煤焦炭

煤质分类（G.Y值）

中文名称：1/3焦煤

英文名称：1/3 coking coal

定义：介于焦煤、肥煤和气煤之间的、含中等或较高挥发分的强黏结性煤。单独炼焦时，能生成强度较高的焦炭。

应用科学：煤炭科技（一级学科）；煤炭加工利用（二级学科）；煤化学及煤质分析（三级学科）

总结：1/3焦煤是新煤种，它是中高挥发分、强粘结性的一种烟煤，是介于焦煤、肥煤、气煤三者之间的过渡煤。单独炼焦能生成熔融性较好、强度较高的焦炭。焦炭的抗碎强

度接近肥煤生成的焦炭，焦炭的耐磨强度又明显高于气肥煤生成的焦炭。

指标：Vdaf在28-37之间，Gri(黏结指数）大于65，Y值小于等于25mm。

中文名字：主焦煤

英文名字：primary coking coal

定义：变质程度较高的烟煤。单独炼焦时，生成的胶质体热稳定性好，所得焦炭的块度大、裂纹少、强度高。

应用科学：煤炭科技（一级学科）；煤炭加工利用（二级学科）；煤化学及煤质分析（三级学科）

指标：挥发分Vdaf>10%～28%，黏结指数G>65，胶质层最大厚度，y≤25mm

总结：焦煤（coking coal）也称冶金煤，是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。

在中国煤炭分类国家标准中，是对煤化度较高，结焦性好的烟煤的称谓。又称主焦煤。

中文名字：肥煤

英文名字：fat coal

定义：变质程度中等的烟煤。单独炼焦时，能生成熔融性良好的焦炭，但有较多的横裂纹，焦根部分有蜂焦。

应用科学：煤炭科技（一级学科）；煤炭加工利用（二级学科）；煤化学及煤质分析（三级学科）

指标：Vdaf>10%～37%，胶质层最大厚度y>25毫米。

总结：肥煤挥发物一般较高。胶质层较厚。粘结性强，加热时产生大量胶质体，单独炼焦时生成的焦炭，熔融性好，耐磨性大，故为炼焦煤。

中文名字：瘦煤

英文名字：lean coal

定义 :变质程度高的烟煤。单独炼焦时，大部分能结焦。焦炭的块度大、裂纹少，但熔融较差，耐磨强度低。

应用科学：煤炭科技（一级学科）；煤炭加工利用（二级学科）；煤化学及煤质分析（三级学科）

指标：Vdaf>10%～20%，黏结指数G>20～65

总结 :瘦煤是烟煤的一类。对煤化度较高的烟煤的称谓。低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤。

中文名字：气煤

英文名字：gas coal

定义：变质程度较低，挥发分较高的烟煤。单独炼焦时，焦炭多细长、易碎，并有较多的纵裂纹。应用科学：煤炭科技（一级学科）；煤炭加工利用（二级学科）；煤化学及煤质分析（三级学科）

指标：Vdaf>37%，黏结指数G>35，胶质层最大厚度y≤25mm

中文名字：贫瘦煤

英文名字：meager lean coal

定义：变质程度高,黏结性较差,挥发分低的烟煤，结焦性低于瘦煤。

应用科学：煤炭科技（一级学科）；煤炭加工利用（二级学科）；煤化学及煤质分析（三级学科）

指标：与瘦煤相似

定义：贫瘦煤是高变质、低挥发分、弱粘结性的一种烟煤。结焦较典型瘦煤差，单独炼焦时，生成的焦粉较多。

胶质层指数测定的影响因素分析

1。实验原理

胶质层指数测定方法是模拟工业焦炉的炼焦条件而设计出来的。按照

GB/T479-2000规定，煤样装在钢杯上，上加恒压，由底面单侧加热，使其形成一系列等温层面。从上而下稳定逐层增高，使煤杯中煤样形成半焦层，胶质层和未软化层3个部分。利用探针测量软化点和固化点两层面间气、液、固三相混存的粘稠状胶质体厚度，用最大厚度Y作为指数的一个指标来表示煤的结焦性。实验界结束时，测得其体积曲线的最终位置与起始位置之间的距离即最终收缩度X，同时记录煤样受热过程中的体积变化曲线，判断体积曲线的类型。

