必须使黄铁矿氧化完全，方解石分解完全，以及三氧化硫和氧化钙间的反应降低到最低程度，为此可采取以下措施：

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，因此要求马弗炉装有烟囱，在炉门上有通风眼，或将炉门开启一小缝，使炉内空气可自然流通。

③煤样在灰皿中要铺平，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>800℃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。

9.如何配制电解液？

电解液各组分的作用是什么？

答：

1.称取碘化钾、溴化钾各5.0g,溶解于（250-300）ml的水中，然后加入10ml的冰乙酸摇匀，即可配制成电解液。

2.电解液各组分的作用是：

电解池中的KI（碘化钾）的作用是电解生成I2（碘），用于氧化滴定进入电解液中的SO2（或亚硫酸根离子），冰乙酸的作用是调节电解液的酸度PH为1-2，KBr（溴化钾）作用是抑制H2O在阳极放电。

10.什么情况下需要更换电解液？

答：

以下情况下需要更换电解液：

1.高硫样品测定后；2.电解液颜色很深或变黄时；3.放置时间很长时；4.电解液PH值小于1时。

11.电解液PH值小于1时为什么要更换？

答：

当电解液呈强酸性后，I-和Br-的光敏反应增强而额外生成I2和Br2是非电解产生的，将导致硫测定值偏低。

12.煤的全水分测定中应注意哪些问题？

答：

1.采集的全水分试样保存在密封良好的容器内，并放在阴凉的地方。

2.制样操作要快，最好用密封式破碎机。

3.全水分样品送到实验室后立即测定。

4.进行全水分测定的煤样不宜过细，如要用较细的试样进行测定，则应该用密封式破碎机或两步法进行测定-----先破碎成较大颗粒测其外水，再破碎到较细颗粒测其内水。

5.制备好的全水分试样如不立即测定，则应准确称量，以便进行水分损失（或吸收）校正。

13.反标苯甲酸检测热准确性时，要注意什么？

答：

应注意扣除硝酸校正热。

苯甲酸是碳氢氧化合物，不含氮，它的燃烧热只与碳和氢元素的燃烧热有关，而与氮元素的反应热无关，也即苯甲酸的标准热不包含硝酸形成热。

但苯甲酸在氧弹内燃烧是，残留于氧弹内的空气中的氮会有一部分生成硝酸，有硝酸形成热的放出，因而在用标准苯甲酸来标定热量计的热容量是，在计算氧弹内的总释放热量时应加上硝酸形成热，而在苯甲酸来反标仪器的准确度时，应扣除硝酸形成热。

14.试述测定发热量的基本原理

答：

煤的发热量在氧弹热量计中进行测定，一定量的分析试样在充有过量氧气的氧弹内完全燃烧，氧弹热量计的热容量通过在相似条件下燃烧一定量的基准量热物苯甲酸来确定，根据试样点燃前后量热系统产生的温升，并对点火热等附加热进行校正后即可求得试样的弹筒发热量。

从弹筒发热量中扣除硝酸形成热和硫酸校正热后即可得高位发热量。

对煤中的水分的汽化热进行校正后求得煤的低位发热量。

15.氧弹充氧时应注意什么？

答：

1.首选应检查压力表是否完好，灵敏，指示的压力是否正确，操作是否安全。

2.在氧弹充氧时，必须使压力缓慢上升，直至所规定的压力后至少维持15S.

3.在使用氧气时，不得接触油脂。

4.氧弹充氧应按规定压力进行，充氧压力不得偏低或偏高。

16.思考题：

用恒温式热量计做试验时，应怎样调节内筒、外筒和室温之间的关系，为什么？

答：

按照国家标准的要求，终点时内筒温度应高出外筒温度1K左右，外筒温度与室温之差应控制在1.5K之内。

要求终点时内筒温度高出外筒温度1K左右，是因为国家标准中规定以主期内第一个温度下降点为终点，为了能明显地观察到内筒温度的下降，要求终点时内筒温度比外筒高一些，但若高出许多时，内筒水的蒸发热的影响会变得很大。

为了能容易地观察终点，同时又尽量减少蒸发热影响，所以需要作出适当规定。

要求外筒和室温的温差控制在1.5K之内，是因为我国标准采用的是简化式推算法求V0和Vn吗，大量的试验证明，当外筒与室温的温差小于1.5K时，简化推算法求V0,Vn的准确的明显差。

补充计算题和打印基的换算公式