工业分析国家标准

第三章煤的工业分析方法

GB/T212-2008工业分析的定义：工业分析测定包括煤的水分，灰分，挥发分的测试，及计算得出固定碳的含量。一、水分测定的重要意义水分是一项重要的煤质指标，它在煤的基础理论研究和加工利用中都具有重要的作用。煤的水分对其加工利用、贸易和储存运输都有很大影响。一般来说水分高不是一件好事。在锅炉燃烧中，水分高会影响燃烧稳定性和热传导；在炼焦工业中，水分高会降低焦炭产率，而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期；在煤炭贸易上，煤的水分是一个重要的计质和计量指标。在煤质分析中，煤的水分是进行不同基的煤质分析结果换算的基础数据。二、灰分测定的重要意义

煤中灰分是另一项在煤质特性和利用研究中起重要作用的指标。在煤的燃烧和气化中，根据煤灰含量以及它的诸如熔点、黏度、导电性和化学组成等特性来预测燃烧和气化中可能出现的腐蚀、沾污、结渣问题，并据此进行炉型选择和煤灰渣利用研究；在炼焦工业中，用煤的灰分量来预计焦炭中的灰分，煤的灰分越高，有效碳的产率就越低；在商业上可根据煤灰含量来定级论价等。三、挥发分测定的重要意义煤的挥发分产率与煤的变质程度有比较密切的关系——随着变质程度的加深，挥发分逐渐降低，因此根据煤的挥发分产率可以估计煤的种类。在中国、美国、英国、法国、波兰和国际煤炭分类方案中，都以挥发分作为第一分类指标。在燃煤中，可根据挥发分来选择适用于特定煤源的燃烧设备或适于特定设备的煤源。四．工业分析测定方法A、水分的测定1.通氮干燥法（仲裁方法）方法提要：称取一定量的一般分析试验煤样，置于（105～110）℃干燥箱中，在干燥氮气流中干燥到质量恒定。然后根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数。试剂：氮气：纯度99.9﹪，含氧量小于0.01﹪。无水氯化钙：化学纯，粒状。变色硅胶：工业用品。试验步骤（略）2.空气干燥法（日常分析方法）

方法提要:称取一定量的一般分析试验煤样，置于（105～110）℃鼓风干燥箱中，在空气流中干燥到质量恒定。然后根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数。试验步骤：a.在预先干燥和已称量过的称量瓶内称取粒度小于0.2mm的一般分析试验煤样（1±0.1g）称准至0.0002g，平摊在称量瓶中。b.打开称量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到（105～110）℃的干燥箱中。在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1h，无烟煤干燥1.5h。（预先鼓风是为了使温度均匀，可在称量瓶放入干燥箱前3～5min就开始鼓风）。c.从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温（约20min）后称量。d.进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.0010g或质量增加为止。在后一种情况下，采取质量增加前一次的质量为依据。水分在2.00﹪以下时，不必进行检查性干燥。结果的计算分析水分Mad=(m1/m)×100其中：Mad——一般分析试验煤样水分的质量分数，﹪；m——称取的一般分析试验煤样的质量，单位为克（g）；m1——煤样干燥后失去的质量，单位为克（g）。

水分测定的重复性限（由于受气候及环境湿度等因素的影响，水分不得比较再现性，即不同化验室或同一化验室在不同时间测试出的水分不能比较；其它指标的对比为：同一化验室在短时间内可进行任一相同基准的对比，不同化验室或同一化验室两次测试间隔时间较长时应对比干基，发热量需对比干基高位）。

B.灰分的测定1.缓慢灰化法（仲裁方法）方法提要：称取一定量的一般分析试验煤样，放入马弗炉中，以一定的速度加热到（815±10）℃，灰化并灼烧到质量恒定。以残留物的质量占煤样质量的质量分数作为煤样的灰分。马弗炉（高温炉）：炉膛具有足够的恒温区，能保持温度为（815±10）℃。炉后壁的上部带有直径为（25～30）mm的烟囱，下部离炉膛底（20～30）mm处有一个插热电偶的小孔。炉门上有一个直径为20mm的通气孔。马弗炉的恒温区应在关闭炉门下测定，并至少每年测定一次。热电偶至少每年校准一次。实验步骤a.在预先灼烧至质量恒定的灰皿中，称取粒度小于0.2mm的一般分析试验煤样（1±0.1）g，称准至0.0002g，均匀地摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质量不超过0.15g。b.将灰皿送入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中，关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙。在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至500℃，并在此温度下保持30min。继续升温到（815±10℃），并在此温度下保持1h。

