劉建兵

晉城市煤化工研究檢測中心，山西晉城 048026

0 引言

煤質(zhì)分析是指為了了解煤的性質(zhì)、組成和結(jié)構(gòu)，通過一定的方法對(duì)煤樣進(jìn)行測試和研究的分析過程。工業(yè)煤的分析檢驗(yàn)，根據(jù)目的不同通常可分為工業(yè)分析和元素分析。煤的工業(yè)分析又叫技術(shù)分析或?qū)嵱梅治?，是評(píng)價(jià)煤的基本依據(jù)，主要包括煤的水分、灰分、揮發(fā)分產(chǎn)率和固定碳4個(gè)項(xiàng)目。本文主要介紹煤質(zhì)的工業(yè)分析，煤的工業(yè)分析是了解煤質(zhì)特性的主要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)煤質(zhì)的基本依據(jù)。根據(jù)分析結(jié)果，可以大致了解煤中有機(jī)質(zhì)的含量及發(fā)熱量的高低，從而初步判斷煤的種類、加工利用效果及工業(yè)用途，根據(jù)工業(yè)分析數(shù)據(jù)還可計(jì)算煤的發(fā)熱量和焦化產(chǎn)品的產(chǎn)率等。煤的工業(yè)分析主要用于煤的生產(chǎn)開采和商業(yè)部門及用煤的各類用戶，如焦化廠、電廠、化工廠等。

1 煤的工業(yè)分析

1.1 煤的水分

煤的水分直接影響煤的使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存。煤的水分也容易引起煤炭粘倉而減小煤倉容量，甚至發(fā)生堵倉事故。煤中水分按存在形態(tài)的不同分為兩類，既游離水和化合水。煤的工業(yè)分析中只測試游離水，不測結(jié)晶水。煤的游離水分又分為外在水分和內(nèi)在水分。外在水分，是附著在煤顆粒表面的水分。外在水分很容易在常溫下的干燥空氣中蒸發(fā)，蒸發(fā)到煤顆粒表面的水蒸氣壓與空氣的濕度平衡時(shí)就不再蒸發(fā)了。內(nèi)在水分，是吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細(xì)孔中的水分。內(nèi)在水分需在100℃以上的溫度經(jīng)過一定時(shí)間才能蒸發(fā)。

1.2 煤的灰分

煤的灰分，是指煤完全燃燒后剩下的殘?jiān)Ｃ褐械V物質(zhì)燃燒后形成灰分。如粘土、石膏、碳酸鹽、黃鐵礦等礦物質(zhì)在煤的燃燒中發(fā)生分解和化合，有一部分變成氣體逸出，留下的殘?jiān)褪腔曳??；曳滞ǔ１仍镔|(zhì)含量要少，因此根據(jù)灰分，用適當(dāng)公式校正后可近似地算出礦物質(zhì)含量。煤中灰分是煤炭計(jì)價(jià)指標(biāo)之一，灰分是煤中的有害物質(zhì)，同樣影響煤的使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存。煤用作動(dòng)力燃料時(shí)，灰分增加，煤中可燃物質(zhì)含量相對(duì)減少。礦物質(zhì)燃燒灰化時(shí)要吸收熱量，大量排渣要帶走熱量，因而降低了煤的發(fā)熱量，影響了鍋爐操作，加劇了設(shè)備磨損，增加排渣量。煤用于煉焦時(shí)，灰分增加，焦炭灰分也隨之增加，從而降低了高爐的利用系數(shù)。

1.3 煤的揮發(fā)分

煤的揮發(fā)分，即煤在一定溫度下隔絕空氣加熱，逸出物質(zhì)中減掉水分后的含量。揮發(fā)分是煤分類的重要指標(biāo)。煤的揮發(fā)分反映了煤的變質(zhì)程度，揮發(fā)分由大到小，煤的變質(zhì)程度由小到大。煤的揮發(fā)分和煤巖組成有關(guān)，角質(zhì)類的揮發(fā)分最高，鏡煤、亮煤次之，絲碳最低。所以世界各國和我國都以煤的揮發(fā)分作為煤分類的最重要的指標(biāo)。

1.4 煤的固定碳

煤中去掉水分、灰分、揮發(fā)分，剩下的就是固定碳。煤的固定碳與揮發(fā)分一樣，也是表征煤的變質(zhì)程度的一個(gè)指標(biāo)，隨變質(zhì)程度的增高而增高。所以一些國家以固定碳作為煤分類的一個(gè)指標(biāo)。固定碳是煤的發(fā)熱量的重要來源，所以有的國家以固定碳作為煤發(fā)熱量計(jì)算的主要參數(shù)，固定碳也是合成氨用煤的一個(gè)重要指標(biāo)。

