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國標中煤的工業(yè)分析方法
時間:2015-10-27 08:40:49來源:鄭州三博煤炭測控儀器儀表有限公司
在煤的工業(yè)分析方法中，煤質(zhì)分析都應當符合煤質(zhì)分析標準 GB 3715-91
煤中水分
?。?）外在水分（Wwz）外在水分是指煤在開采、運輸和洗選過程中潤濕在煤的外表以
及大毛細孔（直徑>10-5厘米）中的水。它以機械方式與煤相連結著，較易蒸發(fā)，其蒸汽
壓與純水的蒸汽相等。在空氣中放置時，外在水分不斷蒸發(fā)，直至煤中水分的蒸汽壓與空
氣的相對濕度達到平衡時為止，此時失去的水分就是外在水分。含有外在水分的煤稱為應
用煤，失去外在水分的煤稱為風干煤。外在水分的多少與煤粒度等有關，而與煤質(zhì)無直接
關系。
?。?）內(nèi)在水分（Wnz）吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部的毛細孔（直徑<10-5厘米）中的水，
稱為內(nèi)在水分。內(nèi)在水分指將風干煤加熱到105-110時所失去的水分，它主要以物理化學
方式（吸附等）與煤相連結著，較難蒸發(fā)，故蒸氣壓小于純水的蒸汽壓。失去內(nèi)在水分的
煤稱為絕對干燥或干煤。
灰分
一．灰分的來源和種類煤灰?guī)缀跞吭从诿褐械牡V物質(zhì)，但煤在燃燒時，礦物質(zhì)大部
分被氧化，分解，并失去結晶水，因此，煤杰的組成和含量與煤中礦物質(zhì)的組成和含量差
別很大。我們一般說的煤的灰分實際上就是煤灰產(chǎn)率，煤中礦物質(zhì)和灰分來源，一般可分
三種。
?。?）原生礦物質(zhì) 它是原來存在于成煤植物中的礦物質(zhì)，質(zhì)緊密地結合在一起，極難
用機械的方法將其分開。它燃燒后形成母體灰分，這部分數(shù)量很小。
?。?）次生礦物質(zhì) 當死亡植質(zhì)堆積和菌解時，由風和水帶來的細粘土，沙?；蛴伤?/span>
鈣，鎂，鐵等離子生成的腐植酸鹽及FeS2等混入而成，在煤中成包裹體存在。用顯微鏡觀
察煤的光片或薄片時，如它們均勻分布在煤中，并且顆粒很細，則很難與煤分離；如它們
顆粒較大，比重與差很大，并在煤中分布不均，則把煤破啐后尚可能將它們洗選掉。
煤中的原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)合稱為內(nèi)在礦物質(zhì)，來自于內(nèi)在礦物質(zhì)的灰分，稱為
內(nèi)在灰分。一般次生礦物質(zhì)在煤中的含量也不多，僅有少數(shù)煤層中次生礦物質(zhì)較多，如遷
移堆積抽形成的煤層即如此。
?。?）外來礦物質(zhì) 這種礦物質(zhì)原來不含于煤層中，它是由在采煤過程中混入煤中的頂
，底板和夾矸層中的矸石所形成的。
其數(shù)量多少，根據(jù)開采條件在很大的范圍里波動。它的主要成分SiO2 ，A12O3,也是
一些CaSO3,CaSO4,FeS2等。這類礦物質(zhì)應通過加強質(zhì)量管理，機智地使用炸藥，鞏固坑
道，合理采煤并通過轉筒篩選機篩選和手選的方法予以減少。外來礦物質(zhì)的塊度，比重越
大時，越易分離，可用一般選煤方式將它除掉。外來礦物質(zhì)在煤燃燒時形成的灰分稱為外
在灰分。
二．煤灰熔融性 煤灰熔融性和煤灰粘度是動力用煤的重重要指標。煤灰熔融性習慣
上稱作煤灰熔點，但嚴格來講，這是不確切的。因為煤灰是多種礦物質(zhì)組成的混合物，這
種混合物并沒有一個固定的溶點，而僅有一個熔化溫度的范圍。開始熔化的溫度遠比其中
任一組分純凈礦物質(zhì)熔點為低。這些組分在一定溫度下還會形成一種共熔體，這種共熔體
在熔化狀態(tài)時，有熔解煤灰中其他高熔點物質(zhì)的性能，從而改變了熔體的成及其熔化溫度
。
煤灰的熔融性和煤灰的利用取決于煤灰的組成。煤灰成分十分復雜，主要有：
SiO2,A12O3,Fe2,CaO,MgO,SO3等，如下表所示：
我國煤灰成分的分析
灰分成分
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
K20+Na20
含量（％）
15-60
15-40
1-35
1-20
1-5
1-5
煤灰成分及其含量與層聚積環(huán)境有關。我國很多煤層的礦物質(zhì)以粘土為主，煤灰成分
則為SiO2,Al2O3為主，兩者總和一般可達50─80％。在濱海沼澤中形成的煤層，如華北
晚石紀煤層黃鐵礦含量高，煤灰中Fe2O3及SO3含量亦較高；在內(nèi)陸湖盆地中形成的某些
第三紀褐煤的煤灰中CaO含量較高。
大量試驗資料表明,SiO2含量在45─60％時，灰熔點隨SiO2含量增加而降低；SiO2在
其含量〈45％或〉60％時，與灰熔點的關系不夠明顯。Al2O3在煤灰中始終起增高灰熔點
的作用。煤灰中Al2O3的含量超過期30％時，灰熔點1500灰成分中Fe2O3,CaO,MaO均為較
