【最新資料】第四章(煤化學)模版課件

煤是由有機物和無機物組成的混合物。由于成煤原始物質、轉變條件和作用的多變性，導致煤的化學及元素組成、分子結構、化學及工藝性質、種類的復雜性和多樣性。

煤化學是從化學的角度研究煤的化學及元素組成、工藝性質和分類及合理應用的邊緣學科。第四章煤化學的基本知識煤化學的研究方法煤的工業(yè)分析研究煤的化學組成煤的元素分析煤的工藝性質試驗研究煤的元素組成研究煤的工藝性質煤的工業(yè)分類煤質評價煤的綜合利用煤是由有機物和無機物組成的混合物。由于成煤原1

煤質分析化驗的方法有兩大類：一類是測定煤中固有的成分和性質，如水分、碳、氫等，另一類是測定煤經過轉化后生成的物質和呈現(xiàn)的性質，如灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量等。為了統(tǒng)一標準和便于使用，各煤質分析項目的結果都是用一定的符號表示。通常是由煤質分析項目的符號、分析項目存在狀態(tài)或操作條件的符號、分析項目基準的符號這三類符號構成了煤質分析結果的表示符號。

新國家標準中對常用符號作了如下規(guī)定：1）符號一律用英文；2）ISO規(guī)定了的符號，基本采用；3）ISO沒規(guī)定的符號，用歐美通用的符號；4）ISO和歐美都沒有的，用英語名詞的開頭字母(或縮寫字母)表示；5）我國或其他國家獨有的項目，采用其原規(guī)定的符號。

第一節(jié)煤樣及煤質分析結果的表示方法一、煤樣二、煤質分析結果的表示方法

煤是大宗商品，為了鑒定煤的質量，通常是抽取一小部分煤來進行質量的鑒定，這個抽取過程就是采樣。為確定煤的某些特征，從煤中采取的、具有代表性的一部分煤稱為煤樣。（一）表示煤質分析項目的符號（一般是用該項目英文名稱的第一個字母或縮略字大寫表示）煤質分析化驗的方法有兩大類：一類是測定煤中2新、舊標準中常用煤質分析項目的表示符號對照表

煤質分析項目名稱表示符號煤質分析項目名稱表示符號新舊新舊水分MW發(fā)熱量QQ灰分AA透光率PMPm揮發(fā)分VV膠質層最大厚度YY固定碳FCCGD羅加指數(shù)R.I.LR碳CC粘結指數(shù)GR.I.G氫HH奧亞膨脹度bb氧OO熱穩(wěn)定性TSRW氮NN焦油產率TarT硫SS灰熔融性變形溫度DTT1磷PP灰熔融性軟化溫度STT2氯ClCl灰熔融性流動溫度FTT3砷AsAs腐植酸產率HAHm視相對密度ARDd苯萃取物產率EBEm真相對密度TRDD二氧化碳含量CO2/最高內在水分MHCWNZ礦物質含量MMMM新、舊標準中常用煤質分析項目的表示符號對照表煤質分析項目名3（是用相應英文名稱的第一個字母或縮寫字的小寫表示，把它下標于煤質分析項目符號的右下角）

新、舊標準中常用煤質分析項目存在狀態(tài)或操作條件的符號對照表

煤質分析項目的存在狀態(tài)或操作條件外在內在全硫化鐵硫酸鹽碳酸鹽有機固定彈筒恒容高位恒容低位表示符號新finhtpscpo/bgr,vnet,v舊WZNZQLTLSTSYJGDDTGWDW（在修訂后的國家標準中，分析項目基準的符號是用各英文名稱的小寫字母表示的，把它下標于“煤質分析項目符號”的右下側，并與“表示煤質分析項目存在狀態(tài)或操作條件符號”之間用“逗號”隔開）（二）表示煤質分析項目存在狀態(tài)或操作條件的符號（三）表示煤質分析項目基準的符號煤質分析項目的基準即煤樣的基準，是表示煤質分析化驗結果是以什么狀態(tài)下的煤樣為基礎而測得的。1.基準的含義（是用相應英文名稱的第一個字母或縮寫字的小寫表示，把它下標于4新、舊標準中常用煤質分析項目基準的名稱及符號對照表

