工業(yè)分析 第四章 煤和焦炭分析

第四章煤和焦炭的分析第一節(jié)概述第二節(jié)煤試樣的制備方法第三節(jié)煤的工業(yè)分析第四節(jié)煤的元素分析第五節(jié)煤中全硫的測定第六節(jié)煤的發(fā)熱量的測定12/29/20231張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年第一節(jié)概述一、煤和焦碳的組成及各組分的重要性質(zhì)二、煤的分析方法前往12/29/20232張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年一、煤和焦碳的組成及各組分的重要性質(zhì)

1.煤：是植物遺體覆蓋在地層以下，經(jīng)假設(shè)干年生物化學(xué)、物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)化為一種固體可燃性的有機(jī)沉淀。12/29/20233張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年12/29/20234張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年世界煤的儲(chǔ)存量：約13萬億噸我國煤的儲(chǔ)存量：約7300億噸煤炭：天然存在：泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤人工產(chǎn)品：木炭、焦炭、煤球植物 泥炭 褐煤 煙煤 無煙煤12/29/20235張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年19世紀(jì)以前，世界上能源耗費(fèi)以煤炭為主。20世紀(jì)60年代起，世界能源耗費(fèi)中，石油與天然氣所占的比例超越了煤炭。當(dāng)前工業(yè)興隆國家耗費(fèi)的一次能源中，石油與天然氣占60%以上，煤炭中占20%左右。在中國消費(fèi)的一次性能源中，煤炭約占73%，且在相當(dāng)時(shí)期內(nèi)這種能源構(gòu)造不會(huì)發(fā)生大變化12/29/20236張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年煤的缺陷：煤的發(fā)熱值比石油、天然氣低得多，利用效率低。通常的采煤方法，開采率僅為60%左右。運(yùn)輸比石油、天然氣困難。煤在熄滅過程中生成的SO2，SO3污染環(huán)境，是引起酸雨的主要緣由。12/29/20237張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年2.煤的組成：由有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)、水三部分組成有機(jī)物：由C、H、O、N、S等元素組成，C、H占95%以上礦物質(zhì)：堿金屬、堿土金屬、Al、Fe等的碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、硫化物等。水：外在水、內(nèi)在水12/29/20238張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年煤的元素組分即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素.碳是組成煤大分子的骨架，在各元素中最高，普通大于70%。隨著煤化程度的不斷增高，煤中碳元素的含量也越高，如某些超無煙煤，碳含量可超越97%。碳12/29/20239張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年煤的元素組分即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素.氫是煤中第二個(gè)重要的組成元素，它占煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～6%，越是年輕的煤，其含量也越高。氫碳和氫是煤中有機(jī)質(zhì)的主要組成元素，兩者加在一同占煤中有機(jī)質(zhì)的９５﹪以上。煤中碳和氫的發(fā)熱量最大12/29/202310張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年煤的元素組分即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素.氧元素是組成煤有機(jī)質(zhì)的非常重要的元素，越是年輕的煤，氧元素的比例也越大，發(fā)熱量常隨氧元素含量的增高而降低，其含量從1～30%均有。氧12/29/202311張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年煤的元素組分即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素.氮元素在煤中的比例較少，普通為0.5～3%。氮氧和氮在熄滅時(shí)不放熱，稱為惰性成分。12/29/202312張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年煤的元素組分即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素.硫元素也是組成煤的有機(jī)質(zhì)的一種常見元素，它在煤中含量的多少，與煤化程度的高低無明顯關(guān)系，其含量從最低的0.1到最高的10%均有。硫硫在熄滅時(shí)雖然放熱，但熄滅產(chǎn)生酸性腐蝕有害氣體二氧化硫。12/29/202313張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年煤的元素組分的不同，不僅能反映出煤化程度，而且也直接表征出煤性質(zhì)的不同。