煤炭工业分析指标

1、 2009 2009 年年 8 8 月月煤质工业分析指标及表达基准煤质工业分析指标及表达基准李东涛李东涛首钢技术研究院首钢技术研究院 2006 2006 年年 11 11 月月1 1 煤质分析指标的意义及作用煤质分析指标的意义及作用 煤是世界上少有的复杂物质，是一煤是世界上少有的复杂物质，是一 种混合物种混合物 煤的成因很复杂，每种成因对应一定煤的成因很复杂，每种成因对应一定 的指标的指标 每种指标只能表征一部分特征每种指标只能表征一部分特征 煤炭分类应用的需要煤炭分类应用的需要 煤质评定的需要煤质评定的需要 2006 2006 年年 11 11 月月2 2 煤质分析指标的分类及内容煤质分析指

2、标的分类及内容工业分析工业分析与元素分析与元素分析煤的工艺性质指标煤的工艺性质指标水分、灰分、挥发分、固定炭含量、水分、灰分、挥发分、固定炭含量、元素分析元素分析粘结性、结焦性、可选性、低温干馏性质、粘结性、结焦性、可选性、低温干馏性质、可磨性、发热量可磨性、发热量岩相组成及性质岩相组成及性质物理性质及固物理性质及固态胶体性质态胶体性质宏观煤岩组成、显微组成，宏观煤岩组成、显微组成，反射率、荧光特性反射率、荧光特性密度、机械性质，热性质、密度、机械性质，热性质、光性质、电性质、磁性质、光性质、电性质、磁性质、固态胶体性质固态胶体性质煤煤质质分分析析指指标标 2006 2006 年年 11 11

3、 月月 工业分析指标介绍提纲工业分析指标介绍提纲1 工业分析的定义工业分析的定义2 煤中的水分煤中的水分3 煤中的矿物质及灰分煤中的矿物质及灰分4 煤的挥发分产率煤的挥发分产率5 固定炭固定炭6 煤质分析结果的基准及换算煤质分析结果的基准及换算 2006 2006 年年 11 11 月月1 1 工业分析：工业分析：也称为实用分析或技术分析。也称为实用分析或技术分析。 2006 2006 年年 11 11 月月2 2 煤中的水分煤中的水分【全水分全水分（外在水分内在水分）（外在水分内在水分）化合水分化合水分】全水分：全水分：Total MositureTotal Mositure，M Mt t。

4、2.1 2.1 外在水分（外在水分（Free Moisture;Surface MoistureFree Moisture;Surface Moisture）定义：定义：开采、运输、储存、洗选过程中带入的、附着在煤的表面和直径大于开采、运输、储存、洗选过程中带入的、附着在煤的表面和直径大于10105cm 5cm 孔径中的水分。孔径中的水分。特点：特点：以物理机械的作用与煤的表面相结合，其蒸汽压与纯水的相同，易蒸发。室以物理机械的作用与煤的表面相结合，其蒸汽压与纯水的相同，易蒸发。室 温放置足够时间，与空气的湿度达到平衡，可以完全蒸发掉。温放置足够时间，与空气的湿度达到平衡，可以完全蒸发掉。意义

5、：意义：含有外在水分的煤，其计算基准称为含有外在水分的煤，其计算基准称为“收到基（收到基（arar）”；脱去外在水分的煤，；脱去外在水分的煤， 其计算基准称为其计算基准称为“空气干燥基（空气干燥基（adad）”。2 煤中的水分煤中的水分 2006 2006 年年 11 11 月月2.2 2.2 内在水分内在水分（Moisture in air-dried coal;Inherent MoistureMoisture in air-dried coal;Inherent Moisture）定义：定义：是煤在一定条件下达到空气干燥状态时所保持的水分，简记为，是煤在一定条件下达到空气干燥状态时所保持

6、的水分，简记为，Minh.特点：特点：以物理化学方式与煤相结合，以吸附或凝聚的方式存在于煤中直径小于以物理化学方式与煤相结合，以吸附或凝聚的方式存在于煤中直径小于 10105cm5cm的孔径中。其蒸汽压低于纯水，要在较高的温度（的孔径中。其蒸汽压低于纯水，要在较高的温度（105105110 oC110 oC） 下才能蒸发。下才能蒸发。意义：意义：将空气干燥基的煤加热至将空气干燥基的煤加热至105105110 oC110 oC所失去的水分为内在水分。失去内所失去的水分为内在水分。失去内 在水分的煤样为干燥基煤样（在水分的煤样为干燥基煤样（d d）。）。影响因素：影响因素：受煤的内表面积和毛细孔的