煤質分析項目基準新名稱收到基空氣干燥基干燥基干燥無灰基干燥無礦物質基符號aradddafdmmf舊名稱應用基分析基干燥基可燃基有機基符號yfgrj

2.常用基準的含義及使用意義①收到基（ar）：是以收到狀態(tài)的煤樣為基準（包含了煤的全部組分）。用于銷售煤，物料平衡、熱平衡及熱效率計算。②空氣干燥基（ad）：是以與空氣濕度達到平衡狀態(tài)的煤樣為基準（不包含煤的外在水分）。多用于試驗室煤質分析項目測定的基礎。③干燥基（d）：是以假想無水狀態(tài)的煤樣為基準（不包含煤的外在水分和內在水分）。主要用于比較煤的質量，用于表示煤的灰分、硫分、磷分、發(fā)熱量等。④干燥無灰基（daf）：是以假想無水無灰狀態(tài)的煤樣為基準（不包含煤的外在水分和內在水分及灰分）。主要用于了解和研究煤的有機質。⑤干燥無礦物質基（dmmf）：是以假想無水無礦物質狀態(tài)的煤樣為基準（不包含煤的外在水分和內在水分及礦物質）。主要用于高硫煤的有機質研究。⑥恒濕無灰基（maf）：恒濕狀態(tài)（溫度20℃、空氣濕度96%）和假想無灰狀態(tài)下的煤樣分析基準。主要用于表示煤的發(fā)熱量（作為煤工業(yè)分類指標）。新、舊標準中常用煤質分析項目基準的名稱及符號對照表煤質新名5

3.各基準的關系對于同一煤樣，其化驗結果若以不同的基準來表示則數(shù)值不同。因此，同類分析項目只有在相同基準的基礎上才能進行比較。各基準的關系如下圖所示。

3.各基準的關系64.各基準的換算

試驗室條件下測定的煤質分析項目通常是以空氣干燥基為基準測得的。但在表示煤質分析報出的結果時，國家標準通常規(guī)定將空氣干燥煤樣基準的各個指標換算成收到基、干燥基煤樣、干燥無灰基煤樣為基準的指標；在實際工作中，有時也需要把一些指標換算成其它基準（例如：工業(yè)上計算物料平衡或熱平衡時，就需將有關指標換算成收到基，以求得每噸原料煤能產生多少熱量、多少煤灰、含多少碳等）。為此，我們必須了解各種指標、各種基準之間的關系和換算。

常用的各基準間的換算公式如下（用X代表某煤質分析項目）：

（1）空氣干燥基與干燥基的換算（2）空氣干燥基

與干燥無灰基的換算（3）干燥基

與干燥無灰基的換算（4）收到基

與干燥無灰基的換算（5）收到基

與空氣干燥基的換算（6）全水分計算公式

(4-1)(4-2)(4-3)(4-4)(4-5)(4-6)4.各基準的換算試驗室條件下測定的煤質分析項目通常是7

進行基準換算時要注意以下三個問題：（1）換算的煤質分析指標必須含于對方的基準中，否則就不能換算。如：St,ad中包含了St,d，它們之間可用公式4-1進行換算；Ad和Adaf之間就不能換算，因為干燥無灰基中不存在灰分。（2）用以上公式換算時各煤質分析測定結果不代入百分符號，但寫答案時要把百分號加上。（3）基準不相同的數(shù)據(jù)不能直接加減。

4.常用煤質指標的基準

（1）在用煤的灰分、硫分、磷分、發(fā)熱量來表示煤質時，常用干燥基為基準，即Ad、St,d、Pd、Qgr,d；（2）在研究煤的有機質特性時，常用干燥無灰基為基準，如Vdaf、Cdaf、Hdaf等。（3）在計算物料平衡、熱平衡、煤炭計量計價時，常用收到基為基準，如Mt,ar、Qnet,ar、Aar、Har等。進行基準換算時要注意以下三個問題：4.常用煤質指標的8第二節(jié)煤的化學組成一、煤中的水分（M）煤加熱揮發(fā)部分不揮發(fā)部分水分（M）煤中無機質熱解生成的氣體煤中有機質熱解生成的氣體（V）煤中無機質熱解形成的殘渣（A）煤中有機質產生熱量的部分（FC）＜2%，不計＞2%，減去∴煤的化學組成≈M+A+V+FC（一）煤中水分的來源