如碳含量低、氧含量高的煤，多是粘結(jié)性很差或是沒有粘結(jié)性的年輕煤；碳含量高、氧含量低的煤那么常是一些無粘結(jié)性的年老煤，只需碳含量在84～88%，氫含量在5%以上的中等蛻變程度的煤，才是結(jié)焦性較好的煉焦用煤。12/29/202314張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年一、煤和焦碳的組成及各組分的重要性質(zhì)3.煤的分類腐植煤〔高等植物構(gòu)成〕腐泥煤陸植煤殘植煤4.煤的用途：①人類生存所需熱源提供之一②工業(yè)消費(fèi)〔化工、冶金〕主要的原料5.焦碳：煤在隔絕空氣條件下加熱、干餾，水分和有機(jī)物裂解產(chǎn)物〔煤氣〕揮發(fā)出來，不揮發(fā)部分就是焦碳。6.焦碳的組成：與煤類似，揮發(fā)性組分含量少。12/29/202315張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年3．煤的分類煤的種類繁多，質(zhì)量也相差懸殊，不同類型的煤有不同的用途。如結(jié)焦性好或粘結(jié)性好的煤是優(yōu)質(zhì)的煉焦用煤，熱穩(wěn)定性好的無煙塊煤是合成氨廠的主要原料，揮發(fā)分和發(fā)熱量都高的煤是較好的動(dòng)力用煤，一些低灰、低硫的年輕煤那么是加壓氣化制造煤氣和加氫液化制取人造液體燃料的較好原料。12/29/202316張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年對(duì)工業(yè)用煤的要求煤炭的主要用途是熄滅、煉焦和造氣等，也可作為化工原料。為了得到強(qiáng)度高，灰分、硫分低的優(yōu)質(zhì)冶金用焦，對(duì)煉焦用煤有以下要求：〔1〕有較強(qiáng)的結(jié)焦性或粘結(jié)性〔2〕煤的灰分要低〔3〕煤的硫分要低〔4〕配合煤的揮發(fā)分要適宜12/29/202317張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年建材工業(yè)用煤在建材工業(yè)中，水泥、玻璃、陶瓷、磚瓦、石灰等建筑資料，都要經(jīng)過各種爐窯焙燒、鍛燒甚至熔化等高溫處置，而煤炭是主要的燃料，其中水泥工業(yè)對(duì)煤質(zhì)要求最高，尤其是年產(chǎn)水泥20萬噸以上的大、中型水泥廠的回轉(zhuǎn)窯燒成用煤。因其煤的灰分大小及其煤灰的組成成分直接影響到水泥的配料，通常要求灰分低、煤灰成分穩(wěn)定。如灰分太高，發(fā)熱量就低，達(dá)不到熟料的燒成溫度1450℃以上〔要求燃料火焰溫度達(dá)1600～1700℃〕。12/29/202318張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年二、煤的分析方法1.煤的工業(yè)分析〔也稱為技術(shù)分析或適用分析〕主要測定工程：水分(M)、揮發(fā)分(A)、灰分(V)、固定碳(FC)四項(xiàng)分析結(jié)果：用來判別煤的種類，估量煤的利用價(jià)值評(píng)價(jià)煤質(zhì)。通常，水分、灰分、揮發(fā)分產(chǎn)率都直接測定，固定碳不作直接測定，而是用差減法進(jìn)展計(jì)算。有時(shí)也將上述四個(gè)測定工程叫做半工業(yè)分析，再加上煤的發(fā)熱量和煤中全硫的測定，那么稱為全工業(yè)分析。12/29/202319張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年2.煤的元素分析：主要測定C、H、O、N、S元素分析結(jié)果：為煤科學(xué)的分類，合理的利用和工業(yè)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)。工業(yè)分析主要用于煤的消費(fèi)運(yùn)用部門，元素分析主要用于科研任務(wù)。12/29/202320張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年3．其它分析如伴生元素分析。煤中的伴生元素很多，但普通是指有提取價(jià)值的鍺、鎵、鈾、釩、鋁、鉭等常見的稀有元素。如煤中的鍺含量在20g?g-1以上時(shí)即可計(jì)算儲(chǔ)量而有一定的提取價(jià)值，鎵含量在50g?g-1以上和鈾含量在300～500g?g-1以上時(shí)也有提取價(jià)值，12/29/202321張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年3．其它分析再如有害元素分析。煤中的有害元素種類很多，如硫，磷、氯、砷、氟、鉻、鎘、汞等。硫、磷、氯主要是指工業(yè)利用中對(duì)消費(fèi)有害，后幾種那么是對(duì)人體和環(huán)境有害，根據(jù)特殊的需求進(jìn)展檢測。其它還有煤灰成分分析，物理性質(zhì)測定等，需根據(jù)要求來確定檢測工程。12/29/202322張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年第二節(jié)煤試樣的制備方法一、制樣總那么1.制樣目的：是將采集的煤樣，經(jīng)過破碎、混合和縮分等程序制備成能代表原來煤樣的分析用煤樣。2.精度要求二、制樣用品1.試劑2.設(shè)備、設(shè)備和工具三、煤樣的制備前往12/29/202323張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年第三節(jié)煤的工業(yè)分析一、煤中水分的測定二、灰分的測定三、揮發(fā)分的測定四、固定碳的計(jì)算五、各種基準(zhǔn)的換算前往12/29/202324張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年一、煤的水分測定〔一〕、煤中水分分類游離水結(jié)晶水〔煤的工業(yè)分析中不思索〕內(nèi)在水外在水1.