7、影响。受煤的内表面积和毛细孔的影响。其它：其它：最高内在水分（相对湿度最高内在水分（相对湿度9696，30 oC30 oC下测试下测试 ）。）。 2006 2006 年年 11 11 月月2.3 2.3 化合水（化合水（Water of ConstitutionWater of Constitution）定义：定义：煤的化合水是指以化学方式与矿物质结合的，在全水分测定后仍煤的化合水是指以化学方式与矿物质结合的，在全水分测定后仍 保留下来的水分，即结晶水和结合水。保留下来的水分，即结晶水和结合水。特点：特点：与矿物质相结合的结晶水或结合水，化合水含量少，而且必须在与矿物质相结合的结晶水或结合水，

8、化合水含量少，而且必须在 更高的温度下除去。更高的温度下除去。 CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O O 在在163 oC 163 oC 脱水脱水 AlAl2 2O O3 3 SiO SiO2 2 2H 2H2 2O O 在在450 oC450 oC600 oC600 oC脱水。脱水。意义：在煤的工业分析中一般不予考虑。意义：在煤的工业分析中一般不予考虑。 2006 2006 年年 11 11 月月3 3 煤中的矿物质（煤中的矿物质（Mineral MatterMineral Matter，简写为：，简写为：MMMM） 和煤的灰分产率和煤的灰分产率(Ash,(Ash,简写为简写为A)A)。

9、定义：煤中的矿物质定义：煤中的矿物质除水外所有无机物质的总称。主要有黏土、除水外所有无机物质的总称。主要有黏土、 高岭石、黄铁矿和方解石等。高岭石、黄铁矿和方解石等。 煤煤 的的 灰灰 分分 煤中所有可燃物质完全燃烧后，煤中的矿物煤中所有可燃物质完全燃烧后，煤中的矿物 质在一定温度下经过一系列分解、化合等复质在一定温度下经过一系列分解、化合等复 杂反应后剩下的残渣，其实指的是灰分产率。杂反应后剩下的残渣，其实指的是灰分产率。 煤中的矿物质煤中的矿物质 煤的灰分煤的灰分 2006 2006 年年 11 11 月月矿物质来源矿物质来源：1 原生矿物质：原生矿物质：主要是碱金属和碱土金属盐类，参与煤

10、的分子结构主要是碱金属和碱土金属盐类，参与煤的分子结构 形成，在煤中呈现细分散分布，难以用机械方式洗掉。形成，在煤中呈现细分散分布，难以用机械方式洗掉。 含量少，仅含量少，仅12。2 次生矿物质：次生矿物质：成煤过程中，由外界混入煤层中的矿物质。分布形态各异。成煤过程中，由外界混入煤层中的矿物质。分布形态各异。 煤中的高岭土、方解石、黄铁矿等由胶体溶液沉淀形成；石英、长石、 云母等，经风力、水力作用与泥炭同时沉积形成；煤层形成后，由于 地下水的淋滤作用，方解石、石膏等填充于煤层缝隙中。3 3 外来矿物质：外来矿物质：开采过程中混入煤中的矿物质，主要来自于煤层顶、底板开采过程中混入煤中的矿物质，

11、主要来自于煤层顶、底板 的岩石和夹矸层中的矸石，主要有的岩石和夹矸层中的矸石，主要有SiOSiO2 2，AlAl2 2O O3 3,CaCO,CaCO3 3, , CaSO CaSO4 4和和FeSFeS2 2等。等。 2006 2006 年年 11 11 月月煤中灰分的来源：煤中灰分的来源： 煤高温燃烧时，大部分矿物质发生分解和化学变化得到的最终产物。 (1)(1)脱结晶水脱结晶水 CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O 163 oC O 163 oC 脱水脱水 CaSOCaSO4 4 + 2H+ 2H2 2O O Al2O3 Al2O3 SiO2 SiO2 2H 2H2 2O 450 o

