工业 第四章 煤和焦炭

第四章煤和焦炭的分析第一节概述第二节煤试样的制备方法第三节煤的工业分析第四节煤的元素分析第五节煤中全硫的测定第六节煤的发热量的测定12/14/20221张红梅工业分析2010-2011学年第一节概述一、煤和焦碳的组成及各组分的重要性质二、煤的分析方法返回12/14/20222张红梅工业分析2010-2011学年一、煤和焦碳的组成及各组分的重要性质

1.煤：是植物遗体覆盖在地层以下，经若干年生物化学、物理化学作用转化为一种固体可燃性的有机沉淀。12/14/20223张红梅工业分析2010-2011学年12/14/20224张红梅工业分析2010-2011学年

世界煤的储存量：约13万亿吨我国煤的储存量：约7300亿吨煤炭：天然存在：泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤人工产品：木炭、焦炭、煤球植物 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤12/14/20225张红梅工业分析2010-2011学年

19世纪以前，世界上能源消耗以煤炭为主。20世纪60年代起，世界能源消耗中，石油与天然气所占的比例超过了煤炭。当前工业发达国家消耗的一次能源中，石油与天然气占60%以上，煤炭中占20%左右。在中国消费的一次性能源中，煤炭约占73%，且在相当时期内这种能源结构不会发生大变化12/14/20226张红梅工业分析2010-2011学年煤的缺点：煤的发热值比石油、天然气低得多，利用效率低。通常的采煤方法，开采率仅为60%左右。运输比石油、天然气困难。煤在燃烧过程中生成的SO2，SO3污染环境，是引起酸雨的主要原因。12/14/20227张红梅工业分析2010-2011学年2.煤的组成：由有机质、矿物质、水三部分组成有机物：由C、H、O、N、S等元素组成，C、H占95%以上矿物质：碱金属、碱土金属、Al、Fe等的碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硫化物等。水：外在水、内在水12/14/20228张红梅工业分析2010-2011学年煤的元素组分即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.

碳是组成煤大分子的骨架，在各元素中最高，一般大于70%。随着煤化程度的不断增高，煤中碳元素的含量也越高，如某些超无烟煤，碳含量可超过97%。碳12/14/20229张红梅工业分析2010-2011学年煤的元素组分

即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.

氢是煤中第二个重要的组成元素，它占煤的质量分数为1～6%，越是年轻的煤，其含量也越高。氢碳和氢是煤中有机质的主要组成元素，两者加在一起占煤中有机质的９５﹪以上。煤中碳和氢的发热量最大12/14/202210张红梅工业分析2010-2011学年煤的元素素组分即碳、氢氢、氧、、氮、硫硫五个元元素.氧元素是是组成煤煤有机质的十分重重要的元元素，越越是年轻轻的煤，，氧元素素的比例例也越大大，发热量常常随氧元元素含量量的增高高而降低低，其含量量从1～～30%均有。。氧12/6/202211张红梅工工业分析析2010-2011学年煤的元素素组分即碳、氢氢、氧、、氮、硫硫五个元元素.氮元素在在煤中的的比例较较少，一一般为0.5～3%。氮氧和氮在在燃烧时时不放热热，称为为惰性成成分。12/6/202212张红梅工工业分分析2010-2011学年煤的元素组组分即碳、氢、、氧、氮、、硫五个元元素.硫元素也是是组成煤的的有机质的一种常见见元素，它它在煤中含含量的多少少，与煤化化程度的高高低无明显显关系，其其含量从最最低的0.1到最高高的10%均有。硫硫在燃烧时时虽然放热热，但燃烧烧产生酸性性腐蚀有害气体二二氧化硫。。12/6/202213张红梅工工业分分析2010-2011学年煤的元素组组分的不同同，不仅能能反映出煤煤化程度，，而且也直直接表征出出煤性质的的不同。如碳含量低低、氧含量量高的煤，，多是粘结结性很差或或是没有粘粘结性的年年轻煤；碳碳含量高、、氧含量低低的煤则常常是一些无无粘结性的的年老煤，，只有碳含量在84～88%，，氢含量在在5%以上的中等等变质程度度的煤，才才是结焦性性较好的炼炼焦用煤。。12/6/202214张红梅工工业分析析2010-2011学年一、煤和和焦碳的的组成及及各组分分的重要要性质3.煤的分类类腐植煤（（高等植植物形成成）腐泥煤陆植煤残植煤4.煤的的用途：：①人类生存存所需热热源提供供之一②工业生产产（化工、、冶金））主要的的原料5.焦碳碳：煤在在隔绝空空气条件件下加热热、干馏馏，水分分和有机机物裂解解产物物（煤气气）挥发发出来，，不挥发发部分就就是焦碳碳。6.焦碳碳的组成成：与煤煤相似，，挥发性性组分含含量少。。12/6/202215张红梅工工业分析析2010-2011学年3．煤的的分类煤的种类类繁多，，质量也也相差悬悬殊，不不同类型型的煤有有不同的的用途。。如结焦性性好或粘粘结性好好的煤是是优质的的炼焦用煤煤，热稳定定性好的的无烟块块煤是合成氨厂厂的主要要原料，挥发分分和发热热量都高高的煤是是较好的的动力用煤煤，一些低低灰、低低硫的年年轻煤则则是加压压气化制制造煤气和加加氢液化化制取人人造液体体燃料的较好原原料。12/6/202216张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年对工业业用煤煤的要要求煤炭的的主要要用途途是燃燃烧、、炼焦焦和造造气等等，也也可作作为化化工原原料。。