外在水分(Mf)：也稱風(fēng)干水分，指煤外表水膜及孔徑>10-5cm，毛細(xì)孔中的水分，風(fēng)干時(shí)失去〔風(fēng)干煤〕。2.內(nèi)在水分(Minh〕也稱烘干水分，吸附在孔徑<10-5cm毛細(xì)孔中的水分，烘干〔105～110℃〕時(shí)失去〔枯燥煤〕。全水分(Mt)＝外在水分＋內(nèi)在水分3.空氣枯燥煤樣水分Mad：以空氣枯燥煤樣在指定條件下，測得的水分為Mad。12/29/202325張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年〔二〕空氣枯燥煤樣水分的測定〔GB212-1991〕1.方法A：通氮枯燥法方法提要：在105～110℃烘箱，將一定質(zhì)量的空氣枯燥煤樣在不斷進(jìn)入氮?dú)庀驴菰?，至質(zhì)量恒定〔延續(xù)兩次測定質(zhì)量差〕的值小于0.2mg計(jì)算出水分的含量。12/29/202326張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年(2).試劑氮?dú)猓杭兌?9.9%，含氧量小于0.01%；無水氯化鈣：化學(xué)純，粒狀；變色硅膠：工業(yè)用品。儀器、設(shè)備小空間枯燥器：箱體嚴(yán)密，具有較小的自在空間，有氣體進(jìn)出口，并帶有自動(dòng)控溫安裝，能堅(jiān)持溫度在105℃~110℃范圍內(nèi)。玻璃稱量瓶：直徑40mm，高25mm,并帶有嚴(yán)密的磨口蓋?？菰锲鳎簝?nèi)裝變色硅膠或粒狀無水氯化鈣?？菰锼喝萘?50ml，內(nèi)裝枯燥器。流量計(jì)：量程為100~1000ml/min。分析天平：感量0.1mg12/29/202327張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年②翻開稱量瓶蓋，放入預(yù)先通入枯燥氮?dú)?，并已加熱?05～110℃的枯燥箱中，進(jìn)展枯燥。③從枯燥箱中取出稱量瓶，立刻蓋上蓋，放入枯燥器中冷卻至室溫后，稱量。④進(jìn)展檢查性枯燥，每次30min，直到延續(xù)兩次枯燥煤樣質(zhì)量的減少不超越0.001g?！?〕結(jié)果計(jì)算Mad---空氣枯燥煤樣的水分含量，％，m1----煤樣枯燥后失去的質(zhì)量，gm-----煤樣的質(zhì)量，g(3)測定步驟①用預(yù)先枯燥和稱量過的稱量瓶稱取粒度為0.2mm以下的空氣枯燥煤樣〔1.0±0.1〕g,平攤在稱量瓶中。12/29/202328張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年2.方法B：甲苯蒸餾法〔1〕方法提要：根據(jù)兩種互不相溶的液體混合物的沸點(diǎn)低于其中易揮發(fā)組分沸點(diǎn)的原理，稱取一定量的空氣枯燥煤樣于圓底燒瓶中，參與甲苯與煤樣一同蒸餾，分餾出水分與甲苯，置于測定管中并分層，量出水的體積，以水的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為水分含量?！?〕試劑和儀器〔3〕測定步驟①稱取25g、粒度為0.2mm以下的空氣枯燥煤樣，準(zhǔn)確至0.001g，移入枯燥的圓底燒瓶中，參與約80mL甲苯，安裝蒸餾安裝。12/29/202329張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年②在冷凝管中通入冷卻水。加熱蒸餾瓶至內(nèi)容物到達(dá)沸騰形狀?？刂萍訜釡囟仁乖诶淠芸诘蜗碌囊旱螖?shù)約為每秒2－4滴。延續(xù)加熱，直到餾出液清澈并在5min內(nèi)不再有細(xì)小水泡出現(xiàn)為止。③取下水分測定管，冷卻至室溫。記下水的體積，并按校正后的體積由回收曲線上查出煤樣中水的實(shí)踐體積?！?〕回收曲線的繪制用微量滴定管準(zhǔn)確量取0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10mL蒸餾水，分別放入蒸餾燒瓶中。每瓶各加80mL甲苯，按上述方法進(jìn)展蒸餾。根據(jù)水的參與量和實(shí)踐蒸出的體積繪制回收曲線。12/29/202330張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年〔5〕結(jié)果計(jì)算Mad---空氣枯燥煤樣的水分含量，％；V---由回收曲線圖上查出的水的體積，mL；d---水的密度,1.00g/mLm-----煤樣的質(zhì)量，g。12/29/202331張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年3、方法C〔空氣枯燥法〕〔1〕方法提要：稱取一定質(zhì)量的空氣枯燥煤樣，置于105～110℃枯燥箱中，在空氣中枯燥至質(zhì)量恒定，然后根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計(jì)算出水分的含量?！?〕儀器、設(shè)備〔3〕分析步驟〔4〕結(jié)果計(jì)算Mad---空氣枯燥煤樣的水分含量，％，m1----煤樣枯燥后失去的質(zhì)量，gm-----煤樣的質(zhì)量，g前往12/29/202332張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年方法A和方法B適用于一切煤種，在仲裁分析中遇到有用空氣枯燥煤樣水分進(jìn)展基的換算時(shí)，運(yùn)用方法A測定空氣枯燥煤樣的水分方法C適用于煙煤和無煙煤。按測定的速度來說:方法A為常規(guī)測定法，方法B、C為快速測定法。12/29/202333張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年二、灰分的測定煤樣在規(guī)定的條件下完全熄滅后所得到的殘留物，稱為灰分。