易熔組分，這些組分含量越高，灰熔點就越低?；胰埸c也可根據(jù)其組成用經(jīng)驗公式進行計
算。
揮發(fā)分和固定碳
揮發(fā)分主要是煤中有機質(zhì)熱分解的產(chǎn)物，評價煤質(zhì)時為了排除水分，灰分，變化的影
響，須將分析煤樣揮發(fā)分換算為以可燃物為基準的揮發(fā)分，以符號VR表示。換算分式為：
Vr=Vf 100
100-WF-AF
式中：Vr─可燃基（無水無灰基）揮發(fā)分，％；
Vf─分析基揮發(fā)分，％；
Wf─分析煤樣水分，％；
Af─分析煤樣灰分，％。
揮發(fā)分隨煤化程度升高而降低的規(guī)律性十分明顯，可以初步估計煤的種類和化學工藝
性質(zhì)，而且揮發(fā)分的測定簡單，快速，易于標幾乎世界各國都采用可燃基揮發(fā)分（Vr）作
為煤炭工業(yè)分類的第一分燈指標。
揮發(fā)分的分析結果常受煤中礦物質(zhì)的影響。所以當煤中碳酸鹽含量較高，礦物質(zhì)在高
溫下分解出來的CO2,結果水等也包括在揮發(fā)分內(nèi)。所以當煤中碳酸鹽含量較高，分解出來
的CO2產(chǎn)率大于2％時，需要對煤的揮發(fā)進行正。也可在測定揮發(fā)分之前，用鹽酸處理分析
煤樣，使煤中碳中碳酸鹽事先分解。在我國大多數(shù)煤中，粘土礦物，高嶺土在560析出的
結果水也算入揮發(fā)分，因此粘土礦物含量高的煤所測出的揮發(fā)分通常偏高。
固定碳就是測定揮發(fā)分后殘留下來的機物質(zhì)的產(chǎn)率，可按下式算出：
Cgd=1000-(Wf+Af+Vf)
焦渣按其形狀，特征的不同可分為八種類型，用來初步表不同煤種的粘性，熔融性及
膨脹性。根據(jù)揮發(fā)分測定后的焦渣可知，泥炭，褐煤，煙煤中長焰煤，貧煤及無煙煤沒有
粘結性；煙煤中氣，肥，焦，瘦煤都有粘結性，可作為煉焦煤，而其中肥煤和焦煤沒有粘
結性最好，其坩堝焦熔融，粘結良好且具有膨脹性。
有關國標、行業(yè)標準 GB 3715-91 代替GB 3715-83
煤的工業(yè)分析
[煤的工業(yè)分析]煤的工業(yè)分析，又叫煤的技術分析或?qū)嵱梅治?，是評價煤質(zhì)的基本依據(jù)。
在國家標準種，煤的工業(yè)分析包括煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等指標的測定。通常
煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等指標的測定。通常煤的水分、灰分、揮發(fā)分是直接測
出的，而固定碳是用差減法計算出來的。廣義上講，煤的工業(yè)分析還包括煤的全硫分和發(fā)熱
量的測定， 又叫煤的全工業(yè)分析。
1、煤的水分
煤的水分，是煤炭計價中的一個輔助指標。
煤的水分直接影響煤的使用、運輸和儲存。煤的水分增加，煤中有用成分相對減少
，且水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，因而降低了煤的發(fā)熱量。煤的水分增加，還增
加了無效運輸，并給卸車帶來了困難。特點是冬季寒冷地區(qū)，經(jīng)常發(fā)生凍車，影響
卸車，影響生產(chǎn)，影響車皮周轉，加劇了運輸?shù)木o張。
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。
隨著礦井開采深度的增加，采掘機械化的發(fā)展和井下安全生產(chǎn)的加強，以及噴露灑水
、煤層注水、綜合防塵等措施的實施，原煤水分呈增加的趨勢。為此，煤礦除在開采
設計上和開采過程中的采煤、掘進、通風和運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)上制定減少煤的水分的措
施外，還應在煤的地面加工中采取措施減少煤的水分。
（1）煤中游離水和化合水
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。游離水是以物理狀態(tài)吸附
在煤顆粒內(nèi)部毛細管中和附著在煤顆粒表面的水分；化合水也叫結晶水，是以化合的
方式同煤中礦物質(zhì)結合的水。如硫酸鈣（NaSO4.2H2O）和高齡土（
AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的結晶水。游離水在105～110C的溫度下經(jīng)過1～2小時可蒸發(fā)
掉，而結晶水通常要在200C以上才能分解析出。
煤的工業(yè)分析中只測試游離水，不測結晶水。
（2）煤的外在水分和內(nèi)在水分
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就不再蒸發(fā)了。
