煤的工业分析与利用教案资料.doc

煤的工业分析与利用

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济源职业技术学院

毕 业 设 计（论 文）
(冶金化工系)

题 目 煤的工业分析及其利用
专 业 工业分析与检验
班 级 分析0801班
姓 名 高梦艺
学 号 08210108
指导教师 周鸿燕
完成日期 2010年10月18日—2010年12月26日
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目录
摘要 1
第一章 煤的形成及其分类 2
1.1煤的概念 2
1.1.1煤的形成条件 2
1.1.2煤的形成过程 3
1.2 煤形成与我国聚煤时期 4
1.2.1煤的形成 4
1.2.2我国主要的聚煤时期 4
1.3中国煤炭分类法 5
1.3.1无烟煤的分类表 5
1.3.2烟煤的分类表 6
1.3.3褐煤的分类表 7
1.4国际煤的分类标准 8
1.4.1国际煤炭分类概况 8
1.4.2国际煤分类法 8
1.4.3煤分类的意义 9
第二章 煤的工业分析 10
2.1煤中水分的测定 10
2.1.1煤中水分测定的意义 10
2.1.2煤中水分的存在形式 10
2.1.3煤中水分的测定 12
2.2 煤的灰分的测定 14
2.2.1煤中灰分测定的意义 15
2.2.2煤中灰分的测定方法 15
2.2.3 灰分对工业利用的影响 17
2.3煤的挥发分 18
2.3.1煤中挥发分测定意义 18
2.3.2挥发分的测定 18
2.4 煤中固定碳 20
2.4.1测定固定碳的意义 20
2.4.2 固定碳的含义 20
2.4.3固定碳的测定 20
2.5 煤中硫分分析 21
2.5.1 煤中硫分存在形态 21
2.5.2煤中硫对工业利用的影响 22
2.5.3 煤中硫的测定 22
2.6 发热量的测定 24
2.6.1 发热量的含义 24
2.6.2 发热量的测定 25
第三章 煤的合理利用 27
3.1 煤炭资源 27
3.1.1世界煤炭资源现状 27
3.1.2 我国煤炭资源现状 28
3.1.3我国煤炭资源的利用现状 29
3.2煤炭的合理利用 31
3.2.1 煤炭资源存在问题 31
3.2.2 煤的合理利用 34
致谢 37
参考文献 38

摘要
煤的工业分析是了解煤质特性的重要指标，也是评价煤质的基本标准。根据工业分析测定煤中的水分、灰分、挥发分、固定碳的计算结果，硫含量，及其发热量的计算。，可初步判断煤的性质，种类。各种煤的加工利用效果及其工业用途。工业分析测定的各个数据，是决定煤炭工业方向的理化指标。能真实反应煤自身特性的工业分析结果对煤的合理开发及科学有效利用具有可靠的指导意义。
关键词：煤 煤的工业分析 合理利用