由于灰分的組成和質(zhì)量與煤的礦物質(zhì)不完全一樣，是礦物質(zhì)在空氣中經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反響后剩余的殘?jiān)?，因此，稱之為“灰分產(chǎn)率〞更為合理。煤的灰分來自煤中的礦物質(zhì)，包括如下幾個(gè)部分：１.原生礦物質(zhì)煤的原生礦物質(zhì)是成煤植物在生長過程中，從土壤中吸收的堿金屬和堿土金屬的鹽類，其含量普通為２﹪～３﹪。這類鹽類與煤的有機(jī)質(zhì)結(jié)合嚴(yán)密不易分別。２.次生礦物質(zhì)在成煤過程中，由外界混到煤層中的礦物質(zhì)而構(gòu)成了次生礦物質(zhì)。次生礦物質(zhì)在煤中的分布均勻，含量普通不高。原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)總稱為煤的內(nèi)在礦物質(zhì)。以內(nèi)在礦物質(zhì)所構(gòu)成的灰分稱之為內(nèi)在灰分。內(nèi)在礦物質(zhì)難以用洗選的方法去除。12/29/202334張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年３.外來礦物質(zhì)在采煤過程中混入的礦頂、底板及夾礦層的礦石、泥、沙等稱為外來礦物質(zhì)。這類礦物質(zhì)由于是從外界引入的，在煤中分布不均，可采用洗選的方法將其除去。以高溫灼燒法測定煤中的灰分的含量時(shí)，將伴隨發(fā)生一系列的物理化學(xué)反響，主要的反響如下：⑴當(dāng)溫度在４００℃左右時(shí)：CaSO4·2H2O=CaSO4+2H2O↑Al2O3·2SiO2·2H2O=Al2O3·2SiO2+2H2O↑即煤中的碳酸鹽和硅酸鹽發(fā)生脫水反響，失去結(jié)晶水．⑵當(dāng)溫度在５００℃左右時(shí)：ＣaCO3=CaO+CO2↑FeCO3=FeO+CO2↑即煤中的碳酸鹽在溫度高于５００℃時(shí)，那么發(fā)生分解反響，生成氧化物和二氧化碳．12/29/202335張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年.⑶當(dāng)在溫度在６００℃左右時(shí)：４ＦeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑2CaO+2SO2+O2=2CaSO42FeO+O2=2Fe2O3即在400～600℃時(shí)，由于空氣中氧的作用，發(fā)生了氧化反響。但由于SO2和CaO發(fā)生反響生成CaSO4，使測定結(jié)果偏高。為使反響完全，普通讓煤樣在500℃保溫一段時(shí)間，使煤中的黃鐵礦硫和有機(jī)硫被完全氧化。〔4〕當(dāng)溫度高于7００℃時(shí)：當(dāng)溫度高于7００℃時(shí)，煤中的堿金屬氧化物和氯化物部分發(fā)生分解，待溫度到達(dá)800℃時(shí)分解反響根本完成，因此，煤的灰分測定溫度規(guī)定為〔810±10〕℃。12/29/202336張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年測定原理稱取一定量的煤樣于灰皿中，置于高溫爐并灼燒至恒重。根據(jù)灼燒后殘留物〔灰分〕的質(zhì)量與式樣試樣質(zhì)量，計(jì)算出灰分的含量。煤的灰分測定包括緩慢揮發(fā)法和快速揮發(fā)法〔GB212-91〕。緩慢揮發(fā)法為仲裁法；快速揮發(fā)法為常規(guī)分析法。12/29/202337張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年測定過程稱取分析煤樣10.1g，于曾經(jīng)在81510℃灼燒恒量的灰皿中，細(xì)微振動(dòng)，使樣品分散為均勻的薄層，置溫度低于100℃的高溫爐中。在爐門留有約15mm左右的縫隙供自然通風(fēng)，控制加熱速度，使?fàn)t溫在30min左右緩慢升高至500℃并堅(jiān)持此溫度30min。然后，升高溫度至81510℃，封鎖爐門，在此溫度下繼續(xù)灼燒1h。取出灰皿，于枯燥器中冷至室溫〔約20min〕稱量，然后進(jìn)展檢查性灼燒，每次進(jìn)展20min，直到煤樣的質(zhì)量變化小于0.001g時(shí)為止，取最后一次質(zhì)量計(jì)算?；曳?lt;15%的樣品，可不用進(jìn)展檢查性灼燒。12/29/202338張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年測定方法：高溫灼燒法〔空氣枯燥煤樣〕〔1〕緩慢灰化法：煤樣恒重灰皿馬弗爐100℃緩慢升溫30min至500℃保溫30min升溫至815℃保溫1h冷卻至室溫稱量檢查性灼燒至恒量〔2〕快速灰化法：煤樣恒重灰皿馬弗爐815℃灼燒40min冷卻至室溫稱量檢查性灼燒至恒量12/29/202339張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年長方形灰皿12/29/202340張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年灰分快速測定儀12/29/202341張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年馬弗爐馬弗爐12/29/202342張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年結(jié)果計(jì)算Aad---空氣枯燥煤樣的灰分含量，％；m1----殘留物的質(zhì)量，g；m-----煤樣的質(zhì)量，g。