工業(yè)分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

第三章煤的工業(yè)分析方法

GB/T212-2008工業(yè)分析的定義：工業(yè)分析測(cè)定包括煤的水分，灰分，揮發(fā)分的測(cè)試，及計(jì)算得出固定碳的含量。一、水分測(cè)定的重要意義水分是一項(xiàng)重要的煤質(zhì)指標(biāo)，它在煤的基礎(chǔ)理論研究和加工利用中都具有重要的作用。煤的水分對(duì)其加工利用、貿(mào)易和儲(chǔ)存運(yùn)輸都有很大影響。一般來(lái)說(shuō)水分高不是一件好事。在鍋爐燃燒中，水分高會(huì)影響燃燒穩(wěn)定性和熱傳導(dǎo)；在煉焦工業(yè)中，水分高會(huì)降低焦炭產(chǎn)率，而且由于水分大量蒸發(fā)帶走熱量而延長(zhǎng)焦化周期；在煤炭貿(mào)易上，煤的水分是一個(gè)重要的計(jì)質(zhì)和計(jì)量指標(biāo)。在煤質(zhì)分析中，煤的水分是進(jìn)行不同基的煤質(zhì)分析結(jié)果換算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。二、灰分測(cè)定的重要意義

煤中灰分是另一項(xiàng)在煤質(zhì)特性和利用研究中起重要作用的指標(biāo)。在煤的燃燒和氣化中，根據(jù)煤灰含量以及它的諸如熔點(diǎn)、黏度、導(dǎo)電性和化學(xué)組成等特性來(lái)預(yù)測(cè)燃燒和氣化中可能出現(xiàn)的腐蝕、沾污、結(jié)渣問(wèn)題，并據(jù)此進(jìn)行爐型選擇和煤灰渣利用研究；在煉焦工業(yè)中，用煤的灰分量來(lái)預(yù)計(jì)焦炭中的灰分，煤的灰分越高，有效碳的產(chǎn)率就越低；在商業(yè)上可根據(jù)煤灰含量來(lái)定級(jí)論價(jià)等。三、揮發(fā)分測(cè)定的重要意義煤的揮發(fā)分產(chǎn)率與煤的變質(zhì)程度有比較密切的關(guān)系——隨著變質(zhì)程度的加深，揮發(fā)分逐漸降低，因此根據(jù)煤的揮發(fā)分產(chǎn)率可以估計(jì)煤的種類(lèi)。在中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、波蘭和國(guó)際煤炭分類(lèi)方案中，都以揮發(fā)分作為第一分類(lèi)指標(biāo)。在燃煤中，可根據(jù)揮發(fā)分來(lái)選擇適用于特定煤源的燃燒設(shè)備或適于特定設(shè)備的煤源。四．工業(yè)分析測(cè)定方法A、水分的測(cè)定1.通氮干燥法（仲裁方法）方法提要：稱(chēng)取一定量的一般分析試驗(yàn)煤樣，置于（105～110）℃干燥箱中，在干燥氮?dú)饬髦懈稍锏劫|(zhì)量恒定。然后根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計(jì)算出水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。試劑：氮?dú)猓杭兌?9.9﹪，含氧量小于0.01﹪。無(wú)水氯化鈣：化學(xué)純，粒狀。變色硅膠：工業(yè)用品。試驗(yàn)步驟（略）2.空氣干燥法（日常分析方法）