內(nèi)在水分，是吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細孔中的水分。內(nèi)在水分需在100C以上的溫度
經(jīng)過一定時間才能蒸發(fā)。
最高內(nèi)在水分，當煤顆粒內(nèi)部毛細孔內(nèi)吸附的書分達到飽和狀態(tài)時，這是煤的內(nèi)在
水分達到最高值，稱為最高內(nèi)在水分。最高內(nèi)在水分與煤的孔隙度有關，而煤的孔隙
度又于煤的煤化程度有關，所以，最高內(nèi)在水分含量在相當程度上能表征煤的煤化程
度，尤其能更好地區(qū)分低煤化度煤。如年輕褐煤的最高內(nèi)在水分多在25%以上，少數(shù)
的如云南彌勒褐煤最高內(nèi)在水分達31%。最高內(nèi)在水分小于2%的煙煤，幾乎都是強粘
性和高發(fā)熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的最高內(nèi)在水分比煙煤有有所下降，因為無煙
煤的孔隙度比煙煤增加了。
（3）煤的全水分
全水分，是煤炭按灰分計加中的一個輔助指標。a.煤中全水分的含義。煤中全水分，
是指煤中全部的游離水分，即煤中外在水分和內(nèi)在水分之和。必須指出的是，化驗室
里測試煤的全水分時所測的煤的外在水分和內(nèi)在水分，與上面講的煤中不同結構狀態(tài)
下的外在水分和內(nèi)在水分是完全不同的?；炇依锼鶞y的外在水分是指煤樣在空氣中
并同空氣濕度達到平衡時失去的水分（這是吸附在煤毛細孔中的內(nèi)在水分也會相應失
去一部分，其數(shù)量隨當時空氣濕度的降低和溫度的升高而增大），這時殘留在煤中的
水分為內(nèi)在水分。顯然，化驗室測試的外在水分和內(nèi)在水分，除與煤中不同結構狀態(tài)
下的外在水分和內(nèi)在水分有關外，還與測試是空氣的濕度和溫度有關。b.煤的全水分
測試方法要點見GB212-91。
2、煤的灰分
煤的灰分，是指煤完全燃燒后剩下的殘渣。因為這個殘渣是煤中可燃物完全燃燒，煤
中礦物質(zhì)（除水分外所有的無機質(zhì)）在煤完全燃燒過程中經(jīng)過一系列分解、化合反應
后的產(chǎn)物，所以確切地說，灰分應稱為灰分產(chǎn)率。
（1）煤中礦物質(zhì)
煤中礦物質(zhì)分為內(nèi)在礦物質(zhì)和外在礦物質(zhì)。
a.內(nèi)在礦物質(zhì)，又分為原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)。
原生礦物質(zhì)，是成煤植物本身所含的礦物質(zhì)，其含量一般不超過1～2%；次生礦物質(zhì)
，是成煤過程中泥炭沼澤液中的礦物質(zhì)與成煤植物遺體混在一起成煤而留在煤中的。
次生礦物質(zhì)的含量一般也不高，但變化較大。
內(nèi)在礦物質(zhì)所形成的灰分叫內(nèi)在灰分，內(nèi)在灰分只能用化學的方法才能將其從煤中分
離出去。
b.外來礦物質(zhì)，是在菜煤和運輸過程中混入煤中的頂、底板和夾石層的矸石。外在
礦物質(zhì)形成的灰分叫外在灰分，外在灰分可用洗選的方法將其從煤中分離出去。
（2）煤中灰分
煤中灰分來源于礦物質(zhì)。煤中礦物質(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，留下的殘渣就是
灰分。
2SiO2?AL2O3?2H2O 2SiO2+AL2O3+2H2O↑
-→
CaSO4?2H2O CaSO4+2H20↑
-→
CaCO3 CaO+CO2↑”
-→
CaO+SO3 CaSO4
-→
CaO+SO3 2Fe2O3+8SO2↑
-→
灰分通常比原物質(zhì)含量要少，因此根據(jù)灰分，用適當公式校正后可近似地算出礦物質(zhì)含量。
（3）煤灰灰分對工業(yè)利用的影響
煤中灰分是煤炭計價指標之一。在灰分計加重，灰分是計價的基礎指標；在發(fā)熱量計
加重，灰分是計價的輔助指標。
灰分是煤中的有害物質(zhì)，同樣影響煤的使用、運輸和儲存。
煤用作動力燃料時，灰分增加，煤中可燃物質(zhì)含量相對減少。礦物質(zhì)燃燒灰化時要吸
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（如易結渣
、熄火），加劇了設備磨損，增加排渣量。煤用于煉焦時，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)。
還必須指出的是，煤中灰分增加，增加了無效運輸，加劇了我國鐵路運輸?shù)木o張。
（4）煤的灰分測定見GB212-91。
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)（氣體或液體）中減掉水分
后的含量。剩下的殘渣叫做焦渣。因為揮發(fā)分不是煤中固有的，而是在特定溫度下熱
解的產(chǎn)物，所以確切的說應稱為揮發(fā)分產(chǎn)率。
（1）煤的揮發(fā)分不僅是煉焦、氣化要考慮的一個指標，也是動力用煤的一個重要指