前往12/29/202343張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年三、揮發(fā)分的測定將煤放在與空氣隔絕的容器內(nèi)，在高溫下經(jīng)一定時(shí)間加熱后，煤中的有機(jī)質(zhì)和部分礦物質(zhì)分解為氣體釋出，由減小的質(zhì)量再減去水的質(zhì)量即為煤的揮發(fā)分。由于煤中可燃性揮發(fā)分不是煤的固有物質(zhì)，而是在特定條件下，煤受熱的分解產(chǎn)物，而且其測定值受溫度、時(shí)間和所用坩堝的大小、外形等不同而異，測定方法為規(guī)范性實(shí)驗(yàn)方法，因此所測的結(jié)果應(yīng)稱為揮發(fā)分產(chǎn)率，用符號(hào)V表示。12/29/202344張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年主要目的根據(jù)揮發(fā)分產(chǎn)率的高低，可以初步判別煤的蛻變程度、發(fā)熱量及焦油產(chǎn)率等各種重要性質(zhì)，而且?guī)缀跏澜绺鲊疾捎每菰餆o灰基揮發(fā)分作為煤分類的一個(gè)主要目的。工業(yè)消費(fèi)上用煤也都首先需求了解揮發(fā)分能否符合要求，所以煤的揮發(fā)分是了解煤性質(zhì)和用途的最根本也是最重要的目的，也是煤分類的重要目的。12/29/202345張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年1．儀器1.1磨口坩堝1.2高溫爐1.3坩堝架坩堝蓋外緣槽形，此槽正好蓋在坩堝口的外緣上，在蓋內(nèi)邊有凹處，以備揮發(fā)釋出。12/29/202346張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年馬弗爐帶熱電偶和調(diào)溫器，爐壁留有一個(gè)排氣孔。爐膛內(nèi)必需有一個(gè)溫度穩(wěn)定的恒溫區(qū)，以保證爐內(nèi)溫度能恒定在90010℃范圍內(nèi)。12/29/202347張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年坩堝架用鎳鉻絲制成，其規(guī)格以能放置6個(gè)坩堝為好，大小應(yīng)與爐內(nèi)90010℃穩(wěn)定溫度區(qū)相順應(yīng)，放在架上的坩堝底部應(yīng)與爐堂底間隔20～30mm。

12/29/202348張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年2．測定過程稱取分析煤樣10.01g，于已在90010℃灼燒恒量的公用坩鍋內(nèi)，輕敲坩堝使試樣攤平，然后蓋上坩堝蓋，置于坩堝架上，迅速將坩堝架推至已預(yù)先加熱至90010℃的高溫爐的穩(wěn)定溫度區(qū)內(nèi)，并立刻開動(dòng)秒表，封鎖爐門。準(zhǔn)確灼燒恰好7min，迅速取出坩堝架，在空氣中放置5～6min，再將坩鍋置于枯燥器中冷卻至室溫，稱量。計(jì)算揮發(fā)分產(chǎn)率。12/29/202349張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年3.計(jì)算式中m——試料的質(zhì)量，g；m1——樣品加熱后減少的質(zhì)量，g。12/29/202350張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年當(dāng)空氣枯燥煤樣中碳酸鹽及二氧化碳含量為2－12％，那么當(dāng)空氣枯燥煤樣中碳酸鹽及二氧化碳含量＞12％時(shí)，那么Vad---空氣枯燥煤樣的揮發(fā)分含量，％；m1----煤樣加熱后減少的質(zhì)量，g；m-----煤樣的質(zhì)量，g；Mad---空氣枯燥煤樣的水分含量，％。前往——空氣枯燥煤樣中碳酸鹽二氧化碳含量，〔按GB212測定〕，%——焦渣中二氧化碳對(duì)煤樣量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%12/29/202351張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年4．本卷須知4.1當(dāng)翻開爐門，推入坩堝架時(shí)，爐溫能夠下降，但是在3min內(nèi)必需使?fàn)t溫到達(dá)90010℃，否那么實(shí)驗(yàn)作廢。4.2從加熱至稱量都不能揭開坩堝蓋，以防焦渣被氧化，呵斥測定誤差。4.3每次測定后，坩堝內(nèi)常附著一層黑色碳煙，應(yīng)灼燒除去后再運(yùn)用。12/29/202352張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年四、煤中固定碳含量的計(jì)算煤中可燃性固體物是煤熄滅產(chǎn)生熱量的主要成分，稱之為固定碳。固定碳的數(shù)據(jù)并非從測試獲得，而是由下式計(jì)算所得：FCad－－空氣枯燥煤樣的固定碳含量，％；Mad---空氣枯燥煤樣的水分含量，％，Aad---空氣枯燥煤樣的灰分含量，％；Vad---空氣枯燥煤樣的揮發(fā)分含量，％；前往12/29/202353張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年“基準(zhǔn)〞的定義由于煤中水分和灰分的含量易隨外界條件的變化而變化，導(dǎo)致煤中其他成分的百分含量也隨之變化。因此，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示煤的工業(yè)分析結(jié)果時(shí)，必需同時(shí)闡明質(zhì)量分?jǐn)?shù)的基準(zhǔn)。煤所處的形狀或按需求而規(guī)定的成分組合，稱為基準(zhǔn)，簡稱基?！盎暠硎净?yàn)結(jié)果是以什么形狀下的煤樣為根底而得出的。1、煤質(zhì)分析結(jié)果的表示方法五、各種基準(zhǔn)的換算12/29/202354張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年