煤中的水分來源于成煤過程中、煤形成后及在開采、洗選和運輸過程中等。煤的工業(yè)分析：是指測定煤中M、A、V、FC的過程。重點、難點內容注意第二節(jié)煤的化學組成一、煤中的水分（M）煤加熱揮發(fā)部分不9（二）煤中水分的種類煤中的水分

按水分在煤中的存在狀態(tài)分按測定煤中水分時的操作條件分游離水：是吸附在煤表面和存在于煤內部毛細管中的水分?；纤菏侵该褐械V物質的結晶水。在煤的工業(yè)分析中不考慮這種水分。自由水分：是附著在煤表面和內部大毛細管（半徑大于10-5cm）中的水分濕存水分：是存在于煤內部小毛細管（半徑小于10-5cm）中的水分。外在水分（Mf）:是指在40～50℃的測定條件下，煤樣與周圍空氣達到濕度平衡時失去的水分。內在水分（Minh）:是指在100℃～110℃測定條件下，煤樣達到干燥狀態(tài)時所失去的水分。煤的最高內在水分（MHC）：是指煤在溫度30℃、相對濕度為96％～97％的條件下達到吸濕平衡的內在水分。

以最高內在水分狀態(tài)的煤樣為基準即為恒濕基，其分析結果數(shù)據(jù)多在煤理論研究和煤分類上應用。

（二）煤中水分的種類煤中的按水分在煤中按測定煤中水分游離水：10

煤的全水分是煤的外在水分和內在水分之和。即：Mt,ar=Mf,ar+Minh,ar煤的工業(yè)分析中，煤的外在水分（Mf,ar）是以收到基為基準、煤的內在水分（Minh,ad）又是以空氣干燥基為基準測定的。由于它們之間的基準不同，因此煤的全水分不能直接用它們相加得到，而必須用全水分計算公式（式4-6）經過換算得到（*下頁例）。收到基全水分（Mt,ar）表示的是煤中的實際含水量。（三）煤中的全水分（Mt，ar）（四）煤水分指標的使用意義

1.收到基全水分（Mt,ar）：它是衡量煤炭經濟價值最基本的質量指標之一，也是商品煤計價的重要依據(jù)，在工業(yè)上全水分可用來計算熱平衡、物料平衡和煤的發(fā)熱量等。2.空氣干燥基水分（Mad）：主要用于煤質分析中各項指標的計算和基準換算。*煤水分指標符號的簡寫：Mt,ar簡寫MtMarMf，ar簡寫MfMinhMinhMad簡寫簡寫Minh，arMinh，ad煤的全水分是煤的外在水分和內在水分之和。11[例4-1]某收到基煤樣重1000.0g，風干后重900.0g。用兩份風干煤樣各10.000g測定內在水分，即在105℃干燥后得到的兩份煤樣分別重9.512g和9.484g。問該煤樣的全水分？解：（1）計算該煤樣的外在水分

（2）計算該煤樣的內在水分

煤中的全水分計算舉例（3）計算該煤樣的全水分按式（4-6）：答：該煤樣的全水分為14.52％。[例4-1]某收到基煤樣重1000.012水分在泥炭中可達40％～50％；褐煤約為10％～40％；煙煤一般為1％～8％；無煙煤則又有增加的趨勢，這是因為無煙煤中孔隙增加的原因。評價煤質時，按Mt%對煤中的水分進行分級。

（五）煤中全水分（Mt，ar）的分級煤的全水分分級（MT/T850—2000）

序號級別名稱代號分級范圍（Mt,%）試驗方法1特低全水分煤SLM≤6.0GB/T2112低全水分煤LM>6.0~8.03中等全水分煤MLM>8.0~12.04中高全水分煤MHM>12.0~20.05高全水分煤HM>20.0~40.06特高全水分煤SHM>40.0水分在泥炭中可達40％～50％；褐煤約為1013一般來說，水分是煤中的有害成分，對煤的工業(yè)利用是不利的；但水分對煤的工業(yè)利用也有好的一方面。