第一章 煤的形成及其分类
1.1煤的概念
煤是植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。
1.1.1煤的形成条件
煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。虽然它的重要位置已被石油所代替，但在今后相当长的一段时间内，由于石油的日渐枯竭，必然走向衰败，而煤炭因为储量巨大，加之科学技术的飞速发展，煤炭汽化等新技术日趋成熟，并得到广泛应用，煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一。煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃化石，这就是煤炭的形成过程。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然椎积而成的，它的面积应当是很大的。因为在远古时期地球上到处都是森林和草原，因此，地下也应当到处有储存煤炭的痕迹；煤层也不一定很厚，因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质，又会被植物吸收，如此反复，最终被埋入地下时也不会那么集中，土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。 但是，无可否认的事实和依据，煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的，这是颠簸不破的真理，只要仔细观察一下煤块，就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹。如果把煤切成薄片放到显微镜下观察，就能发现非常清楚的植物组织和构造，而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西，有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。值得探讨的是它为何形成得如此集中，而且又是那么如此的优质呢？ 我们可以设想一下，在千百万年前的地质历史期间，由于气候条件非常适宜，地面上生长着繁茂高大的植物，在海滨和内陆沼泽地带，也生长着大量的植物，那时的雨量又是相当的充沛，当百年一遇的洪水或海啸等自然灾害降临时，就会淹没了草原，淹没了大片森林，那里的大小植物就会被连根拨起，漂浮在水面上，植物根须上的泥土也会随之被冲刷得干干净净，这些带着须根和枝杈的大小树木及草类植物也会相互攀缠在一起，顺流漂浮而下，一旦被冲到浅滩、湾叉就会搁浅，它们就会在那里安家落户，并且像筛子一样把所有的漂浮物筛选在那里，很快这里就会形成一道屏障，并且这个地方还会是下次洪水堆积植物残骸（也会有许多动物的残骸）的地方。当洪水消退后，这里就会形成一道逶迤的堆积植物残骸的丘岭，再经过长期的地质变化，这座植物残骸的丘岭就会逐渐地埋入地下，最后演变成今天的煤矿。植物当被压在地下，在长时间的缺氧高压的条件下便会形成煤。
1.1.2煤的形成过程
煤是地史时期植物的遗体堆积层埋在地下后，经过长期的地质作用而形成的。现在所知，在地史时期中有几次大的造煤时期，如晚古生代的石炭纪、二叠纪，中生代的侏罗纪及新生代的古近纪。理论上几乎所有的植物遗体只要具备成煤的条件，都可以转化成煤。那么为什么上面所说的几个地史时期产生的煤会特别多呢？
由植物变为煤的过程可以分为三个阶段：　　
一、菌解阶段，即泥炭化阶段。当植物堆积在水下被泥砂覆盖起来的时候，便逐渐与氧气隔绝，由厌气细菌参与作用，促使有机质分解而生成泥炭。通过这种作用，植物遗体中氢、氧成分逐渐减少，而碳的成分逐渐增加。泥炭质地疏松、褐色、无光泽、比重小，可看出有机质的残体，用火柴烧可以引燃，烟浓灰多。
二、煤化作用阶段，即褐煤阶段。当泥炭被沉积物覆盖形成顶板后，便成了完全封闭的环境，细菌作用逐渐停止，泥炭开始压缩、脱水而胶结，碳的含量进一步增加，过渡成为褐煤，这称为煤化作用。褐煤颜色为褐色或近于黑色，光泽暗淡，基本上不见有机物残体，质地较泥炭致密用火柴可以引燃，有烟。　　
三、变质阶段，即烟煤及无烟煤阶段。褐煤是在低温和低压下形成的。如果褐煤埋藏在地下较深位置时，就会受到高温高压的作用，使褐煤的化学成分发生变化，主要是水分和挥发成分减少，含碳量相对增加；在物理性质上也发生改变，主要是密度、比重、光泽和硬度增加，而成为烟煤。这种作用是煤的变质作用。烟煤颜色为黑色，有光泽，致密状，用蜡烛可以引燃，火焰明亮，有烟。烟煤进一步变质，成为无烟煤。无烟煤颜色为黑色，质地坚硬，有光泽，用蜡烛不能引燃，燃烧无烟煤。
1.2 煤形成与我国聚煤时期
1.2.1煤的形成  
煤是由古代植物经过复杂的生物化学、物理化学和地球化学作用转变而成的固体有机可燃矿产，其形成大体分为两个阶段———泥炭化阶段和煤化阶段。
（一）泥炭化阶段
在植物大量繁殖的浅海、湖泊或沼泽地区，植物死亡后大量残骸沉入水中并不断堆积，与空气隔绝，植物残骸经厌氧细菌分解发生脱羧基、羟基等作用，变成含水分很高的棕褐色凝胶状物质，这种物质就叫做泥炭，或称为泥煤。
（二）煤化阶段
由于地壳的下沉，泥炭被埋覆于地下，当泥炭层上面形成了岩石顶板后；即进入成煤的第二阶段———煤化阶段。煤化阶段根据作用的因素及所发生变化的不同，又可分为成岩作用阶段和变质作用阶段。在漫长的地质年代里，埋覆于地下的泥炭受顶板及上覆岩层的压力作用，发生了压紧、失水、硬结等物理和物理化学变化；同时化学组成也发生了缓慢变化，变成了密度较大、较致密的最年轻的煤种———褐煤，这个过程称为成岩作用阶段。
在褐煤形成后，通过地壳的进一步沉降，温度和压力都有了较大的变化，受高温、高压的影响，褐煤的结构与性质又发生了变化，从而成为烟煤或无烟煤，这个过程叫变质作用阶段，根据变质作用的程度，褐煤逐步形成各类烟煤及无烟煤。
煤的形成过程：
              泥炭化作用      成岩作用     变质作用        变质作用
    古代植物─────→ 泥炭─────→褐煤─────→烟煤─────→无烟煤
 1.2.2我国主要的聚煤时期
我国煤炭资源丰富，但聚煤时期相对集中主要有石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪。石炭纪的聚煤时期主要在晚石炭世，形成了华北、华东及中南地区的煤系，著名的太原组煤系就在这个时期形成，山西、河北地区的大矿区如西山、开滦、阳泉、晋城、潞安、汾西等都属该煤系；二叠纪的早二叠世和晚二叠世都有较强的聚煤作用，早二叠世主要形成了以华北为中心的山西组煤系；晚二叠世则主要形成了贵州境内的龙潭煤系；侏罗纪时期由于“燕山运动”遍及全国，此时期形成的煤田最多，主要集中于华北及西北地区；著名的煤田主要有神府、东胜煤田，大同煤田以及新疆地区的尚未开发的煤田；第三纪由于“喜马拉雅”造山运动的影响，在东北及东部沿海地区沉积了一些煤系，如抚顺、沈阳、珲春、舒兰以及山东的龙口等煤田，此时期形成的煤系以褐煤为主，仅抚顺为典型长焰煤和气煤。
1.3中国煤炭分类法
中国煤的分类依据表示煤化程度的干燥无灰基挥发分(Vdaf)、表示煤的工艺性能的粘结性指标（粘结指数G、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度b），将煤分为褐煤HM 、烟煤YM[长焰煤CY、不粘煤BN、弱粘煤RN、1/2中粘煤1/2ZN、气煤QM、气肥煤QF、1/3焦煤1/3JM、肥煤FM、焦煤JK、瘦煤SM、贫瘦煤PS、贫煤PM]和无烟煤[WY]三大类。
1.3.1无烟煤的分类表
我国无烟煤可以按照以下分类