2。实验过程简述

实验自室温开始升温，达到250℃前是干燥预热阶段，300～350℃时煤样开始软化，热解生产胶体，并逐渐开始出现膨胀和收缩。起初胶质层由薄到厚，随着温度的不断升高，胶质层的固化速度大于生成速度，故由逐渐变薄直至完全消失，此时煤样全部固化，生成半焦，至此实验结束。

3。影响结果的因素分析

3.1煤样：由于煤暴露在空气中放置一段时间后就回缓慢氧化，煤失去光泽，则易疏松易碎，致使许多工艺性质发生显著变化。氧化会使Y值减少，体积曲线向平滑下降放心发展，故煤样需密封保存。从样品制备到实验最多不能超过半个月。煤中的水分对Y值影响很小，但对X值有很大影响，故要求煤样经过孔雀干燥。另外，若煤样过湿，在装好煤杯后，极易黏牢香烟纸管与细钢棍，使两者无法分离，钢棍抽不出或连同纸管一同抽出，需重新装样。煤样粒度变化对X值有不规则影响，对Y值也有影响，因为煤样粒度过小，则煤粒表面积增大，即与空气中氧结合的能力增强，导致煤加快氧化，降低结焦性。GB/T479-2000规定，煤样对辊破碎达到全通过1.5mm圆孔筛。灰分过高亦会影响结果，煤样灰分大于10%时必须减灰。

3.2 煤杯：煤杯材质决定其导热系数，导热系数直接影响Y值的测定结果，故统一使用45号钢制煤杯。每套煤杯热电偶铁管最低端厚度不超过3mm，如果太厚，热电偶测温延迟，控温仪读数和体积曲线也将失真。另外，煤杯使用过一段时间后，杯底透气孔逐渐堵塞变小，影响其透气性，直接导致测值不准，应定期更换新煤杯。每次试验结束清理煤杯后，应仔细检查杯底透气孔，用精细适中的钢针逐一疏通。装杯

时压力盘中心杆必须垂直底面，否则会使煤样受力不均，在加热过程中导致胶质层流动不均匀，层面穿插，使测量结果有误。

3.3温度：胶质层指数测定方法规定，在30min内将温度从室温升到250℃，之后以3℃/min的速度均匀加热至730℃，其中在350～600℃直间实际温度与标准温度之差不应大于5℃，在其它温度阶段不能超过10℃，否则试验作废。整个试验过程一定要控制均匀的升温速度，如果温度控制装置不符合要求，升温速度不均衡或由于煤气、焦油等从杯底排气孔喷出，遇高温燃烧，使杯底温度骤然升高，或者聚集的炭黑使硅碳棒短路，都将严重影响煤的分解及胶质体的生成与固化，从而导致试验结果的不准确。为防止此类情况发生，试验中应使用程序升温控制仪。另外，应在硅碳棒上套上石英管防止短路并在试验过程中及时吹除煤杯底部喷出的杂质。

3.4加热制度：胶质层指数测定采用的是单侧加热法，并以煤样在煤杯中形成一系列平整等温层面为基础。因此，试验中必须均匀加热，使煤样个水平面受热均匀，否则就会产生等温面部平整的现象。如果所使用的两支硅碳棒功率不等阻值相差较大、炉体导热不佳散热不均匀、前后煤杯四周散热不均匀以及试验开始时炉砖为处于室温，都会导致煤杯内各水平面受热不均匀，等温层面凹凸不平，影响测定结果。

3.5试验人员操作因素对结果的影响

（1）装煤样时，应堵住热电偶套管防止煤样进入，否则会影响试验温度从而影

响测定结果。混样时，应严格遵循“棋盘发”取样称量，“四分法”装样，确保称量的准确度。为使煤样堆积密度一致，使测定结果重现性好，样品装入煤杯后应用金属针或平煤钩将煤样摊平，不得捣固，并确保前后杯装填高度一致，相差不超过1mm。