標，是動力煤按發(fā)熱量計價的一個輔助指標。
揮發(fā)分是煤分類的重要指標。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。如泥炭的揮發(fā)分高達70%，褐煤一般為40～60%，煙煤一般為
10～50%，高變質(zhì)的無煙煤則小于10%。煤的揮發(fā)分和煤巖組成有關，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。
（2）煤的揮發(fā)分測試要點見GB212-91。
有關國標、行業(yè)標準 GB 3715-91 代替GB 3715-83
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)程度的一個指標，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指標。
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)熱量計算的主要
參數(shù)。固定碳也是合成氨用煤的一個重要指標。
固定碳計算公式：
(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)
當分析煤樣中碳酸鹽CO2含量為2-12%時：
(FC)ad=100-(Mad-Aad+Vad)-CO2,ad(煤)
當分析煤樣中碳酸鹽CO2含量大于12%時：
(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)-[CO2,ad(煤)-CO2,ad(焦渣）]
式中：
（FC）ad——分析煤樣的固定碳，%；
Mad——分析煤樣的水分，%；
Aad——分析煤樣的灰分，%；
Vad——分析煤樣的揮發(fā)分，%；
CO2,ad（煤）——分析煤樣中碳酸鹽CO2含量，%；
CO2,ad(焦渣)——焦渣中CO2占煤中的含量，%；
5、煤的硫分
（1）煤中硫存在的形態(tài)
煤中硫分，按其存在的形態(tài)分為有機硫和無機硫兩種。有的煤中還有少量的單質(zhì)
硫。
煤中的有機硫，是以有機物的形態(tài)存在與煤中的硫，其結構復雜，至今了解的還
不夠充分，大體有以下官能團：
硫醇類，R-SH(-SH，為硫基)；
噻吩類，如噻吩、苯駢噻吩、硫醌類，如對硫醌、硫醚類，R-S-R';硫蒽類等。
煤中無機硫，是以無機物形態(tài)存在于煤中的留。無機硫又分為硫化物硫和硫酸鹽
硫。
硫化物硫絕大部分是黃鐵礦硫，少部分為白鐵礦硫，兩者是同質(zhì)多晶體。還有少量
的ZnS,PbS等。硫酸鹽硫主要存在于CaSO4中。
煤中硫分，按其在空氣中能否燃燒又分為可燃硫和不可燃硫。有機硫、硫鐵礦硫和
單質(zhì)硫都能在空氣中燃燒，都是可燃硫。硫酸鹽硫不能在空氣中燃燒，是不可燃硫。
煤燃燒后留在灰渣中的硫（以硫酸鹽硫為主），或焦化后留在焦炭中的硫（以有機
硫、硫化鈣和硫化亞鐵等為主），稱為固體硫。煤燃燒逸出的硫，或煤焦化隨煤氣和
焦油析出的硫，稱為揮發(fā)硫（以硫化氫和硫氧化碳（COS）等為主）。煤的固定硫和揮
發(fā)硫不是不變的，而是隨燃燒或焦化溫度、升溫速度和礦物質(zhì)組分的性質(zhì)和數(shù)量等而
變化。
煤中各種形態(tài)的硫的總和稱為煤的全硫（St）。煤的全硫通常包含煤的硫酸鹽硫（
Ss）、硫鐵礦硫（Sp）和有機硫（So）．
St=Ss+Sp+So
如果煤中有單支流，全硫中還應包含單質(zhì)硫。
（2）煤中硫?qū)I(yè)利用的影響
硫是煤中有害物質(zhì)之一。煤作為燃料在燃燒時生成SO2,SO3不僅腐蝕設備，而且污
染空氣，甚至降酸雨，嚴重危及植物生長和人的健康。煤用于合成氨制半水煤氣
時，由于煤氣中硫化氫等氣體較多不易脫凈，易毒化合成催化劑而影響生產(chǎn)。煤
用于煉焦，煤中硫會進入焦炭，使鋼鐵變脆。鋼鐵中硫含量大于0.07%時就成了廢
品。為了減少鋼鐵中的硫，在高爐煉鐵時加石灰石，這就降低了高爐的有效容積，
而且還增加了排渣量。煤在儲運中，煤中硫化鐵等含量多時，會因氧化、升溫而
自燃。我國煤田硫的含量不一。東北、華北等煤田硫含量較低，山東棗莊小槽煤、
內(nèi)蒙烏大、山西汾西、山西銅川等煤礦硫含量較高，貴州、四川等煤礦硫含量更
高。四川有的煤礦硫含量高達4～6%以上，洗選后降到2%都困難。
脫去煤中的硫，是煤炭利用的一個重要課題。在這方面美國等西方國家對潔凈煤
的研究取得很大進展。他們首先是發(fā)展煤的洗選加工（原煤入洗比重0～80%以上
，我國不足20%），通過洗選降低了煤中的灰分，除去煤中的無機硫（有機硫靠洗
選是除不去的）；其次是在煤的燃燒中脫硫和煙道氣中脫硫。這無疑增加了用煤
成本。我們也在開展?jié)崈裘旱难芯?，針對我國目前動力煤洗煤廠能力利用率僅
50%多，應盡快制定和實施燃煤環(huán)保法，以促進煤碳洗選加工的發(fā)展和潔凈煤
