煤的比表面积测定.doc

煤的比表面积测定（全面版）资料
煤的比表面积测定
比表面积是指每克固体物质所具有的表面积。煤的比表面积也就是每克煤所具有的表面积．以m3/g 来表示．
固体表面都有吸附特性，煤对气体和液体有吸附现象。由煤经过特殊加工制成的活性炭其表面积可达1000m3/g ，是一种广泛应用的良好吸附剂。在吸附现象中起主要作用的是表面积和孔隙率，因而吸附作用的强弱与表面积有密切的关系。表面积越大，吸附作用也越强．煤的比表面积是煤的特殊加工工艺和气化工艺的一项重要的参数。最广泛，最普遍应用的是BET 法计算比表面积。因为氮气是化学惰性气体，而且在液氮温度下不易发生化学吸附，所以低温氮吸附法是最常用来测比表面积的一种方法。
一、方法简介：
将经过规定条件下干燥后的已知质量的煤样放入测定仪的试样管中，在－196℃下通入高纯氮，在不同相对压力下测定煤对氮的吸附量。　然后根据 BET 方程计算出每克煤的表面积，即煤的比表面积（m3/g ）。
二、仪器设备
容量法测定气体吸附的测定仪主要由试杆g 、气体量管和水银压力计组成，均由毛细管互相连接。气体量管是由5个逐渐递减容积的球组成，由毛细管彼此相连的每个球之间的容积用水银来校准，并融刻基准刻度。气体量管外有恒温水套管。水银压力计左侧支管除下部10cm 长以外，其余是毛细管。压力计附有刻度尺（米制）用来读取压力。
三、测定前的准备
l 、煤样的脱气干燥处理
煤样粒度不宜过细以免脱气处理时随气流损失，但又不宜过大，否则难以装入试样管内。煤样在测定比表面积前必须经过脱气干燥处理以除去煤吸附的气体和水．脱气干燥处理一般在真空度为1.33x10-2Pa ，温度在110 ℃下干燥16h ．认为在这样的条件下，煤的表面已无水（或其他气体吸附），然后将试样在无氧条件下冷到室温备用。
2 、等效死空间的校准煤的比表面积是根据吸附气体量来计算，而吸附气体量应由通入的气体体积减去未被吸附的气体体积所得．未被吸附的气体积即为等效死体积。其定义如下：在一定的室温、一定的液氮温度以及试样管浸泡到液氮中一固定标记刻度．在一定的吸附平衡压力下，试样管中未被吸附的气体体积（标准状态：273K 和1013hPa时的体积）。校准步骤如下：
( l ）系统抽真空达1.33Xl0-2Pa以上，并检漏之后即关闭s1 、s2：活塞．将装有液氮的容器套在试样管上，使试样管浸入液氮到一固定的刻度。
（2）调节量管下部的水银面到其最高刻度（即O 刻度）。
（3）通入高纯氮，将压力计左侧支管的水银面调到X 标记处，并记录气体压力。
（4）调水银面到量管的每一个刻度，记录相应压力．由于量管的体积是已知的，根据气体方程PAVA ＝PBVB , 可以计算出未知体积V1 , 取其平均值。
（5）测定包括装有样品的试样管到活塞S1的体积，也就是死空间V2 ．打开活塞S1 , 使高纯氮扩充到试样管内，形成平衡后记录压力，然后依次充填或排空量管球中的水银，记录量管上相应刻度下的压力。由下式计算死空间的体积：
P(V + V1 + V2 ) = K
式中：v ----里管球体积总和，cm3
V1---- 除试样管和皿管以外的体积，cm3
V2---- 死空间．cm3
P----量管球内未注入水银时的压力，mmHg 柱：
K----常数。
四、测定步骤
（1）将经过脱气干燥后已知质量的煤样（一般0.5g 左右，比表面积较大的煤应适当减少煤样量，否则吸附不易平衡，试验时间过长）放入试样管中，真空检漏后仍继续抽真空对煤样再进行脱气处理，直到系统内的压力维持在133x10-2Pa，脱气时间约1-6h 。
（2）关闭S1 , ，将样品管置于液氮中一固定标记，使煤样在-196℃下恒温。
（3）调节水银面到气体量管的最低刻度。通入高纯氮后关闭S3 ，测气体压力。打开S1 气体进入试样管与试样接触．当达到平衡时（压力在1min 内变化不超过0.lmmHg 柱），记录此时的压力。升高水银面达到逐次高度测得相应平衡压力（最多5个点）．由于气体在每克固体表面的吸附量V 依赖于气体的性质、固体表面性质、吸附平衡温度T 以及吸附质的平衡压力P ，即V =f ( T , P ，气体，固体）。当选定了吸附剂、吸附质及吸附平衡温度后则吸附量v 就只是吸附平衡压力P 的函数，则v =f ( P ) T 气体固体。由此可得到吸附等温线。