另外，若煤样混合不均，煤样在结焦过程中发生反应不同，导致整个加热过程中体积曲线不规则，从而影响到最大收缩度X值。

（2）实验前应检查热电偶是否插到电偶套管底部。若未插到底，会使显示温度低于实际温度，此种情况下，为使显示温度达到规定温度值，会导致实际升温速度过快，从而使煤的软化、热分解及生成胶质体的进程大大改变，影响测定结果甚至实验报废。

（3）实验前应彻底清理残留在煤杯、热电偶套管及压力盘上的焦屑，避免压力

盘与杯壁、压力盘与热电偶套管直接摩擦形成阻力，导致体积曲线的失真，影响测定结果。

（4）在开始升温初期，应尽早拔出钢棍，否则随着温度的升高，煤样开始软化

后会将香烟纸管和钢混黏牢包住，致使钢棍无法拔出，测量不到数据，实验报废。另外，拔钢棍时应小心地轻轻旋转拔出，以免将纸管一并带出，须重新装样。

（5）正确掌握探针技术，实验人员应掌握正确的手感测定上下部层面否则对实验影响很大。测上部层面时，探针插入时感到有阻力即可，不能用力，

否则会将上部层面扎凹使测量值偏低。侧下部层面时，则要确保探针穿透

胶质体达到半焦表面，当胶质体很稀薄时，探针插入要缓慢，用力要轻，

遇到阻力即为上部层面，再辅加一点力缓慢扎穿，感到阻力稍大即停止，

即为下部层面。当胶质体很粘稠时，测完上部层面后，必须用较大的力才

能穿透胶质体，但用力要均匀垂直，否则既扎不下去，又会把探针扎弯甚

至折断。待穿透胶质体达到气泡层面时，就会明显感到阻力大大减小而能

很顺利地达到半焦表面，此情况一般在大字=型、山型或之山混合型体积曲

线中会遇到。另外，对于大之字型煤样，测量上下部层数值时，都应稍提

前于纪录笔刀达顶端和底部时测量，否则记录笔会马上下落上升，错过准

确测量机会。探针每测完一点后都应及时拔出并采取措施防止其在下一次

测量之前下滑入探测孔，阻碍胶质体膨胀收缩，影响下一次的测量。探针

应定期清洗，遇弯曲时应及时更换。

煤质分析仪器误差产生的原因

煤是一种性质十分复杂的固体可燃物，由于形成的原始物质和沉积环境的

不同，煤的性质和成分也各不相同。为了深入研究煤的组成结构，以便全

面了解煤的本性和煤质变化规律；为了测定煤炭加工产品的成分和性质，

适应煤炭生产和加工利用的需要而建立起来的快速和在线分析，达到迅速

而准确地控制煤炭加工产品的品质，必须进行煤质分析和煤炭产品的测试，

以便合理、高效地利用煤炭。量热仪

煤的用途广泛，各种煤炭利用方式、工艺和用煤设备对煤的性质又有专门的技术要求。因此煤的分析试验方法应具有能正确地反映出试验对象的性质；能

将不同性质的样品明显地区分；方法准确度和精密度高、重复性、再现性

好；试验方法和设备简单易行，利于标准化。煤炭化验方法除达到以上基

本要求外，由于煤的性质复杂、易变，煤质分析试验方法又有许多特定的

要求和特点，如试验方法规范性强、样品不均一性大，样品组成和性质变

化范围大，测试项目和试验方法多且不统一。

鉴于煤炭的复杂性、易变性和多种用途的不同要求，为使人们对各种煤质分析的结果和数据有共同认识，而不致产生误解，各国对煤质分析试验都作了统

一规定。我国也制定了煤质分析试验方法的国家标准。国家标准从煤样测

定方法、试剂、试剂溶液配制、分析结果的计算和表达、精密度、符号、

分析值及报告值的取位和各种"基"的换算等，都做出了统一的规定。量热

仪

1.1煤样

煤样是指为确定煤的某些特性，按规定方法采取的具有代表性的一部分试样，即从大量煤炭产品中取出少量具有代表性的样品进行分析试验以得到该批

煤的平均质量。必须按规定进行采样、制样和分析化验，才能得到各种分

析化验的具体指标。煤质分析中，因煤本身的特殊性和不同指标对煤样有

