煤化学实验

解的产物。因此，确切地说，该指标应称为煤的挥发分产率而不能称为煤的挥发分含量。
煤在隔绝空气条件下加热时，不仅有机质发生热分解，煤中的矿物质也会发生相应的变化。一般情况
下。矿物质分解而产生的影响不大，可以不加考虑，但当煤中碳酸盐含量大时，因碳酸盐分解产生的误差
必须加以校正。
煤的挥发分产率是规范性很强的一项试验，测定结果完全取决予所规定的试验条件，其中以加热温度
和加热时间最为主要。
四、实验步骤
在预先经温度为 900℃烧到恒重的带盖坩埚中，再称取粒度为 O.2 mm 以下的分析煤样 l±0.1g(称准到 O.0002g)，然后将坩埚轻轻振动，使其中的煤样铺平后加盖，并放在坩埚架上。褐煤和长焰煤应预先压饼， 并切成约 3mm 的小块再用。
将箱形电炉预先升温到 920℃，打开炉门，迅速将摆好坩埚的架子送入炉内恒温区，立即开动秒表， 关好炉门，使试样在炉中加热 7min。当装满坩埚的坩埚架开始放入炉内时，炉温会有所下降，当年轻煤热 解时，有时还会出现炉温升高，但在 3min 内必须使炉温达到 900±l0℃的要求，并继续保持此温度到试验
30min) 冷却到室温，然后称重。
固定碳按下式计算：
CadgD=100 一(Mad 十 Aad 十 Vad)。 (10) 式中：CadgD——分析煤样的固定碳，％；Mad 一分析煤样的水分，％；Aad——分析煤样的灰分，％； Vad——分析煤样的挥发分产率，％。
七、思考题(1)为什么测定灰分用的箱形电炉要带烟囱?并规定在 500℃时停留 30min?
（2）煤笔的准备。为了使成型煤笔易于脱模，先将压模孔内打蜡，其方法是用一直径为 5—6mm 的铁 杆(锥度与煤笔相同)，在酒精灯上加热，趁热烫熔石蜡，然后把带蜡的热铁扦插入压模中迅速将模子转动 一周即可。将压模大口向下置于模托上，并将漏斗套在压模上，用牛角勺将煤样顺着漏斗孔拔下，直到装 满漏斗，剩余煤刮回瓷皿中。用打击杆在打击器下压实模中煤样，打击四下，注意不得弹跳。然后再加煤 样，再打击四下，直到煤样装满模子(距模口不大于 lmm)。通常用长短二种打击杆各打击三次(若采用长中 短三种打击杆时各打击两次)。将模子取出，套上已塞棉花堵的容接器，放在脱模压力器上退出煤笔，并小 心推入切样器中，保留细端，用薄刀片将煤笔切成 60mm 长。当最大膨胀率在第一次测定时超过 200%时， 则在重复试验中，可将煤笔两头各切去 15mm，留中间 30mm 进行试验；当膨胀度大干 300%时，将煤笔切 戍两段，每段各长 30mm，分别进行试验，以两段膨胀度的平均值作为结果。
游离水可以在温度稍高于 100℃下，经足够时间的加热即可全部除去，而化合水则要温度在 200℃以上 才能分解析出。
在煤的工业分析中所测定的水分一般有应用煤样的全水分和分析煤样的水分两种。应用煤样指已准备 好并即将使用(如进入锅炉燃烧或焦炉炼焦)的煤。分析煤样指在周围环境条件下大致达到水分平衡的风干 煤样。
关闭炉门，使其在 815±10℃的温度下，灼烧 40min，然后从炉中取出灰皿，先放在空气中冷却 5min，再
放在干燥器中约 20min，冷却到室温称量。以后再进行每次为 20min 的检查性灼烧。直到质量变化小于 0.00lg 为止。采取最后一次测定的质量作为计算依据。如遇检查时结果不稳定，应改
定，应改为缓慢灰化法测定。灰分小于 15％时不进行检查性灼烧。 二、煤的挥发分产率的测定基本原理
煤在温度为 900±10℃下隔绝空气加热 7min，从煤样分解出来的气体蒸汽状态产物的百分率减去煤样
所含水分的百分率称为煤的挥发分产率。残留下来的不挥发的固体物称为焦渣(或称焦饼)。从焦渣的百分 率减去灰分则为固定碳的百分率。由于挥发分不是煤样固有的物质，而是在特定条件下煤的有机质受热分
煤的灰分测定的方法要点：称取一定量的煤样，放入箱形电炉内灰化，然后在温度为 815±l0℃灼烧到 恒重并冷却至室温后称重，以残留物质量占煤样质量的百分比作为灰分。
灰分测定分缓慢灰化法和快速灰化法。快速灰化法不作仲裁分析用。 四、实验方法与步骤