当平衡温度T 在吸附质的临界温度以下时则吸附质的平衡压力通常用相对压力X 来表示。设Ps 为吸附质在温度T 时的饱和蒸汽压，则X =P/Ps 。用氮气作吸附质时通常选用X 在0.3 --0.25 范围内的若干吸附量数据．由v 对X 作图得到吸附等温线，也就是各相对压力下的吸附量。（吸附等温线）
五、结果报告
测定了吸附量之后根据BET 方程计算比表面积。

图2 六方密堆积方式的吸附层平面的示愈图
假设单个被吸附氮分子所占的面积为a 。a 通常可由氮液态密度p 和其摩尔质量M 计算得到。
如果氮分子是半径r 的圆球，则在煤的表面上被吸附的氮分子以六方密堆积方式排列，如图2 所示。
由图2 可见，正六边形每边长等于分子的直径2r ，其面积则等于

煤的结渣性测定方法
一、方法简介
将3～6mm 粒度的试样装入制特的气化装置中，用木炭引燃，在规定鼓风强度下使其气化（燃烧）．待试样燃尽后停止鼓风，冷却，将残渣称量和筛分，以大于6mm 的渣块质量百分率表示煤的结渣性。
二、名词解释
1 、结渣率
试样在规定的鼓风强度下气化和嫩烧后，灰渣中粒度大于6mm 的渣块点总灰渣的质量百分数，称为试样在该鼓风强度下的结渣率。
2 、鼓风强度
试样气化或燃烧时，空气通过炉栅截面的平均流速，以m/s 表示。
3 、最大阻力
试样气化或燃烧时，料层对气流产生的最大阻力，以 hPa 表示。
4 、反应时间
试样气化或燃烧时，从点火开始到燃烧停止所经过的时间，以min 表示．
三、仪器、设备和材料
l 、结渣性测定仪：如图1 所示
2 、鼓风机：风量不小于12m3/ h ，风压不小于49hPa (500mmH2O 柱）。
3 、马弗炉：炉内加热室不小于下列尺寸：高140mm ，宽220mm ，深320mm 。炉后壁或上壁应有排气孔，并配有温度控制器。
图1 结滋性测定仪
4 、工业天平：最大称量1 kg ，感量0.01g
5 、振筛机：往复式，频率（240±20 ) min-1, 振幅（40±2 )mm 。
6 、圆孔筛：筛孔3mm 和6mm ，并配有筛盖和筛底。
7 、U 型压力计：可测量不小于49hPa ( 500mmH20 柱）压差。
8 、带孔铁铲：面积l00mm×IO0mm ，边高20mm ，底面均布直径2-2.5mm 的孔约100个。
9 、铁盘：用厚度1-1.5mm 的铁板制成，尺寸不应小于下列规定：长200mm ，宽150mm , 高40mm ，盘底四角有20mm 高的垫脚．
10 、木炭：无外来杂质的硬质木炭，粒度3-6mm 。
11 、石棉板：厚3-5mm 。
12 、小圆铁桶：容积400cm3。
13 、铁漏斗：薄铁皮制成．大口直径120mm ，小口直径45mm ，高约120mm 。
14 、板式毛刷1 把。
15 、搪瓷盘四个：尺寸约为长300mm 、宽200mm 、高30mm 。
四、试样的制备
l 、制备粒度3-6mm 空气干燥试样4kg 左右．
2 、挥发分焦渣特征小于或等于3 的煤样以及焦炭不需要经过破粘处理．
3 、挥发分焦渣特征大于3 的煤，按下列方法进行破粘处理。
①将马弗炉预先升温到300 ℃．
②量取煤样800cm3（同一鼓风强度重复测定用样量）放入铁盘内，扒平，使其厚度不超过铁盘高的邹。
③打开炉门，迅速将铁盘放入炉内，立即关闭炉门。
④待炉温回升到300 ℃以后，恒温30min 。然后将温度调到350 ℃，并在此温度下加热到挥发物逸完为止。
⑤打开炉站，取出铁盘，趁热用铁丝钩搅松煤样，并倒在振筛机上过筛．遇有大于6mm 的焦块时，轻轻压碎，使其全部通过6mm 筛子．取3～6mm 粒度煤样备用。
五、测定步骤
1 、取试样400cm3，并称量（称准到0 . 01g）。
2 、将试样倒入气化套内，扒平，将垫圈装在空气和烟气室之间，用锁紧螺母固紧。
3 、称取约15g木炭，放在带孔铁铲内，在电炉上加热至灼红．
4 、开动鼓风机、调节空气针形阀，使空气流量不超过2m 、。再将铁漏斗放在仪器顶盖位置处，把灼红的木炭从顶部倒在试样表面上，取下漏斗，扒平，拧紧顶盖，再仔细调节空气流量，使其达到规定值，开始计时．
5 、在测定过程中，随时观察空气流量是否偏离规定值，并及时调节，从与测压孔相接的压力计读出料层最大阻力。并记录。
6 、从观测孔观察到试样燃尽后，关闭鼓风机，记录反应时间。
7 、气化套冷却后取出全部灰渣，称其质量。
8 、将6mm 筛子和筛底叠放在振筛机上，然后把称量的灰渣全部转移到6mm 筛　子上，盖好筛盖。
9 、开动振筛机，振动30s，然后称出粒度大于6mm 渣块的质量。
10 、每个试样在0 . lm/s 、0.2m/s 和0.3m/s （相应于空气流量分别为2m3/h 、4m3/h、6m3/h）三种鼓风强度下分别进行重复测定。
在鼓风强度为0.2m/s 和0.3m/s 进行测定时，应先使风量在2m3/h 下保持3min，然后再调节到规定值。
六、结果计算：