为了了得到到强度度高，，灰分分、硫硫分低低的优优质冶冶金用用焦，，对炼焦用用煤有以下下要求求：（1）有较较强的的结焦焦性或或粘结结性（2）煤的的灰分分要低低（3）煤的的硫分分要低低（4）配合合煤的的挥发发分要要合适适12/6/202217张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年建材工工业用用煤在建材材工业业中，，水泥泥、玻玻璃、、陶瓷瓷、砖砖瓦、、石灰灰等建建筑材材料，，都要要经过过各种种炉窑窑焙烧烧、锻锻烧甚甚至熔熔化等等高温温处理理，而而煤炭炭是主主要的的燃料料，其其中水水泥工工业对对煤质质要求求最高高，尤尤其是是年产产水泥泥20万吨吨以上上的大大、中中型水水泥厂厂的回回转窑窑烧成成用煤煤。因因其煤煤的灰灰分大大小及及其煤煤灰的的组成成成分分直接接影响响到水水泥的的配料料，通通常要要求灰灰分低低、煤煤灰成成分稳稳定。。如灰灰分太太高，，发热热量就就低，，达不不到熟熟料的的烧成成温度度1450℃以以上（（要求求燃料料火焰焰温度度达1600～～1700℃））。12/6/202218张红梅工工业分析析2010-2011学年二、煤的的分析方方法1.煤的的工业分分析（也也称为技技术分析析或实用用分析））主要测定定项目：：水分(M)、挥挥发分(A)、、灰分(V)、、固定碳碳(FC)四项分析结果果：用来来判断煤煤的种类类，估量量煤的利利用价值值评价煤煤质。通常，水水分、灰灰分、挥挥发分产产率都直直接测定定，固定定碳不作作直接测测定，而而是用差差减法进进行计算算。有时也将将上述四四个测定定项目叫叫做半工业分分析，再加上上煤的发热量和煤中全全硫的测测定，则称为全全工业分分析。12/6/202219张红梅工工业分析析2010-2011学年2.煤的的元素分分析：主主要测定定C、H、O、、N、S元素分析析结果：：为煤科科学的分分类，合合理的利利用和工业设计计提供数数据。工业分析析主要用用于煤的的生产使使用部门门，元素素分析主要要用于科科研工作作。12/6/202220张红梅工工业分析析2010-2011学年3．其它它分析如伴生元元素分析析。煤中中的伴生生元素很很多，但但一般是是指有提提取价值值的锗、、镓、铀铀、钒、、铝、钽钽等常见见的稀有有元素。。如煤中的的锗含量量在20g∙g-1以上时即即可计算算储量而而有一定定的提取取价值，，镓含量量在50g∙g-1以上和铀铀含量在在300～500g∙g-1以上时也也有提取取价值，，12/6/202221张红梅工工业分析析2010-2011学年3．其它它分析再如有害害元素分分析。煤煤中的有有害元素素种类很很多，如如硫，磷磷、氯、、砷、氟氟、铬、、镉、汞汞等。硫硫、磷、、氯主要要是指工工业利用用中对生生产有害害，后几几种则是是对人体体和环境境有害，，根据特特殊的需需要进行行检测。。其它还有有煤灰成成分分析析，物理理性质测测定等，，需根据据要求来来确定检检测项目目。12/6/202222张红梅工工业分分析2010-2011学年第二节煤煤试样样的制备方方法一、制样总总则1.制样目目的：是将将采集的煤煤样，经过过破碎、混混合和缩分分等程序制制备成能代代表原来煤煤样的分析析用煤样。。2.精度要要求二、制样用用品1.试剂2.设施、、设备和工工具三、煤样的的制备返回12/6/202223张红梅工工业分分析2010-2011学年第三节煤煤的工业业分析一、煤中水水分的测定定二、灰分的的测定三、挥发分分的测定四、固定碳碳的计算五、各种基基准的换算算返回12/6/202224张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年一、煤煤的水水分测测定（一））、煤煤中水水分分分类游离水水结晶水水（煤的的工业业分析析中不不考虑虑）内在水水外在水水1.外在水水分(Mf)：也称称风干干水分分，指指煤表表面水水膜及及孔径径>10-5cm，，毛细细孔中中的水水分，，风干干时失失去（（风干煤煤）。2.内在水水分(Minh）也称烘烘干水水分，，吸附附在孔孔径<10-5cm毛毛细孔孔中的的水分分，烘烘干（（105～～110℃℃）时时失去去（干燥煤煤）。全水分分(Mt)＝外在水水分＋＋内在水水分3.空气干干燥煤煤样水水分Mad：以空空气干干燥煤煤样在在指定定条件件下，，测得得的水水分为为Mad。12/6/202225张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年（二））空气气干燥燥煤样样水分分的测测定（GB212-1991）1.方法A：通通氮干干燥法法方法提提要：：在105～110℃烘箱，，将一一定质质量的的空气气干燥燥煤样样在不不断进进入氮氮气下下干燥燥，至至质量量恒定定（连连续两两次测测定质质量差差）的的值小小于0.2mg计算出出水分分的含含量。。12/6/202226张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年(2).试剂氮气：：纯度度99.9%，，含氧氧量小小于0.01%；无水氯氯化钙钙：化化学纯纯，粒粒状；；变色硅硅胶：：工业业用品品。仪器、、设备备小空间间干燥燥器：：箱体体严密密，具具有较较小的的自由由空间间，有有气体体进出出口，，并带带有自自动控控温装装置，，能保保持温温度在在105℃℃~110℃范范围内内。玻璃称称量瓶瓶：直直径40mm，，高25mm,并带带有严严密的的磨口口盖。。干燥器器：内内装变变色硅硅胶或或粒状状无水水氯化化钙。。