c.从炉中取出灰皿，放在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温(约20min)后称量；d.进行检查性灼烧，温度为（815±10）℃，每次20min，直到连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g为止。以最后一次灼烧后的质量为计算依据。灰分低于15.00%时,不必进行检查性灼烧。2.快速灰化法（日常分析方法）方法提要：将装有煤样的灰皿由炉外逐渐送入预先加热至（815±10）℃的马弗炉中灰化并灼烧至质量恒定。以残留物的质量占煤样质量的质量分数作为煤样的灰分。试验步骤a.在预先灼烧至质量恒定的灰皿中，称取粒度小于0.2mm的一般分析试验煤样（1±0.1）称准至0.0002g，均匀地摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质量不超过0.15g。b.将盛有煤样的灰皿预先分排放在灰分坩埚架上。将马弗炉加热到850℃，打开炉门，将放有灰皿的坩埚架缓慢地推入马弗炉中，先使第一排灰皿中的煤样灰化。待（5～10）min后煤样不再冒烟时，以每分钟不大于2cm的速度把其余各排灰皿顺序推入炉内炽热部分（若煤样着火发生爆燃，试验应作废）。c.关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙，在（815±10）℃温度下灼烧40min。d.从炉中取出灰皿，放在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温(约20min)后称量；e.进行检查性灼烧，温度为（815±10）℃，每次20min，直到连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g为止。以最后一次灼烧后的质量为计算依据。如遇检查性灼烧时结果不稳定，应改用缓慢灰化法重新测定。灰分低于15.00%时,不必进行检查性灼烧。

煤炭中矿物质主要有：高岭土、碳酸钙、黄铁矿和白铁矿等，它们的分解式如下：2SiO2·Al2O3·2H2O→2SiO2+Al2O3+2H2O↑CaSO4·2H2O→CaSO4+2H2O↑CaCO3→CaO+CO2↑CaO+SO3→CaSO4CaO+SiO2→CaSiO34FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2↑2SO2+O2→2SO3

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。在高温下碳酸盐分解成氧化钙和二氧化碳，同时黄铁矿和有机硫也被氧化成二氧化硫和三氧化硫气体，当这些气体与氧化钙接触时，形成硫酸钙而固定在灰分中，从而使灰分测定结果偏高。对于该类煤样，应采用缓慢灰化法。

结果的计算灰分Aad=(m1/m)×100其中：Aad——空气干燥基灰分的质量分数，﹪；m——称取的一般分析试验煤样的质量，单位为克（g）；m1——灼烧后残留物的质量，单位为克（g）。

C.挥发分的测定称取一定量的一般分析试验煤样，放在带盖的瓷坩埚中，在（900±10）℃下，隔绝空气加热7min。以减少的质量占煤样质量的质量分数，减去该煤样的水分含量作为煤样的挥发分。马弗炉：能保持温度在（900±10）℃，并有足够的（900±5）℃的恒温区。炉子的热容量为当起始温度为920℃左右时，放入室温下的坩埚架和若干坩埚，关闭炉门后，在3min内能恢复到（900±10）℃。炉后壁有一个排气孔和一个插热电偶的小孔。小孔位置应使热电偶插入炉内后其热接点在坩埚底和炉底之间，距炉底（20～30）mm处。

试验步骤a.在预先于900℃温度下灼烧至质量恒定的带盖的瓷坩埚中，称取粒度小于0.2mm的一般分析试验煤样1±0.01g，称准至0.0002g，然后轻轻振动坩埚，使煤样摊平，盖上盖，放在坩埚架上(褐煤和长焰煤应预先压饼，并切成约3mm的小快)，（如果测定试样不足6个，则在坩埚架的空位上用空坩埚补满）。

b.将马弗炉预先加热至920℃左右。打开炉门，迅速将放有坩埚的架子送入恒温区，立即关上炉门并计时，准确加热7min。坩埚及架子放入后，要求炉温在3min内恢复至(900±10)℃，此后保持在(900±10)℃，否则此次试验作废。加热时间包括温度恢复时间在内。c.从炉中取出坩埚，放在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温(约20min)后称量。

结果的计算挥发分Vad=(m1/m)×100-Mad其中：Vad——空气干燥基挥发分的质量分数，﹪；m——称取的一般分析试验煤样的质量，单位为克（g）；m1——煤样加热后减少的质量，单位为克（g）；Mad——一般分析试验煤样水分的质量分数，﹪。固定碳的计算：

FCad=100-（Mad+Aad+Vad）

FCd=100-Ad-Vd干基与分析基的换算：

Xd=100×Xad/(100-Mad)实验结果分析1.灰分结果偏低的原因可能是：(1).如果使用快速灰化法，炉温升至850℃后推进煤样的速度过快，煤样爆燃引起飞溅损失，使测试结果偏低。(2).灰皿在试验前未达到干燥状态，吸附有水分，灼烧后计算灰分扣除的空灰皿质量偏大，导致灰分结果偏低。(3).测定的灰分结果未换算到干基即报出。3.灰分结果偏高的原因可能是：(1).部分煤样不适合使用快灰方法。(2).试样未摊均匀或实际炉温偏低。(3).含金属成份（如铁）较多的煤样在使用需通氧气的自动工业分析仪进行测试时，因金属物与氧气反应而导致结果偏高(灰分实验过程中不通氧气助燃)。4.挥发分结果偏高的原因可能是：(1).马弗炉内热电偶位置不正确，其热接点不是位于坩埚底与炉膛底之间，而是在坩埚上方，导致实际加热温度高于控制显示温度，造成结果偏高。(2).马弗炉炉温和恒温区长期不标定，加热温度偏高。(3).试验过程中未能控制好炉温回升速度，炉温过冲超过910℃。(4).坩埚盖不严密，坩埚或坩埚盖开裂，致使空气进入氧化了部分煤样，导致结果偏高。

5.挥发分测定结果偏低的原因可能是：(1).炉温偏低，坩埚放在恒温区