七、精密度
每一试样按0.lm 店、0.2m/s 、0.3m /s 三种鼓风强度进行重复测定。两次重复性测定结果差值不得超过5.0 % （绝对值）。
八、测定记录和结果处理
1 、参阅结渣性测定记录表
2 、计算两次重复测定的平均值，并按GB/T483 规定的数据修约规则修约到小数后一位。
3 、在结渣性强度区域上（图2 ) ，以鼓风强度为横座标，平均结渣率为纵座标绘制结渣性曲线

煤的挥发分及其测定
煤的挥发分，即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体或液体）中减掉水分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。因为挥发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热解的产物，所以确切的说应称为挥发分产率。
　煤的挥发分不仅是炼焦、气化要考虑的一个指标，也是动力用煤的一个重要指标，是动力煤按发热量计价的一个辅助指标。
挥发分是煤分类的重要指标。煤的挥发分反映了煤的变质程度，挥发分由大到小，煤的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达70%，褐煤一般为40～60%，烟煤一般为10～50%，高变质的无烟煤则小于10%。所以世界各国和我国都以煤的挥发分作为煤分类的重要指标。
一、测定原理
煤在隔绝空气下加热，大致情况是：
1．< 100℃煤中吸附的气体和部分水逸出，<110℃内在水分逸尽，至200℃化合水逸出；
2．250℃第一次热解开始，有气体逸出，>350℃有焦油产生，550~600℃焦油逸尽；
3．>600℃第二次热解开始，气体再度逸出冷凝得高温焦，900~1000℃分解停止，残留物为焦炭。
煤的挥发分主要是由水分、碳氢氧化物和碳氢化合物组成，但物理吸附水（包括外在水分和内在水分）和矿物质生成的二氧化碳不属挥发分范围。
二、方法要点
称取一定量的空气干燥煤样，放在带盖的瓷坩埚中，在( 900±10)℃温度下隔绝空气加热7min，以减少的质量占煤样质量的百分数再减去该煤样水分含量作为挥发分产率。
三、仪器设备
1．挥发分测定仪

图 YX-GF/V7700 全自动挥发分仪
2．挥发分坩埚：带有配合严密盖的瓷坩埚，见下图所示。

图 挥发分坩埚
3．马弗炉：带有高温计和调温装置，温度能保持在(900±10)℃，并有足够的恒温区。炉后壁有一排气孔和一插热电偶的小孔。小孔位置应使热电偶插入炉内后其热接点在坩埚底和炉底之间，即距炉底20～30mm处。
4．坩埚架：用镍铬丝或其他耐热金属丝制成，规格尺寸能使所有的坩埚都在马弗炉恒温区内，坩埚底部位于热电偶热接点上方，距炉底20～30mm为准。见下图所示。

图 坩埚架
5．坩埚架夹。
6．分析天平：感量0.000lg。
7．秒表。
8．干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。
9．压饼机：能压制直径为10mm的煤饼。
四、测定步骤
用预先在900℃温度下灼烧至质量恒定的带盖瓷坩埚，称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样(1±0.01)g（称准至0.0002g），然后轻轻摇动坩埚，使煤样摊平，盖上盖，放在坩埚架上。褐煤和长焰煤应预先压饼，并切成3mm的小块。
将马弗炉预先加热至920℃左右，打开炉门迅速将放有坩埚的架子送入恒温区，并关上炉门，必须在3min内使炉温恢复至(900±10)℃，否则此次试验作废。准确加热7min。从炉中取出坩埚，放在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温(约20min)后称量。
五、结果计算
空气干燥煤样的挥发分按下式计算：