干燥塔塔：容容量250ml，内内装干干燥器器。流量量计计：：量量程程为为100~1000ml/min。。分析析天天平平：：感感量量0.1mg12/6/202227张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年②打开开称称量量瓶瓶盖盖，，放放入入预预先先通通入入干干燥燥氮氮气气，，并并已已加加热热到到105～～110℃℃的干干燥燥箱箱中中，，进进行行干干燥燥。。③从干干燥燥箱箱中中取取出出称称量量瓶瓶，，立立即即盖盖上上盖盖，，放放入入干干燥燥器器中中冷冷却却至至室室温温后后，，称称量量。。④进行行检检查查性性干干燥燥，，每每次次30min，，直直到到连连续续两两次次干干燥燥煤煤样样质质量量的的减减少少不不超超过过0.001g。（4））结结果果计计算算Mad---空气气干燥燥煤样样的水水分含含量，，％，，m1----煤煤样干干燥后后失去去的质质量，，gm-----煤煤样的的质量量，g(3)测定定步骤骤①用用预先先干燥燥和称称量过过的称称量瓶瓶称取取粒度度为0.2mm以下下的空空气干干燥煤煤样（（1.0±±0.1））g,平平摊在在称量量瓶中中。12/6/202228张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年2.方方法B：甲甲苯蒸蒸馏法法（1））方法提提要：根据两两种互互不相相溶的的液体体混合合物的的沸点点低于于其中中易挥挥发组组分沸沸点的的原理理，称称取一一定量量的空空气干干燥煤煤样于于圆底底烧瓶瓶中，，加入入甲苯苯与煤煤样一一起蒸蒸馏，，分馏出出水分分与甲甲苯，，置于于测定定管中中并分层层，量量出水水的体体积，，以水水的质质量占占煤样样质量量的质质量分分数作作为水水分含含量。。（2））试剂剂和仪仪器（3））测定定步骤骤①称称取25g、粒粒度为为0.2mm以以下的的空气气干燥燥煤样样，精精确至至0.001g，移移入干干燥的的圆底底烧瓶瓶中，，加入入约80mL甲甲苯，，安装装蒸馏馏装置置。12/6/202229张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年②在冷凝凝管中中通入入冷却却水。。加热热蒸馏馏瓶至至内容容物达达到沸沸腾状状态。。控制制加热热温度度使在在冷凝凝管口口滴下下的液液滴数数约为为每秒秒2－－4滴滴。连连续加加热，，直到到馏出出液清清澈并并在5min内内不再再有细细小水水泡出出现为为止。。③取下水水分测测定管管，冷冷却至至室温温。记记下水水的体体积，，并按按校正正后的的体积积由回回收曲曲线上上查出出煤样样中水水的实实际体体积。。（4））回收收曲线线的绘绘制用微量量滴定定管准准确量量取0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10mL蒸蒸馏水水，分分别放放入蒸蒸馏烧烧瓶中中。每每瓶各各加80mL甲甲苯，，按上上述方方法进进行蒸蒸馏。。根据据水的的加入入量和和实际际蒸出出的体体积绘绘制回回收曲曲线。。12/6/202230张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年（5））结果果计算算Mad---空气气干燥燥煤样样的水水分含含量，，％；；V---由由回回收曲曲线图图上查查出的的水的的体积积，mL；；d---水水的密度度,1.00g/mLm-----煤样的的质量，g。12/6/202231张红梅工工业分析析2010-2011学年3、方法法C（空空气干燥燥法）（1）方方法提要要：称取一定定质量的的空气干干燥煤样样，置于于105～110℃干干燥箱中中，在空空气中干干燥至质质量恒定定，然后后根据煤煤样的质质量损失失计算出出水分的的含量。。（2）仪仪器、设设备（3）分分析步骤骤（4）结结果计算算Mad---空空气干燥燥煤样的的水分含含量，％％，m1----煤样干干燥后失失去的质质量，gm-----煤煤样的质质量，g返回12/6/202232张红梅工工业分析析2010-2011学年方法A和和方法B适用于所所有煤种种，在仲仲裁分析析中遇到到有用空空气干燥燥煤样水水分进行行基的换换算时，，应用方方法A测测定空气气干燥煤煤样的水水分方法C适用于烟煤煤和无烟煤煤。按测定的速速度来说:方法A为常常规测定法法，方法B、C为快快速测定法法。12/6/202233张红梅工工业分分析2010-2011学年二、灰分的的测定煤样在规定定的条件下下完全燃烧烧后所得到到的残留物物，称为灰灰分。由于于灰分的组组成和质量量与煤的矿矿物质不完完全相同，，是矿物质质在空气中中经过一系系列复杂的的化学反应应后剩余的的残渣，因因此，称之之为“灰分分产率”更更为合理。。煤的灰分分来自煤中中的矿物质质，包括如如下几个部部分：１.原生矿矿物质煤的原生矿矿物质是成成煤植物在在生长过程程中，从土土壤中吸收收的碱金属属和碱土金金属的盐类类，其含量量一般为２２﹪～３﹪﹪。这类盐盐类与煤的的有机质结结合紧密不不易分离。。２.次生矿矿物质在成煤过程程中，由外外界混到煤煤层中的矿矿物质而形形成了次生生矿物质。。次生矿物物质在煤中中的分布均均匀，含量量一般不高高。原生矿矿物质和次次生矿物质质总称为煤的内在矿矿物质。以内在矿矿物质所形形成的灰分分称之为内内在灰分。。内在矿物质质难以用洗洗选的方法法去除。12/6/202234张红梅工工业分分析2010-2011学年３.外来矿物质质在采煤过程程中混入的的矿顶、底底板及夹矿矿层的矿石石、泥、沙沙等称为外外来矿物质质。这类矿矿物质由于于是从外界界引入的，，在煤中分分布不均，，可采用洗洗选的方法法将其除去去。