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1、2009 年 8 月,煤质工业分析指标及表达基准,李东涛,首钢技术研究院,2006 年 11 月,1 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 种混合物 煤的成因很复杂，每种成因对应一定 的指标 每种指标只能表征一部分特征 煤炭分类应用的需要 煤质评定的需要,2006 年 11 月,2 煤质分析指标的分类及内容,2006 年 11 月,工业分析指标介绍提纲,1 工业分析的定义2 煤中的水分3 煤中的矿物质及灰分4 煤的挥发分产率5 固定炭6 煤质分析结果的基准及换算,2006 年 11 月,1 工业分析：也称为实用分析或技术分析。,2006 年 11 月,2 煤中的水分【全水分
2、（外在水分内在水分）化合水分】全水分：Total Mositure，Mt。2.1 外在水分（Free Moisture;Surface Moisture）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105cm 孔径中的水分。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 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：含有外在水分的煤，其计算基准称为“收到基（ar）”；脱去外在水分的煤，其计算基准称为“空气干燥基（ad）”。,2 煤中的水分,2006 年 11 月,2.2 内在水分（Moisture in air-dried coal
3、;Inherent Moisture）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，Minh.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 105cm的孔径中。其蒸汽压低于纯水，要在较高的温度（105110 oC）下才能蒸发。意义：将空气干燥基的煤加热至105110 oC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（d）。影响因素：受煤的内表面积和毛细孔的影响。其它：最高内在水分（相对湿度96，30 oC下测试）。,2006 年 11 月,2.3 化合水（Water of Constitution）定义：煤的化合水是指以化学方式与矿物质结合的
4、，在全水分测定后仍 保留下来的水分，即结晶水和结合水。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 更高的温度下除去。CaSO42H2O 在163 oC 脱水 Al2O3 SiO2 2H2O 在450 oC600 oC脱水。意义：在煤的工业分析中一般不予考虑。,2006 年 11 月,3 煤中的矿物质（Mineral Matter，简写为：MM）和煤的灰分产率(Ash,简写为A)。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、高岭石、黄铁矿和方解石等。煤 的 灰 分 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 杂反应后剩下的残渣，
5、其实指的是灰分产率。煤中的矿物质 煤的灰分,2006 年 11 月,矿物质来源：1 原生矿物质：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。含量少，仅12。2 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。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 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 的岩石和夹矸层中的矸石，主要有SiO2，Al2O3,CaCO3,CaSO4和FeS2
6、等。,2006 年 11 月,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)脱结晶水 CaSO42H2O 163 oC 脱水 CaSO4+2H2O Al2O3 SiO2 2H2O 450 oC600 oC Al2O3 SiO2（2）碳酸盐分解 CaCO3 CaOCO2；FeCO3 FeOCO2（3）硫化物矿物或热分解产物发生氧化反应4FeS2 11O2 2Fe2O38SO2；2CaO+2SO2+O2 2CaSO4；4FeOO2 2Fe2O3（4）碱金属氧化物和氯化物的挥发。,2006 年 11 月,矿物质和灰分产率之间的关系：MM1.08A+0.55St(派
7、尔公式)MM1.10A+0.5Sp(克雷姆公式)MM1.13A+0.47Sp+0.5Cl(吉文公式)MM1.06A+0.67St+0.66CO2-0.30(费莱台公式),2006 年 11 月,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 挥发分（Volatile Matter）。挥发分 有机质热解产物碳酸盐分解生成的CO2水分 是煤在特定条件下产生的产物。Vadm1/m*100-Mad 如果煤中碳酸盐形式的CO2含量大于或等于212时，应扣除之。Vad=Vad-(CO2)ad 应用：表征煤的变质程度。,4 煤的挥发分,2006 年 11 月,5 煤中的固定炭,固定炭的概念 从
8、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，属于焦渣的一部分。从元素组成上，固定炭由C、H、O、N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 会相同。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 上与Vdaf是一个事情的两个方面。,2006 年 11 月,固定炭的计算,2006 年 11 月,6 煤质分析结果的基准及换算,纯煤,2006 年 11 月,（1）收到基（aras received basis）：以收到状态的煤为基准；Var+Fcar+Aar+Mar=100（2）空气干燥基（ad-air dr
9、ied basis）：以达到空气干燥状态的煤为基准；Vad+FCad+Aad+Mad=100（3）干燥基（dry basis）：以假想无水状态下的煤为基准；VdFCdAd100（4）干燥无灰基（dafdry ash-free basis）：以假想无水、无灰状态的 煤为基准；Vdaf+FCdaf=100（5）干燥无矿物质基（dmmfdry mineral matter free basis）：以假想 无水无矿物质状态的煤为基准；VdmmfFCdmmf100,6.1 各计算基准的定义,2006 年 11 月,6.2 基准换算,基准换算的基本原理：物质不灭定律：煤中任一成分的分析结果采用不同的计算和表示 基准表达时，可以有不同的相对数值，但是其绝 对质量是不变的。,2006 年 11 月,谢谢！,
