浅谈粒度对煤的工业分析的影响 郭文杰 ・ 朱建芳 段嘉敏 （１．河北省矿井灾害防治重点实验室，北京１０１６０１； ２．华北科技学院安全工程学院，北京１０１６０１） 摘要：煤的工业分析是研究煤质特性、判断煤的种类及评价煤质的重要方法，同时又是某些试验的前提。因此，在 深入了解煤的工业分析含义的基础上对各指标进行准确测定具有重要的意义。本文对煤的工业分析指标作了介绍，说明 了各指标的基本含义与联系。采用工业分析仪对不同粒度的煤样进行工业分析，研究了粒度对煤的工业分析各指标的影 响。 关键词：煤的工业分析；工业分析仪；粒度 中图分类号￣Ｆ４０６．３；ＴＱ５３３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８－０１５５（２０１７）０７－００１９－０２ 煤的工业分析也称为技术分析或实用分析， 是评价煤的基本依据 ］。煤的工业分析是指煤的 水分（Ｍ）、灰分（Ａ）、挥发分（Ｖ）和固定碳（Ｆｃ）四 个分析指标的总称 ］，其中煤的水分、灰分、挥发 分是直接测出的，固定碳是用差减法计算出来的。 依据测试结果可以了解煤质特性，初步判断煤的 工业用途。此外，煤的工业分析是煤自燃倾向性 色谱吸氧鉴定法、测定煤中全硫的红外光谱法等 规范的前提实验。因此，确切掌握工业分析各指 标的基本含义与联系，准确测定各指标数值就显 得非常重要 Ｊ。 １煤的工业分析指标 １．１水分 要在２００℃以上才能分解析出。煤的工业分析只 测试游离水，不测试结晶水。需要说明的是，煤的 工业分析中的全水分、内在水分、外在水分等指标 指的是相应水分占煤样质量的百分数。煤中水分 在煤燃烧时变成蒸汽需要吸收热量，因而降低了 煤的发热量，影响煤的使用。 １．２灰分 灰分不是煤的固有成分，而是煤中矿物质在 煤完全燃烧（在规定条件下）过程中经过一系列分 解、化合反应后的产物。煤的工业分析中灰分是 指该产物占煤样质量的百分数。事实上，将煤的 灰分称作煤的灰分产率更为准确。煤的灰分是煤 炭评价、加工利用的基础指标。煤的灰分越高，煤 炭燃烧的热效率越低，煤的发热量也就越低ｌ４Ｊ。 １．３挥发分和固定碳 煤样在规定条件下隔绝空气加热，有机质发 生热解反应，形成部分小分子化合物并在测试条 件下以气体的形式逸出，其余有机质则以固体形 式残留下来 ］。由有机质热解形成并以气体形式 逸出的化合物称为挥发分，以固体形式残留下来 的有机质称为固定碳。煤的挥发分即煤在特定温 度和隔绝空气的条件下加热时逸出成分去掉水分 图１煤中水分示意图 煤中水分按其存在形态的不同分为游离水和 化合水，如图１所示。游离水，即煤的全水分（用 Ｍｔ或Ｍａｒ表示），包括以物理状态吸附在煤颗粒 内部毛细管中的水分，即内在水分（Ｍｉｎｈ）和附着 在煤颗粒表面的水分，即外在水分（Ｍｆ）。内在水 分在１００￣Ｃ以上经过一定时间才能蒸发，而外在水 分则很容易在常温下的干燥空气中蒸发。通常情 况下，煤中的游离水在常压（１０１３２５Ｐａ）、（１０５～ １１０）ｏＣ条件下经过一段时间的干燥便可蒸发掉。 化合水即结晶水，是以化合的方式与煤中矿物质 结合的水，如硫酸钙（ＣａＳＯ ・２Ｈ：０）和高龄土 （Ａ１ ０，・２ＳｉＯ ・２Ｈ ０）中的结晶水，化合水一般 后的含量，煤的工业分析中以该含量占煤样质量 的百分数作为煤样的挥发分。因此，严格地说，煤 的挥发分应称为煤的挥发分产率，是煤分类的重 要指标 Ｊ。煤的挥发分反映了煤的变质程度，煤 化程度越高，挥发分越低。从测定挥发分后的煤 样残渣（即焦渣）中去除灰分后的残留物就是固定 碳。煤的固定碳也可以表征煤的变质程度，煤化 程度越高，固定碳越大。