術(shù)語名稱英文術(shù)語定義符號(hào)曾稱收到基asreceivedbasis以受到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)ar應(yīng)用基空氣干燥基airdriedbasis與空氣濕度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)ad分析基干燥基drybasis以假想無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)d干基干燥無灰基dryash-freebasis以假想無水、無礦灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)daf可燃基干燥無礦物質(zhì)基drymineral-freemoismineral以假想無水、無礦物質(zhì)狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)dmmf有機(jī)基恒濕無灰基moisash-freebasis以假想含量高內(nèi)在水分、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)maf恒濕無礦物質(zhì)基matterfreebasis以假想含量高內(nèi)在水分、無礦物狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)m,mmf12/29/202355張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年2、空氣枯燥基按以下公式換算成其他基〔1〕收到基煤樣的灰分和揮發(fā)分〔2〕枯燥基煤樣的灰分和揮發(fā)分〔3〕枯燥無灰基煤樣的揮發(fā)分12/29/202356張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年五、各種基準(zhǔn)的換算當(dāng)空氣枯燥煤樣中碳酸鹽和二氧化碳含量＞12％時(shí)，那么－－收到基煤樣的灰分和揮發(fā)分產(chǎn)率，％；－－空氣枯燥基煤樣的灰分和揮發(fā)分產(chǎn)率，％；－－收到基煤樣的水分的含量，％；－－枯燥基煤樣的灰分和揮發(fā)分產(chǎn)率，％；－－枯燥無灰基煤樣的灰分和揮發(fā)分產(chǎn)率，％；前往12/29/202357張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年例：煤的工業(yè)分析結(jié)果如下：空氣枯燥基的水分Mad=1.76%，灰分Aad=23.17%，揮發(fā)分Vad=8.59%計(jì)算：〔1〕干基的灰分Ad=?〔2〕枯燥無灰基的揮發(fā)分Vdaf=？12/29/202358張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年解：12/29/202359張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年第四節(jié)煤的元素分析一、碳和氫的測定二、氮的測定三、氧的計(jì)算前往12/29/202360張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年一、碳和氫的測定1、方法提要：稱取一定量的空氣枯燥煤樣在氧氣流中熄滅，生成的水和二氧化碳分別用吸水劑和二氧化碳吸水劑吸收，由吸水劑的增重計(jì)算煤中碳和氫的含量。2、試劑和資料3、儀器、設(shè)備4、實(shí)驗(yàn)預(yù)備〔1〕凈化系統(tǒng)各容器的充填和延續(xù)〔2〕吸收系統(tǒng)各容器的充填和延續(xù)〔3〕熄滅管的填充〔4〕爐溫的校正〔5〕空白實(shí)驗(yàn)12/29/202361張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年5、測定步驟6、結(jié)果計(jì)算Cad----空氣枯燥基煤樣的碳含量，％；Had----空氣枯燥基煤樣的氫含量，％；m1----吸收二氧化碳管的增量，g;m2----吸收水分管的增量，g;m3----水分空白值，g;m----煤樣的質(zhì)量，g;0.2729－－－將二氧化碳折算成碳的因數(shù)；0.1119－－－將水折算成氫的因數(shù)；Mad---空氣枯燥煤樣的水分含量，％，12/29/202362張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年當(dāng)空氣枯燥煤樣中碳酸鹽和二氧化碳的含量＞2％時(shí)，那么前往12/29/202363張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年二、氮的測定1、方法提要：稱取一定量的空氣枯燥煤樣，加熱混合催化劑和硫酸，加熱分解，氮轉(zhuǎn)化為硫酸氫銨。參與過量的氫氧化鈉溶液，把氨蒸出并吸收在硼酸溶液中，用硫酸規(guī)范溶液滴定。根據(jù)用去的硫酸量，計(jì)算煤中氮的含量。2、試劑3、儀器、設(shè)備4、測定步驟〔1〕消化〔2〕堿化、蒸餾和吸收〔3〕滴定12/29/202364張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年二、氮的測定5、結(jié)果計(jì)算Nad－－空氣枯燥煤樣的氮含量，％；C－－硫酸規(guī)范溶液的濃度，mol/LV1－－硫酸規(guī)范溶液的用量，mL;V2－－空白實(shí)驗(yàn)時(shí)硫酸規(guī)范溶液的用量，mL;0.014－－氮〔1/2N2〕的毫摩爾質(zhì)量，g/mmol;m－－煤樣的質(zhì)量，g。