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煤炭、焦炭分析基础知识

即煤中的碳酸盐和硅酸盐发生脱水反应,失去结晶水。
⑵当温度在500℃左右时:CaCO3=CaO+CO2↑ FeCO3=FeO+CO2↑ 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。
⑶当在温度在600℃左右时:4FeS2+11O2=2Fe2O3 + 8SO3 ↑
2CaO + 2SO2 + O2 = 2CaSO4
坩埚盖外缘槽形,此槽正好盖在坩埚口的 外缘上,在盖内边有凹处,以备挥发释出。 坩埚的总质量在15-20g
挥发分测定注意事项:
1)严格控制试验温度在(900 ±10) ºC —定期校正热电偶和毫伏计,保证炉温正确; —定期测量恒温区,坩埚放在恒温区中。
2)保证3min内炉温恢复到(900 ±10) ºC —验证温度恢复速度是否符合要求; —每次试验放同样数目的坩埚,以保证热容量一致。
焦渣被氧化,造成测定误差。 9)每次测定后,坩埚内常附着一层黑色碳 烟,应灼烧除去后再使用。
结果计算:
Vad

m1 m
100% Mad
式中
m——试料的质量,g;
m1——样品加热后减少的质量,g。
4、固定碳含量 :FC Fixed carbon ,单位%
固定碳含量是指去除水分、灰分和挥发分之后 的残留物,它是确定煤炭用途的重要指标。从 100减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值即 为煤的固定碳含量.
煤的元素组分的不同,不仅能反映出煤化程 度,而且也直接表征出煤性质的不同。
如碳含量低、氧含量高的煤,多是粘结性很 差或是没有粘结性的年轻煤;碳含量高、氧 含量低的煤则常是一些无粘结性的年老煤, 只有碳含量在84~88%,氢含量在5%以上的 中等变质程度的煤,才是结焦性较好的炼焦 用煤。
中国煤炭分类 GB/T 5751-2009
煤的种类繁多,质量也相差悬殊,不同类型的煤有不同的用途。
按煤的组分结构进行分类, 褐煤、烟煤和无烟煤三大类。
新的煤分类国家标准GB/T 5751-2009把我国的煤从无烟 煤到褐煤之间共划分为14个大类和17个小类。
二、焦炭的性质特征
1)焦炭的形成: 烟煤在隔绝空气的条件下,加热到950-1050℃,经过干燥、 热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭,这一过 程叫高温炼焦(高温干馏)。
3)总加热时间严格控制为7min 4)使用符合标准的坩锅
——坩埚质量15-20g ——带配合严密的盖
5)防止试样氧化 —对于焦炭可在煤样中加入几滴苯
(ISO标 准),防止空气侵入. 6)防止煤样的喷溅
——对于褐煤和长焰煤应预先压饼, 并切成3mm的小块。 7)重复测定分两炉次 8)从加热至称量都不能揭开坩埚盖,以防
5、焦炭中的水分 水分波动会使焦炭计量不准, 从而引起炉况波动。此外,焦炭水分提高会使 M04偏高,M10偏低,给转鼓指标带来误差。 6、焦炭的筛分组成 在高炉冶炼中焦炭的粒度 也是很重要的。我国过去对焦炭粒度要求为: 对大焦炉(1300—2000平方米)焦炭粒度大 于40毫米;中、小高炉焦炭粒度大于25毫米。 但目前一些钢厂的试验表明,焦炭粒度在40— 25毫米为好。大于80毫米的焦炭要整粒,使其 粒度范围变化不大。这样焦炭块度均一,空隙 大,阻力小,炉况运行良好
2FeO + O2 = 2Fe2O3
即在600℃时,由于空气中氧的作用,发生了氧化反应。但由于SO2
和CaO发生反应生成CaSO4,使测定结果偏高。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,煤中的碱金属氧化物和氯化物部分发生分解,
挥发分是决定煤炭利用的重要指标,在燃煤中,根据挥发分来选择适于 特定煤源的燃烧设备在炼焦中,要根据挥发分来确定配煤比例,因挥发 分适中的烟煤,粘结性好,适于炼焦;
测定步骤
称取分析煤样10.01g,于已在90010℃ 灼烧恒量的专用坩锅内,轻敲坩埚使试样 摊平,然后盖上坩埚盖,置于坩埚架上, 迅速将坩埚架推至已预先加热至90010℃ 的高温炉的稳定温度区内,并立即开动秒 表,关闭炉门。准确灼烧恰好7min,迅速 取出坩埚架,在空气中放置5~6min,再 将坩锅置于干燥器中冷却至室温,称量。 计算挥发分产率。
测试方法:通氮干燥法、空 气干燥 法(仅 适用于 无烟煤 和烟煤 的水分 检测)
水份指标有 a、全水份(Mt),是煤中所有内在水份和外在水份的 总和,也常用Mar表示。通常规定在8%以下。 b、空气干燥基水份(Mad),指煤炭在空气干燥状态下所 含的水份。也可以认为是内在水份,老的国家标准上有 称之为“分析基水份”的。 C 、最高内在水分 MHC Moisture holding capacity 煤样在温度30 ℃ 、相对湿度96%下达到平衡 时测得的内在水分
国家标准GB/T 1996-2017 规定了冶金焦炭的技术要求
02煤质分析的各项指标
煤质分析的主要指标有:水分、灰分、挥发分、固定碳、全硫、 发热量、胶质层最大厚度(Y)、粘结指数(G)、哈氏可磨 指数(HGI)及各元素分析等,试验方法可分为两类:
1)非固有成分或特性分析(规范性试验)
煤在人为规定的条件下,使煤产生某种转化,然后测定转化生 成物的量和特性的分析。
2、灰分符号:A,Ash 单位:%
定义:煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残留物。
以高温灼烧法测定煤中的灰分的含量时,将伴随发生一系列的物理化学反应,主要的反应如下:
⑴当温度在400℃左右时:CaSO4·2H2O=CaSO4+2H2O↑ Al2O3·2SiO2·2H2O=Al2O3·2SiO2+2H2O↑
煤炭是直接地下开采出来的。 焦炭是一些种类的煤炭经过焦化处理得到的,是煤炭深加工后 的产物。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。 炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃 料,又是重要的有机合成工业原料。
焦炭用于高炉炼铁起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。炼 铁高炉采用焦炭代替木炭,为现代高炉的大型化奠定了基 础,是冶金史上的一个重大里程碑。为使高炉操作达到较 好的技术经济指标,冶炼用焦炭(冶金焦)必须具有适当的 化学性质和物理性质,包括冶炼过程中的热态性质。
——保证碳酸盐完全分解及二氧化碳 完全ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ出
4)煤样在灰皿中要铺平,避免局部过厚 ——避免燃烧不完全; ——防止底部煤样中生成的SO2被上部碳
酸盐 分解生成的氧化钙固定;
3、挥发分符号:V (全称为:挥发分 产率)Volatile matter 单位:%
煤中的有机物质和一部分矿物加热分解的产物;它不是煤中固有物质; 而是在特定温度下的煤热分解产物,所以确切地说挥发分叫挥发分产率。 定义:煤样在规定条件下隔绝空气加热,进行水分校正后的质量损失。
氢气然烧

