煤化指標(biāo)與煤質(zhì)分析

一、煤級(jí)分析中的有關(guān)概念煤的工業(yè)分類即煤的分類主要是依據(jù)煤級(jí)，而煤級(jí)劃分的依據(jù)是煤質(zhì)指標(biāo)，特別是一些關(guān)鍵的煤質(zhì)指標(biāo)。一些煤質(zhì)指標(biāo)即煤化程度指標(biāo)在前面已經(jīng)做過介紹，本節(jié)將圍繞煤的工業(yè)分類對(duì)一些煤級(jí)指標(biāo)的獲得做概略介紹(煤質(zhì)學(xué)和煤化學(xué)已是獨(dú)立的學(xué)科)。“基”是表示化驗(yàn)結(jié)果是以什么狀態(tài)下的煤樣為基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)中，“基”采用的符號(hào)不同(表7-1)。表7-1 新舊標(biāo)準(zhǔn)中各種基采用的符號(hào)對(duì)照空氣干燥基是指以與空氣濕度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號(hào)為 ad(air dry ba-sis); 干燥基是指以假想無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號(hào)為 d(dry basis); 收到基是指以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號(hào)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(zhǔn)，表示符號(hào)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(zhǔn)，表示符號(hào)為 dmmf(dry mineral matter free)。可以看出，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(biāo)煤化指標(biāo)是通過煤的工業(yè)分析獲得的。工業(yè)分析也叫技術(shù)分析或?qū)嵱梅治觯褐兴帧⒒曳趾蛽]發(fā)分的測(cè)定及固定碳的計(jì)算。煤的工業(yè)分析是了解煤質(zhì)特性的主要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)煤質(zhì)的基本依據(jù)，根據(jù)工業(yè)分析的各項(xiàng)測(cè)定結(jié)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(biāo)簡(jiǎn)稱煤化指標(biāo)，又稱煤級(jí)指標(biāo)。由于煤化作用是個(gè)復(fù)雜的過程，不同煤化階段中各種指標(biāo)變化的顯著性各不相同，因此對(duì)于一定煤化階段往往具有不同的煤化程度指標(biāo)(表7-2)。表7-2 常用煤級(jí)指標(biāo)在不同煤級(jí)階段的變化情況注:①各指標(biāo)測(cè)值的變化范圍按煤級(jí)增加的方向排列;②規(guī)律性差。(據(jù)楊起等，1988)有關(guān)煤的化學(xué)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(guān)鍵指標(biāo)如水分、灰分、揮發(fā)分、鏡質(zhì)體反射率等做簡(jiǎn)略介紹。1.水分水分是一項(xiàng)重要的煤質(zhì)指標(biāo)，它在煤的基礎(chǔ)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(shí)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(jìn)行不同基的煤質(zhì)分析結(jié)果換算的基礎(chǔ)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(fù)雜反應(yīng)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(guān)關(guān)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(jī)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(jī)硫酸鹽、氯化物和氟化物等。煤中灰分是另一項(xiàng)在煤質(zhì)特性和利用研究中起重要作用的指標(biāo)。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(jié)渣性、活性及可磨性等有程度不同的依賴關(guān)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(cè)定簡(jiǎn)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(píng)定方法的準(zhǔn)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(xiàng)洗選效率指標(biāo)。3.揮發(fā)分煤樣在規(guī)定的條件下，隔絕空氣加熱，并進(jìn)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?xì)涞难趸锖吞細(xì)浠衔?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(cè)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(yán)格規(guī)定條件下加熱時(shí)的熱分解產(chǎn)物，改變?nèi)魏卧囼?yàn)條件都會(huì)給測(cè)定結(jié)果帶來不同程度的影響。影響揮發(fā)分測(cè)定結(jié)果的主要因素是加熱溫度、加熱時(shí)間、加熱速度，此外試驗(yàn)設(shè)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(huì)影響測(cè)定結(jié)果，即測(cè)定結(jié)果取決于所規(guī)定的試驗(yàn)條件，因此說它是一個(gè)規(guī)范性很強(qiáng)的試驗(yàn)項(xiàng)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(guān)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(jì)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(biāo)。表7-3 揮發(fā)分與煤的變質(zhì)程度的關(guān)系根據(jù)揮發(fā)分產(chǎn)率和測(cè)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(shí)化學(xué)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(jié)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(shí)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(shè)備或適于特定設(shè)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(hù)中，揮發(fā)分還作為制定煙霧法的一個(gè)依據(jù)。此外，揮發(fā)分與其他煤質(zhì)特性指標(biāo)，如發(fā)熱量、碳和氫含量都有較好的相關(guān)關(guān)系。利用揮發(fā)分可以計(jì)算煤的發(fā)熱量和碳?xì)浜俊?.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(gè)指標(biāo)。煤的鏡質(zhì)體反射率隨它的有機(jī)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(gè)很有前途的煤分類指標(biāo)。特別是對(duì)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(gè)較理想的指標(biāo)。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(biāo)。此外，煤的鏡質(zhì)體反射率在評(píng)價(jià)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(dǎo)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(jià)值。反射率是指垂直反射時(shí)，反射光強(qiáng)度和入射光強(qiáng)度的百分比值，一般用R表示。煤地質(zhì)學(xué)測(cè)定煤的鏡質(zhì)體反射率是將已知反射率的標(biāo)準(zhǔn)片和煤樣(鏡質(zhì)體)放在顯微鏡下，在一定強(qiáng)度的入射光中，它們反射出的微弱光流，通過光電倍增管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞑⒈环糯蟪奢^強(qiáng)的電信號(hào)，然后將電信號(hào)輸出并饋入到記錄裝置。根據(jù)記錄裝置刻度盤上讀出標(biāo)準(zhǔn)片的反射光強(qiáng)度值和煤的鏡質(zhì)體的反射光強(qiáng)度值，按下式求出煤的鏡質(zhì)體反射率:煤地質(zhì)學(xué)式中:R鏡為煤的鏡質(zhì)體反射率;I標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)片的反射光電流強(qiáng)度;I鏡為煤的鏡質(zhì)體反射光電流強(qiáng)度;R標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)片的反射率。標(biāo)準(zhǔn)片的反射率R標(biāo)按下式計(jì)算:煤地質(zhì)學(xué)式中:n為標(biāo)準(zhǔn)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)。