表1-1煤的分类
类别
符号
数码
分 类 指 标
VR,
PM,%
无烟煤
WY
01，02，03
<10.0

烟 煤

YM
11，12，13，14，15，16
21，22，23，24，25，26
31，32，33，34，35，36
41，42，43，44，45，46

>10.0

褐 煤
HM
51，52
>37.0
<50

表1—2 无烟煤的分类
类别
符号
数码
分 类 指 标
VR,%
Hr*，%
无烟煤一号
WY1
01
0～3.5
0～2.0
无烟煤二号
WY2
02
>3.5～6.5
>2.0～3.0
无烟煤三号
WY3
03
>6.5～10.0
>6.5～10.0

1.3.2烟煤的分类表
表1—3烟煤的分类表
类别
符号
数码
分　　类　　指　　标
VR，%
G
Y,mm
b,
贫煤
PM
11
>10.0～20.0
=<5

贫瘦煤
PS
12
>10.0～20.0
>5～20

瘦煤

SM
13

14
>10.0～20.0>10.0～20.0
>20～50
>50～65

焦煤

JM
15

24
25
>10.0～20.0>10.0～20.0
>65>50～65>65
<25.0

<25.0
(<150) (<150)

肥煤

FM
16

26
36

>0.0～20.0>20.0～28.0>28.0～37.0
(>85)
(>85)
(>85)

>25.0>25.0>25.0
(>150) (>150) (>220)
1/3焦煤
1/3JM
35

>28.0～37.0
>65*
<25.0
<220
气肥煤
QF
36
>37.0
(>85)*
>25.0
(>220)

气煤

QM
34

43
44
45
28.0～37.0>37.0
>37.0>37.0
>50～60>35～50>50～65>65
<25.0
(<220)
1/2中粘煤
BN
23

