煤化指標與煤質(zhì)分析

一、煤級分析中的有關概念煤的工業(yè)分類即煤的分類主要是依據(jù)煤級，而煤級劃分的依據(jù)是煤質(zhì)指標，特別是一些關鍵的煤質(zhì)指標。一些煤質(zhì)指標即煤化程度指標在前面已經(jīng)做過介紹，本節(jié)將圍繞煤的工業(yè)分類對一些煤級指標的獲得做概略介紹(煤質(zhì)學和煤化學已是獨立的學科)?！盎笔潜硎净灲Y果是以什么狀態(tài)下的煤樣為基礎而得出的，煤質(zhì)分析中常用的“基”有空氣干燥基、干燥基、收到基、干燥無灰基、干燥無礦物質(zhì)基。在新舊標準中，“基”采用的符號不同(表7-1)。表7-1 新舊標準中各種基采用的符號對照空氣干燥基是指以與空氣濕度達到平衡狀態(tài)的煤為基準，表示符號為 ad(air dry ba-sis); 干燥基是指以假想無水狀態(tài)的煤為基準，表示符號為 d(dry basis); 收到基是指以收到狀態(tài)的煤為基準，表示符號為 ar(as received); 干燥無灰基是指以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準，表示符號為 daf(dry ash free); 干燥無礦物質(zhì)基是指以假想無水、無礦物質(zhì)狀態(tài)的煤為基準，表示符號為 dmmf(dry mineral matter free)?？梢钥闯?，新的 “基”是用英文名詞的開頭字母表示的，而舊 “基”是用漢語拼音的字頭表示。二、主要的煤化指標煤化指標是通過煤的工業(yè)分析獲得的。工業(yè)分析也叫技術分析或?qū)嵱梅治?，包括煤中水分、灰分和揮發(fā)分的測定及固定碳的計算。煤的工業(yè)分析是了解煤質(zhì)特性的主要指標，也是評價煤質(zhì)的基本依據(jù)，根據(jù)工業(yè)分析的各項測定結果可初步判斷煤的性質(zhì)、種類和各種煤的加工利用效果及其工業(yè)用途。煤化程度指標簡稱煤化指標，又稱煤級指標。由于煤化作用是個復雜的過程，不同煤化階段中各種指標變化的顯著性各不相同，因此對于一定煤化階段往往具有不同的煤化程度指標(表7-2)。表7-2 常用煤級指標在不同煤級階段的變化情況注:①各指標測值的變化范圍按煤級增加的方向排列;②規(guī)律性差。(據(jù)楊起等，1988)有關煤的化學組成和煤的元素已在第六章中介紹，這里僅就煤質(zhì)分析中的一些關鍵指標如水分、灰分、揮發(fā)分、鏡質(zhì)體反射率等做簡略介紹。1.水分水分是一項重要的煤質(zhì)指標，它在煤的基礎理論研究和加工利用中都具有重要的作用。在現(xiàn)代煤炭加工利用中，有時水分高反是一件好事，如煤中水分可作為加氫液化和加氫氣化的供氫體。在煤質(zhì)分析中，煤的水分是進行不同基的煤質(zhì)分析結果換算的基礎數(shù)據(jù)。可以根據(jù)煤的水分含量來大致推斷煤的變質(zhì)程度。2.灰分煤的灰分不是煤中的固有成分，而是煤在規(guī)定條件下完全燃燒后的殘留物。它是煤中礦物質(zhì)在一定條件下經(jīng)一系列分解、化合等復雜反應而形成的，是煤中礦物質(zhì)的衍生物。它在組成和質(zhì)量上都不同于礦物質(zhì)，但煤的灰分產(chǎn)率與礦物質(zhì)含量間有一定的相關關系，可以用灰分來估算煤中礦物質(zhì)含量。煤中礦物質(zhì)來源有三，一是“原生礦物質(zhì)”，即成煤植物中所含的無機元素;二是“次生礦物質(zhì)”，即煤形成過程中混入或與煤伴生的礦物質(zhì)，三是“外來礦物質(zhì)”即煤炭開采和加工處理中混入的礦物質(zhì)。煤中存在的礦物質(zhì)主要包括黏土或頁巖、方解石(碳酸鈣)、黃鐵礦或白鐵礦以及其他微量成分，如無機硫酸鹽、氯化物和氟化物等。煤中灰分是另一項在煤質(zhì)特性和利用研究中起重要作用的指標。在煤質(zhì)研究中由于灰分與其他特性，如含碳量、發(fā)熱量、結渣性、活性及可磨性等有程度不同的依賴關系，因此可以通過它來研究上述特性。由于煤灰是煤中礦物質(zhì)的衍生物，因此可以用它來算煤中礦物質(zhì)含量。此外，由于煤中灰分測定簡單，而它在煤中的分布又不易均勻，因此在煤炭采樣和制樣方法研究中，一般都用它來評定方法的準確度和精密度。