当空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳含量为2%～12%时，则按下式计算：

当空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳含量>12%时，则按下式计算：

式中 Vad —— 空气干燥煤样的挥发分产率，%：
m1 —— 煤样加热后减少的质量，g；
m —— 煤样质量，g；
Mad —— 空气干燥煤样的水分含量，%：
(CO2)ad —— 空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳的含量，%；
(CO2)ad(焦渣) —— 焦渣中二氧化碳对煤样质量的百分数，%。
六、挥发分测定的精密度
挥发分测定的重复性和再现性见下表规定。
表 挥发分测定结果的重复性和再现性要求
挥发分（Vad）/%
重复性限/%
再现性临界差/%
<20.00
20.00～40.00
>40.00
0.30
0.50
0.80
0.50
1.00
1.50
七、注意事项
煤的挥发分测定是一项规范性很强的试验，其结果完全取决于试验条件。其中试样质量、加热温度、加热时间、加热速度、坩埚的材质、形状和尺寸、试验设备的型号及坩锅架的大小、材料等，在一定程度上均能影响挥发分的测定结果。为此必须做到：
1．测定温度应严格控制在(900±10)℃，要定期对热电偶及毫伏计进行严格的校正。定期测量马弗炉恒温区，测定时坩埚必须放在恒温区。
2．炉温应在3min内恢复到(900±10)℃。因此马弗炉应经常验证其温度恢复速度是否符合要求，或手动控制。每次试验最好放同样数目的坩埚，以保证坩埚及其支架的热容量基本一致。
3．总加热时间（包括温度恢复时间）要严格控制在7min，用秒表计时。
4．坩埚应带有严密盖的瓷坩埚，形状、尺寸、总质量必须符合规定。
5．耐热金属做的坩埚架受热时不能掉皮，若沾在坩埚上会影响测定结果。
6．坩埚从马弗炉取出后，在空气中冷却时间不宜过长，以防焦渣吸水，坩埚在称量前不能开盖。
7．褐煤、长焰煤水分和挥发分很高，如以松散状态放入900℃炉中加热，则挥发分会骤然大量释放，把坩埚盖顶开带走碳粒，使结果偏高，而且重复性差。若将煤样压成饼，切成3mm小块后，使试样紧密可减缓挥发分的释放速度，因而可有效地防止煤样爆燃、喷溅，使测定结果可靠稳定。
八、焦渣特征
按下列规定区分焦渣特征，其序号即为焦渣特征代号。
1．粉状——全部是粉末，没有相互粘着的颗粒。
2．粘着——用手指轻碰即成粉末或基本上是粉末，其中较大的团块轻轻一碰即成粉末。
3．弱粘结——用手指轻压即成小块。
4．不熔融粘结——用手指使劲压才裂成小块，焦渣上表面无光泽，下表面稍有银白色光泽。
5．不膨胀熔融粘结——焦渣形成扁平的块，煤粒的界线不易分清，焦渣上表面有明显银白色金属光泽，下表面银白色光泽更明显。
6．微膨胀熔融粘结——用手指压不碎，焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽，焦渣表面有较小的膨胀泡（或小气泡）。
7．膨胀熔融粘结——焦渣上、下表面有银白色金属光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm。
8．强膨胀熔融粘结——焦渣上、下表面有银白色金属光泽，焦渣高度大于15mm。

煤的灰分及其测定
一、灰分测定的意义
灰分是降低煤炭质量的物质，在煤炭加工利用的各方面都带来有害的影响，因此测定煤的灰分对于正确评价煤的质量和加工利用等都有重要意义。 
1．灰分是表征煤炭质量的最主要指标，是考核煤矿和选煤厂煤炭产品质量的主要指标之一；商品煤灰分是煤矿、选煤厂和用（户）煤单位结算的依据；灰分也是现阶段我国制定煤炭出厂价格的基本依据。
2．煤用作动力燃料时，灰分增加，煤中可燃物质含量相对减少。矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而降低了煤的发热量；灰分影响锅炉操作（如易结渣、熄火），加剧了设备磨损，增加排渣量。煤用于炼焦时，灰分增加，焦炭灰分也随之增加，从而降低了高炉的利用系数。
3．煤的灰分大小，直接影响着煤作为工业原料和能源使用时的作用。如炼焦、气化、加氢液化以及制造石墨电极等都要求煤的灰分在一定限度以下，否则将影响这些工业的生产和产品质量。在工业利用上，灰分小于10%称为特低灰煤，灰分在10%～15%称为低灰煤，灰分在15%～25%称为中灰煤，灰分在25%~40%称为富灰煤，灰分大于40%为高灰煤。
灰分对煤而言，虽然是“废料”，如何变废为宝，各地都有很多成功的经验。如用煤灰制造硅酸盐水泥，矿渣支架、矿渣砖等。煤灰还可以改良土壤，此外，从煤灰中可提炼锗、镓、钠、钒等重要元素，为国防工业和其它工业提供原料。