以高温灼烧烧法测定煤煤中的灰分分的含量时时，将伴随随发生一系系列的物理理化学反应应，主要的的反应如下下：⑴当温度在在４００℃℃左右时：：CaSO4·2H2O=CaSO4+2H2O↑Al2O3·2SiO2·2H2O=Al2O3·2SiO2+2H2O↑即煤中的碳碳酸盐和硅硅酸盐发生生脱水反应应，失去结结晶水．⑵当温度度在５０００℃左左右时：：ＣaCO3=CaO+CO2↑FeCO3=FeO+CO2↑即煤中的的碳酸盐盐在温度度高于５００℃时，则则发生分分解反应应，生成成氧化物物和二氧氧化碳．．12/6/202235张红梅工工业分析析2010-2011学年.⑶当在温度度在６０００℃左右时：：４ＦeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑2CaO+2SO2+O2=2CaSO42FeO+O2=2Fe2O3即在400～600℃时，由由于空气气中氧的的作用，，发生了了氧化反反应。但但由于SO2和CaO发生反反应生成成CaSO4，使测定定结果偏偏高。为使反应应完全，，一般让让煤样在在500℃保温一一段时间间，使煤煤中的黄黄铁矿硫硫和有机机硫被完完全氧化化。（4）当温度高高于7０００℃时：当温度高高于7０００℃时，煤中中的碱金金属氧化化物和氯氯化物部部分发生生分解，，待温度度达到800℃时分解反反应基本本完成，，因此，，煤的灰分分测定温温度规定定为（810±10）℃。12/6/202236张红梅工工业分析析2010-2011学年测定原理理称取一定定量的煤煤样于灰灰皿中，，置于高高温炉并并灼烧至至恒重。。根据灼灼烧后残残留物（（灰分））的质量量与式样样试样质质量，计计算出灰灰分的含含量。煤的灰分分测定包包括缓慢挥发发法和快速挥发发法（GB212-91）。。缓慢挥发发法为仲仲裁法；快速挥挥发法为为常规分分析法。。12/6/202237张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年测定过过程称取分分析煤煤样10.1g，于已已经在在81510℃℃灼烧恒恒量的的灰皿皿中，，轻微微振动动，使使样品品分散散为均均匀的的薄层层，置置温度度低于于100℃的高温温炉中中。在在炉门门留有有约15mm左右的的缝隙隙供自自然通通风，，控制制加热热速度度，使使炉温温在30min左右缓缓慢升升高至至500℃并保持持此温温度30min。然然后，，升高高温度度至81510℃℃，关闭炉炉门，，在此此温度度下继继续灼灼烧1h。。取出出灰皿皿，于于干燥燥器中中冷至至室温温（约约20min））称量量，然然后进进行检检查性性灼烧烧，每每次进进行20min，直直到煤煤样的的质量量变化化小于于0.001g时为为止，，取最最后一一次质质量计计算。。灰分分<15%的样样品，，可不不必进进行检检查性性灼烧烧。12/6/202238张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年测定方方法：：高温温灼烧烧法（（空气气干燥燥煤样样）（1））缓慢灰灰化法法：煤样样恒恒重灰灰皿马马弗炉炉100℃℃缓缓慢慢升温温30min至至500℃℃保保温温30min升升温至至815℃℃保保温1h冷冷却至至室温温称称量量检检查性性灼烧烧至恒恒量（2））快速灰灰化法法：煤样样恒恒重灰灰皿马马弗弗炉815℃℃灼烧烧40min冷冷却却至室室温称称量检检查性性灼烧烧至恒恒量12/6/202239张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年长方形形灰皿皿12/6/202240张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年灰分分快快速速测测定定仪仪12/6/202241张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年马弗弗炉炉马弗弗炉炉12/6/202242张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年结果果计计算算Aad---空空气气干干燥燥煤煤样样的的灰灰分分含含量量，，％％；；m1----残残留留物物的的质质量量，，g；；m-----煤煤样样的的质质量量，，g。。返回回12/6/202243张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年三、、挥挥发发分分的的测测定定将煤煤放放在在与与空气气隔隔绝绝的容容器器内内，，在在高高温温下下经经一一定定时时间间加加热热后后，，煤煤中中的的有机机质质和和部部分分矿矿物物质质分分解解为气体体释出出，，由由减减小小的的质质量量再再减减去去水水的的质质量量即即为为煤的的挥挥发发分分。因为为煤煤中中可可燃燃性性挥挥发发分分不不是是煤煤的的固固有有物物质质，，而而是是在在特特定定条条件件下下，，煤煤受受热热的的分分解解产产物物，，而而且且其其测测定定值值受受温温度度、、时时间间和和所所用用坩坩埚埚的的大大小小、、形形状状等等不不同同而而异异，，测测定定方方法法为为规规范范性性试试验验方方法法，，因因此此所所测测的的结结果果应应称称为为挥发分产率率，用符号V表示。12/6/202244张红梅工工业分分析2010-2011学年主要指标根据挥发分分产率的高高低，可以以初步判别别煤的变质程程度、发热量及焦焦油产率等各种重要要性质，而而且几乎世世界各国都都采用干燥无灰基基挥发分作为煤分类类的一个主主要指标。。