煤炭分析的分类①煤的固有成分和固有特性分析,如煤中全硫。
特点:试验结果不随试验方法而改变②规范性试验在人为规定的条件下,使煤产生某种转化,测定转化生成物的量和特性,如煤的灰分和挥发分测定。
特点:试验结果随试验条件而改变。
规范性试验关键是控制试验条件。
术语一般分析煤样:破碎到粒度小于0.2mm并达到空气干燥状态,用于大多数物理和化学特性测定的煤样。
工业分析:水分、灰分、挥发分和固定碳四个煤炭分析项目的总称。
挥发分体现是否容易燃烧无烟煤以固定碳来判断水分是最重要的煤炭指标全水分是全部游离水测定挥发分的作用:①煤的变质程度②是否容易燃烧③表征煤化工恒容低位发热量与恒压地位发热量相比,多出一定量气体的体积膨胀功。
相对标准偏差:RSD=s/x x100精密度:在规定条件下所得独立试验结果间的符合程度。
精密度只取决于被测量的随机误差的分布,而与真值无关。
煤炭分析试验中常用测量标准差或其倍数量度u(x)=2s标准不确定度:以标准偏差表示测量不确定度扩展不确定度:确定测量结果间的量,合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。
一般分析试验煤样没有达到空气干燥状态造成:①煤样称不准②称完样后用水分进行校正或者换算时结果不准。
例题:①全硫测定四次结果分别为2.10、 2.34、 2.28、和2.25报告结果应是多少(r=0.10)∵ R=2.34-2.10=0.24﹥1.3×0.10∴ R=2.34-2.25=0.09﹤1.2×0.10报告结果为:(2.34+2.28+2.25)÷3=2.29②空气干燥水分测定三次结果分别为2.36、2.61、2.23,这种情况如何处理?(r=0.20)∵ R=2.61-2.33=0.28>1.2×0.20∴做第四次水分测定③某化验员测定挥发分,前两次重复测定结果分别为32.05和32.60,第三次结果为32.68,于是该化验员将最终结果报为后两次的平均值32.64,这样做是否正确?为什么?(r=0.50)答:不正确。
∵ R=32.68-32.05=0.63>1.2×0.50∴应做第四次测定值是否合格,否则舍弃全部结果,检查仪器和操作,再测定一次。
测定次数:应当注意的是随着试验次数的增加,试验数据也增加,该组数据的极差有可能发生变化,而相应的允许差则相应随之放大。
试验次数允许差2 r3 1.2r4 1.3r同时,试验次数不是无限制地增加的,最多重复四次而已。
已知某煤样的部分分析结果如下:Mt=11.2 Mad=2.03 Ad=18.56 Var=28.74,求Fcd=? Vdaf=?答: Vd=100/100-Mt ×Var=100/100-11.2 ×28.74=32.36(%)Fcd=100-Ad-Vd=100-18.56-32.36=49.08(%)Vdaf=100/100-Ad ×Vd=100/100-18.56 ×32.36=39.73(%)数字修约规则“四舍六入五单双”,不能连续修约四舍:末位有效数字后第一个数字小于等于4五单双:(末位有效数字后第一个数字为5)① 5后面的数字并非全部为零,在5前一位进1,例:12.35505→12.36 27.015001→27.02 ② 5前面一位为奇数则进位:29.555→29.56 ,5后面一位为偶数则舍:30.525→30.52水分测定的意义:1.煤炭分析试验中校正和换算的依据2.煤中的水分含量与煤的变质程度有一定的关系,可以从水分含量大致推断煤的变质程度3.煤中的水分含量对煤的各种工业利用途径都有不同程度的影响,可用于指导煤炭的加工利用4.贸易计价指标煤中水分=可以根据其结合状态分为化合水和游离水两大类,化合水是指以化合形式与煤中矿物质相结合的(结晶水)如Al2O3·2SiO2·2H2O(高岭土),在200℃下很难失去。