二、灰分来源
煤中的灰分不是煤的固有成分，而是煤中所有可燃物质完全燃烧以及煤中矿物质在一定温度下产生一系列分解、化合等复杂反应后剩下的残渣。灰分常称为灰分产率。  
煤中矿物质分为内在矿物质和外在矿物质。内在矿物质，又分为原生矿物质和次生矿物质。
1．原生矿物质，是成煤植物本身所含的矿物质，其含量一般不超过1～2%；
2．次生矿物质，是成煤过程中泥炭沼泽液中的矿物质与成煤植物遗体混在一起成煤而留在煤中的。次生矿物质的含量一般也不高，但变化较大。
内在矿物质所形成的灰分叫内在灰分，内在灰分只能用化学的方法才能将其从煤中分离出去。
3．外来矿物质，是在采煤和运输过程中混入煤中的顶、底板和夹石层的矸石。外在矿物质形成的灰分叫外在灰分，外在灰分可用洗选的方法将其从煤中分离出去。
三、灰分的测定
灰分测定分为缓慢灰化法和快速灰化法。快速灰化法对某一矿区的煤，须经过缓慢灰化法反复核对，证明其误差不大时才可使用。快速法不作仲裁分析用。
方法要点：称取一定质量的空气干燥煤样，放入箱形电炉内，以一定的速度加热到( 815±10)℃，煤样在此条件下灼热到恒重，并冷却至室温后称重，以残留物质量占煤样原质量的百分数作为灰分产率。
1．仪器设备
测定方法需用下列仪器设备：
（1）箱形电炉：带有调温装置，能保持( 815±10)℃，炉膛应具有相应的恒温区，附有热电偶和高温表，炉子后壁上部具有直径25～30mm的烟囱，下部具有插入热电偶的小孔，小孔的位置应使热电偶的热接点在炉膛内能保持距炉底20～30mm的位置，炉门上应有一通气孔，直径约20mm。
（2）灰皿：长方形灰皿的底面为长45mm，宽22mm，高为14mm。
（3）干燥器：内装干燥剂（变色硅胶或块状无水氯化钙）。
（4）分析天平：精确到0.0001g。
（5）耐热板：瓷板或石棉板，宽度略小于炉膛，其规格与炉膛相适应。
2．测定方法
（1）缓慢灰化法（仲裁法）
①用预先灼烧至质量恒定并称出质量（称准到0.0002g）的灰皿，称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样(1±0.1)g（称准到0.0002g）。煤样在灰皿中要铺平，使其每平方厘米不超过0.15g。将灰皿送入温度不超过100℃的箱形电炉中，在自然通风和炉门留有15mm左右缝隙的条件下，用少于30min的时间内将炉温缓慢升温至约500℃，并在此温度下保持30min后，继续升至(815±10)℃，然后关上炉门并在此温度下灼烧1h。灰化结束后从炉中取出灰皿放在石棉板上盖上灰皿盖，在空气中冷却5min。然后移入干燥器中冷却至室温（约20min），称量。
②最后进行检查性灼烧，每次20min，直到质量变化小于O.OOlg为止，采用最后一次测定的质量作为计算依据，灰分小于15%时不进行检查性灼烧。
（2）快速灰化法
快速灰化法可作为日常分析用，但必须用缓慢法对本厂的煤反复核对后，才能使用快速灰化法测定煤中灰分。
方法提要：将装有煤样的灰皿由炉外逐渐送入预先加热至( 815±10)℃的马弗炉中，灰化并灼烧至质量恒定。以残留物的质量占煤样质量的百分数作为灰分产率。
测定步骤如下：
①用预先灼烧至质量恒定的灰皿，称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样(1±0.1)g，精确至0.0002g，均匀地摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质量不超过0.15g。将盛有煤样的灰皿预先分排放在耐热瓷板或石棉板上。
②将马弗炉加热到(815±10)℃，打开炉门，将放有灰皿的耐热瓷板或石棉板缓慢地推入马弗炉中，先使第一排灰皿中的煤样灰化。待5～lOmin后，煤样不再冒烟时，以不大于2cm/min的速度把二、三、四排灰皿顺序推进炉内炽热部分（若煤样着火发生爆燃，试验应作废）。
③关闭炉门，使其在(815±10)℃的温度下灼烧40min，然后从炉中取出灰皿，先放在空气中冷却5min，再移入干燥器中冷却到室温（约20min）后称量。
④最后再进行每次为20min的检查性灼烧，直到质量变化小于O.OOlg为止。采用最后一次灼烧后的质量作为计算依据。如遇检查灼烧时结果不稳定，应改用缓慢灰化法重新测定。灰分小于15%时不必进行检查性灼烧。
3．分析结果的计算
空气干燥煤样的灰分按下式计算：

