煤质分析指标包括哪些以及怎么计算？

【专家解说】：大同成利煤炭检验新技术推广应用研究所13834023908宋 测定煤的水分有何实际意义？煤中水分存在哪些形态？ 煤的水分是评价煤炭经济价值最基本的指标。因为煤中水分含量越多，煤的无用成分也就越多。同时，煤中有大量水分时，不仅煤的有用成分减少，而且大量水分在燃烧时，还要吸收大量的热成为水蒸汽蒸发掉。所以煤的水分越低越好。但煤中水分特别是内在水分与煤的煤化程度有关：年轻煤内在水分最大，强黏结性煤内在水最小，向年老煤过渡时内在水分双有所增加。外在水分与外界气候等多种因素有关。所以，煤的全水分既与煤的煤化程度有关，又与外界天气等各种因素有关。 煤中水分的存在形式，可根据其结合状态的不同而分为游离水和化合水两大类。游离水是以物理状态（如附着、吸附等形式）同煤结合；化合水是经化合方式同煤中的矿物质结合，即通常所说的结晶水和结合水。煤中的游离水，在105～110ºC的温度下放置1～2h后一般即可全部蒸发掉。这是因为煤中游离水几乎完全是以吸附状态存在于煤表面的缘故，而结晶水通常在200ºC以上才能分解析出。但煤中含量很少的硫酸钙二水化合物失去温度仅为163ºC，而高岭士组分中的结合水的分解失去温度高达560ºC。 根据水分存在的不同赋存状态，煤中的水分又可分为内在水分和外在水分两种。吸附或凝聚在煤粒内部毛细孔中的水，称为内在水分；附着在煤粒表面上的水，称为外在水分。由于毛细孔吸附力的作用，内在水分比外在水分较难蒸发。如外在水分在45～50ºC的温度下放置一定时间后即能蒸发掉，而内在水分需要100ºC以上的温度经过一定时间才能蒸发。 煤粒内部毛细孔吸附的水分达到饱和状态时，内在水分达到最高值。这种水分称为煤的的最高内在水分。由于煤的孔隙与其煤化程度有一定的规律，所以煤的最高内在水分基本上反映了煤化程度、黏结性和发热量等煤质特征。如年轻褐煤的最高内在水分多在30%以上，而最高内在水分含量小于1%的烟煤，几乎都是强黏结性和高发热的肥煤和主焦煤。用最高内在水分来区别各种年轻煤最为适宜。 如何利用内水和外水的测定结果来计算煤的全水分？ 全水分往往分两步测定，即先测定煤的外在水分，然后再测定煤的内在水分。两次测定结果的和（不能直接相加，需作必要的换算）就是煤质全水分。这里所说的外在水分是指煤样放在空气中并同空气的湿度达到平衡时所失去的水分。残留在煤样内部的水分即为内在水分。 根据外在水分和内在水分的测定结果，可用下式计算煤的全水分。 Mt=Mf+Mimh 式中Mt——全水分；% Mf——外在水分；% Mimh——内在水分；% 如煤样的水分在运送过程中有损失，外在水分可按下式进行补正。 Mf'=M1+Mf Mf'——补正后的外在水分，%； M1——在运送过程中煤样水分的损失，% 收到基低位发热量是各种煤用作动力燃料的最重要的指标之一，因此收到基水分（即煤在燃烧时的全水分）也是动力用煤的一个十分重要的指标。 什么是煤的矿物质？ 煤中矿物质是煤中除水分以外的所有无机质的总称。一般是由各种硅酸盐物、石英矿物、碳酸盐矿物、硫酸盐矿物、金属硫化物矿物和氯化亚铁矿物等组成，按煤中矿物南的不同来源划分，通常分为以下3种矿物质。 原生矿物质 由成煤植物本身所含的矿物质形成。这种矿物质在煤中的含量很少，一般不超过1%—2%，但它很难用洗选的方法脱除。 次生矿物质 在成煤过程的初期，由于自然界的多种原因而进入煤层中的矿物质。这种矿物质在煤的含量一般也不高，但也有少数地质条件比较复杂的煤田（或煤层）的次生矿物质含量较高。 煤中原生矿物质和次生矿物质总称为内在矿物质。内在矿物质通常很用选煤的方法除去，只有采用化学方法才能分离。 外来矿物质 在采煤过程中混到煤中的顶板、底板和夹石层等的矸石。这种矿物质比较容易用洗煤方法除去，大于50mm的矸石还可用手选的方法拣除。随着采煤机械化程度的不断提高，今后煤中外来矿物质的含量必将越来越高。为了提高煤炭质量，尽量减少大量矸石的运距离运送，各矿区尤其是动力煤矿区急需加快矿井选煤厂的建设，以便为国民经济各部门提供优质煤炭。 