6、方法討論前往12/29/202365張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年三、氧的計(jì)算氧的含量按下式計(jì)算當(dāng)空氣枯燥煤樣中碳酸鹽和二氧化碳含量＞2％時(shí)，那么Oad－－空氣枯燥煤樣的氧含量，％；St,ad－－空氣枯燥煤樣的全硫含量，％；Mad---空氣枯燥煤樣的水分含量，％；Aad---空氣枯燥煤樣的灰分含量，％；－－空氣枯燥煤樣中碳酸鹽和二氧化碳的含量，％。前往12/29/202366張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年硫是煤中的有害成分，硫的測定是煤質(zhì)分析的主要目的之一。作為熄滅、氣化、煉焦等用的煤，假設(shè)含硫量高，那么熄滅時(shí)產(chǎn)生的硫氧化物將對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用，同時(shí)污染大氣，并對(duì)生物環(huán)境呵斥惡劣的后果；如用于制半水煤氣，那么氣體中產(chǎn)生的硫化氫含量高且不易除凈，用此水煤氣消費(fèi)合成氨，其中的硫化氫會(huì)使催化劑中毒而失效；如用于煉焦工業(yè)，煤中高含量的硫分被帶入焦炭，而用這種焦炭進(jìn)展煉鋼，那么使鋼鐵產(chǎn)生熱脆性而無法運(yùn)用。因此工業(yè)消費(fèi)部門為了更好地掌握煤地質(zhì)量，合理利用資源，必需對(duì)煤中地含硫量進(jìn)展分析。第五節(jié)煤中全硫的測定12/29/202367張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年煤中的硫普通分為無機(jī)硫和有機(jī)硫兩大類。硫化物、硫酸鹽以及微量元素硫?qū)儆跓o機(jī)硫；煤中的有機(jī)硫常以硫醚、二硫化物等方式存在煤的構(gòu)造中，組成很復(fù)雜。工業(yè)分析通常不要求將無機(jī)硫和有機(jī)硫分別測定出來，而是測定其全硫的含量。測定煤中全硫量有艾氏卡法、庫侖法和高溫熄滅中和法。而艾氏卡法是世界公認(rèn)的測定煤中全硫量的規(guī)范方法，在仲裁分析中，可采用艾氏卡法。12/29/202368張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年方法提要將煤樣與艾氏卡試劑混合灼燒，煤中硫生成硫酸鹽，然后是硫酸根離子生成硫酸鋇沉淀，根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量計(jì)算煤中全硫的含量。試劑和資料艾氏卡試劑〔以下簡稱艾試劑〕：以兩份質(zhì)量的化學(xué)純輕質(zhì)氧化鎂與一份質(zhì)量的化學(xué)純無水碳酸鈉混合并研細(xì)至粒度小于0.2mm后保管在密閉容器中。鹽酸溶液：〔1+1〕水溶液氯化鋇溶液：100g/L甲基橙溶液：20g/L硝酸銀溶液：10g/L，參與幾滴硝酸，貯入深色瓶中。瓷坩堝：容量30mL和10~20mL兩種。一、艾氏卡法12/29/202369張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年儀器分析天平：感量0.0001g。馬弗爐：附測溫暖控溫儀表，能升溫到900℃，溫度可調(diào)并可通風(fēng)。測定步驟1.于30mL坩堝內(nèi)稱取粒度小于0.2mm的空氣枯燥煤樣1g〔準(zhǔn)確至0.0002g〕和艾試劑2g〔準(zhǔn)確至0.1g〕，混合均勻，再用1g〔準(zhǔn)確至0.1g〕艾試劑覆蓋。2.將裝優(yōu)煤樣的坩堝移入通風(fēng)良好的馬弗爐中，在1~2h內(nèi)從室溫逐漸加熱到800~850℃，并在該溫度下堅(jiān)持1~2h3.將坩堝從爐中取出，冷卻至室溫。用玻璃棒將坩堝中的灼燒物仔細(xì)攪松搗碎〔如發(fā)現(xiàn)有未燒盡的煤粒，應(yīng)在800~850℃下繼續(xù)灼燒0.5h〕，然后轉(zhuǎn)移到400mL燒杯中。用熱水沖洗坩堝內(nèi)壁，將洗液收入燒杯，再參與100~150mL剛煮沸的水，充分?jǐn)嚢琛＜僭O(shè)此時(shí)髦有黑色煤粒漂浮在液面上，那么本次測定作廢。12/29/202370張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年

4.用中速定性濾紙以傾瀉法過濾，用熱水沖洗3次，然后將殘?jiān)迫霝V紙中，用熱水仔細(xì)清洗10次，洗液總體積為250~300mL。5.向?yàn)V液中滴入2~3滴甲基橙指示劑，加鹽酸溶液中和后再過量2mL，使溶液成微酸性，將溶液加熱到沸騰，在不斷攪拌下滴加氯化鋇溶液10mL，在近沸情況下堅(jiān)持約2h，最后溶液體積為200mL左右。6.溶液冷卻或靜置過夜后用致密無灰定量濾紙過濾，并用熱水洗至無氯離子為止〔用NO3-檢驗(yàn)〕。7.將待沉淀的濾紙移入知質(zhì)量的瓷坩堝中，先再低溫下灰化濾紙，然后再溫度為800~850℃馬弗爐中灼燒20~40min，取出坩堝，在空氣中稍加冷卻后放入枯燥器中冷卻至室溫〔約25~30min〕,稱量。8.每配制一批艾試劑或改換其它恣意試劑時(shí)，應(yīng)進(jìn)展兩個(gè)以上空白實(shí)驗(yàn)〔除不加煤樣外〕，全部操作按本方法“4.測定步驟〞進(jìn)展，硫酸鋇質(zhì)量的極差不得大于0.0010g，取算術(shù)平均值作為空白值。12/29/202371張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年結(jié)果計(jì)算測定結(jié)果按下式計(jì)算：式中St.ad——空氣枯燥煤樣中全硫含量。%m1——硫酸鋇質(zhì)量，gm2——空白實(shí)驗(yàn)的硫酸鋇質(zhì)量，g0.4——由硫酸鋇換算為硫的系數(shù)m——煤樣質(zhì)量。g12/29/202372張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年本卷須知