不同的技术要求，要得到具有代表性和较准确的分析结果，在煤样的采取

和制备上都规定有严格的操作方法。

1.2测定

在煤质分析中，除特别要求外，每项分析试验应对同一煤样进行两次平行测定，一般称为重复测定或平行测定。两次测值的差如不超过规定限度即同一化

验室允许误差"Ｔ"，则取算术平均值作为测定结果，否则须进行第３次测

定；如３次测值的极差小于１．２Ｔ，则取３次测值的算术平均值作为测

定结果，否则须进行第４次测定；如４次测值的极差小于１．３Ｔ，则取

４次测值的算术平均值作为结果；如极差大于１．３Ｔ，而其中３个测值

的极差小于１．２Ｔ，则可取３个测值的算术平均值作为结果。如上述条件均未达到，则应舍弃全部测定结果，并检查仪器和操作，然后重新测定。

煤炭化验设备

1.3试剂

化学试剂通常分为化学纯试剂、分析纯试剂、优级纯试剂和基准试剂。与一般化学分析方法一样，煤质分析中所用试剂除专门规定外，一般都使用分析纯试剂；如分析方法中对试剂纯度要求不高，可用化学纯试剂；如用来制备滴定用标准溶液，应使用基准试剂配制。在煤质分析中所用的水都为蒸馏水或同等纯度的水，要求严格的分析中，有时需用经过阴阳离子交换树脂处理过的离子水。

1.4溶液

在煤质分析中，除已指明溶质的溶液外，均为水溶液，含有一定量溶质的溶液都应是确定浓度的溶液，煤质分析中常用的溶液浓度表示方法为物质的量浓度即单位体积溶液中所含物质的量，单位为mol/m3或mol/L，或者为百分比浓度，即用质量分数(％)或体积分数(％)表示。

1.5测定方法的精密度

煤质分析中测定方法精密度以重复性和再现性表示。

重复性即同一化验室的允许误差，是指同一化验室中，由同一操作者，同一台仪器，对同一分析煤样，于短期内所作的重复测定，所测结果的差值(在９５％概率下)的临界值。

再现性即不同化验室的允许误差，是指在不同化验室中，对从煤样缩制最后阶段的同一煤样中分取出来的具有代表性的试样所作的重复测定所得结果的平均值差值(在特定概率下)的临界值。

1.6结果计算和表达

煤质分析的测定结果一般按四舍五入的数据修约规则进行，凡末位有效数后边的第一位数字大于５则在其前一位上增加１，小于５则舍去；凡末位有效数后边的第一位数等于５，而５后面的数字并非全部为零，则在５前一位数上增加１；如５后面的数字全部为零时，而５前面一位数为奇数，则在５的前一位数上加１；如前一位为偶数时(包括零)，则将５舍去。在拟舍弃的数字中，若为两位以上数字时，不能连续进行多次修约，应根据所拟舍弃数字中左边第一位数字的大小，按上述规定一次修约出测定结果。煤炭化验设备

2误差产生的原因

虽然现代化分析仪器和技术在煤质分析中已得到广泛应用，但是在煤质化验分析

过程中，都是由化验人员使用仪器、药品，并经过一定的操作步骤如称量、熔样、溶解和分离，此后才能获得煤质分析的各项测定结果。在上述过程中，即使最熟练的化验人员，使用最精密的仪器以及纯度最高的试剂，也会由于测量仪器准确度的限制，人的感觉器官灵敏度的局限性，以及试剂纯度的相对性等等原因，而无法获得绝对准确的试验结果。这就是说测定的结果和真实值之间总是要有一个差值，这个差值就是测定的误差。分析误差的产生大致可以归纳为两类：系统误差和偶然误差。

2.1系统误差

系统误差是由于固定的原因导致的差值，这些误差的数值相接近而且是同一符号(正值或负值)，同时常常重复出现。产生系统误差原因大致有３种：一是仪器方面。例如由于使用未校正的砝码称量，或者等臂分析天平的两臂长度不等；再如使用未校正的滴定管等均会导致系统误差的产生。二是试剂方面。例如试剂不纯或者蒸馏水含有杂质等引起同符号、同值的误差重复出现。三是测量方法。例如在酸碱滴定中，等当点和终点不一致所导致的误差。