方法提要:稱(chēng)取一定量的一般分析試驗(yàn)煤樣，置于（105～110）℃鼓風(fēng)干燥箱中，在空氣流中干燥到質(zhì)量恒定。然后根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計(jì)算出水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。試驗(yàn)步驟：a.在預(yù)先干燥和已稱(chēng)量過(guò)的稱(chēng)量瓶?jī)?nèi)稱(chēng)取粒度小于0.2mm的一般分析試驗(yàn)煤樣（1±0.1g）稱(chēng)準(zhǔn)至0.0002g，平攤在稱(chēng)量瓶中。b.打開(kāi)稱(chēng)量瓶蓋，放入預(yù)先鼓風(fēng)并已加熱到（105～110）℃的干燥箱中。在一直鼓風(fēng)的條件下，煙煤干燥1h，無(wú)煙煤干燥1.5h。（預(yù)先鼓風(fēng)是為了使溫度均勻，可在稱(chēng)量瓶放入干燥箱前3～5min就開(kāi)始鼓風(fēng)）。c.從干燥箱中取出稱(chēng)量瓶，立即蓋上蓋，放入干燥器中冷卻至室溫（約20min）后稱(chēng)量。d.進(jìn)行檢查性干燥，每次30min，直到連續(xù)兩次干燥煤樣的質(zhì)量減少不超過(guò)0.0010g或質(zhì)量增加為止。在后一種情況下，采取質(zhì)量增加前一次的質(zhì)量為依據(jù)。水分在2.00﹪以下時(shí)，不必進(jìn)行檢查性干燥。結(jié)果的計(jì)算分析水分Mad=(m1/m)×100其中：Mad——一般分析試驗(yàn)煤樣水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，﹪；m——稱(chēng)取的一般分析試驗(yàn)煤樣的質(zhì)量，單位為克（g）；m1——煤樣干燥后失去的質(zhì)量，單位為克（g）。

水分測(cè)定的重復(fù)性限（由于受氣候及環(huán)境濕度等因素的影響，水分不得比較再現(xiàn)性，即不同化驗(yàn)室或同一化驗(yàn)室在不同時(shí)間測(cè)試出的水分不能比較；其它指標(biāo)的對(duì)比為：同一化驗(yàn)室在短時(shí)間內(nèi)可進(jìn)行任一相同基準(zhǔn)的對(duì)比，不同化驗(yàn)室或同一化驗(yàn)室兩次測(cè)試間隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)比干基，發(fā)熱量需對(duì)比干基高位）。

B.灰分的測(cè)定1.緩慢灰化法（仲裁方法）方法提要：稱(chēng)取一定量的一般分析試驗(yàn)煤樣，放入馬弗爐中，以一定的速度加熱到（815±10）℃，灰化并灼燒到質(zhì)量恒定。以殘留物的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為煤樣的灰分。馬弗爐（高溫爐）：爐膛具有足夠的恒溫區(qū)，能保持溫度為（815±10）℃。爐后壁的上部帶有直徑為（25～30）mm的煙囪，下部離爐膛底（20～30）mm處有一個(gè)插熱電偶的小孔。爐門(mén)上有一個(gè)直徑為20mm的通氣孔。馬弗爐的恒溫區(qū)應(yīng)在關(guān)閉爐門(mén)下測(cè)定，并至少每年測(cè)定一次。熱電偶至少每年校準(zhǔn)一次。實(shí)驗(yàn)步驟a.在預(yù)先灼燒至質(zhì)量恒定的灰皿中，稱(chēng)取粒度小于0.2mm的一般分析試驗(yàn)煤樣（1±0.1）g，稱(chēng)準(zhǔn)至0.0002g，均勻地?cái)偲皆诨颐笾?，使其每平方厘米的質(zhì)量不超過(guò)0.15g。b.將灰皿送入爐溫不超過(guò)100℃的馬弗爐恒溫區(qū)中，關(guān)上爐門(mén)并使?fàn)t門(mén)留有15mm左右的縫隙。在不少于30min的時(shí)間內(nèi)將爐溫緩慢升至500℃，并在此溫度下保持30min。繼續(xù)升溫到（815±10℃），并在此溫度下保持1h。