33
>20.0～28.0
>28.0～37.0
>30～50
>30～50

弱粘煤
BN
22

32
>20.0～28.0
>28.0～37.0
>5～30
>5～30

不粘煤
BN
21

31
<30.0～28.0
>28.0～37.0
<5
<5

长焰煤
CY
41
42
>37.0
>37.0
<5
<5～35

1.3.3褐煤的分类表
表1—4褐煤的分类表

类别

符号

数码
分　　类　　指　　标

Pm，%

>30～50
褐煤一号
HM1
51
0～30
?
褐煤二号
HM2
52
>30～50
<24

1.4国际煤的分类标准
1.4.1国际煤炭分类概况
为在国际间对煤炭分类方法有一个共同的认识，以利于科学技术交流和国际贸易的发展，由一部分主要产煤和用煤国家共同研究提出的一种煤炭分类方法。这种煤炭分类方法最初由联合国欧洲经济委员会煤炭委员会于1949年组成了一个国际煤炭分类工作组研究制订国煤炭分类方案。
    硬煤为烟煤无烟煤的统称。指恒湿无灰基高位发热量大于或等于24MJ/Kg,镜质组平均随机反射率大于或等于0.6的煤。硬煤国际分类是以干燥无灰基挥发分为第一指标，表示煤的煤化程度，当挥发分大于33％，则以恒湿无灰基高位发热量为辅助指标；以表示煤粘结性的坩埚膨胀序数或罗加指数为第二指标；以表示煤的焦性的格一金焦型或奥一阿膨胀度为第三指标，将煤分为62个类别，每个类别以3位阿拉伯数字表示，其中烟煤59类，无烟煤3类。为便于煤炭贸易和统计，又将性质相近的类别煤分为11个统计组。褐煤国际分类是对恒湿无灰基高位发热量小于24MJ/Kg的煤（以这个界限与硬煤区分）以铝甑法焦油产率和新采煤样无灰基总水分为分类指标，将褐煤分为6类5组30个牌号，各个牌号均以2位阿拉伯数字表示。
1.4.2国际煤分类法
一、硬煤国际分类
硬煤为烟煤、无烟煤的统称，硬煤国际分类是以干燥无灰基挥发分为第一指标，表示煤的煤化程度，当挥发分大于33%，则以恒湿无灰基高位发热量为辅助指标，以表示煤黏结性的自由膨胀序数或罗加指数为第二指标，以表示煤的结焦性的格金焦型或奥阿膨胀度为第三指标。
具体分类如下：
首先以挥发分把硬煤划分为0～9共10个类别，而6～9类煤需再按恒湿（30℃，相对湿度96%时）无灰基煤的高位发热量的大小来划分类别。在1类煤中，又按挥发分划分为A、两个小组。A组煤的Vdaf>3%～6.5%,B组煤的Vdaf>6.5%～10%。
然后在上述0～9类硬煤中，再按煤的黏结性指标（自由膨胀序数或罗加指数）划分为0～3共4个组别。
二、在国际硬煤分类中把烟煤和无烟煤（两者统称硬煤）划分成62个煤种，其中烟煤59种，无烟煤3种。此外，它还把煤质特征相接近的几个煤种合并成Ⅰ～Ⅳ、ⅤA、ⅤB、ⅤC、ⅤD、ⅥA、ⅥB及Ⅶ共11个统计组。各统计组大致相当于我国新煤分类G5751-86中的大类煤。两者的相互对照关系如表。
中国煤分类与硬煤国际分类对照关系。
表1—6中国煤分类与硬煤国际分类对照关系表
统计组别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
ⅤA
ⅤB
相当于中国煤分类的大类别
无烟煤
贫煤
贫煤、贫瘦煤、不黏煤
瘦煤、焦煤、贫瘦煤
焦煤、瘦煤
焦煤、肥煤