1.水分對煤工業(yè)利用的危害（1）在煤的運輸中，增加了無效運輸量和運輸成本；（2）燃燒時，降低了煤的發(fā)熱量；（3）貯存時，使煤易碎裂、加速煤的氧化和自燃，在冬季使煤裝卸困難；FeS2+H2O+O2→FeSO4+H2SO4+Q（4）煉焦時，延長煉焦時間，并使焦爐的使用壽命縮短；（5）機械加工中，水分高的煤難于破碎和篩分，不僅降低生產效率，還可能損壞設備。

2.水分對煤工業(yè)利用的益處（1）在燃燒粉煤時，煤中含有適量的水分，可以防止粉煤的散失，并適當改善爐膛的輻射能；（2）水分可作為加氫液化和氣化的供氫體。

（六）煤中水分對煤利用的影響一般來說，水分是煤中的有害成分，對煤的工業(yè)利14煤中的礦物質是煤中除了水分以外的無機物。煤的灰分不是煤中固有的成分，而是煤中的礦物質在煤燃燒時經過失水、分解、氧化、化合等變化而產生的固態(tài)混合物，因此，嚴格地講不能叫“煤中的灰分”，而應叫“煤的灰分產率”。二、煤中的礦物質（MM）和煤的灰分產率（A）（一）煤中的礦物質（MM）煤中礦物質的劃分及來源原生礦物質次生礦物質外來礦物質來源于來源于來源于成煤植物本身所含的礦物質，一般為1％～2％。不能用機械方法除去。在成煤過程中，從外界進入成煤沼澤中以后保留于煤中的的礦物質，含量不高。較難與煤分離。在采煤過程中，煤層的頂板、底板、夾矸等混入煤中的礦物質?？捎靡话愕倪x煤方法除去。內在礦物質內在灰分外在礦物質外在灰分形成形成煤中礦物質的含量變化很大，一般為2%～40%；其化學組成又極為復雜，主要有氧化物、硫化物、硅酸鹽、碳酸鹽和硫酸鹽類等。煤中的礦物質是煤中除了水分以外的無機物。煤的15

##煤中礦物質含量一般都不直接測定，而是利用它與煤的灰分等之間的關系，采用經驗公式近似地算出煤中礦物質的含量。對煤中的礦物質含量可采用以下公式進行計算：

式中：MM—煤中礦物質的含量，％；Aad—空氣干燥基灰分，％；St,ad—空氣干燥基全硫，％；Sp,ad—空氣干燥基硫化鐵硫，％；(CO2)—空氣干燥基碳酸鹽二氧化碳含量，％；0.3—經驗系數(shù)。當煤中的碳酸鹽、硫酸鹽等較多時，其礦物質的含量可用式(4-7)計算；含碳酸鹽、硫酸鹽和氧化鐵較少的煤，則可采用式(4-8)進行計算。(4-7)(4-8)##煤中礦物質含量一般都不直接測定，而是利用16

1.煤的灰分

煤的灰分是煤完全燃燒后，煤中的礦物質發(fā)生失水、分解、氧化、化合等反應形成的混合物。

Al4(Si4O10)(OH8)→4SiO2+2Al2O3+4H2OCaCO3→CaO+CO2FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2CaO+SiO2→CaSiO3

2.煤的灰分產率（A）

煤質分析中常以空氣干燥基煤樣測定煤的灰分產率(Aad％)。具體是將一定質量的空氣干燥基（ad）煤樣放入850±15℃的馬弗爐中燒至恒重，灼燒后殘渣(灰分)的質量占煤樣質量的百分率即煤的灰分產率。