c.從爐中取出灰皿，放在空氣中冷卻5min左右，移入干燥器中冷卻至室溫(約20min)后稱(chēng)量；d.進(jìn)行檢查性灼燒，溫度為（815±10）℃，每次20min，直到連續(xù)兩次灼燒后的質(zhì)量變化不超過(guò)0.0010g為止。以最后一次灼燒后的質(zhì)量為計(jì)算依據(jù)?；曳值陀?5.00%時(shí),不必進(jìn)行檢查性灼燒。2.快速灰化法（日常分析方法）方法提要：將裝有煤樣的灰皿由爐外逐漸送入預(yù)先加熱至（815±10）℃的馬弗爐中灰化并灼燒至質(zhì)量恒定。以殘留物的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為煤樣的灰分。試驗(yàn)步驟a.在預(yù)先灼燒至質(zhì)量恒定的灰皿中，稱(chēng)取粒度小于0.2mm的一般分析試驗(yàn)煤樣（1±0.1）稱(chēng)準(zhǔn)至0.0002g，均勻地?cái)偲皆诨颐笾?，使其每平方厘米的質(zhì)量不超過(guò)0.15g。b.將盛有煤樣的灰皿預(yù)先分排放在灰分坩堝架上。將馬弗爐加熱到850℃，打開(kāi)爐門(mén)，將放有灰皿的坩堝架緩慢地推入馬弗爐中，先使第一排灰皿中的煤樣灰化。待（5～10）min后煤樣不再冒煙時(shí)，以每分鐘不大于2cm的速度把其余各排灰皿順序推入爐內(nèi)熾熱部分（若煤樣著火發(fā)生爆燃，試驗(yàn)應(yīng)作廢）。c.關(guān)上爐門(mén)并使?fàn)t門(mén)留有15mm左右的縫隙，在（815±10）℃溫度下灼燒40min。d.從爐中取出灰皿，放在空氣中冷卻5min左右，移入干燥器中冷卻至室溫(約20min)后稱(chēng)量；e.進(jìn)行檢查性灼燒，溫度為（815±10）℃，每次20min，直到連續(xù)兩次灼燒后的質(zhì)量變化不超過(guò)0.0010g為止。以最后一次灼燒后的質(zhì)量為計(jì)算依據(jù)。如遇檢查性灼燒時(shí)結(jié)果不穩(wěn)定，應(yīng)改用緩慢灰化法重新測(cè)定?；曳值陀?5.00%時(shí),不必進(jìn)行檢查性灼燒。

煤炭中礦物質(zhì)主要有：高嶺土、碳酸鈣、黃鐵礦和白鐵礦等，它們的分解式如下：2SiO2·Al2O3·2H2O→2SiO2+Al2O3+2H2O↑CaSO4·2H2O→CaSO4+2H2O↑CaCO3→CaO+CO2↑CaO+SO3→CaSO4CaO+SiO2→CaSiO34FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2↑2SO2+O2→2SO3

試驗(yàn)證明，煤中黃鐵礦和有機(jī)硫在500℃以前就基本上氧化完全，而碳酸鈣從500℃開(kāi)始分解到800℃分解完全。在高溫下碳酸鹽分解成氧化鈣和二氧化碳，同時(shí)黃鐵礦和有機(jī)硫也被氧化成二氧化硫和三氧化硫氣體，當(dāng)這些氣體與氧化鈣接觸時(shí)，形成硫酸鈣而固定在灰分中，從而使灰分測(cè)定結(jié)果偏高。對(duì)于該類(lèi)煤樣，應(yīng)采用緩慢灰化法。

結(jié)果的計(jì)算灰分Aad=(m1/m)×100其中：Aad——空氣干燥基灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，﹪；m——稱(chēng)取的一般分析試驗(yàn)煤樣的質(zhì)量，單位為克（g）；m1——灼燒后殘留物的質(zhì)量，單位為克（g）。

C.揮發(fā)分的測(cè)定稱(chēng)取一定量的一般分析試驗(yàn)煤樣，放在帶蓋的瓷坩堝中，在（900±10）℃下，隔絕空氣加熱7min。以減少的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，減去該煤樣的水分含量作為煤樣的揮發(fā)分。馬弗爐：能保持溫度在（900±10）℃，并有足夠的（900±5）℃的恒溫區(qū)。爐子的熱容量為當(dāng)起始溫度為920℃左右時(shí)，放入室溫下的坩堝架和若干坩堝，關(guān)閉爐門(mén)后，在3min內(nèi)能恢復(fù)到（900±10）℃。爐后壁有一個(gè)排氣孔和一個(gè)插熱電偶的小孔。小孔位置應(yīng)使熱電偶插入爐內(nèi)后其熱接點(diǎn)在坩堝底和爐底之間，距爐底（20～30）mm處。