式中 Aad —— 空气干燥煤样的灰分产率，%；
m1 —— 恒重后的残留物的质量，g，
m —— 空气干燥煤样的质量，g。
4．灰分测定的精密度
灰分测定结果的重复性和再现性要求见下表规定：
表 灰分测定结果的重复性和再现性要求
灰分（Aad）/%
重复性限/%
再现性临界差/%
<15.00
15.00～30.00
>30.00
0.20
0.30
0.50
0.30
0.50
0.70
5．测定灰分的注意事项
（1）煤中矿物质的变化
煤中矿物质在燃烧时许多组分都发生了化学变化，其反应方程式如下：
①当温度在400℃左右时：

即煤中的硫酸盐和硅酸盐发生脱水反应，失去结晶水。
②当温度在500℃左右时：

即煤中的碳酸盐在温度高于500℃时，则发生分解反应，生成氧化物和二氧化碳。
③当温度在600℃左右时：

即在400～600℃时，由于空气中氧的作用，发生了氧化反应。为使反应完全，一般让煤样在500℃保温一段时间，使煤中的黄铁矿硫和有机硫被完全氧化。
④当温度高于700℃时：
当温度高于700℃时，煤中的碱金属氧化物和氯化物部分发生分解，待温度达到800℃时分解反应基本完成。因此，煤的灰分测定温度规定为（815±10）℃。
（2）箱形电炉设烟囱的作用
试验结果表明，在不装烟囱的箱式电炉中测定灰分，由于通风不好，生成的二氧化硫不易排出，一部分会被灰中的碱性氧化物——氧化钙等吸收固定，以致灰分测定值偏高，同时也使煤灰的组成成分发生变化。因此箱式电炉后面应设一个烟囱，以保证炉内通风良好。
（3）测定灰分的温度条件
煤样用半小时从100℃升至500℃，在500℃停留30min，再将温度升到(815±10)℃灼烧，这样分段升温的目的是：
①从100℃升到500℃的时间控制为半小时，以使煤样在炉内缓慢灰化，防止爆燃，否则部分挥发性物质急速逸出将矿物质带走会使灰分测定结果偏低。
②在500℃停留30min，是使煤样燃烧时产生的二氧化硫在碳酸盐（主要是碳酸钙）分解前（碳酸钙在500℃以上才开始分解）能全部逸出，否则会同碳酸钙的分解产物氧化钙生成难分解的硫酸钙，使煤中硫分固定在煤层中。这样既增加煤灰中的含硫量，又增高煤的灰分。
③最终灼烧温度之所以定为(815±10)℃，是因为在此温度下，煤中碳酸盐分解结束而硫酸盐尚未分解。一般纯硫酸盐在1150℃以上才开始分解，但如与硅、铁共存，实际到850℃即开始分解。

煤的发热量的测定
一、发热量的表示方法
煤的发热量又称煤炭大卡，是煤炭在氧弹中燃烧时产生的热量（热值、大卡），根据输入硫、氢、全水分、分析水仪器自动计算出煤的高位发热量、低位发热量及收到基低位发热量。
煤的高位发热量，即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。实际上是由实验室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量。煤的弹筒发热量是在恒容(弹筒内煤样燃烧室容积不变)条件下测得的，所以又叫恒容弹筒发热量。由恒容弹筒发热量折算出来的高位发热量又称为恒容高位发热量。
煤的低位发热量，是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量，扣除煤中水分（煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水，以及煤中的游离水和化合水）的汽化热（蒸发热），剩下的实际可以使用的热量。同样，实际上由恒容高位发热量算出的低位发热量，也叫恒容低位发热量，它与在空气中大气压条件下燃烧时的恒压低位热量之间也有较小的差别。
二、发热量的测定方法---氧弹式热量计法
1. 方法提要
煤的发热量在氧弹热量计中进行测定，一定量的分析试样在氧弹热量计中、在充有过量氧气的氧弹内燃烧。氧弹热量计的热容最通过在相似条件下燃烧一定量的基准量热物苯甲酸来确定，根据点燃前后量热系统产生的温升，并对点火热等加热行校正即可求得试样的弹简发热量。
从弹筒发热量中扣除硝酸形成热和硫酸校正热（硫酸与二氧化硫形成热之差）后即得高位发热量。
对煤中的水分（煤中原有的水和氢燃烧生生成的水的汽化热进行校正后求得煤的低位发热量。
2．测定步骤
我国氧弹式量热计法采用的量热计有恒温式和绝式两种，其测定步骤简介如下。
称取1～1.1g分析煤样放在氧弹中，从氧气钢瓶充入氧气至初压为2.6～3.0MPa，利用用电流加热弹简内的金属丝使煤样着火。后者在过量的氧气中完全燃烧，其产物有CO2、H2O和灰以及燃烧后被水吸收形成的产物H2SO4和HNO3等。燃烧产生的热量被内套筒的水所吸收。根据水温的上升，并进行一系列的温度校正后，可计算出单位质量的煤燃烧时所产生的热量，即弹筒发热量Qb,ad。
恒温式和绝热式量热计的基本结构相似，其区别在于热交换的控制方式不同，前者在外筒内装入大量的水，使外筒水温基本保持不变，以减少热交换；后者是让外筒水温追随内筒水温而变化，故在测定过程中内外筒之间可以认为没有热交换。由于弹筒发热量是在在恒定体积下测定的，所以它是恒容发热量。
三、 结果计算
1．弹筒发热量（Qb,ad）的计算
①恒温式量热计