1.4.3煤分类的意义
煤炭是我国重要的基础能源和重要原料，在国民经济中具有重要的战略地位。目前，我国煤炭工业经过多年的持续改革和发展取得了长足的进展。全国产量1000万吨以上的煤炭生产企业达到了31家。但是，从全行业来看，煤炭产业依然属于劳动密集型产业，存在的问题依然很突出。集中表现为产业集中度低，矿井数量多，单井规模小，机械化程度低，安全事故多发，安全管理水平极待提高等。针对这种状况，国家做出了要有序发展煤炭工业、加快大型煤炭基地建设、形成若干个亿吨级煤炭骨干企业的战略决策。目前国家发改委已经正式批复了神东等13个大型煤炭基地建设规划。
第二章 煤的工业分析
煤的工业分析，又叫煤的技术分析或实用分析，是评价煤质的基本依据。在国家标准中，煤的工业分析包括煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。通常煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定， 又叫煤的全工业分析
2.1煤中水分的测定
水分是指单位质量的煤中水的含量。煤的水分有内在水分和外在水分两种。吸附在煤颗粒内部的毛细孔中的水称为内在水分；附着在煤颗粒表面上的水称为外在水分。外在水分可以借助于机械方法脱除；内在水分只有火力干燥才能脱除。
2.1.1煤中水分测定的意义
水分是一项重要的煤质指标，它在煤的基础理论研究和加工利用中都具有重要的作用。根据煤中水分随煤的变质程度加深而呈规律性变化，我们可以由煤的水分含量来大致推断煤的变质程度，许多国家还将它和发热量相结合，利用一项叫做“无水无灰基发热量”的指标等进行年轻煤的细分类。
煤的水分对其加工利用、贸易和储存运输都有很大的影响。一般说来水分高不是一件好事。例如在锅炉燃烧中，水分高会影响燃烧稳定性和热传导；在炼焦工业中，水分高会降低焦炭产率，而由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期；在煤炭贸易上，煤的水分是一个重要的计质和计量指标。
在现代煤炭加工利用中，有时水分高反而是一件好事，如煤中水分可作为加氢液化和加氢气化的供氢体。
2.1.2煤中水分的存在形式
煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加，煤中有用成分相对减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车皮周转，加剧了运输的紧张。煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。随着矿井开采深度的增加，采掘机械化的发展和井下安全生产的加强，以及喷露洒水、煤层注水、综合防尘等措施的实施，原煤水分呈增加的趋势。为此，煤矿除在开采设计上和开采过程中的采煤、掘进、通风和运输等各个环节上制定减少煤的水分的措施外，还应在煤的地面加工中采取措施减少煤的水分。
　1、煤中游离水和化合水
　　煤中水分按存在形态的不同分为两类，即游离水和化合水。游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分；化合水也叫结晶水，是以化合的方式同煤中矿物质结合的水。如硫酸钙（CaSO4.2H2O）和高龄土（AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的结晶水。游离水在105～110度的温度下经过1～2小时可蒸发掉，而结晶水通常要在200度以上才能分解析出。煤的工业分析中只测试游离水，不测结晶水。
2、煤的外在水分和内在水分
　　煤的游离水分又分为外在水分和内在水分。
　　外在水分，是附着在煤颗粒表面的水分。外在水分很容易在常温下的干燥空气中蒸发，蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了。
　　内在水分，是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内在水分需在100C以上的温度经过一定时间才能蒸发。
　　最高内在水分，当煤颗粒内部毛细孔内吸附的水分达到饱和状态时，这是煤的内在水分达到最高值，称为最高内在水分。最高内在水分与煤的孔隙度有关，而煤的孔隙度又于煤的煤化程度有关，所以，最高内在水分含量在相当程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好地区分低煤化度煤。如年轻褐煤的最高内在水分多在25%以上，少数的如云南弥勒褐煤最高内在水分达31%。最高内在水分小于2%的烟煤，几乎都是强粘性和高发热量的肥煤和主焦煤。无烟煤的最高内在水分比烟煤有有所下降，因为无烟煤的孔隙度比烟煤增加了。
　（3）煤的全水分