12、CO 450 oC600 oC 600 oC Al2O3Al2O3 SiO2 SiO2 （2 2）碳酸盐分解）碳酸盐分解 CaCOCaCO3 3 CaOCaOCOCO2 2； FeCOFeCO3 3 FeOFeOCOCO2 2 （3 3）硫化物矿物或热分解产物发生氧化反应）硫化物矿物或热分解产物发生氧化反应4FeS4FeS2 2 11O11O2 2 2Fe2Fe2 2O O3 38SO8SO2 2；2CaO+2SO2CaO+2SO2 2+O2 2CaSO+O2 2CaSO4 4； 4FeO4FeOO2 2Fe2O3O2 2Fe2O3 （4 4）碱金属氧化物和氯化物的挥发。）碱金属氧化物和氯化物

13、的挥发。 2006 2006 年年 11 11 月月矿物质和灰分产率之间的关系：矿物质和灰分产率之间的关系：MM1.08A+0.55St (派尔公式派尔公式)MM1.10A+0.5Sp (克雷姆公式克雷姆公式)MM1.13A+0.47Sp+0.5Cl (吉文公式吉文公式)MM1.06A+0.67St+0.66CO2-0.30 (费莱台公式费莱台公式) 2006 2006 年年 11 11 月月 定义：定义： 煤在规定的条件下隔绝空气加热后挥发性有机物质的产率称为煤在规定的条件下隔绝空气加热后挥发性有机物质的产率称为 挥发分（挥发分（Volatile MatterVolatile Matter）

14、。）。 挥发分挥发分 有机质热解产物碳酸盐分解生成的有机质热解产物碳酸盐分解生成的COCO2 2水分水分 是煤在特定条件下产生的产物。是煤在特定条件下产生的产物。 VadVadm1/mm1/m* *100-Mad100-Mad 如果煤中碳酸盐形式的如果煤中碳酸盐形式的CO2CO2含量大于或等于含量大于或等于2 21212时，应扣除之。时，应扣除之。 V Vad=Vad-(COad=Vad-(CO2 2)ad)ad 应用：应用：表征煤的变质程度。表征煤的变质程度。4 4 煤的挥发分煤的挥发分 2006 2006 年年 11 11 月月5 煤中的固定炭煤中的固定炭固定炭的概念固定炭的概念 从测定煤

15、样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物。从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物。 是煤中的有机质在一定的加热制度下产生的热解固体产物，是煤中的有机质在一定的加热制度下产生的热解固体产物， 属于焦渣的一部分。属于焦渣的一部分。 从元素组成上，固定炭由从元素组成上，固定炭由C、H、O、N几种元素组成，几种元素组成， 所以固定炭与元素分析上的炭含量不是一个概念，数值也不所以固定炭与元素分析上的炭含量不是一个概念，数值也不 会相同。会相同。 煤中的干燥无灰基固定炭煤中的干燥无灰基固定炭FCdaf随煤化程度的增加而增加，实际随煤化程度的增加而增加，实际 上与上与Vdaf是一个事情的两个方面。是一个事

16、情的两个方面。 2006 2006 年年 11 11 月月 固定炭的计算固定炭的计算 )(100adadadadVAMFCdafdafVFC100 2006 2006 年年 11 11 月月6 6 煤质分析结果的基准及换算煤质分析结果的基准及换算纯煤纯煤 2006 2006 年年 11 11 月月（1）收到基（收到基（aras received basis）：以收到状态的煤为基准；：以收到状态的煤为基准； Var+Fcar+Aar+Mar=100（2）空气干燥基（空气干燥基（ad-air dried basis）：）：以达到空气干燥状态的煤为基准；以达到空气干燥状态的煤为基准； Vad+FCad+Aad+Mad=100（3）干燥基（干燥基（dry basis）：）：以假想无水状态下的煤为基准；以假想无水状态下的煤为基准； VdFCdAd100（4）干燥无灰基（干燥无灰基（dafdry ash-free basis）：）：以假想无水、无灰状态的以假想无水、无灰状态的 煤为基准；煤为基准； Vdaf+FCdaf=100（5）干燥无矿物质基（干燥无矿物质基（dmmfdry mineral matter free basis）：）：以假想以假想