（二）煤的灰分產率（A）分解：高嶺土失水：氧化：化合：1.煤的灰分（二）煤的灰分產率（A）分解：高嶺土失水17

3.煤灰分產率（Aad%）的換算為了消除因空氣干燥基煤樣中內在水分的變化對灰分產率的影響，并使不同煤樣之間灰分產率的大小具有可比性，在表示煤的灰分產率時，要把空氣干燥基灰分（Aad）換算成干燥基灰分（Ad）。其換算公式如下：[例4-2]某煤層兩個煤樣的煤質分析結果為：煤樣1：Mad1=5.0%，Aad1=19.0%；煤樣2：Mad2=10.0%，Aad2=18.0%。求該煤層的干燥基灰分？解：按式（4-9）：

則：該煤層的答：該煤層的干燥基灰分為20.0％。

(4-9)3.煤灰分產率（Aad%）的換算[例4-2]某煤層兩個煤184.根據(jù)煤的干燥基灰分（Ad

%）對煤的分級煤的干燥基灰分（Ad％）是工業(yè)上衡量煤質的重要指標之一。根據(jù)煤的干燥基灰分產率（Ad％），GB/T15224.1—2004對動力煤、冶煉用煉焦精煤等分別進行了分級。

（1）動力煤灰分分級

動力煤的灰分按表1分級。

（2）冶煉用煉焦精煤的灰分分級

冶煉用煉焦精煤的灰分按表2分級。[例4-3]已知某煤樣的Mt=10.0%，Mad=1.0%，Aad=11.0%。問1噸該煤會產生多少灰分？解：按式（4-5）：1噸該煤產生的灰分答：1噸該煤會產生100kg灰分。

5.煤的灰分對煤利用的影響

一般來說，礦物質或灰分是煤的有害成分，灰分越高，煤質越差?；曳挚山档兔旱陌l(fā)熱量、增加運輸成本、增多出渣量、降低焦炭的質量和焦爐的生產效率、加速煤的風化和自燃等。煤灰渣也可用作為一種資源開發(fā)利用，如用作建材原料和從煤灰中提取聚合鋁、氯化鋁、稀有分散元素等。

4.根據(jù)煤的干燥基灰分煤的干燥基灰分（Ad％）是工業(yè)19

表1動力煤的灰分分級序號級別名稱代號灰分（Ad%）范圍試驗方法1特低灰煤SLA≤10.00GB/T2122低灰煤LA10.01～16.003中灰煤MA16.01～29.004高灰煤HA＞29.00表2冶煉用煉焦精煤的灰分分級序號級別名稱代號灰分（Ad%）范圍試驗方法1特低灰煤SLA≤6.00GB/T2122低灰煤LA6.01～9.003中灰煤MA9.01～12.004高灰煤HA＞12.00（3）高爐噴吹用煤的灰分分級高爐噴吹用煤的灰分分級可參照“表2冶煉用煉焦精煤進行分級”。（4）其他用煉焦精煤和原料用煤的灰分分級其他用煉焦精煤和原料用煤的灰分分級可參照“表1動力煤炭進行分級”。表1動力煤的灰分分級序號級別名稱代號灰分（Ad%20煤中的有機質=100-水分-礦物質煤中有機質的真正含量不易測定，主要是由于煤中礦物質很難測定。常用煤中的灰分產率（Aad%）近似地表示煤中礦物質的含量，即：煤中的有機質≈100-Mad-Aad=可燃質。三、煤中的有機質和煤的揮發(fā)分產率（V）（一）煤中的有機質（二）煤的揮發(fā)分產率（V）

1.煤的揮發(fā)分

煤的揮發(fā)分是煤樣在一定條件下隔絕空氣加熱，煤中的有機物在特定條件下熱分解“揮發(fā)”出來的產物。

2.煤的揮發(fā)分產率（V）

煤的揮發(fā)分產率是將l±0.01g空氣干燥基煤樣，置于帶蓋的瓷坩堝中，在隔絕空氣和900±10℃的溫度下加熱7min，以煤樣失去的質量占煤樣質量的百分數(shù)減去空氣干燥基水分的百分含量即為該煤樣的揮發(fā)分產率（Vad％）。