全水分，是煤炭按灰分计价中的一个辅助指标。煤中全水分的含义。煤中全水分，是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分和内在水分之和。必须指出的是，化验室里测试煤的全水分时所测的煤的外在水分和内在水分，与上面讲的煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分是完全不同的。化验室里所测的外在水分是指煤样在空气中并同空气湿度达到平衡时失去的水分（这是吸附在煤毛细孔中的内在水分也会相应失去一部分，其数量随当时空气湿度的降低和温度的升高而增大），这时残留在煤中的水分为内在水分。显然，化验室测试的外在水分和内在水分，除与煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分有关外，还与测试是空气的湿度和温度有关。
2.1.3煤中水分的测定
本标准规定了煤的两种水分测定方法。其中通氮干燥法法适用于所有煤种，空气干燥法仅适用于烟煤和无烟煤。
在仲裁分析中遇到有用空气干燥煤样水分进行校正以及基的换算时，应用通氮干燥法测定空气干燥煤样的水分。本文采用了通氮干燥法和空气干燥法。
通氮干燥法
一、方法提要
称取一定量的空气干燥煤样，置于105～110℃干燥箱中，在干燥氮气炉中干燥到质量恒定。然后根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数。
实验试剂：氮气：纯度99.9%，含氧量小于0.01%。
无水氯化钙（HGB 3208）：化学纯，粒状。变色硅胶：工业用品。
二、实验仪器、设备
1、小空间干燥箱：箱体严密，具有较小的自由空间，有气体进、出口，并带有自动控温装置，能保持温度在105～110℃范围内。
2 、玻璃称量瓶：直径40mm，高25mm，并带有严密的磨口盖。
3、干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。
4、干燥塔：容量250mL，内装干燥剂。
5、流量计：量程为100～1000 mL/min。
6、分析天平：感量为0.1mg。
三、分析步骤
1、在预先干燥和已称量过的称量瓶内称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样（1±0.1）g，称准至0.0002g，平摊在称量瓶中。
2、打开称量瓶盖，放入预先通入干燥氮气并已加热到105～110℃的干燥箱中。烟煤干燥1.5h，褐煤和无烟煤干燥2h。
注：在称量瓶放入干燥箱前10min开始通氮气，氮气流量以每小时换气15次为准。
3、从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温（约20min）后称量。
4、进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样质量的减少不超过0.0010g或质量增加时为止。在后一种情况下，采用质量增加前一次的质量为计算依据。水分在2.00%以下时，不必进行检查性干燥。
空气干燥法
一、方法提要
    称取一定量的空气干燥煤样，置于105～110℃干燥箱中，于空气流中干燥到质量恒定。根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数。
二、实验仪器、设备
1、鼓风干燥箱：带有自动控温装置，能保持温度在105～110℃范围内。
2、玻璃称量瓶：、直径40mm，高25mm，并带有严密的磨口盖。
3、干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。
4、分析天平：感量为0.1mg。
三、分析步骤
1、在预先干燥和已称量过的称量瓶内称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样（1±0.1）g，称准至0.0002g，平摊在称量瓶中。
2、打开称量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到105～110℃的干燥箱中。在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1h，褐煤和无烟煤干燥1～1.5h。
    注：预先鼓风是为了使温度均匀，将装有煤样的称量瓶放入干燥箱前3～5min就开始鼓风。
3、从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温（约20min）后称量。
4、进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样质量的减少不超过0.0010g或质量增加时为止。在后一种情况下，采用质量增加前一次的质量为计算依据。水分在2.00%以下时，不必进行检查性干燥。
四、结果的计算
空气干燥煤样的水分按式（1）计算：
Mad = m1/m
式中：
Mad----空气干燥煤样的水分，单位为百分数（
m----称取的空气干燥煤样的质量，单位为克（g）；
m1----煤样干燥后失去的质量，单位为克（g）。
实验数据如下：
编号
1
2
称量瓶质量（g）
20.4039
20.3781
煤与称量瓶质量（g）
21.4235
21.3735
干燥后煤与称量瓶质量（g）
21.4060
21.3639
煤质量（g）
1.0196
0.9954
空气干燥煤样水分﹙%﹚
1.72
0.96
平均值﹙％﹚
1.34