1.艾氏法以測硫準(zhǔn)確為其特點(diǎn)，因此它用于仲裁分析，也是檢驗(yàn)其它測硫方法準(zhǔn)確性的根據(jù).2.艾氏法不用專門的儀器設(shè)備，普通煤質(zhì)實(shí)驗(yàn)室均具備條件，但對(duì)人員的操作要求較高。12/29/202373張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年3.必需在通風(fēng)下進(jìn)展半熔反響，否那么煤粒熄滅不完全而使部分硫不能轉(zhuǎn)化為SO2。這就是為什么在半熔終了后，用水抽提不得有黑色顆粒的緣故。4.在用水浸取、洗滌時(shí)，溶液體積不宜過大，當(dāng)參與BaC12溶液后，最后體積應(yīng)在200mL左右為宜。體積過大，雖然BaSO4的溶度積不大，但是也會(huì)影響測定值〔偏低〕。5.調(diào)理酸度到微酸性，同時(shí)再加熱，是為了消除CO32-的影響：2H++CO32-=H2O+CO212/29/202374張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年7.在洗滌過程中，每次吹入蒸餾水前，應(yīng)該將洗液都濾干，這樣洗滌效果較好。8.在灼燒前不得殘留濾紙，高溫爐也應(yīng)通風(fēng)。假設(shè)這兩方面不留意，BaSO4會(huì)被復(fù)原而導(dǎo)致測定結(jié)果偏低。BaSO4+2C=BaS+2CO26.在熱溶液中參與BaCl2溶液以及在攪拌下漸漸滴加，都是為了防止Ba2+部分過濃，以致呵斥部分［Ba2+］和[SO42-]的乘積大于溶度積而析出沉淀。在上述條件下可以使BaSO4晶體漸漸構(gòu)成，長成較大顆粒。12/29/202375張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年二、庫侖滴定法1、方法原理煤樣在催化劑作用下，在空氣流中熄滅分解，生成的SO2用碘化鉀吸收，電解碘化鉀溶液產(chǎn)生的I2滴定SO2，根據(jù)電解所需電量，計(jì)算出S的含量。2、試劑和資料3、儀器設(shè)備4、測定步驟〔1〕實(shí)驗(yàn)預(yù)備〔2〕測定順序12/29/202376張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年二、庫侖滴定法5、結(jié)果計(jì)算當(dāng)庫侖積分器最終顯示數(shù)為硫的質(zhì)量時(shí)，全硫含量按下式計(jì)算St,ad－－空氣枯燥煤樣的全硫含量，％；m1－－庫侖積分器顯示值，mg;m－－煤樣的質(zhì)量，mg。前往12/29/202377張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年三、高溫熄滅法1、方法原理煤在催化劑作用下，在氧氣流中熄滅，生成的硫氧化物，用過氧化氫溶液吸收，生成硫酸，用氫氧化鈉標(biāo)液滴定生成的硫酸，根據(jù)耗費(fèi)體積及濃度計(jì)算出煤中全硫的含量。2、試劑和儀器3、測定步驟〔1〕實(shí)驗(yàn)預(yù)備〔2〕測定〔3〕空白測定12/29/202378張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年三、高溫熄滅法4、結(jié)果計(jì)算〔1〕用氫氧化鈉規(guī)范溶液的濃度計(jì)算煤中全硫含量St,ad－－空氣枯燥煤樣的全硫含量，％；V1－－煤樣測定時(shí)，氫氧化鈉規(guī)范溶液的用量，mL;V0－－空白測定時(shí)，氫氧化鈉規(guī)范溶液的用量，mL;c－－氫氧化鈉規(guī)范溶液的濃度，mol/L;0.0016－－硫的毫摩爾質(zhì)量，g；f－－校正系數(shù)，P66m－－煤樣的質(zhì)量，g。12/29/202379張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年三、高溫熄滅法(2)用氫氧化鈉規(guī)范溶液的滴定度計(jì)算煤中全硫含量St,ad－－空氣枯燥煤樣的全硫含量，％；V－－煤樣測定時(shí)，氫氧化鈉規(guī)范溶液的用量，mL;V0－－空白測定時(shí)，氫氧化鈉規(guī)范溶液的用量，mL;T－－氫氧化鈉規(guī)范溶液的滴定度，g/mL;m－－煤樣的質(zhì)量，g。前往12/29/202380張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年第六節(jié)煤的發(fā)熱量的測定一、發(fā)熱量的表示方法二、發(fā)熱量的測定方法三、發(fā)熱量的計(jì)算法前往12/29/202381張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年煤的發(fā)熱量是煤質(zhì)分析的重要目的之一。1.煤作為動(dòng)力燃料，其發(fā)熱量越高，經(jīng)濟(jì)價(jià)值就越大。2.煤在熄滅或氣化過程中，還須用煤的發(fā)熱量計(jì)算熱平衡、耗煤量和熱效率。根據(jù)這些計(jì)算參數(shù)即可思索改良操作條件和工藝過程，從而設(shè)法到達(dá)最大的熱能利用率。煤的發(fā)熱量是表征煤炭各種特征的綜合目的，在煤質(zhì)研討中也是一個(gè)非常重要的參數(shù)。煤的發(fā)熱量也是反映煤化程度的目的，還常作為煤碳分類的目的。12/29/202382張紅梅工業(yè)分析2021-2021學(xué)年一、發(fā)熱量的表示方法煤的發(fā)熱量或熱值是指單位質(zhì)量的煤完全熄滅，當(dāng)熄滅產(chǎn)物冷卻到熄滅前的溫度時(shí)〔室溫〕所放出的熱量，用Q表示。發(fā)熱量的單位:J/g、kJ/kg或MJ/kg表示。過去曾運(yùn)用卡〔cal〕作單位，1