氧元素是组成煤有机质的十分重 要的元素,越是年轻的煤,氧元 素的比例也越大,发热量常随氧 元素含量的增高而降低,其含量 从1~30%均有。氧是煤中的杂质, 不能产生热量。由于氧的存在, 使得煤中可燃元素的含量相对降 低。煤中的氧有两部分,一部分 是游离的氧,它能助燃;另一部 分以化合物状态存在,不能助燃。
如:煤的灰分、挥发分、灰熔融性、可磨性,以及焦化指标分 析或测定等。
特点:试验结果随试验方法和试验条件(温度、时间、压力等) 而改变。
2)固有成分或特性分析
如:煤的全硫,碳,氢,氮分析,及发热量测定等;
特点:测定结果不随试验条件而变;
1、水分符号:M,moisture 单位:%
水分是一项重要的煤质指标,是煤中无用成分,煤的水分对其加工利用(煤的发热量和 可磨性)、贸易、运输和储存都有很大的影响。
土法炼焦
2)焦炭质量的评价
1、焦炭中的硫分 硫是生铁冶炼的有害杂质之一, 它使生铁质量降低。在炼钢生铁中硫含量大于 0.07%即为废品。由高炉炉料带入炉内的硫有11% 来自矿石;3.5%来自石灰石;82.5%来自焦炭,所 以焦炭是炉料中硫的主要来源。焦炭硫分的高低直 接影响到高炉炼铁生产。当焦炭硫分大于1.6%,硫 份每增加0.1%,焦炭使用量增加1.8%,石灰石加入 量增加3.7%,矿石加入量增加0.3%高炉产量降低 1.5—2.0%.冶金焦的含硫量规定不大于1%,大中型 高炉使用的冶金焦含硫量小于0.4—0.7%。
• 碳是煤中最主要的可燃元素, 也是煤中最基本的成分,是煤 炭燃烧生成热量的主要来源。 1KG碳完全燃烧生成二氧化碳, 能放出约32825.56KJ热量。 1KG碳不完全燃烧生成一氧化碳 ,只能放出约9258.06KG的热 量。

• 氢是煤中第二个重要的组成元 素,它占煤的质量分数为1~ 6%,越是年轻的煤,其含量也 越高。碳和氢是煤中有机质的 主要组成元素,两者加在一起 占煤中有机质的95﹪以上。 煤中碳和氢的发热量最大。氢 是煤中单位发热量最高的元素 ,氢极容易燃烧,且燃烧速度 快。

• 氮是煤中的杂质,其含量约 占0.5%~0.15%,对煤的燃 烧影响不大。氮在适当燃烧 条件下会生成氮的氧化物 (NOx),对环境有污染。

• 硫元素也是组成煤的有机质的一 种常见元素,它在煤中含量的多 少,与煤化程度的高低无明显关 系,其含量从最低的0.1到最高的 10%均有。煤中的硫由有机硫、 硫化铁和硫酸盐中的硫三部分组 成。前两种硫可以燃烧,构成所 谓的挥发硫或可燃硫;后一种硫 不能燃烧,将其并入灰分。可燃 硫是煤中的有害元素。硫在燃烧 时虽然放热,但燃烧产生酸性腐 蚀有害气体二氧化硫。
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
(810±10) ℃。
测定方法:高温灼烧法(空气干燥煤样) (1)缓慢灰化法:煤样 恒重灰皿 马弗炉100℃ 缓慢升温30min至500 ℃ 保温30min 升温至815 ℃保温 1h 冷却至室温 称量 检查性灼 烧至恒量
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