煤中的游离水是指以附着或吸附等物理方式与煤结合的水分,又分为外在水分和内在水分煤中水→化合水和游离水游离水→内在水和外在水全水分通常所指的是内在水分和外在水分,煤中所含全部。
测定方法:1.通氮干燥法。
需通氮气,用于小空间干燥箱。
通氮能有效防止煤样氧化,适用于所有煤种(仲裁)2.空气干燥法。
方法简便,适用于例常分析。
煤样易氧化,使结果偏高吗,仅适用于烟煤和无烟煤。
3.微波干燥法。
快速、简便,能防止煤样氧化。
适用于烟煤和褐煤。
(无烟煤导电性强,不适合)分析水是部分游离水灰分的测定意义:a.煤炭贸易中计价的主要指标b.样品均匀性检验指标之一c.评价煤炭采制样的偏倚和精密度d.可用于推算煤中矿物质的含量e.可用于指导煤炭产品的加工利用灰分定义:煤在规定条件下完全燃烧后的残留物灰分不是煤中的固有物质,是矿物质完全燃烧后的衍生物矿物质来源:原生矿物质:成煤植物中所含的无机元素次生矿物质:煤形成过程中混入的或与煤伴生的矿物质外来矿物质:指煤炭开采和加工处理中混入的矿物质原生和次生矿物质属于煤的内在矿物质,较难以洗选脱除矿物质在煤炭燃烧过程中的反应500℃前基本反应完全: FeS2+O2→Fe2O3+SO2↑500℃开始分解,到800℃基本分解完全 : CaCO3 →CaO+CO2↑固硫作用 :CaO+ SO2+O2 →CaSO4固硫作用对灰分测定结果的影响:1.使测定结果偏高 2.重复性和再现性较差灰分测定影响因素:⑴黄铁矿的氧化程度⑵方解石的分解程度⑶灰中固定的硫量的多少灰分测定不确定度影响因素:⑴测量重复性⑵试样质量⑶灼烧后的质量称量⑷质量恒定一般采取的措施:1.矿物质失去结晶水 2.碳酸盐完全分解 3.黄铁矿完全氧化 4.氧化成金属氧化物挥发分:定义:煤样在规定条件下,隔绝空气加热并进行水分校正后的质量损失。
生成煤的挥发分是煤在规定条件下受热分解放出的产物:a. 煤中游离水不属挥发分之列b.碳酸盐分解放出的CO2属于挥发分(新标准中)影响挥发分测定因素:加热时间、加热速度、加热温度,此外,试样容器的材质、形状、尺寸的大小以及容器的支架都会影响测定结果。
全硫测定意义:1.在煤燃烧过程中,煤中硫生成的SO x是环境污染的主要因素。
2.煤中全硫是评价煤炭质量的重要指标 3.选择炼焦煤时需要了解全硫的含量测定方法:A.艾士卡法(仲裁法)1. 原理:将煤样与艾士卡试剂混合灼烧,煤中硫生成硫酸盐,然后使硫酸根离子生成硫酸钡沉淀,根据硫酸钡的质量计算煤中全硫的含量。
2.艾士卡试剂:2份MgO(氧化镁)和1份NaCO3混合均匀而成。
B.库仑滴定法:原理:煤样在催化剂作用下,于空气流中燃烧分解,煤中硫生成硫氧化物,其中二氧化硫被碘化钾溶液吸收,以电解碘化钾溶液所产生的碘进行滴定,根据电解所消耗的电量计算煤中全硫的含量。
在燃烧管内放置硅酸铝棉的作用是:防止煤样燃烧喷溅和灰分对电解池的污染C.高温燃烧中和法原理:煤样在催化剂作用下于氧气流中燃烧,煤中硫生成硫氧化物,被过氧化氢溶液吸收形成硫酸,用氢氧化物钠溶液滴定,根据消耗的氢氧化钠标准溶液量,计算煤中全硫含量。