2.2偶然误差

偶然误差是不固定的，可变化的，在几次测定中有大、有小、有正、有负。虽然偶然误差不像系统误差那样有规律地重复出现，但如果对大量实验进行仔细观察，可以发现偶然误差也是有规律可循的，诸如误差大的是少数，误差小的是多数，正误差和负误差出现的几率几乎相等。造成偶然误差的原因大致有下列两个因素：一是操作人员的疏忽。例如在看滴定管读数时，由于最后一位读数(小于０．１ｍＬ)是估计的，多次估计值的不同可造成偶然误差。二是意外的因素。例如环境温度的变化、电流、电压的不稳定等，这些都是操作人员不能控制的条件，它们将引起偶然误差。

3减小误差的方法

了解了煤质分析中产生误差的原因，我们就可以采取针对性的方法来减小误差。

3.1系统误差

由于系统误差是由仪器、试剂、测量方法造成的，那么我们在试验时，一定要使用经过校正的仪器。如对天平的砝码、等臂天平的臂长以及电子天平、热电偶等进行定期鉴定，定期进行标定样测试，以便掌握仪器的运行情况。

试剂方面一定要用分析纯试剂，容器一定要清洁，保证蒸馏水不含杂质。

在测量方法上，如酸碱滴定中，由于使用不同的指示剂，可以得出不同的终点，当然滴定终点不会恰好和等当点一致，所以选用指示剂就成为一个重要问题。这就要求我们在试验中多次试验，选择那些ｐＨ值的变色范围和等当点ｐＨ接近的指示剂就可以减少滴定误差。

3.2偶然误差

因煤炭本身的特殊性和不同指标对煤样有不同的技术要求，要得到具有代表性和准确的分析结果，在煤样的采取和制备上应严格按国家规定进行煤样的采

取、制备、化验，如在车皮、煤流等采样中，一定要做到均匀、不漏点、子样重量不少于规定重量等。由于煤是一种多孔结构的吸湿性物质，空气

和环境中的水分对试样的实际质量影响较大，煤质分析中所用的煤样，除

有特殊要求(如需用大粒度煤为试样)外，一般都应是经过破碎和缩分处理

后的空气干燥煤样。为了避免在不同时间和不同地区因空气湿度相差较大，使煤质分析结果出现明显差异，在进行各种煤质分析项目如灰分、挥发分、元素分析、发热量等指标时，最好同时测定结果，以保证各指标测值的准

确性。实际工作中如不能实现同时测定，则应在尽量短的时间内，即煤样

水分不发生显著变化的期限(最多不超过７天)内进行。煤样制成后，应装

入严密的容器中，通常可用带有严密磨口玻璃塞或塑料塞的玻璃瓶。在称

量前，煤样应充分混匀，再进行称取、试验，同时在破碎、缩分时一定要

按规定操作。

目前，由于多使用现代化的仪器，可能需主观估计的数据减少，但有时仍需估计数据，如在看滴定管读数时，对于最后一位读数的估计，多次估计的不同

就可能造成偶然误差，这就要求我们操作人员以一种惯性的标准来读数，尽可能减小误差。

由于环境变化、电流、电压等意外因素引起的误差，我们可以尽量使化验室处于一个相对封闭的环境，利用目前较先进的设备，使化验室的温度、湿度都

处于相对稳定的环境中，就可以减少由这方面造成的误差。

偶然误差和系统误差不同，经过多次重复测定可以发现绝对值正负号出现的机会相同，因此，偶然误差可以通过多次平行测定使之减少到接近消除。

准确度是指测定值和真实值的符合程度，我们要得到较高的准确度，必须使系统误差减小到最低程度，在系统误差最小的前提下，尽量减少偶然误差，这

样就可以减小煤质分析中的误差。

由于煤炭的特殊性，煤质分析试验方法的规范性较强。虽然在测定过程中误差是很难避免的，但是只要熟练地掌握操作技术，认真细致地遵照国家标准进

行工作，就可以使误差趋于最小。因此，煤质分析工作者应善于判断分析

结果的正确性，找出产生误差的原因，予以纠正，以使煤质分析中的误差

达到最小。