工业生产上上用煤也都都首先需要要了解挥发发分是否合合乎要求，，所以煤的的挥发分是是了解煤性性质和用途途的最基本本也是最重重要的指标标，也是煤煤分类的重重要指标。。12/6/202245张红梅工工业分分析2010-2011学年1．仪器1.1磨磨口口坩坩埚埚1.2高高温温炉炉1.3坩坩埚埚架架坩埚埚盖盖外外缘缘槽槽形形，，此此槽槽正正好好盖盖在在坩坩埚埚口口的的外外缘缘上上，，在在盖盖内内边边有有凹凹处处，，以以备备挥挥发发释释出出。。12/6/202246张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年马弗弗炉炉带热热电电偶偶和和调调温温器器，，炉炉壁壁留留有有一一个个排排气气孔孔。。炉炉膛膛内内必必须须有有一一个个温温度度稳稳定定的的恒恒温温区区，，以以保保证证炉炉内内温温度度能能恒恒定定在在90010℃℃范范围围内内。。12/6/202247张红梅工工业分析析2010-2011学年坩埚架用镍铬丝制成，其其规格以以能放置置6个坩埚为为好，大大小应应与炉内内90010℃稳稳定温度度区相适适应，放放在架上上的坩埚埚底部应应与炉堂堂底距离离20～～30mm。12/6/202248张红梅工工业分析析2010-2011学年2．测定过程程称取分析析煤样10.01g，于已已在90010℃灼烧恒恒量的专专用坩锅锅内，轻轻敲坩埚埚使试样样摊平，，然后盖盖上坩埚埚盖，置置于坩埚埚架上，，迅速将将坩埚架架推至已已预先加加热至90010℃的高温炉炉的稳定定温度区区内，并并立即开开动秒表表，关闭闭炉门。。准确灼灼烧恰好好7min，迅速取取出坩埚埚架，在在空气中中放置5～6min，再将坩坩锅置于于干燥器器中冷却却至室温温，称量量。计算算挥发分分产率。。12/6/202249张红梅工工业分分析2010-2011学年3.计计算式中m——试料的质量量，g；m1——样品加热后后减少的质质量，g。12/6/202250张红梅工工业分分析2010-2011学年当空气干燥燥煤样中碳碳酸盐及二二氧化碳含含量为2－－12％，，则当空气干燥燥煤样中碳碳酸盐及二二氧化碳含含量＞12％时，则则Vad---空气气干燥煤样样的挥发分分含量，％％；m1----煤煤样加热后后减少的质质量，g；；m-----煤样的的质量，g；Mad---空气气干燥煤样样的水分含含量，％。。返回——空气干燥煤煤样中碳酸酸盐二氧化化碳含量，，（按GB212测定），%——焦渣中中二氧化碳碳对煤样量量的质量分分数，%12/6/202251张红梅工工业分分析2010-2011学年4．注意事事项4.1当当打开炉炉门，推入入坩埚架时时，炉温可可能下降，，但是在3min内内必须使炉炉温达到90010℃，否否则试验作作废。4.2从从加热至至称量都不不能揭开坩坩埚盖，以以防焦渣被被氧化，造造成测定误误差。4.3每每次测定定后，坩埚埚内常附着着一层黑色色碳烟，应应灼烧除去去后再使用用。12/6/202252张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年四、、煤煤中中固固定定碳碳含含量量的的计计算算煤中中可可燃燃性性固固体体物物是是煤煤燃燃烧烧产产生生热热量量的的主主要要成成分分，，称称之之为为固固定定碳碳。。固固定定碳碳的的数数据据并并非非从从测测试试获获得得，，而而是是由由下下式式计计算算所所得得：：FCad－－－空气气干干燥燥煤煤样样的的固固定定碳碳含含量量，，％％；；Mad---空空气气干干燥燥煤煤样样的的水水分分含含量量，，％％，，Aad---空空气气干干燥燥煤煤样样的的灰灰分分含含量量，，％％；；Vad---空空气气干干燥燥煤煤样样的的挥挥发发分分含含量量，，％％；；返回回12/6/202253张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年“基基准准””的的定定义义由于于煤煤中中水水分分和和灰灰分分的的含含量量易易随随外外界界条条件件的的变变化化而而变变化化，，导导致致煤煤中中其其他他成成分分的的百百分分含含量量也也随随之之变变化化。。因因此此，，用用质质量量分分数数表表示示煤煤的的工工业业分分析析结结果果时时，，必必须须同同时时表表明明质质量量分分数数的的基基准准。。煤所处处的状状态或或按需需要而而规定定的成成分组组合，，称为基准，简称称基。。“基基”表表示化化验结结果是是以什什么状状态下下的煤煤样为为基础础而得得出的的。1、煤煤质分分析结结果的的表示示方法法五、各各种基基准的的换算算12/6/202254张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年术语名称英文术语定义符号曾称收到基asreceivedbasis以受到状态的煤为基准ar应用基空气干燥基airdriedbasis与空气湿度达到平衡状态的煤为基准ad分析基干燥基drybasis以假想无水状态的煤为基准d干基干燥无灰基dryash-freebasis以假想无水、无矿灰状态的煤为基准daf可燃基干燥无矿物质基drymineral-freemoismineral以假想无水、无矿物质状态的煤为基准dmmf有机基恒湿无灰基moisash-freebasis以假想含量高内在水分、无灰状态的煤为基准maf恒湿无矿物质基matterfreebasis以假想含量高内在水分、无矿物状态的煤为基准m,mmf12/6/202255张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年2、空空气干干燥基基