此外，固定碳是煤发热量 的主要来源，固定碳含量越高发热量越高。 煤的水分和灰分反映了煤无机物的组成，挥 发分和固定碳则反映了煤有机质的组成，故准确 测定煤的工业分析各指标对于了解煤质特性、评 收稿日期：２０１７—０３—０３ 作者简介：郭文杰（１９９０一），男，山西繁峙县人，华北科技学院硕士研究生在读。 基金项目：ｑｎ央高校基本科研业务费资助（３１４２０１５１１７，３１４２０１５０２１）。 １９ 价煤质优劣尤为重要。 ２粒度对煤的工业分析影响的实验研究 鉴于煤的工业分析的重要性，国家有关标 准 引对测试过程进行了详细的规定。标准规定 测试所用煤样为“粒度小于０．２ｒａｍ的一般分析试 验煤样”，有人提出是否只要粒度小于０．２ｒａｍ的 煤样均可用于工业分析。为了回答这一问题，就 需要研究粒度对煤的工业分析结果的影响。 ２．１实验过程 ４种不同粒度煤样的工业分析结果见表ｌ。 表１工业分析结果 煤样粒度 ８０—１００目 １００—１５０目 １５０—２００目 水分 Ｍａｃｔ／％ 灰分 Ａａｄ／％ 挥发分 Ｖａｄ／％ 固定碳 ＦＣａｄ／％ １９．４４ ｌ９．１Ｏ ｌ８．５７ ７．４９ ７．２Ｏ ７．１４ ３１．４２ ３２．７６ ３３．８９ ４１．６６ ４０．９３ ４０．４０ ２００—３００目 １６．２２ ８．７２ ３２．０２ ４３．Ｏ６ 实验所用煤样取自内蒙古平庄某煤矿，按照 ＧＢ ４７４—２００８（煤样的制备方法》制备一般分析试 验煤样，利用振筛机对一般分析试验煤样进行筛 分，区分出８０—１００目、１００—１５０目、１５０—２００目、 ２００—３００目４种不同粒度的煤样，然后利用ＳＤ． ＬＡ６１８工业分析仪对这４种不同粒度的煤样进行 工业分析。 ２．２实验结果分析 对表１中数据进行作图，可得到煤样工业分 析各指标随粒度的变化关系，如图２所示。从图２ 中可以看出粒度对煤的水分、灰分、挥发分及固定 碳的含量测定都有很大的影响但没有明显的规律 可循。而且，如果将上述４种不同粒度煤样作为１ 份粒度为８０—３００目的煤样整体考虑，通过对表１ 中数据对比可以发现，水分、灰分、挥发分的测定 精密度都不在国家标准 规定的精密度以内。 ２．３实验结论 ２００９，１８（１）：６０—６１． 粒度对煤的工业分析各指标均有不可忽视的 ， ［２］ＧＢ／Ｔ ３７１５—２００７・煤质及煤分析有关术语［ｓ］・ 。－ ０ｏ８《煤样的制备方法》制备的一般分析试 究［Ｊ ？ 矍 北京 萼 室 ￣不－］－，同２０粒０７径．煤粉煤质变化及燃烧特性研 ３６眦（６ ） ：９９阴９林－１ ００ ３． 从磁 ’ ’引 ［４］刘建兵．煤的工业分析指标及指标关系的探讨 ［Ｊ］．能源与节能，２０１３（６）：２８—２９． ［５］聂晓飞，王峰．煤的工业分析过程及意义［Ｊ］．能源 弛林，Ｉ十。ｌ ３结论 （１）对煤的工业分析各指标——水分、灰分、 挥发分、固定碳作了介绍，说明了各指标的基本含 义与联系。 （２）通过对４种不同粒度煤样进行工业分析， 技术与管理，２０１２，（１）：１２５—１２７． ［６］谢晓霞，等．影响煤工业分析特性指标检测的关键 步骤［Ｊ］．煤质技术，２０１０，（６）：３３—３４． 论证了粒度对煤的工业分析各指标的重要影响，说 明了按照国家标准制备分析试验煤样的必要性。 参考文献： ［７］ＧＢ／Ｔ２１２—２００８．煤的工业分析方法［ｓ］．北京： 中国标准出版社，２００８． ［８］ＧＢ／Ｔ ３０７３２—２０１４．煤的工业分析方法仪器法 ［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２０１４． （责任编辑：陈凌霄） ［１］黄鸿彦．浅谈煤的工业分析的测定及应用［Ｊ］．煤，