試驗(yàn)步驟a.在預(yù)先于900℃溫度下灼燒至質(zhì)量恒定的帶蓋的瓷坩堝中，稱(chēng)取粒度小于0.2mm的一般分析試驗(yàn)煤樣1±0.01g，稱(chēng)準(zhǔn)至0.0002g，然后輕輕振動(dòng)坩堝，使煤樣攤平，蓋上蓋，放在坩堝架上(褐煤和長(zhǎng)焰煤應(yīng)預(yù)先壓餅，并切成約3mm的小快)，（如果測(cè)定試樣不足6個(gè)，則在坩堝架的空位上用空坩堝補(bǔ)滿(mǎn)）。

b.將馬弗爐預(yù)先加熱至920℃左右。打開(kāi)爐門(mén)，迅速將放有坩堝的架子送入恒溫區(qū)，立即關(guān)上爐門(mén)并計(jì)時(shí)，準(zhǔn)確加熱7min。坩堝及架子放入后，要求爐溫在3min內(nèi)恢復(fù)至(900±10)℃，此后保持在(900±10)℃，否則此次試驗(yàn)作廢。加熱時(shí)間包括溫度恢復(fù)時(shí)間在內(nèi)。c.從爐中取出坩堝，放在空氣中冷卻5min左右，移入干燥器中冷卻至室溫(約20min)后稱(chēng)量。

結(jié)果的計(jì)算揮發(fā)分Vad=(m1/m)×100-Mad其中：Vad——空氣干燥基揮發(fā)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，﹪；m——稱(chēng)取的一般分析試驗(yàn)煤樣的質(zhì)量，單位為克（g）；m1——煤樣加熱后減少的質(zhì)量，單位為克（g）；Mad——一般分析試驗(yàn)煤樣水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，﹪。固定碳的計(jì)算：

FCad=100-（Mad+Aad+Vad）

FCd=100-Ad-Vd干基與分析基的換算：

Xd=100×Xad/(100-Mad)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1.灰分結(jié)果偏低的原因可能是：(1).如果使用快速灰化法，爐溫升至850℃后推進(jìn)煤樣的速度過(guò)快，煤樣爆燃引起飛濺損失，使測(cè)試結(jié)果偏低。(2).灰皿在試驗(yàn)前未達(dá)到干燥狀態(tài)，吸附有水分，灼燒后計(jì)算灰分扣除的空灰皿質(zhì)量偏大，導(dǎo)致灰分結(jié)果偏低。(3).測(cè)定的灰分結(jié)果未換算到干基即報(bào)出。3.灰分結(jié)果偏高的原因可能是：(1).部分煤樣不適合使用快灰方法。(2).試樣未攤均勻或?qū)嶋H爐溫偏低。(3).含金屬成份（如鐵）較多的煤樣在使用需通氧氣的自動(dòng)工業(yè)分析儀進(jìn)行測(cè)試時(shí)，因金屬物與氧氣反應(yīng)而導(dǎo)致結(jié)果偏高(灰分實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不通氧氣助燃)。4.揮發(fā)分結(jié)果偏高的原因可能是：(1).馬弗爐內(nèi)熱電偶位置不正確，其熱接點(diǎn)不是位于坩堝底與爐膛底之間，而是在坩堝上方，導(dǎo)致實(shí)際加熱溫度高于控制顯示溫度，造成結(jié)果偏高。(2).馬弗爐爐溫和恒溫區(qū)長(zhǎng)期不標(biāo)定，加熱溫度偏高。(3).試驗(yàn)過(guò)程中未能控制好爐溫回升速度，爐溫過(guò)沖超過(guò)910℃。(4).坩堝蓋不嚴(yán)密，坩堝或坩堝蓋開(kāi)裂，致使空氣進(jìn)入氧化了部分煤樣，導(dǎo)致結(jié)果偏高。

5.揮發(fā)分測(cè)定結(jié)果偏低的原因可能是：(1).爐溫偏低，坩堝放在恒溫區(qū)