按下下列公公式换换算成成其他他基（1））收到到基煤煤样的的灰分分和挥挥发分分（2））干燥燥基煤煤样的的灰分分和挥挥发分分（3））干燥燥无灰灰基煤煤样的的挥发发分12/6/202256张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年五、、各各种种基基准准的的换换算算当空空气气干干燥燥煤煤样样中中碳碳酸酸盐盐和和二二氧氧化化碳碳含含量量＞＞12％％时时，，则则－－－收收到到基基煤煤样样的的灰灰分分和和挥挥发发分分产产率率，，％％；；－－－空空气气干干燥燥基基煤煤样样的的灰灰分分和和挥挥发发分分产产率率，，％％；；－－－收收到到基基煤煤样样的的水水分分的的含含量量，，％％；；－－－干干燥燥基基煤煤样样的的灰灰分分和和挥挥发发分分产产率率，，％％；；－－－干干燥燥无无灰灰基基煤煤样样的的灰灰分分和和挥挥发发分分产产率率，，％％；；返回回12/6/202257张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年例：：煤煤的的工工业业分分析析结结果果如如下下：：空气气干干燥燥基基的的水水分分Mad=1.76%，，灰分分Aad=23.17%，，挥挥发发分分Vad=8.59%计算算：：（1））干干基基的的灰灰分分Ad=?（2））干干燥燥无无灰灰基基的的挥挥发发分分Vdaf=？？12/6/202258张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年解：：12/6/202259张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年第四四节节煤煤的的元元素素分分析析一、、碳碳和和氢氢的的测测定定二、、氮氮的的测测定定三、、氧氧的的计计算算返回回12/6/202260张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年一、、碳碳和和氢氢的的测测定定1、、方方法法提提要要：：称称取取一一定定量量的的空空气气干干燥燥煤煤样样在在氧氧气气流流中中燃燃烧烧，，生生成成的的水水和和二二氧氧化化碳碳分分别别用用吸吸水水剂剂和和二二氧氧化化碳碳吸吸水水剂剂吸吸收收，，由由吸吸水水剂剂的的增增重重计计算算煤煤中中碳碳和和氢氢的的含含量量。。2、、试试剂剂和和材材料料3、、仪仪器器、、设设备备4、、试试验验准准备备（1））净净化化系系统统各各容容器器的的充充填填和和连连续续（2））吸吸收收系系统统各各容容器器的的充充填填和和连连续续（3））燃燃烧烧管管的的填填充充（4））炉炉温温的的校校正正（5））空空白白试试验验12/6/202261张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年5、、测测定定步步骤骤6、、结结果果计计算算Cad----空空气气干干燥燥基基煤煤样样的的碳碳含含量量，，％％；；Had----空空气气干干燥燥基基煤煤样样的的氢氢含含量量，，％％；；m1----吸吸收收二二氧氧化化碳碳管管的的增增量量，，g;m2----吸吸收收水水分分管管的的增增量量，，g;m3----水水分分空空白白值值，，g;m----煤煤样样的的质质量量，，g;0.2729－－－－－－将将二二氧氧化化碳碳折折算算成成碳碳的的因因数数；；0.1119－－－－－－将将水水折折算算成成氢氢的的因因数数；；Mad---空空气气干干燥燥煤煤样样的的水水分分含含量量，，％％，，12/6/202262张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年当空气气干燥燥煤样样中碳碳酸盐盐和二二氧化化碳的的含量量＞2％时时，则则返回12/6/202263张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年二、氮氮的测测定1、方方法提提要：：称取取一定定量的的空气气干燥燥煤样样，加加热混混合催催化剂剂和硫硫酸，，加热热分解解，氮氮转化化为硫硫酸氢氢铵。。加入入过量量的氢氢氧化化钠溶溶液，，把氨氨蒸出出并吸吸收在在硼酸酸溶液液中，，用硫硫酸标标准溶溶液滴滴定。。根据据用去去的硫硫酸量量，计计算煤煤中氮氮的含含量。。2、试试剂3、仪仪器、、设备备4、测测定步步骤（1））消化化（（2））碱化化、蒸蒸馏和和吸收收（（3））滴定定12/6/202264张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年二、氮氮的测测定5、结结果计计算Nad－－空空气干干燥煤煤样的的氮含含量，，％；；C－－硫酸酸标准溶液液的浓度，，mol/LV1－－－硫酸标标准溶液的的用量，mL;V2－－－空白试验验时硫酸标标准溶液的的用量，mL;0.014－－氮氮（1/2N2）的毫摩尔尔质量，g/mmol;m－－煤煤样的质量量，g。6、方法讨讨论返回12/6/202265张红梅工工业分分析2010-2011学年三、氧的计计算氧的含量按按下式计算算当空气干燥燥煤样中碳碳酸盐和二二氧化碳含含量＞2％％时，则Oad－－空气干干燥煤样的的氧含量，，％；St,ad－－空气干干燥煤样的的全硫含量量，％；Mad---空气气干燥煤样样的水分含含量，％；；Aad---空气气干燥煤样样的灰分含含量，％；；－－空气干燥煤煤样中碳酸酸盐和二氧氧化碳的含含量，％。。返回12/6/202266张红梅工工业分分析2010-2011学年硫是煤中的的有害成分分，硫的测测定是煤质质分析的主主要指标之之一。