式中Qb,ad一分折试样的弹简发热量，J／g
E一量热计的热容量，J／K
tn一主期终点的温度，℃
t0一主期起点的温度，℃
hn一当温度为tn时温度计读数的校正值，℃
h0一当温度为t0时温度计读数的校正值，℃
C一辐射校正值，℃
q1一一点火热，J
q2一添加物（如包纸等）产生的总热量，J
m一一试样质量，g
H一贝克曼温度计的平均分度值
②绝热式量热计

2. 恒容高位发热量（）的计算

式中 一一分析煤样的高位发热量，J／g
一分析煤样的弹简发热量，J／g
一一由弹筒洗液测得的硫含量，％，通常用煤的全硫量代替
95一硫酸生成热校正系数，为0．01g硫生成硫酸的化学生成热和溶解热之和，J
一硝酸生成热校正系数，当Q．d≤16．70kJ／g时，a＝0．001；当16．70kJ／g＜Q，ad≤25．10k／g时，a＝0．0012；当Q．＞25．10k／g时，a＝0．0016
3. 恒容低位发热量（Qnet,v,ad）的计算

式中一分析煤样中氢的含量，％
一分析煤样中水分的含量
25一常数，相当于0.01g水的蒸发热，J。
煤的热稳定性测定
一、煤的热稳定性测定的意义
煤的热稳定性是指煤在高温燃烧或气化过程中对热的稳定程度，也就是煤块在高温作用下保持其原来粒度的性质。热稳定性好的煤在燃烧或气化过程中能以其原来的粒度燃烧或气化而不碎成小块或破碎较少；热稳定性差的煤在燃烧或气化过程中迅速破成小块，甚至成为煤粉。
要求使用块煤作燃料或原料的工业锅炉或煤气发生炉，如果使用热稳定性差的煤，将导致带出物增多、炉内粒度分布不均匀而增加炉内流体阻力，严重时甚至形成风洞而导致结渣，从而使整个气化或燃烧过程不能正常进行，不仅造成操作困难，而且还会降低燃烧或气化效率。因此，煤的热稳定性是生产、设计及科研单位确定气化工艺技术经济指标的重要依据之一。
二、煤的热稳定性分级
煤的热稳定性按下表进行分级。
表 煤的热稳定性分级
序号
级别名称
代号
热稳定性范围(TS+6),%
　1
低热稳定性煤
LTS
≤40
　2
较低热稳定性煤
RLTS
>40～50
　3
中等热稳定性煤
MTS
>50～60
　4
较高热稳定性煤
RHTS
>60～70
　5
高热稳定性煤
HTS
>70
三、煤的热稳定性测定
1．方法提要
量取6～13mm粒度的煤样约500cm3，称量并装入5个100cm3带盖坩埚中。在（850±15）℃的马弗炉中加热30min后取出冷却，称量，筛分。以粒度大于6mm的残焦质量占各级残焦质量之和的百分数作为热稳定性指标TS+6；以3～6mm和小于3mm的残焦质量占各级残焦质量之和的百分数作为热稳定性辅助指标TS3～6、TS-3。
2．仪器和设备
（1）马弗炉：恒温区不小于100mm×230mm。带有恒温调节装置并能保持在（850±15）℃。附有热电偶和高温计。炉后壁留有挥发分排出孔和热电偶插入孔。
（2）振筛机：往复机，振幅40±2mm；频率240±20min-1。
（3）圆孔筛：与振筛机相匹配的方形筛。孔径为6mm和3mm，并配筛盖和筛底盘。
（4）工业天平：最大称量1kg，感量为0.01g。
（5）带盖坩埚：容量为100cm3瓷坩埚或刚玉坩埚。
（6）坩埚架：用耐900℃以上的金属材料制成。根据马弗炉的恒温区的大小，坩埚架可以制成能放置5个或10个坩埚。
3．测定步骤
①按煤样制备方法的规定制备6～13mm粒度的空气干燥煤样1.5kg，仔细筛去小于6mm的粉煤，然后混合均匀，分成2份。
②用坩埚从两份煤样中各量取500cm3煤样，称量（称准到0.01g）并使两份质量一致（±1g）。将每份煤样分别装入5个坩埚，盖好坩埚盖并将坩埚放入坩埚架上。
③迅速将装有坩埚的架子送入已升温到900℃的马弗炉恒温区内。关好炉门，将炉温调到（850±15）℃，使煤样在此温度下受热30min。煤样刚送入马弗炉时，炉温有可能下降。此时要求在8min内炉温恢复到（850±15）℃，否则测定作废。
④从马弗炉中取出坩埚，冷却到室温，称量每份残焦的总质量（称准到0.01g）。
⑤将孔径6mm和3mm的筛子和筛底盘叠放在振筛机上。然后把称量后一份残焦倒入6mm筛子内。盖好筛盖并将其固定。
⑥开动振筛机，筛分10min。
⑦分别称量筛分后大于6mm、3～6mm及小于3mm的各级残焦的质量（称准到0.01g）。
⑧将各级残焦的质量相加，与筛分前的总残焦质量相比，二者之差不应超过±1g，否则测定作废。
4．结果计算
（1）煤的热稳定性指标和辅助指标按下式计算：