什么是煤的灰分？灰分对煤的利用有何影响？ 煤中灰分是指煤在一定温度（如815ºC）下完全燃烧后的残留物，由于煤中的灰分一种无用物质，因此各种用途的煤都要求灰分越低越好。灰分增高时，不仅使煤的发热量降低，而当矿物质燃烧后成为灰分时还要吸收热量。此外，煤的灰分越高，大量排放渣时也要带走不少热量。因而煤的灰分越高，它在燃烧和气化过程中也就越容易结渣而影响正常操作。炼焦用煤的灰分对焦炭质量的影响更大，如炼焦用精煤的灰分每增高0.8%，就使焦炭灰分增高1%，焦炭的强度下降2%，炼铁时焦比增高2%～2.5%，高炉生产能力下降2.5%～3%。造渣量增加2.7%～2.9%，生铁成本上升0.7%。此外，为使多余的灰分变成炉渣排出，还需要相应地增加助熔剂（石灰石）用量。因此，一般炼焦用煤都需要采用灰分小于10%的精煤。国家规定，合格的炼焦精炼灰分最高不超过12.5%，但配合煤的灰分不宜超过10%。 但事物总是一分为二的，在有的煤中灰分也可能以进行综合利用，变废为宝，为国家创造大量财富。如有些高灰分石煤灰渣可以用来提钒，残渣可制造无熟料水泥。有的高灰分煤的炉渣因氧化铝含量高而可从中提取结晶氯化铝和固体聚合铝等化工产品。还有的高灰分煤可直接作为内燃砖而使灰渣变成制砖的原料。有的高灰分块煤在立窑中烧水泥时既作燃料又是原料。 为了充分利用煤炭资源，除某些必须使用低灰分煤的厂矿企业外，一般应尽可能多地掺用高灰分的劣质煤，以充分利用其热能，并大力做好灰渣的综合利用。但必须注意的是，高灰分煤不宜远距离运输，应在矿区附近就地作为矸石电厂的燃料使用。 什么是煤的挥发分？测定煤的挥发分有何用处？ 将煤放在与空气隔绝的容器内，在高温（如900ºC或950ºC）下经不定经一定时间（7min）加热后，从煤中分解出来的液体（呈蒸汽状态）和气体的数量（减去煤中所含的水分）占试验煤量的比例，就是煤的挥发分。煤的挥发分的测值随温度、时间和所用坩埚的大小、形状、材质等的不同而有差异。因此测定方法为规范性试验方法，测定结果应称为挥发分产率而不能叫挥发分含量。 煤的挥发分测定方法简单易行，而且能反映出煤的许多重要特性。如根据煤的挥发分产率及焦渣特征（其符号为CRC），即能初步确定该种煤的煤化程度、结焦性和黏结性、发热量以及焦油产率等各种重要性质。因此，几乎世界各国都采用干燥无灰基煤的挥发分作为煤炭分类的一个主要指标。 为消除矿物质含量对挥发分的影响，以及排除不能正确反映煤化程度的丝炭类惰性物质和孢子、花粉、树脂等壳质组分的影响，因而必须采用重液分选的精煤（这时的煤岩组分以能正确反映煤化程度的镜质组为主）来测定挥发分。此外，炼焦工业中各种配合煤的综合平均挥发分也是配煤炼焦的重要指标。 什么是煤的固定碳？计算煤的固定碳有何用处？煤中固定碳（其符号FC）是指除去水分、灰分、挥发分后的残留物，从100%减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值即为煤的固定碳含量。从测定煤炭挥发分后的残留焦渣量中减去煤的灰分，也可求得煤的干燥基固定碳含量。由100%减去干燥无灰基挥发分即为干燥无灰基固定碳含量。固定碳的化学组分，主要是为碳元素，另外还有一定数量的氢、氧、氮、硫等其它元素。从煤的工业分析指标来看，发热量主要是煤中固定碳燃烧产生的。因此国际上利用工业分析结果计算发热量的公式，多以煤的固定碳作为主要指标。国内计算灰分超过45%的高灰分烟煤、无烟煤和石煤发热量的经验公式，也是以煤的固定碳含量作为主要计算参数。煤的干燥无灰基固定碳含量与挥发分一样，也是表征煤炭变质程度的一个参数，即煤中固定碳含量随煤的变质程度的增高而增高。一般褐煤的固定碳含量≤60%，烟煤为50%～90%。无烟煤的>90%。因此某些国家（如日本和美国）的煤炭分类即以干燥无灰基固定碳含量作为分类指标之一。空气干燥基固定碳含量也是某些工业用煤的一个重要指标。如对合成氨用煤要求固定碳含量>65%。