作为为燃烧、气化化、炼焦等用的煤，，若含硫量量高，则燃燃烧时产生生的硫氧化化物将对设设备产生严严重的腐蚀蚀作用，同同时污染大大气，并对对生物环境境造成恶劣劣的后果；；如用于制制半水煤气，则气体中中产生的硫硫化氢含量量高且不易易除净，用用此水煤气气生产合成成氨，其中中的硫化氢氢会使催化化剂中毒而而失效；如如用于炼焦工业，煤中高含含量的硫分分被带入焦焦炭，而用用这种焦炭炭进行炼钢钢，则使钢钢铁产生热热脆性而无无法使用。。因此工业业生产部门门为了更好好地掌握煤煤地质量，，合理利用用资源，必必须对煤中中地含硫量量进行分析析。第五节煤煤中全硫的的测定12/6/202267张红梅工工业分分析2010-2011学年煤中的硫一一般分为无无机硫和有有机硫两大大类。硫化化物、硫酸酸盐以及微微量元素硫硫属于无机机硫；煤中中的有机硫硫常以硫醚醚、二硫化化物等形式式存在煤的的结构中，，组成很复复杂。工业业分析通常常不要求将将无机硫和和有机硫分分别测定出出来，而是是测定其全全硫的含量量。测定煤中全全硫量有艾氏卡法、库仑法和高温燃烧中中和法。而艾氏卡法是世界公认认的测定煤煤中全硫量量的标准方方法，在仲仲裁分析中中，可采用用艾氏卡法。12/6/202268张红梅工工业分析析2010-2011学年方法提要要将煤样与与艾氏卡卡试剂混混合灼烧烧，煤中中硫生成成硫酸盐盐，然后后是硫酸酸根离子子生成硫硫酸钡沉沉淀，根根据硫酸酸钡的质质量计算算煤中全全硫的含含量。试剂和材材料艾氏卡试试剂（以下简简称艾试试剂）：：以两份份质量的的化学纯纯轻质氧化镁与一份质质量的化化学纯无水碳酸酸钠混合并研研细至粒粒度小于于0.2mm后后保存在在密闭容容器中。。盐酸溶液液：（1+1））水溶液液氯化钡溶溶液：100g/L甲基橙溶溶液：20g/L硝酸银溶溶液：10g/L，加加入几滴滴硝酸，，贮入深深色瓶中中。瓷坩埚：：容量30mL和10~20mL两两种。一、艾氏氏卡法12/6/202269张红梅工工业分析析2010-2011学年仪器分析天平平：感量量0.0001g。马弗炉：：附测温温和控温温仪表，，能升温温到900℃，，温度可可调并可可通风。。测定步骤骤1.于30mL坩埚埚内称取取粒度小小于0.2mm的空气气干燥煤煤样1g（准确确至0.0002g））和艾试试剂2g（准确确至0.1g）），混合合均匀，，再用1g（准准确至0.1g）艾试试剂覆盖盖。2.将装装优煤样样的坩埚埚移入通通风良好好的马弗弗炉中，，在1~2h内内从室温温逐渐加加热到800~850℃，并在该该温度下下保持1~2h3.将坩坩埚从炉炉中取出出，冷却却至室温温。用玻玻璃棒将将坩埚中中的灼烧烧物仔细细搅松捣捣碎（如发现现有未烧烧尽的煤煤粒，应应在800~850℃下继继续灼烧烧0.5h），，然后转移移到400mL烧杯中中。用热热水冲洗洗坩埚内内壁，将将洗液收收入烧杯杯，再加加入100~150mL刚煮煮沸的水水，充分分搅拌。。如果此时时尚有黑黑色煤粒粒漂浮在在液面上上，则本本次测定定作废。。12/6/202270张红梅工工业分析析2010-2011学年4.用中速定性性滤纸以倾泻法法过滤，，用热水水冲洗3次，然然后将残残渣移入入滤纸中中，用热热水仔细细清洗10次，，洗液总总体积为为250~300mL。5.向滤滤液中滴滴入2~3滴甲甲基橙指指示剂，，加盐酸酸溶液中中和后再再过量2mL，，使溶液液成微酸酸性，将将溶液加加热到沸沸腾，在在不断搅搅拌下滴滴加氯化化钡溶液液10mL，在在近沸状状况下保保持约2h，最最后溶液液体积为为200mL左左右。6.溶液液冷却或或静置过过夜后用用致密无灰定量量滤纸过滤，并并用热水水洗至无无氯离子子为止（（用NO3-检验）。7.将待待沉淀的的滤纸移移入已知知质量的的瓷坩埚埚中，先先再低温温下灰化化滤纸，，然后再再温度为为800~850℃马马弗炉中中灼烧20~40min，取取出坩埚埚，在空空气中稍稍加冷却却后放入入干燥器器中冷却却至室温温（约25~30min）,称量。。8.每每配制制一批批艾试试剂或或更换换其它它任意意试剂剂时，，应进进行两两个以以上空空白试试验（（除不不加煤煤样外外），，全部部操作作按本本方法法“4.测测定步步骤””进行行，硫酸钡钡质量量的极极差不不得大大于0.0010g，取算算术平平均值值作为为空白白值。。12/6/202271张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年结果计计算测定结结果按按下式式计算算：式中St.ad——空空气干干燥煤煤样中中全硫硫含量量。%m1——硫硫酸钡钡质量量，gm2——空空白试试验的的硫酸酸钡质质量，，g0.1374———由由硫酸酸钡换换算为为硫的的系数数m———煤样样质量量。g12/6/202272张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年注意事事项1.艾艾氏法法以测测硫准准确为为其特特点，，因此此它用用于仲裁分分析，也是是检验验其它它测硫硫方法法准确确性的的依据据.2.艾艾氏法法不用用专门门的仪仪器设设备，，一般般煤质质实验验室均均具备备条件件，但但对人人员的的操作作要求求较高高。12/6/202273张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年3.必必须须在在通通风风下下进进行行半半熔熔反反应应，，否否则则煤煤粒粒燃燃烧烧不不完完全全而而使使部部分分硫硫不不能能转转化化为为SO2。这就就是是为为什什么么在在半半熔熔完完毕毕后后，，用用水水抽抽提提不不得得有有黑黑色色颗颗粒粒的的缘缘故故。。