式中 TS+6 —— 煤的热稳定性指标，%；
TS3～6、TS-3 —— 煤的热稳定性辅助指标，%；
m —— 各级残焦质量之和，g；
m+6 —— 大于6mm残焦质量，g；
m3～6 —— 粒度为3～6mm残焦质量，g；
m-3 —— 小于3mm残焦质量，g。
（2）计算两次重复测定各级残焦指标的平均值。
（3）将各级残焦指标的平均值按数据修约规则修约到小数后一位，报出结果。
5．精密度
各项指标的两次重复测定的差值都不得超过3.0%。

煤的比表面积测定
比表面积是指每克固体物质所具有的表面积。煤的比表面积也就是每克煤所具有的表面积．以m3/g 来表示．
固体表面都有吸附特性，煤对气体和液体有吸附现象。由煤经过特殊加工制成的活性炭其表面积可达1000m3/g ，是一种广泛应用的良好吸附剂。在吸附现象中起主要作用的是表面积和孔隙率，因而吸附作用的强弱与表面积有密切的关系。表面积越大，吸附作用也越强．煤的比表面积是煤的特殊加工工艺和气化工艺的一项重要的参数。最广泛，最普遍应用的是BET 法计算比表面积。因为氮气是化学惰性气体，而且在液氮温度下不易发生化学吸附，所以低温氮吸附法是最常用来测比表面积的一种方法。
一、方法简介：
将经过规定条件下干燥后的已知质量的煤样放入测定仪的试样管中，在－196℃下通入高纯氮，在不同相对压力下测定煤对氮的吸附量。　然后根据 BET 方程计算出每克煤的表面积，即煤的比表面积（m3/g ）。
二、仪器设备
容量法测定气体吸附的测定仪主要由试杆g 、气体量管和水银压力计组成，均由毛细管互相连接。气体量管是由5个逐渐递减容积的球组成，由毛细管彼此相连的每个球之间的容积用水银来校准，并融刻基准刻度。气体量管外有恒温水套管。水银压力计左侧支管除下部10cm 长以外，其余是毛细管。压力计附有刻度尺（米制）用来读取压力。
三、测定前的准备
l 、煤样的脱气干燥处理
煤样粒度不宜过细以免脱气处理时随气流损失，但又不宜过大，否则难以装入试样管内。煤样在测定比表面积前必须经过脱气干燥处理以除去煤吸附的气体和水．脱气干燥处理一般在真空度为1.33x10-2Pa ，温度在110 ℃下干燥16h ．认为在这样的条件下，煤的表面已无水（或其他气体吸附），然后将试样在无氧条件下冷到室温备用。
2 、等效死空间的校准煤的比表面积是根据吸附气体量来计算，而吸附气体量应由通入的气体体积减去未被吸附的气体体积所得．未被吸附的气体积即为等效死体积。其定义如下：在一定的室温、一定的液氮温度以及试样管浸泡到液氮中一固定标记刻度．在一定的吸附平衡压力下，试样管中未被吸附的气体体积（标准状态：273K 和1013hPa时的体积）。校准步骤如下：
( l ）系统抽真空达1.33Xl0-2Pa以上，并检漏之后即关闭s1 、s2：活塞．将装有液氮的容器套在试样管上，使试样管浸入液氮到一固定的刻度。
（2）调节量管下部的水银面到其最高刻度（