五、水分测定的精密度
水分测定的重复性如表1规定：
表2—1水分测定的重复性
水分（Mad）/%
重复性限/%
＜5.00
0.20
5.00～10.00
0.30
＞10.00
0.40
2.2 煤的灰分的测定
煤中的灰分是指燃烧后剩余的不可燃矿物质。它可分为内在灰分（固有灰分）和外来灰分两部分。
内在灰分是生成煤的植物中的不可燃矿物质，以及在煤的生成过程中进入的不可燃矿物质。内在灰分含量较少，在煤中的分布也较均匀，有时呈层状分布。
外来灰分是在煤开采、储运过程中进入的不可燃矿物质。在煤中的分布很不均匀，含量也受自然条件影响。
灰分是煤中的害杂质，含量在5%—40%之间。煤中灰分越高，可燃成分相对降低，发热量减小，且影响煤的着火与燃烧，使燃烧效率下降。
2.2.1煤中灰分测定的意义
煤中灰分是另一项在煤质特性和利用研究中起重要作用的指标。在煤质研究中由于灰分与其他特性，如含碳量、发热量、结渣性、活性及可磨性等有程度不同的依赖关系，因此可以通过它来研究上述特性。由于煤灰是煤中矿物质的衍生物，因此可以用它来计算煤中矿物质含量；由于灰分测定简单，而它在煤中的分布又不易均匀，因此在煤炭采样和制样设备和方法研究中，一般都用它作为偏移和精密度的评定参数；在煤炭洗选工艺研究中，一般也以煤的灰分作为一项洗选效率指标。在煤的燃烧和气化中，根据煤灰含量以及它的诸如熔点、黏度、导电性和化学组成等特性来预测燃烧和气化中可能出现的腐蚀、沾污、结渣问题，并据此进行炉型选择和煤灰渣利用研究；在炼焦工业中用煤的灰分量来预计焦炭中的灰分，煤的灰分越高，有效碳的产率就越低；在商业上根据煤灰含量来定级论价等。
2.2.2煤中灰分的测定方法
本标准包括两种测定煤中灰分的方法，即缓慢灰化法和快速灰化法。缓慢灰化 法为仲裁法；快速灰化法可作为例常分析方法。
一。 缓慢灰化法
A.方法提要
称取一定量的空气干燥煤样，放入马弗炉中，以一定的速度加热到815±10 ℃，灰化并灼烧到质量恒定。以残留物的质量占煤样质量的百分数作为灰分产率。
B. 仪器、设备
马弗炉：能保持温度为815±10℃。炉膛具有足够的恒温区。炉后壁的上 部带有直径为25～30mm的烟囱，下部离炉膛底20～30mm处，有一个插热电偶 的小孔，炉门上有一个直径为20mm的通气孔。
瓷灰皿：长方形，底面长45mm，宽22mm，高14mm
干燥器：内装变色硅胶或无水氯化钙。
分析天平：感量0.0001g。
耐热瓷板或石棉板：尺寸与炉膛相适应。
C. 分析步骤
用预先灼烧至质量恒定的灰皿，称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样1 ±0.1g，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。
将灰皿送入温度不超过100℃的马弗炉中，关上炉门并使炉门留有15mm 左右的缝隙。在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至约500℃，并在此温度下保持 30min。继续升到815±10℃，并在此温度下灼烧1h。
从炉中取出灰皿，放在耐热瓷板或石棉板上，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。
进行检查性灼烧，每次20min，直到连续两次灼烧的质量变化不超过0.001g 为止。用最后一次灼烧后的质量为计算依据。灰分低于15%时，不必进行检查性灼烧。
B 快速灰化法
  本标准包括两种快速灰化法：方法一和方法二。
方法一
1.方法提要
将装有煤样的灰皿放在预先加热至815±10℃的灰分快速测定仪的传送带上，煤样自动送入仪器内完全灰化，然后送出。以残留物的质量占煤样质量的百分数作为灰分产率。
2.专用仪器：快速灰分测定仪
3. 分析步骤
a.将灰分快速测定仪预先加热至815±10℃。
b.开动传送带并将其传送速度调节到17mm/min左右或其他合适的速度。
c.用预先灼烧至质量恒定的灰皿，称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样0.5 ±0.01g，精确至0.0002g，均匀地摊平在灰皿中。
d.将盛有煤样的灰皿放在灰分快速测定仪的传送带上，灰皿即自动送入炉中。
e.当灰皿从炉内送出时，取下，放在耐热瓷板或石棉板上，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。
方法二
1.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。
2. 仪器、设备：马弗炉：能保持温度为815±10℃。炉膛具有足够的恒温区。炉后壁的上部带有直径为25～30mm的烟囱，下部离炉膛底20～30mm处，有一个插热电偶 的小孔，炉门上有一个直径为20mm的通气孔。
瓷灰皿：长方形，底面长45mm，宽22mm，高14mm
干燥器：内装变色硅胶或无水氯化钙。
分析天平：感量0.0001g。
耐热瓷板或石棉板：尺寸与炉膛相适应。
3.分析步骤
a.用预先灼烧至质量恒定的灰皿，称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样1± 0.1g，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。 盛有煤样的灰皿预先分排放在耐热瓷板或石棉板上。
b.将马弗炉加热到850℃，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5～10min后，煤样不再冒烟时， 以每分钟不大于2mm的速度把二、三、四排灰皿顺序推入炉内炽热部分(若煤样着火发生爆燃，试验应作废)。    
c.关上炉门，在815±10℃的温度下灼烧40min。
d.从炉中取出灰皿，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。
实验数据如下：
编号
1
2
灰皿质量（g）
16.8199
13.7986
煤与灰皿质量（g）
17.7333
14.7341
灰化后煤与灰皿质量（g）
17.2352
14.2947
煤质量（g）
0.9134
0.9355
空气干燥煤样灰分﹙%﹚
45.47
53.03
平均值﹙％﹚
54.53