1．缓慢灰化法 (1)在预先灼烧和称重(精确到 0。0002g)的灰皿中，称取粒度为 O．2 mm 以下的分析煤样 1±0。1g(称 准到 0．0002g)。煤样在灰皿中要铺平，使其不超过 O.15g／cm2。将灰皿或测定水分后装有煤样的瓷皿(盖 子取下)送入温度不超过 100℃的箱形电炉中，在自然通风和炉 门留有 15mm 左右缝隙的条件下，用 30min 缓慢升高至 500℃，在此温度下保持 30 min 后，再升至 815± 10℃，然后关上炉门并在此温度下的灼烧 1 h。灰化结束后从炉中取出灰皿(或瓷皿)，放在石棉板上并盖上 瓷皿盖，在空气中冷却 5min，然后放入干燥器中，约 20min 可冷却至室温，称量。 (2)然后进行检查性灼烧，每次时间为 20min，直到其质量变化小予 0.00lg 为止，采用最后一次测定的 质量作为计算依据，灰分小于 15％时不进行检查性灼烧。 2．快速灰化法 可任选下述方法 1 或方法 2 进行。 (1)在预先灼烧和称重(称准到 0.0002g)的灰皿中，称取粒度为 0.2mm 以下的分析煤样 l±0.1g(称准到 0.0002g)。把灰皿连同煤样分三、四排预先放在耐热金属板或瓷板上，将箱形电炉升温到 850℃，打开炉门， 把放有灰皿的板缓慢推进箱形电炉，使第一排灰皿中的煤样慢慢灰化。待 5～10 min 后，煤样不再冒烟时， 以不大于 2 cm／min 的速度把二、三、四排灰皿顺序推进炉中炽热部分(若煤样着火发生爆燃，则试验作废)。
用缓慢灰化法测定。灰分小于 15％时不进行检查性灼烧。
(2)在预先灼烧和称重(称准到 0.0002g)的灰皿中，称取粒度为 0.2 mm 以下的分析煤样 l±0.1g(称准到 0.0002g)。把灰皿连同煤样缓慢推入已预热到温度为 540℃的箱形电炉中(若煤样着火爆燃，试验应作废)。
在自然通风下(炉门需留缝隙约 15mm)。在 500℃时灼烧 30min，然后把盛有煤样的灰皿取出，将灰皿顺序
煤中水分的测定基本原理 煤中水分的结合状态有二种：一种为游离水，是以机械的方式吸附或者附着在煤上的水分。另一种为化
合水，是以化合的方式与煤中矿物质结合的水，也就是无机化合物的结晶水。游离水以它存在于煤的不同 结构的状态，又可分为外在水分和内在水分。前者是煤在开采、运输、贮存、洗煤时附着在煤粒表面及大 毛细孔(直径大于 10-5cm)中的水分。后者则是吸附或凝聚在煤粒内表面的毛细孔(直径小于 l0-5cm)中的水分。
／min 的速度升温，并用压杆上的笔尖自动记录体积变化曲线(膨胀曲线)，如图 5—1 所示。通过试验测得 下列指标：软化温度 T1：体积曲线升始收缩达 0.5mm 时的温度，℃；始膨胀温度 T2：体积曲线下降到最 低点后再开始膨胀时的温度，℃；固化温度 T3：体积曲线膨胀达到最大值时的温度，℃；收缩度 a：体积 曲线下降的最大距离占煤笔长度的百分数，%；膨胀度 b：体积曲线膨胀的最大距离占煤笔长度的百分数， ﹪
结束。为此，对有些温度不易控制的箱形电炉可将电炉调到适当温度后再放坩埚架。这样，炉温即使稍降，
也不至于降低太多。如果坩埚放入电炉以后在 3min 内不能达到规定的温度要求，这次试验即应作废。加热 7min 后，迅速将坩埚架从炉中取出，先在空气中冷却 5min，再将坩埚从架上取下放在干燥器中(约 20～
(1)失去结晶水。 当温度高于 400℃时含结晶水的硫酸盐和硅酸盐发生脱水反应
△ CaS04·2 H20====CaS04+2 H20↑ A1203·2SiO2·2 H20==== A1203·2 Si 02+2 H20↑ (2)受热分解。 碳酸盐在温度为 500℃以上时开始分解
△ CaC03====CaO+C02↑
推入另一个已预热到 850℃ 20min，然后从炉中取 出灰皿，先放在空气中冷却 5min，再放到干燥器中，约 20min 后冷却到室温称量。以后再进行每次为 20 min
的检查性灼烧，直到其质量变化小于 0.00 lg 为止。采取最后一次测定质量为计算依据。如遇检查结果不稳
(2)
固定碳和煤的变质程度有什么关系?