库伦测硫仪的构成:1.管式高温炉2.电解池和电池搅拌器3.库伦积分器4.送样程序控制器5.空气供应及净化装置St(全硫) Ss(硫酸盐硫) SP(硫化物流) SO(有机硫)St= Ss+ SP+ SO可燃硫=硫化铁流+有机硫发热量的意义:1.发热量是评价煤质的一项重要指标,也是供热用煤的一个主要指标2.发热量也是燃烧设备热工计算的基础,燃烧工艺过程的热平衡耗煤量,热效率等的计算,都是以所用煤的发热量为依据的。
3.在中国煤炭分类和中国煤层煤分类中,列为低价煤的分类指标或辅助指标,如褐煤与烟煤分界采用恒湿无灰煤,(30℃相对湿度为96%)高位发热量。
4.煤的收到基低位发热量是评价动力煤质量的最主要的指标,在贸易结算中,动力煤常以收到基低位发热量为计价依据。
Qgr,daf与挥发分的关系:1.Vdaf在28%左右的肥煤和焦煤的Qgr,daf最高2.Vdaf>28%时,随Vdaf增高,粘结性下降,Qgr,daf降低3.Vdaf<28%时,在无烟煤之前,Qgr,daf随Vdaf降低不明显,无烟煤阶段,Qgr,daf随Vdaf降低较明显。
4.高硫煤的Qgr,daf较正常值偏低Qgr,d与Ad的关系通常,Qgr,d随Ad增高而降低,但对不同煤种(或矿区)不适用,如较高的肥煤,焦煤的Qgr,d,比Ad较低的褐煤、长焰煤Qgr,d高发热量与水分的关系1.Qgr,ad随Mad增高而降低2.随Mt增高而降低复习:1.电解液的更换,配制2.发热量易燃煤和难燃煤的处理3.热容量标定4.全水分计算5.不确定度计算6.发热量、热容量计算,是否满足要求7.煤炭分析分类8.一般分析煤样是否达到空气干燥状态9.发热量术语区别10.标准偏差11.水分煤样保存12.取样如何13.N次测定14.水分测定期限,分析同时15.基的换算16.数据修约17.水分测定适用范围18.灰分过程中的反应19.煤样为什么要铺平20.灰分测定结果不确定度影响因素21.马弗炉的要求22.影响挥发分的因素23.测流的几种方法(艾士卡试剂组成、硫酸钡沉淀、全硫含量、硅酸铝棉的作用、三氧化钨的作用、如何通过指示电极来控制电解、氢氧化钠和变色硅胶的作用、多点标定法和单点标定法的意思)问答题:1.进行发热量测定的实验室应满足什么条件?答:⑴.进行发热量测定的实验室,应为单独房间,不应在同一房间内进行其他实验项目。
⑵.室温应保持相对稳定,每次测定室温变化不应超过1℃,室温以在(15-30)℃范围为宜。
⑶.室内应无强烈的空气对流,因此不应有强烈的热源、冷源和风扇等,实验过程中避免开启门窗。
⑷.实验室最好朝北,以避免阳光照射,否则热量计应放在不受阳光直射的地方。
2.在什么情况下应标定热量计的热容量?答:热容量标定值的有效期为三个月,超过此期限应重新标定。
但有下列情况时,应立即重测:a)更换量热温度计b)更换热量计大部件如氧弹头、连接环等。
c)标定热容量和测定发热量时的内筒温度相差超过5K.d)热量计经过较大的搬动之后。
如果热量计量热系统没有显著改变,重新标定的热容量值与前一次的热容量值相差不应大于0.25%,否则,应检查试验程序,解决问题后再重新标定。
3.热容量标定有什么要求?答:热容量标定一般应进行5次重复试验。
计算5次重复试验结果的平均值和相对标准差,其相对标准差不应超过0.20%,若超过0.20 ,再补做一次试验,取符合要求的5次结果的平均值,修约至1J/K,作为该仪器的热容量。
若任何5次结果的相对标准差都超过0.20%,则应对试验条件和操作技术仔细检查并纠正存在的问题后,重新进行标定,舍弃已有的全部结果。