4.在在用用水水浸浸取取、、洗洗涤涤时时，，溶溶液液体体积积不不宜宜过过大大，，当当加加入入BaC12溶液液后后，，最最后后体体积积应应在在200mL左左右右为为宜宜。。体体积积过过大大，，虽虽然然BaSO4的溶溶度度积积不不大大，，但但是是也也会会影影响响测测定定值值（（偏偏低低））。。5.调调节节酸酸度度到到微微酸酸性性，，同同时时再再加加热热，，是是为为了了消消除除CO32-的影影响响：：2H++CO32-=H2O+CO212/6/202274张红梅工工业分分析2010-2011学年7.在洗涤涤过程中，，每次吹入入蒸馏水前前，应该将将洗液都滤滤干，这样样洗涤效果果较好。8.在灼烧烧前不得残残留滤纸，，高温炉也也应通风。。如果这两两方面不注注意，BaSO4会被还原而而导致测定定结果偏低低。BaSO4+2C=BaS+2CO26.在热溶溶液中加入入BaCl2溶液以以及在搅拌拌下慢慢滴滴加，都是是为了防止止Ba2+局部过浓浓，以致造造成局部［［Ba2+］和[SO42-]的乘积积大于溶度度积而析出出沉淀。在在上述条件件下可以使使BaSO4晶体慢慢慢形成，，长成较大大颗粒。12/6/202275张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年二、、库仑仑滴滴定定法法1、、方方法法原原理理煤样样在在催催化化剂剂作作用用下下，，在在空空气气流流中中燃燃烧烧分分解解，，生生成成的的SO2用碘碘化化钾钾吸吸收收，，电电解解碘碘化化钾钾溶溶液液产产生生的的I2滴定定SO2，根根据据电电解解所所需需电电量量，，计计算算出出S的的含含量量。。2、、试试剂剂和和材材料料3、、仪仪器器设设备备4、、测测定定步步骤骤（1））试验验准准备备（2））测测定定顺顺序序12/6/202276张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年二、、库仑仑滴滴定定法法5、、结结果果计计算算当库库仑仑积积分分器器最最终终显显示示数数为为硫硫的的质质量量时时，，全全硫硫含含量量按按下下式式计计算算St,ad－－－空空气气干干燥燥煤煤样样的的全全硫硫含含量量，，％％；；m1－－－库库仑仑积积分分器器显显示示值值，，mg;m－－－－煤煤样样的的质质量量，，mg。。返回回12/6/202277张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年三、、高温温燃燃烧烧法法1、、方方法法原原理理煤在在催催化化剂剂作作用用下下，，在在氧氧气气流流中中燃燃烧烧，，生生成成的的硫氧氧化化物物，用用过氧氧化化氢氢溶液液吸吸收收，，生生成成硫酸酸，用用氢氧氧化化钠钠标液液滴滴定定生生成成的的硫硫酸酸，，根根据据消消耗耗体体积积及及浓浓度度计计算算出出煤煤中中全全硫硫的的含含量量。。2、、试试剂剂和和仪仪器器3、、测测定定步步骤骤（1））试试验验准准备备（2））测测定定（3））空空白白测测定定12/6/202278张红红梅梅工工业业分分析析2010-2011学学年年三、、高温温燃燃烧烧法法4、、结结果果计计算算（1））用用氢氢氧氧化化钠钠标标准准溶溶液液的的浓浓度度计计算算煤煤中中全全硫硫含含量量St,ad－－－空空气气干干燥燥煤煤样样的的全全硫硫含含量量，，％％；；V1－－－煤煤样样测测定定时时，，氢氢氧氧化化钠钠标标准准溶溶液液的的用用量量，，mL;V0－－空空白测测定时时，氢氢氧化化钠标标准溶溶液的的用量量，mL;c－－－氢氢氧化化钠标标准溶溶液的的浓度度，mol/L;0.0016－－－硫硫的毫毫摩尔尔质量量，g；；f－－－校校正系系数，，P66m－－－煤煤样的的质量量，g。12/6/202279张红梅梅工工业分分析2010-2011学学年三、高温燃燃烧法法(2)用氢氢氧化化钠标标准溶溶液的的滴定定度计计算煤煤中全全硫含含量St,ad－－空空气干干燥煤煤样的的全硫硫含量量，％％；V－－－煤煤样测测定时时，氢氢氧化化钠标标准溶溶液的的用量量，mL;V0－－空空白测测定时时，氢氢氧化化钠标标准溶溶液的的用量量，mL;T－－－氢氢氧化化钠标标准溶溶液的的滴定定度，，g/mL;m－－－煤煤样的的质量量，g。返回12/6/202280张红梅工工业分分析2010-2011学年第六节煤煤的发热量量的测定一、发热量量的表示方方法二、发热量量的测定方方法三、发热量量的计算法法返回12/6/202281张红梅工工业分分析2010-2011学年煤的发热量量是煤质分分析的重要要指标之一一。1.煤作作为动力燃燃料，其发发热量越高高，经济价价值就越大大。2.煤煤在燃烧或或气化过程程中，还须须用煤的发发热量计算算热平衡、、耗煤量和和热效率。。根据这些些计算参数数即可考虑虑改进操作作条件和工工艺过程，，从而设法法达到最大大的热能利利用率。煤的发热量量是表征煤煤炭各种特特征的综合指标，在煤质研研究中也是是一个十分分重要的参参数。煤的的发热量也也是反映煤化程度的指标，还还常作为煤碳分类的指标。12/6/202282张红梅工工业分分析2010-2011学年一、发热热量的表表示方法法煤的发热热量或热热值是指指单位质质量的煤煤完全燃燃烧，当当燃烧产产物冷却却到燃烧烧前的温温度时（（室温））所放出出的热量量，用Q表示。发热量的的单位:J/g、kJ/kg或MJ/kg表示。过去曾使使用卡（（cal）作单位位，1cal=4.1816J。12/6/202283张红梅工工业分析析2010-2011学年发热量的的种类和和基准煤的发热热量分类类：弹筒发热热量恒容高位位发热量量恒容低位位发热量量12/6/2