技術的應用。
（3）煤中的測試要點
煤中硫的測試包括煤的全硫、硫鐵礦硫和硫酸鹽硫的測試。見GB214-83。
煤中水分
?。?）外在水分（Wwz）外在水分是指煤在開采、運輸和洗選過程中潤濕在煤的外表以
及大毛細孔（直徑>10-5厘米）中的水。它以機械方式與煤相連結著，較易蒸發(fā)，其蒸汽
壓與純水的蒸汽相等。在空氣中放置時，外在水分不斷蒸發(fā)，直至煤中水分的蒸汽壓與空
氣的相對濕度達到平衡時為止，此時失去的水分就是外在水分。含有外在水分的煤稱為應
用煤，失去外在水分的煤稱為風干煤。外在水分的多少與煤粒度等有關，而與煤質(zhì)無直接
關系。
?。?）內(nèi)在水分（Wnz）吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部的毛細孔（直徑<10-5厘米）中的水，
稱為內(nèi)在水分。內(nèi)在水分指將風干煤加熱到105-110時所失去的水分，它主要以物理化學
方式（吸附等）與煤相連結著，較難蒸發(fā)，故蒸氣壓小于純水的蒸汽壓。失去內(nèi)在水分的
煤稱為絕對干燥或干煤。
灰分
一．灰分的來源和種類煤灰?guī)缀跞吭从诿褐械牡V物質(zhì)，但煤在燃燒時，礦物質(zhì)大部
分被氧化，分解，并失去結晶水，因此，煤杰的組成和含量與煤中礦物質(zhì)的組成和含量差
別很大。我們一般說的煤的灰分實際上就是煤灰產(chǎn)率，煤中礦物質(zhì)和灰分來源，一般可分
三種。
?。?）原生礦物質(zhì) 它是原來存在于成煤植物中的礦物質(zhì)，質(zhì)緊密地結合在一起，極難
用機械的方法將其分開。它燃燒后形成母體灰分，這部分數(shù)量很小。
?。?）次生礦物質(zhì) 當死亡植質(zhì)堆積和菌解時，由風和水帶來的細粘土，沙?；蛴伤?/span>
鈣，鎂，鐵等離子生成的腐植酸鹽及FeS2等混入而成，在煤中成包裹體存在。用顯微鏡觀
察煤的光片或薄片時，如它們均勻分布在煤中，并且顆粒很細，則很難與煤分離；如它們
顆粒較大，比重與差很大，并在煤中分布不均，則把煤破啐后尚可能將它們洗選掉。
煤中的原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)合稱為內(nèi)在礦物質(zhì)，來自于內(nèi)在礦物質(zhì)的灰分，稱為
內(nèi)在灰分。一般次生礦物質(zhì)在煤中的含量也不多，僅有少數(shù)煤層中次生礦物質(zhì)較多，如遷
移堆積抽形成的煤層即如此。
?。?）外來礦物質(zhì) 這種礦物質(zhì)原來不含于煤層中，它是由在采煤過程中混入煤中的頂
，底板和夾矸層中的矸石所形成的。
其數(shù)量多少，根據(jù)開采條件在很大的范圍里波動。它的主要成分SiO2 ，A12O3,也是
一些CaSO3,CaSO4,FeS2等。這類礦物質(zhì)應通過加強質(zhì)量管理，機智地使用炸藥，鞏固坑
道，合理采煤并通過轉筒篩選機篩選和手選的方法予以減少。外來礦物質(zhì)的塊度，比重越
大時，越易分離，可用一般選煤方式將它除掉。外來礦物質(zhì)在煤燃燒時形成的灰分稱為外
在灰分。
二．煤灰熔融性 煤灰熔融性和煤灰粘度是動力用煤的重重要指標。煤灰熔融性習慣
上稱作煤灰熔點，但嚴格來講，這是不確切的。因為煤灰是多種礦物質(zhì)組成的混合物，這
種混合物并沒有一個固定的溶點，而僅有一個熔化溫度的范圍。開始熔化的溫度遠比其中
任一組分純凈礦物質(zhì)熔點為低。這些組分在一定溫度下還會形成一種共熔體，這種共熔體
在熔化狀態(tài)時，有熔解煤灰中其他高熔點物質(zhì)的性能，從而改變了熔體的成及其熔化溫度
。
煤灰的熔融性和煤灰的利用取決于煤灰的組成。煤灰成分十分復雜，主要有：
SiO2,A12O3,Fe2,CaO,MgO,SO3等，如下表所示：
我國煤灰成分的分析
灰分成分
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
K20+Na20
含量（％）
15-60
15-40
1-35
1-20
1-5
1-5
煤灰成分及其含量與層聚積環(huán)境有關。我國很多煤層的礦物質(zhì)以粘土為主，煤灰成分
則為SiO2,Al2O3為主，兩者總和一般可達50─80％。在濱海沼澤中形成的煤層，如華北
晚石紀煤層黃鐵礦含量高，煤灰中Fe2O3及SO3含量亦較高；在內(nèi)陸湖盆地中形成的某些
第三紀褐煤的煤灰中CaO含量較高。
大量試驗資料表明,SiO2含量在45─60％時，灰熔點隨SiO2含量增加而降低；SiO2在
其含量〈45％或〉60％時，與灰熔點的關系不夠明顯。Al2O3在煤灰中始終起增高灰熔點
的作用。煤灰中Al2O3的含量超過期30％時，灰熔點1500灰成分中Fe2O3,CaO,MaO均為較
易熔組分，這些組分含量越高，灰熔點就越低?；胰埸c也可根據(jù)其組成用經(jīng)驗公式進行計
算。
揮發(fā)分和固定碳