1.5 煤的硫分和發(fā)熱量

硫是煤中有害物質(zhì)之一，脫去煤中的硫，是煤炭利用的一個(gè)重要課題。我國目前動(dòng)力煤洗煤廠能力利用率僅50%多，應(yīng)盡快制定和實(shí)施燃煤環(huán)保法，以促進(jìn)煤炭洗選加工的發(fā)展和潔凈煤技術(shù)的應(yīng)用。煤的發(fā)熱量，又稱為煤的熱值，即單位質(zhì)量的煤完全燃燒所發(fā)出的熱量。煤的發(fā)熱量是煤按熱值計(jì)價(jià)的基礎(chǔ)指標(biāo)，煤作為動(dòng)力燃料，主要是利用煤的發(fā)熱量，發(fā)熱量愈高，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值愈大。同時(shí)發(fā)熱量也是計(jì)算熱平衡、熱效率和煤耗的依據(jù)，以及鍋爐設(shè)計(jì)的參數(shù)。鑒于低煤化度煤的發(fā)熱量，隨煤化度的變化較大，所以，一些國家常用煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量作為區(qū)分低煤化度煤類別的指標(biāo)。我國采用煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量來劃分褐煤和長焰煤。

2 提高煤質(zhì)分析的準(zhǔn)確度

2.1 杜絕人為因素影響

煤質(zhì)分析工作人員必須具備嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的工作態(tài)度和工作作風(fēng)，一絲不茍，才能盡可能保證提高分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。首先，煤炭是一種性質(zhì)十分復(fù)雜的固體可燃物，由于形成煤的原始物質(zhì)和沉積環(huán)境的不同，煤的性質(zhì)和成分也各不相同，所以采樣和制樣必須嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，這樣采取和制備的煤樣才是能代表產(chǎn)品質(zhì)量的試樣。其次，各種儀器、設(shè)備、儀表、化學(xué)試劑是煤質(zhì)分析最主要的實(shí)驗(yàn)條件。而且對(duì)各種不同產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)所要求的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行。此外，還需要定期應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行校正。實(shí)驗(yàn)中要注意化學(xué)試劑的影響，注意設(shè)備氣密性的檢查，還要注意測定方法，重復(fù)平行測定達(dá)不到要求，可采用多次測定的方法，必要時(shí)檢查儀器和操作進(jìn)行重新測定。

2.2 減小誤差，提高分析質(zhì)量

我們必須在實(shí)驗(yàn)中多次試驗(yàn)，選擇那些pH的變色范圍和等當(dāng)點(diǎn)pH接近的指示劑就可以減少滴定誤差。偶然誤差主要是由于環(huán)境變化、電流、電壓等意外因素引起的誤差，要盡量使化驗(yàn)室處于一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境，利用目前較先進(jìn)的設(shè)備，使化驗(yàn)室的溫度、濕度都處于相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境等手段來減少由這方面造成的誤差。偶然誤差和系統(tǒng)誤差不同，經(jīng)過多次重復(fù)測定可以發(fā)現(xiàn)絕對(duì)值正負(fù)號(hào)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)相同，因此偶然誤差可以通過多次平行測定使之減少到接近消除。因此只要熟練地掌提操作技術(shù)，認(rèn)真細(xì)致地遵照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作，就可以使誤差趨于最小。質(zhì)檢人員應(yīng)善于判斷分析結(jié)果的正確性，找出產(chǎn)生誤差的原因，予以糾正，以使煤質(zhì)分析中的誤差達(dá)到最小。

2.3 積極學(xué)習(xí)新技術(shù)，采用新設(shè)備

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種先進(jìn)的檢測設(shè)備和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，采用現(xiàn)代精密儀器和先進(jìn)檢測技術(shù)，滿足質(zhì)量控制的需要是非常必要的。比如在上世紀(jì)90年代就是用電腦量熱儀和鉑電阻取代了貝克曼溫度計(jì)，此后不久出現(xiàn)自動(dòng)量熱儀，使得發(fā)熱量的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，不同實(shí)驗(yàn)員數(shù)據(jù)的人為誤差大大縮小。今后，隨著檢驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和提高，檢驗(yàn)設(shè)備的更加先進(jìn)、更加快速簡捷，將會(huì)逐步消除人為誤差，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

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