煤中的有機質=100-水分-礦物質三、煤中的有機質和煤的揮發(fā)213.煤揮發(fā)分產率（Vad%）的換算

由于空氣干燥基揮發(fā)分（Vad％）是用含有水分和礦物質的空氣干燥基煤樣測得的，因此煤樣Mad％和Aad％的不同，必然要導致Vad％的不同。為了消除水分和灰分對揮發(fā)分的影響，準確地反映不同煤的揮發(fā)分產率的大小，必須將空氣干燥基揮發(fā)分（Vad％）換算成干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf％）。其換算公式為：

(4-10)[例4-4]某煤層兩個煤樣的煤質分析結果為：煤樣1：Mad1=5.0%，Aad1=19.0%，Vad1=18.0%；煤樣2：Mad2=10.0%，Aad2=18.0%，Vad2=14.0%

。求該煤層的干燥基灰分？解：按式（4-10）：

則：該煤層的答：該煤層的干燥基灰分為20.0％。

3.煤揮發(fā)分產率（Vad%）的換算(4-10)[例4-4]224.根據(jù)煤的干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf%）對煤的分級煤的干燥無灰基揮發(fā)分產率分級（MT/T849-2000）

序號級別名稱代號分級范圍（Vdaf%）試驗方法1特低揮發(fā)分煤SLV≤10.00GB/T2122低揮發(fā)分煤LV＞10.00～20.003中等揮發(fā)分煤MV＞20.00～28.004中高揮發(fā)分煤MHV＞28.00～37.005高揮發(fā)分煤HV＞37.00～50.006特高揮發(fā)分煤SHV＞50.005.煤干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf%）的使用意義（1）我國煤炭分類的重要指標之一；（2）工業(yè)上在選擇氣化、液化、動力和煉焦用煤時，都要首先考慮揮發(fā)分是否符合要求。6.影響煤干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf%）的因素煤的揮發(fā)分產率受多種因素影響，主要有：煤的成因類型、煤化程度、煤巖成分、礦物質含量、測試條件等。（①）4.根據(jù)煤的干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf%）對煤的分級煤的23

煤的固定碳是指從煤中除去水分、灰分和揮發(fā)分后的殘留物。從煤的工業(yè)分析角度出發(fā)，空氣干燥基煤樣的質量近似等于它的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳的質量之和，即煤的固定碳可按下式計算：

四、煤的固定碳（FC）在用固定碳表示煤的有機質特征時，其固定碳應按下式計算：

煤的固定碳與煤有機質中的碳含量是兩個不同的概念。固定碳實際上是煤的有機質在隔絕空氣條件下熱解后的殘留物，從元素組成看，固定碳除主要含碳外，還有少量的氫、氧、氮、硫等元素；而煤中的碳元素幾乎都是以有機物形式存在的，只有微量的碳以碳酸鹽形式存在于煤的無機礦物質中。因此，就數(shù)量上講，煤的固定碳含量小于煤中有機質的碳含量。干燥無灰基固定碳（FCdaf％）（1）用來衡量煤的煤化程度，其含量隨煤化程度的增高而增大。一般褐煤的≤60％，煙煤的為60％～90％，而無煙煤的＞90％；（2）工業(yè)用煤的一項質量指標；（3）計算煤的發(fā)熱量的主要參數(shù)。煤的干燥無灰基固定碳與干燥無灰基揮發(fā)分產率之比是煤的燃料比。煤的固定碳是指從煤中除去水分、灰分和揮發(fā)分后24

從化學角度看，組成煤的主要元素是碳、氫、氧、氮、硫、磷等；另外還有一些含量極少的元素，如砷、氯、鍺、鎵、鈾、釩、鈦等。煤中的碳、氫、氧、氮是組成煤有機質的主要元素，其總和占有機質的95％以上，所以是煤質研究的重要內容；而硫、磷、砷等是煤中的有害元素，對煤質有很大的影響。

煤的元素分析是測定碳、氫、氧、氮、硫五種元素的含量的過程。通常，只對碳、氫、氮、硫四種元素進行測定，氧含量則采用減差法求得。煤元素分析時用空氣干燥基（ad）煤樣測定，但結果常用干燥無灰基（daf）或干燥基（d）表示。

