閆碧瑩 施曉婷（烏海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 內(nèi)蒙古烏海 016000）

無煙煤與煙煤的測試方法理論研究

閆碧瑩 施曉婷（烏海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 內(nèi)蒙古烏海 016000）

根據(jù)國內(nèi)外研究進(jìn)展，提出采用EA1112型元素分析儀測試煤樣中的主要元素C、H、O、N、S的含量，以此為依據(jù)快速準(zhǔn)確的確定煙煤和無煙煤的種類，并期望有機(jī)會(huì)加以驗(yàn)證，得出結(jié)論。

無煙煤；煙煤；元素分析

一、概述

煤是泥炭堆積的沉積物，是植物等有機(jī)體混入沉積地層后，受到不同程度的腐爛、壓緊、變硬及自然(地質(zhì))過程的化學(xué)變化所形成，煤是含有芳香族和脂肪族碳結(jié)構(gòu)以及平均大小不超過4個(gè)稠合環(huán)的縮合芳香族化合物。GB/T 5751-2009《中國煤炭分類》規(guī)定，采用煤化程度參數(shù)(主要是干燥無灰基揮發(fā)分)將煤炭劃分為無煙煤、煙煤和褐煤。

無煙煤俗稱白煤或紅煤，是變質(zhì)程度最大的煤。黑色，堅(jiān)硬，有金屬光澤，燃點(diǎn)高，無黏結(jié)性，燃燒時(shí)火焰短而少煙，不結(jié)焦。含碳量一般在90%以上，揮發(fā)分低(多在10%以下)，相對密度在1.4～1.8，無膠質(zhì)層厚度，熱值約33440～35530kJ/kg。煙煤是煤化程度較大的煤，燃燒時(shí)火焰較長而多煙。該種煤含碳量為75%～90%，不含游離的腐殖酸。相對密度1.25～1.35，發(fā)熱量在27170-37200kJ/kg。外觀呈灰黑色至黑色，揮發(fā)分在10%～40%。根據(jù)揮發(fā)分含量和膠質(zhì)層厚度，煙煤可分為長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤等。煙煤具有易燃燒、發(fā)熱量大的優(yōu)點(diǎn)，但燃燒時(shí)排放大量一氧化碳、二氧化碳、固態(tài)粉塵和二氧化硫，造成空氣污染，嚴(yán)重影響人類生活環(huán)境。

目前區(qū)分無煙煤和煙煤的主要指標(biāo)是干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf及透光率PM。其數(shù)據(jù)指標(biāo)和操作方法嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，雖然有效可行，但是操作步驟繁瑣，測試周期長，在一定程度上不能適應(yīng)日新月異的步伐。因此，尋求有效可行的辦法，快速區(qū)分無煙煤和煙煤，勢在必行。

二、研究進(jìn)展

近年來，美國Iowa大學(xué)Ames實(shí)驗(yàn)室Bluhm、Fanslow等對煤中黃鐵礦與純煤(不含礦物質(zhì))的介電性質(zhì)差別進(jìn)行了詳細(xì)的基礎(chǔ)研究，得出微波頻率下前者介電損耗因子較后者大得多，其加熱速率約為后者九倍，表明原煤微波處理具有選擇性介質(zhì)加熱的特點(diǎn)，從此開始了微波脫硫技術(shù)的研究開發(fā)。

煤大分子結(jié)構(gòu)單元的核心為縮聚芳環(huán)、氫化芳環(huán)或各種雜環(huán)。煤的結(jié)構(gòu)是多元非晶態(tài)的，其物質(zhì)結(jié)構(gòu)與電、磁現(xiàn)象是有直接聯(lián)系的，煤的電、磁性也隨煤分子結(jié)構(gòu)的變化(表現(xiàn)在煤化度，即碳含量的變化上)而變化。在利用微波加熱進(jìn)行冶金物料的碳熱還原過程中，煤的電磁性質(zhì)在微波場中的變化對微波冶金的效果影響很大。國內(nèi)外許多文獻(xiàn)報(bào)道了煤電性質(zhì)和熱性質(zhì)及其物理結(jié)構(gòu)特征，但對無煙煤和煙煤電磁性質(zhì)的報(bào)道還很少。馮秀梅擬研究2～18GHz微波頻段間無煙煤和煙煤的電磁性質(zhì)及其變化規(guī)律。這對今后研究微波法測試煤的各種性質(zhì)具有一定的指導(dǎo)意義。

煤在傳統(tǒng)燃燒過程中要向大氣排放出大量的煙塵，煙煤更甚?，F(xiàn)階段控制燃煤煙塵排放的措施中，型煤技術(shù)是其中之一，其投資小，收效好，與直接燃燒原煤相比，可以減少環(huán)境污染，使原始排塵減少80%～90%，同時(shí)還可減少SO2排放40%～60%，燃燒熱效率提高20%～30%，節(jié)煤率達(dá)15%，具有節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的雙重效益。探討煙煤型煤消煙技術(shù)也是今后煤炭研究的一個(gè)重要方向。

在我國，以燃煤引起的煤煙型煙霧污染是大氣污染的主要來源，其中煤燃燒產(chǎn)生的氮氧化物是大氣污染的主要成分。因此，研究燃煤污染物排放特性，實(shí)現(xiàn)高效、低污染燃燒，是日前亟待解決的重要課題。

三、方法探討

煤中主要含有C、H、O、N、S等元素。無煙煤有高碳，低灰，低硫，發(fā)熱量大，機(jī)械強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。煙煤含碳量低，揮發(fā)分高，燃燒除排放大量的常規(guī)污染物如SOx，NOx，CO，CO2和粉塵外，還排放出特殊污染物，如重金屬、多環(huán)芳烴等污染物。推斷，測定無煙煤與煙煤中各種主要元素的含量，可以將無煙煤與煙煤有效的加以區(qū)分。

選擇煤分類指標(biāo)既要能反映煤的自然特性，又要考慮作為資源和能源的煤炭在合理利用時(shí)，能反映各種工藝對煤炭的質(zhì)量要求，指標(biāo)數(shù)目要少而有效，測定方法簡易可行，用煤樣量少而便于推廣?；诖嗽瓌t，筆者提出采用美國熱電公司生產(chǎn)的EA1112型元素分析儀測試煤樣中的主要元素C、H、O、N、S的含量，以此為依據(jù)確定煙煤和無煙煤的種類，并結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中的煤樣元素分析和工業(yè)分析方法加以驗(yàn)證，期望在遵守國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，探索煤樣測試新方法，快速有效區(qū)分煤樣，提高測試效率，達(dá)到預(yù)期效果。

目前，未見應(yīng)用儀器分析對煤樣進(jìn)行主要元素全分析以確定無煙煤類別的報(bào)道。如果利用EA1112型元素分析儀測試煤樣，具有樣品用量少、測試時(shí)間短、分析誤差小、測定精度高等優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高分析效率。

相信隨著煤炭測試技術(shù)的不斷提高，我們將更深入的認(rèn)識(shí)煙煤與無煙煤的各種特性，從而為它們的進(jìn)一步應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。

[1]吳寬鴻、陳亞飛、于海兵.我國煉焦煤與無煙煤的資源和生產(chǎn)能力[J].中國冶金，2005，15(7)：18-21

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB／T 5751-2009，中國煤炭分類[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009：1

10.19312/j.cnki.61-1499/c.2016.12.171