奥亚膨胀度的测定实验原理 煤的胶质状态是成焦过程中的重要阶段，而膨胀是在胶质状态中表现出的重要物理现象，它和胶质体
的性质一—如粘度、流动性、湿度间隔、透气性、颗粒分布等因素有关。 奥亚膨胀度测定方法，是将煤样按规定方法制戊一定长度和形状的煤笔放在钢管中，在钢管中以 3℃
水分测定最常用的是间接测定法，即将已知一定质量的煤放在一定温度下进行干燥到恒重，煤样所减 少的质量即为煤的水分。
分析煤样水分指样品在温度为 105～110℃干燥至恒重所失去的质量占原质量的百分数。 (1)干燥箱：带有自动调温装置，内附鼓风机能保持温度在 105～110℃。 四．试验步骤
烟煤和无烟煤按以下试验方法进行。可分为常规测定法和快速测定法。 1．常规测定法 用预先烘干并称出质量(称准到 0.0002g)的带盖的玻璃称量瓶(或瓷皿)，称取粒度为 0.2mm 以下的分析 试样 1±0.1g(称准到 0.0002g)。然后把盖开启，将玻璃称量瓶(或瓷皿)放入预先鼓风并加热到温度为 105～ 110℃的干燥箱中，在不断鼓风条件下，烟煤干燥 lh，无烟煤干燥 1～1.5h，从干燥箱中取出称量瓶(或瓷皿) 并加盖，在空气中冷却 2～3min 后，放入干燥器中冷却约 20min 到室温再称重。然后进行检查性干燥，每 次 30min，直到试样的质量变化小于 0.001g 或质量增加时为止。 在后一种情况下要采用增重前的质量为计算依据。水分在 2％以下时不再进行检查性干燥。保留试样 供测定灰分用。 2．快速测定法 用预先烘干并已称出质量(称准到 0.0002g)的带盖玻璃称量瓶称取粒度为 0.2mm 以下的分析试样 l± 0．1g(称准到 0．0002g)。然后将盖开启，放入预先鼓风并加热到温度为 150~160℃的烘箱内，在 145±5℃ 的温度下一直鼓风并干燥 10min，然后从干燥箱中取出称量瓶，立即将盖盖好，在空气中冷却 2～3min，放 入干燥器内冷却到室温(约 20min)再称重。试样减轻的质量占试样原质量的百分数就是分析煤样的水分。 二、煤中水灰分的测定基本原理 煤的灰分是在温度为 815±10℃下煤的可燃物完全燃烧，矿物质在空气中经过一系列复杂的化学反应 后剩余的残渣。煤的灰分来自矿物质，但它的组成和质量与煤的矿物质不完全相同，它是一定条件下的产 物。因此，确切地说煤的灰分是煤的“灰分产率”。由于煤中矿物质的真实含量很难测定，所以常用灰分产 率，借助一定的数学式，算出煤中矿物质含量的近似值。 煤的矿物质来源于三个方面： (1)原生矿物质。 原生矿物质是成煤植物本身所含有的，是成煤植物在生长过程中从土壤中吸收的，主要由碱金属和碱 土金属的盐所组成。煤中的原生矿物质含量很少，一般不高于 2～3％，分布均匀，与煤的有机质紧密结合 很难分离。 (2)次生矿物质。 次生矿物质是成煤过程中由外界混到煤层中的矿物质形成的。在煤巾分布较均匀。含量一般不高。 煤的原生矿物质和次生矿物质总称为煤的内在矿物质。由内在矿物质形成的灰分叫内在灰分。内在矿 物质通常很难用洗选的方法除去。 (3)外来矿物质。 这种矿物质原来不存在于煤层中，是采煤过程中混入的顶、底板及夹矸层的矸石、泥、沙等。这种矿 物质形成的灰分叫外在灰分。这类矿物质在煤中分布很不均匀，可使用洗选的方法比较容易除去。 燃烧法测定煤的灰分时，煤中矿物质在燃烧过程中发生下列一系列化学变化和物理变化：