揮發(fā)分主要是煤中有機質(zhì)熱分解的產(chǎn)物，評價煤質(zhì)時為了排除水分，灰分，變化的影
響，須將分析煤樣揮發(fā)分換算為以可燃物為基準的揮發(fā)分，以符號VR表示。換算分式為：
Vr=Vf 100
100-WF-AF
式中：Vr─可燃基（無水無灰基）揮發(fā)分，％；
Vf─分析基揮發(fā)分，％；
Wf─分析煤樣水分，％；
Af─分析煤樣灰分，％。
揮發(fā)分隨煤化程度升高而降低的規(guī)律性十分明顯，可以初步估計煤的種類和化學工藝
性質(zhì)，而且揮發(fā)分的測定簡單，快速，易于標幾乎世界各國都采用可燃基揮發(fā)分（Vr）作
為煤炭工業(yè)分類的第一分燈指標。
揮發(fā)分的分析結果常受煤中礦物質(zhì)的影響。所以當煤中碳酸鹽含量較高，礦物質(zhì)在高
溫下分解出來的CO2,結果水等也包括在揮發(fā)分內(nèi)。所以當煤中碳酸鹽含量較高，分解出來
的CO2產(chǎn)率大于2％時，需要對煤的揮發(fā)進行正。也可在測定揮發(fā)分之前，用鹽酸處理分析
煤樣，使煤中碳中碳酸鹽事先分解。在我國大多數(shù)煤中，粘土礦物，高嶺土在560析出的
結果水也算入揮發(fā)分，因此粘土礦物含量高的煤所測出的揮發(fā)分通常偏高。
固定碳就是測定揮發(fā)分后殘留下來的機物質(zhì)的產(chǎn)率，可按下式算出：
Cgd=1000-(Wf+Af+Vf)
焦渣按其形狀，特征的不同可分為八種類型，用來初步表不同煤種的粘性，熔融性及
膨脹性。根據(jù)揮發(fā)分測定后的焦渣可知，泥炭，褐煤，煙煤中長焰煤，貧煤及無煙煤沒有
粘結性；煙煤中氣，肥，焦，瘦煤都有粘結性，可作為煉焦煤，而其中肥煤和焦煤沒有粘
結性最好，其坩堝焦熔融，粘結良好且具有膨脹性。
有關國標、行業(yè)標準 GB 3715-91 代替GB 3715-83
煤的工業(yè)分析
[煤的工業(yè)分析]煤的工業(yè)分析，又叫煤的技術分析或?qū)嵱梅治?，是評價煤質(zhì)的基本依據(jù)。
在國家標準種，煤的工業(yè)分析包括煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等指標的測定。通常
煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等指標的測定。通常煤的水分、灰分、揮發(fā)分是直接測
出的，而固定碳是用差減法計算出來的。廣義上講，煤的工業(yè)分析還包括煤的全硫分和發(fā)熱
量的測定， 又叫煤的全工業(yè)分析。
1、煤的水分
煤的水分，是煤炭計價中的一個輔助指標。
煤的水分直接影響煤的使用、運輸和儲存。煤的水分增加，煤中有用成分相對減少
，且水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，因而降低了煤的發(fā)熱量。煤的水分增加，還增
加了無效運輸，并給卸車帶來了困難。特點是冬季寒冷地區(qū)，經(jīng)常發(fā)生凍車，影響
卸車，影響生產(chǎn)，影響車皮周轉，加劇了運輸?shù)木o張。
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。
隨著礦井開采深度的增加，采掘機械化的發(fā)展和井下安全生產(chǎn)的加強，以及噴露灑水
、煤層注水、綜合防塵等措施的實施，原煤水分呈增加的趨勢。為此，煤礦除在開采
設計上和開采過程中的采煤、掘進、通風和運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)上制定減少煤的水分的措
施外，還應在煤的地面加工中采取措施減少煤的水分。
（1）煤中游離水和化合水
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。游離水是以物理狀態(tài)吸附
在煤顆粒內(nèi)部毛細管中和附著在煤顆粒表面的水分；化合水也叫結晶水，是以化合的
方式同煤中礦物質(zhì)結合的水。如硫酸鈣（NaSO4.2H2O）和高齡土（
AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的結晶水。游離水在105～110C的溫度下經(jīng)過1～2小時可蒸發(fā)
掉，而結晶水通常要在200C以上才能分解析出。
煤的工業(yè)分析中只測試游離水，不測結晶水。
（2）煤的外在水分和內(nèi)在水分
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就不再蒸發(fā)了。
內(nèi)在水分，是吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細孔中的水分。內(nèi)在水分需在100C以上的溫度
經(jīng)過一定時間才能蒸發(fā)。
最高內(nèi)在水分，當煤顆粒內(nèi)部毛細孔內(nèi)吸附的書分達到飽和狀態(tài)時，這是煤的內(nèi)在