第三節(jié)煤的元素組成一、煤中的碳元素（Cdaf%）煤中的碳是組成煤有機質的第一重要元素。它是煤有機質中含量最高的元素，也是煤在燃燒過程中產生熱量的重要元素之一（每1㎏純碳完全燃燒能放出34038KJ的熱量），還是組成煤的大分子骨架的主要元素之一。C+O2→CO2+Q燃燒從化學角度看，組成煤的主要元素是碳、氫、氧、25

煤中的氫是組成煤有機質的第二重要元素。它雖然含量不高，但卻是煤中重要的可燃物質，每1㎏氫完全燃燒能放出142961KJ的熱量（是碳的3.8～4.2倍）；氫也是組成煤大分子的骨架和側鏈的不可缺少的重要元素。腐泥煤中氫含量一般＞6％；腐植煤中的氫含量一般＜6％，并隨煤化程度的增高而降低。

煤中氫元素（Hdaf%）的含量是我國煤工業(yè)分類的指標之一（②）。二、煤中的氫元素（Hdaf%）三、煤中的氧元素（Odaf%）煤中的氧是組成煤有機質的第三重要元素，含量僅次于碳，但它是煤中不可燃成分。由于氧元素在煤的燃燒過程中不產生熱量，卻能與產生熱量的氫生成水，使煤的發(fā)熱量降低，因此氧含量高對動力用煤來說是不利的；對于煉焦用煤，氧含量增高會使其粘結性和結焦性大為降低，甚至失去粘結性。但氧是煤中反應能力較強的元素，當煤用于制取芳香羧酸和腐植酸類物質時，氧的存在是有利的。煤中氧的含量，通常是根據(jù)工業(yè)分析、元素分析的測定數(shù)據(jù)以減差法求得的：

H2+O2→H2O+Q燃燒煤中的氫是組成煤有機質的第二重要元素。它雖然26

煤中的氮元素含量僅為0.4％～2.6％，但它是煤中唯一完全以有機狀態(tài)存在的元素。當煤作為高溫熱加工原料進行加熱時，煤中氮的一部分變成N2、NH3及其它一些有機含氮物質逸出，而這些化合物可回收制成氮肥、硝酸、藥品等化學產品；煤在燃燒時，氮是不可燃成分，煤中一部分氮轉變?yōu)榈难趸?，形成了燃煤所排放的廢氣中氮的氧化物總量的一部分，是空氣污染物；另一部分氮則呈游離狀態(tài)進入廢氣中。

四、煤中的氮元素（Ndaf%）元素煤種Cdaf%Hdaf%Odaf%Ndaf%褐煤60～776～530～152.6～1煙煤75～925～415～22.2～0.7無煙煤89～984～13～11.5～0.4煤中C、H、O、N四種元素組成含量比較煤中的氮元素含量僅為0.4％～2.6％，但它27

硫是煤中的主要有害元素之一。在各種類型煤中都含有數(shù)量不等的硫分，少的在1％左右，高者可達10％以上。五、煤中的硫元素（St,d%）（一）煤中硫的分類煤中的硫（St）無機硫（Si）：是指存在于煤的礦物質中的硫硫化鐵硫（Sp）：是煤中硫化物硫的總稱，以硫化鐵硫為主。硫酸鹽硫（Ss）：是煤中硫酸鹽硫的總稱，主要是石膏、綠礬。有機硫（So）：是指與煤有機質相結合的硫。含量一般小于0.5%，目前還不能用機械方法除去。按存在狀態(tài)St=Sp+Ss+So（二）煤中硫的測定和換算

在煤的元素分析中，通常是用空氣干燥基煤樣（ad）測定煤的全硫（St,ad）（除特殊需要外，一般不單獨測定各種形態(tài)硫）。在評價煤質時，為了消除因ad煤樣中內在水分的變化對煤硫分值的影響，并使不同煤層的硫含量具有可比性，煤中的硫含量是將空氣干燥基全硫（St,ad）換算成干燥基全硫（St,d）來表示。其換算公式如下：

硫是煤中的主要有害元素之一。在各種類型煤中都28

硫是存在于煤中的一種有害雜質，對煤的工業(yè)利用有不利的影響，但硫又是一種重要的化工原料，所以硫是評價煤質的重要指標之一。GB/T15224.2—2004按煤的干燥基全硫（St,d%）對煤的分級：（三）根據(jù)煤的干燥基全硫（St,d%）對煤的分級（GB/T15224.2—2004