在煤炭洗選工藝研究中，一般也以煤的灰分作為一項洗選效率指標。3.揮發(fā)分煤樣在規(guī)定的條件下，隔絕空氣加熱，并進行水分校正后的揮發(fā)物質(zhì)產(chǎn)率即為揮發(fā)分。煤的揮發(fā)分主要是由水分、碳氫的氧化物和碳氫化合物(以CH4為主)組成，但煤中物理吸附水(包括外在水和內(nèi)在水)和礦物質(zhì)二氧化碳不屬揮發(fā)分之列。工業(yè)分析中測定的揮發(fā)分不是煤中原來固有的揮發(fā)性物質(zhì)，而是煤在嚴格規(guī)定條件下加熱時的熱分解產(chǎn)物，改變?nèi)魏卧囼灄l件都會給測定結果帶來不同程度的影響。影響揮發(fā)分測定結果的主要因素是加熱溫度、加熱時間、加熱速度，此外試驗設備的型式和大小，試樣容器的材質(zhì)、形狀和尺寸以及容器的支架都會影響測定結果，即測定結果取決于所規(guī)定的試驗條件，因此說它是一個規(guī)范性很強的試驗項目。煤的揮發(fā)分產(chǎn)率與煤的變質(zhì)程度有比較密切的關系———隨著變質(zhì)程度的加深，揮發(fā)分逐漸降低(表73)，因此根據(jù)煤的揮發(fā)分產(chǎn)率可以估計煤的種類。在我國及前蘇聯(lián)、美國、英國、法國、波蘭和國際煤炭分類方案中，都以揮發(fā)分作為第一分類指標。表7-3 揮發(fā)分與煤的變質(zhì)程度的關系根據(jù)揮發(fā)分產(chǎn)率和測定揮發(fā)分后的焦塊特性可以初步?jīng)Q定煤的加工利用途徑。如高揮發(fā)分的煤，干餾時化學副產(chǎn)品產(chǎn)率高，適于作低溫干餾原料，也可作為氣化原料;揮發(fā)分適中的煙煤，粘結性較好，適于煉焦。在配煤煉焦中，要用揮發(fā)分來確定配煤比，以將混煤的揮發(fā)分控制到適宜范圍25%～31%。此外，根據(jù)揮發(fā)分，可以估算煉焦時焦炭、煤氣、焦油和粗苯等產(chǎn)率。在燃煤中，可根據(jù)揮發(fā)分來選擇適于特定煤源的燃燒設備或適于特定設備的煤源。在氣化和液化工藝條件的選擇上揮發(fā)分也有一定的參考作用。在環(huán)境保護中，揮發(fā)分還作為制定煙霧法的一個依據(jù)。此外，揮發(fā)分與其他煤質(zhì)特性指標，如發(fā)熱量、碳和氫含量都有較好的相關關系。利用揮發(fā)分可以計算煤的發(fā)熱量和碳氫含量。4.煤的鏡質(zhì)體反射率煤的鏡質(zhì)體反射率是不受煤的巖石成分含量影響，但卻能反映煤化程度的一個指標。煤的鏡質(zhì)體反射率隨它的有機組分中碳含量的增加而增高，隨揮發(fā)分產(chǎn)率的增高而減少。也就是說同一顯微組分，在不同的變質(zhì)階段，反射率不同，它能較好地反映煤的變質(zhì)程度。因此，鏡質(zhì)體反射率是一個很有前途的煤分類指標。特別是對無煙煤階段的劃分，靈敏度大，是區(qū)分年老無煙煤、典型無煙煤和年輕無煙煤的一個較理想的指標。目前在國際上已有許多國家采用鏡質(zhì)體反射率作為一種煤炭分類指標。此外，煤的鏡質(zhì)體反射率在評價煤質(zhì)及煤炭加工利用等方面都有重要意義，如日本、西德等國家用鏡質(zhì)體反射率來指導煉焦配煤來控制煤質(zhì)量等等，而且在石油、地質(zhì)勘探研究方面也很有價值。反射率是指垂直反射時，反射光強度和入射光強度的百分比值，一般用R表示。煤地質(zhì)學測定煤的鏡質(zhì)體反射率是將已知反射率的標準片和煤樣(鏡質(zhì)體)放在顯微鏡下，在一定強度的入射光中，它們反射出的微弱光流，通過光電倍增管轉變?yōu)殡娏鞑⒈环糯蟪奢^強的電信號，然后將電信號輸出并饋入到記錄裝置。根據(jù)記錄裝置刻度盤上讀出標準片的反射光強度值和煤的鏡質(zhì)體的反射光強度值，按下式求出煤的鏡質(zhì)體反射率:煤地質(zhì)學式中:R鏡為煤的鏡質(zhì)體反射率;I標為標準片的反射光電流強度;I鏡為煤的鏡質(zhì)體反射光電流強度;R標為標準片的反射率。標準片的反射率R標按下式計算:煤地質(zhì)學式中:n為標準片的折射率;n0為樣品和物鏡之間介質(zhì)的折射率，空氣為1，香柏油一般為1.515～1.518。
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。