水分達到最高值，稱為最高內(nèi)在水分。最高內(nèi)在水分與煤的孔隙度有關，而煤的孔隙
度又于煤的煤化程度有關，所以，最高內(nèi)在水分含量在相當程度上能表征煤的煤化程
度，尤其能更好地區(qū)分低煤化度煤。如年輕褐煤的最高內(nèi)在水分多在25%以上，少數(shù)
的如云南彌勒褐煤最高內(nèi)在水分達31%。最高內(nèi)在水分小于2%的煙煤，幾乎都是強粘
性和高發(fā)熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的最高內(nèi)在水分比煙煤有有所下降，因為無煙
煤的孔隙度比煙煤增加了。
（3）煤的全水分
全水分，是煤炭按灰分計加中的一個輔助指標。a.煤中全水分的含義。煤中全水分，
是指煤中全部的游離水分，即煤中外在水分和內(nèi)在水分之和。必須指出的是，化驗室
里測試煤的全水分時所測的煤的外在水分和內(nèi)在水分，與上面講的煤中不同結構狀態(tài)
下的外在水分和內(nèi)在水分是完全不同的?；炇依锼鶞y的外在水分是指煤樣在空氣中
并同空氣濕度達到平衡時失去的水分（這是吸附在煤毛細孔中的內(nèi)在水分也會相應失
去一部分，其數(shù)量隨當時空氣濕度的降低和溫度的升高而增大），這時殘留在煤中的
水分為內(nèi)在水分。顯然，化驗室測試的外在水分和內(nèi)在水分，除與煤中不同結構狀態(tài)
下的外在水分和內(nèi)在水分有關外，還與測試是空氣的濕度和溫度有關。b.煤的全水分
測試方法要點見GB212-91。
2、煤的灰分
煤的灰分，是指煤完全燃燒后剩下的殘渣。因為這個殘渣是煤中可燃物完全燃燒，煤
中礦物質(zhì)（除水分外所有的無機質(zhì)）在煤完全燃燒過程中經(jīng)過一系列分解、化合反應
后的產(chǎn)物，所以確切地說，灰分應稱為灰分產(chǎn)率。
（1）煤中礦物質(zhì)
煤中礦物質(zhì)分為內(nèi)在礦物質(zhì)和外在礦物質(zhì)。
a.內(nèi)在礦物質(zhì)，又分為原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)。
原生礦物質(zhì)，是成煤植物本身所含的礦物質(zhì)，其含量一般不超過1～2%；次生礦物質(zhì)
，是成煤過程中泥炭沼澤液中的礦物質(zhì)與成煤植物遺體混在一起成煤而留在煤中的。
次生礦物質(zhì)的含量一般也不高，但變化較大。
內(nèi)在礦物質(zhì)所形成的灰分叫內(nèi)在灰分，內(nèi)在灰分只能用化學的方法才能將其從煤中分
離出去。
b.外來礦物質(zhì)，是在菜煤和運輸過程中混入煤中的頂、底板和夾石層的矸石。外在
礦物質(zhì)形成的灰分叫外在灰分，外在灰分可用洗選的方法將其從煤中分離出去。
（2）煤中灰分
煤中灰分來源于礦物質(zhì)。煤中礦物質(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，留下的殘渣就是
灰分。
2SiO2?AL2O3?2H2O 2SiO2+AL2O3+2H2O↑
-→
CaSO4?2H2O CaSO4+2H20↑
-→
CaCO3 CaO+CO2↑”
-→
CaO+SO3 CaSO4
-→
CaO+SO3 2Fe2O3+8SO2↑
-→
灰分通常比原物質(zhì)含量要少，因此根據(jù)灰分，用適當公式校正后可近似地算出礦物質(zhì)含量。
（3）煤灰灰分對工業(yè)利用的影響
煤中灰分是煤炭計價指標之一。在灰分計加重，灰分是計價的基礎指標；在發(fā)熱量計
加重，灰分是計價的輔助指標。
灰分是煤中的有害物質(zhì)，同樣影響煤的使用、運輸和儲存。
煤用作動力燃料時，灰分增加，煤中可燃物質(zhì)含量相對減少。礦物質(zhì)燃燒灰化時要吸
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（如易結渣
、熄火），加劇了設備磨損，增加排渣量。煤用于煉焦時，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)。
還必須指出的是，煤中灰分增加，增加了無效運輸，加劇了我國鐵路運輸?shù)木o張。
（4）煤的灰分測定見GB212-91。
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)（氣體或液體）中減掉水分
后的含量。剩下的殘渣叫做焦渣。因為揮發(fā)分不是煤中固有的，而是在特定溫度下熱
解的產(chǎn)物，所以確切的說應稱為揮發(fā)分產(chǎn)率。
（1）煤的揮發(fā)分不僅是煉焦、氣化要考慮的一個指標，也是動力用煤的一個重要指
標，是動力煤按發(fā)熱量計價的一個輔助指標。
揮發(fā)分是煤分類的重要指標。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。如泥炭的揮發(fā)分高達70%，褐煤一般為40～60%，煙煤一般為