2.2.3 灰分对工业利用的影响
煤中灰分是煤炭计价指标之一。在灰分计加重，灰分是计价的基础指标；在发热量计加重，灰分是计价的辅助指标。灰分是煤中的有害物质，同样影响煤的使用、运输和储存。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，影响了锅炉操作（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。
2.3煤的挥发分
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。
2.3.1煤中挥发分测定意义
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。煤的挥发分反应了煤的变质程度，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%。煤的挥发分和煤岩组成有关，角质类的挥发分最高，镜煤、亮煤次之，丝碳最低。所以世界各国和我国都以煤的挥发分作为煤分类的最重要的指标。
2.3.2挥发分的测定
一、 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）℃下，隔绝空气加热7min。以减少的质量占煤样质量的百分数，减去该煤样的水分含量作为煤样的挥发分。
二、 仪器设备
（1）挥发分坩埚：带有配合严密盖的瓷坩埚，坩埚总质量为15～20g。
（2）马弗炉：带有高温计和调温装置，能保持温度在（900±10）℃，并有足够的（900±10）℃的恒温区。炉子的热容量为当起始温度为920℃时，放入室温下的坩埚架和若干坩埚，关闭炉门后，在3min内恢复到（900±10）℃。炉后壁有一个排气孔和一个插热电偶的小孔。小孔的位置应使热电偶插入炉内后其热接点在坩埚和炉底之间，距炉底20～30mm处。
马弗炉的恒温区应在关闭炉门下测定，并至少每年测定一次。高温计（包括毫伏和热电偶）至少每年校准一次。
（3）坩埚架：用镍铬丝或其他耐热金属丝制成，其规格尺寸以能使所有的坩埚都在马弗炉恒温区内，并且坩埚底部紧邻热电偶热接点上方。
（4）干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。
（5）分析天平：感量0.1mg。
（6）压饼机：螺旋式或杠杆式压饼机，能压制直径约10mm的煤饼。
（7）秒表。
三、 分析步骤
（1）在预先于900℃温度下灼烧至质量恒重的带盖瓷坩埚中，称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样（1±0.01）g（称准至0.0002g），然后轻轻振动坩埚，使煤样摊平，盖上盖，放在坩埚架上。
（2）褐煤和长焰煤应预先压饼，并切成约3mm的小块。
（3）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，立即关上炉门并计时，准确加热7min。坩埚及架子放入后，要求炉温在3min内恢复至（900±10）℃，此后保持在（900±10）℃，否则此次试验作废。加热时间包括温度恢复时间在内。
（4）从炉中取出坩埚，放入空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温（约20min）后称重。
四 结果计算

实验数据如下：
编号
1
2
坩埚质量（g）
29.7001
28.3510
煤与坩埚质量（g）
30.7079
29.3477
加热后煤与坩埚质量（g）
30.5636
29.2413
减少质量（g）
0.1444
0.1064
煤质量（g）
1.0078
0.8903
空气干燥煤样水分﹙%﹚
1.72
0.96
空气干燥煤样挥发分﹙%﹚
11.17
10.99
平均值﹙％﹚
11.08

2.4 煤中固定碳
测定煤的挥发分时，剩下的不挥发物称为焦渣。焦