10～50%，高變質(zhì)的無煙煤則小于10%。煤的揮發(fā)分和煤巖組成有關，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。
（2）煤的揮發(fā)分測試要點見GB212-91。
有關國標、行業(yè)標準 GB 3715-91 代替GB 3715-83
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)程度的一個指標，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指標。
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)熱量計算的主要
參數(shù)。固定碳也是合成氨用煤的一個重要指標。
固定碳計算公式：
(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)
當分析煤樣中碳酸鹽CO2含量為2-12%時：
(FC)ad=100-(Mad-Aad+Vad)-CO2,ad(煤)
當分析煤樣中碳酸鹽CO2含量大于12%時：
(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)-[CO2,ad(煤)-CO2,ad(焦渣）]
式中：
（FC）ad——分析煤樣的固定碳，%；
Mad——分析煤樣的水分，%；
Aad——分析煤樣的灰分，%；
Vad——分析煤樣的揮發(fā)分，%；
CO2,ad（煤）——分析煤樣中碳酸鹽CO2含量，%；
CO2,ad(焦渣)——焦渣中CO2占煤中的含量，%；
5、煤的硫分
（1）煤中硫存在的形態(tài)
煤中硫分，按其存在的形態(tài)分為有機硫和無機硫兩種。有的煤中還有少量的單質(zhì)
硫。
煤中的有機硫，是以有機物的形態(tài)存在與煤中的硫，其結構復雜，至今了解的還
不夠充分，大體有以下官能團：
硫醇類，R-SH(-SH，為硫基)；
噻吩類，如噻吩、苯駢噻吩、硫醌類，如對硫醌、硫醚類，R-S-R';硫蒽類等。
煤中無機硫，是以無機物形態(tài)存在于煤中的留。無機硫又分為硫化物硫和硫酸鹽
硫。
硫化物硫絕大部分是黃鐵礦硫，少部分為白鐵礦硫，兩者是同質(zhì)多晶體。還有少量
的ZnS,PbS等。硫酸鹽硫主要存在于CaSO4中。
煤中硫分，按其在空氣中能否燃燒又分為可燃硫和不可燃硫。有機硫、硫鐵礦硫和
單質(zhì)硫都能在空氣中燃燒，都是可燃硫。硫酸鹽硫不能在空氣中燃燒，是不可燃硫。
煤燃燒后留在灰渣中的硫（以硫酸鹽硫為主），或焦化后留在焦炭中的硫（以有機
硫、硫化鈣和硫化亞鐵等為主），稱為固體硫。煤燃燒逸出的硫，或煤焦化隨煤氣和
焦油析出的硫，稱為揮發(fā)硫（以硫化氫和硫氧化碳（COS）等為主）。煤的固定硫和揮
發(fā)硫不是不變的，而是隨燃燒或焦化溫度、升溫速度和礦物質(zhì)組分的性質(zhì)和數(shù)量等而
變化。
煤中各種形態(tài)的硫的總和稱為煤的全硫（St）。煤的全硫通常包含煤的硫酸鹽硫（
Ss）、硫鐵礦硫（Sp）和有機硫（So）．
St=Ss+Sp+So
如果煤中有單支流，全硫中還應包含單質(zhì)硫。
（2）煤中硫?qū)I(yè)利用的影響
硫是煤中有害物質(zhì)之一。煤作為燃料在燃燒時生成SO2,SO3不僅腐蝕設備，而且污
染空氣，甚至降酸雨，嚴重危及植物生長和人的健康。煤用于合成氨制半水煤氣
時，由于煤氣中硫化氫等氣體較多不易脫凈，易毒化合成催化劑而影響生產(chǎn)。煤
用于煉焦，煤中硫會進入焦炭，使鋼鐵變脆。鋼鐵中硫含量大于0.07%時就成了廢
品。為了減少鋼鐵中的硫，在高爐煉鐵時加石灰石，這就降低了高爐的有效容積，
而且還增加了排渣量。煤在儲運中，煤中硫化鐵等含量多時，會因氧化、升溫而
自燃。我國煤田硫的含量不一。東北、華北等煤田硫含量較低，山東棗莊小槽煤、
內(nèi)蒙烏大、山西汾西、山西銅川等煤礦硫含量較高，貴州、四川等煤礦硫含量更
高。四川有的煤礦硫含量高達4～6%以上，洗選后降到2%都困難。
脫去煤中的硫，是煤炭利用的一個重要課題。在這方面美國等西方國家對潔凈煤
的研究取得很大進展。他們首先是發(fā)展煤的洗選加工（原煤入洗比重0～80%以上
，我國不足20%），通過洗選降低了煤中的灰分，除去煤中的無機硫（有機硫靠洗
選是除不去的）；其次是在煤的燃燒中脫硫和煙道氣中脫硫。這無疑增加了用煤
成本。我們也在開展?jié)崈裘旱难芯?，針對我國目前動力煤洗煤廠能力利用率僅
50%多，應盡快制定和實施燃煤環(huán)保法，以促進煤碳洗選加工的發(fā)展和潔凈煤
技術的應用。
（3）煤中的測試要點
煤中硫的測試包括煤的全硫、硫鐵礦硫和硫酸鹽硫的測試。見GB214-83。
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