）

1.動力煤硫分分級

（1）不同煤種的基準發(fā)熱量值不同煤種的基準發(fā)熱量（是指對不同煤種規(guī)定的干燥基高位發(fā)熱量）見表1。表1不同煤種的基準發(fā)熱量煤種基準發(fā)熱量（Qgr，d）/（MJ/kg）無煙煤、煙煤24.00褐煤21.00硫是存在于煤中的一種有害雜質，對煤的工業(yè)利用29（2）無煙煤和煙煤的硫分分級

表2無煙煤和煙煤的硫分分級序號級別名稱代號干燥基全硫分(St，d)范圍%試驗方法1特低硫煤SLS＜0.50GB/T214

2低硫煤LS0.50~0.903中硫煤MS0.91~1.504中高硫煤MHS1.51~3.005高硫煤HS＞3.00無煙煤和煙煤的硫分在基準發(fā)熱量時按表2進行分級。（3）褐煤的硫分分級

褐煤的硫分在基準發(fā)熱量時按表3進行分級。表3褐煤的硫分分級序號級別名稱代號干燥基全硫分(St，d)范圍%試驗方法1特低硫煤SLS＜0.45GB/T2142低硫煤LS0.45~0.853中硫煤MS0.86~1.504中高硫煤MHS1.51~3.005高硫煤HS＞3.00（2）無煙煤和煙煤的硫分分級表2無煙煤和煙煤的硫分分級30

***

當煤炭的實測干燥基高位發(fā)熱量不等于基準發(fā)熱量時，要對硫分進行折算，得到折算后的干燥基全硫，然后以折算后的干燥基全硫按表2或表3進行分級。折算后的干燥基全硫的計算方法：折算后的干燥基全硫=×實測的干燥基全硫

2.冶煉用煉焦精煤硫分分級

冶煉用煉焦精煤的硫分按表4進行分級。

表4冶煉用煉焦精煤的硫分分級序號級別名稱代號干燥基全硫分(St，d)范圍%試驗方法1特低硫煤SLS＜0.40GB/T2142低硫分煤LS0.40～0.703中低硫煤MLS0.71～0.954中硫分煤MS0.96～1.205中高硫煤MHS1.21～1.506高硫分煤HS1.51～2.50***當煤炭的實測干燥基高位發(fā)熱量不等于基準31

3.其他用煉焦精煤和原料用煤的硫分分級其他用煉焦精煤和原料用煤的硫分分級可參照冶煉用煉焦精煤進行分級。

4.高爐噴吹用煤的硫分分級高爐噴吹用煤的硫分分級可參照冶煉用煉焦精煤進行分級。（四）煤中的硫對煤加工利用的影響

1.煤中硫對煤加工利用的危害在燃燒和氣化時，煤中的硫轉變成的二氧化硫、硫化氫既腐蝕設備又污染環(huán)境，還使催化劑中毒，影響生產正常進行和產品質量。用于煉焦時，其中70％～80％的硫轉入焦炭，焦炭用于冶金，使煉出的生鐵含硫較多而具有熱脆性，不僅使生鐵的質量差，而且還使高爐的生產能力下降并嚴重腐蝕設備。因此，要求煉焦用煤的硫分應小于l.0％。在煤的儲存時，煤中的FeS2能促進煤的氧化和自燃等。

煤中的硫含量越多，煤的質量越差，對煤加工利用帶來的危害也越大。

2.煤中硫的利用硫是一種寶貴的資源?？捎脕砩a硫酸和殺蟲劑等；在橡膠、制藥等工業(yè)上有著廣泛的應用。故在選煤時回收煤中的黃鐵礦；從燃燒的煙道中和煤氣中回收各種含硫化合物；在燃煤中加脫硫劑以及從焦爐氣中回收硫等都是有效利用途經。

3.其他用煉焦精煤和原料用煤的硫分分級（四）煤中的硫對32六、煤中的磷元素（Pd%）煤中的磷主要是無機磷（如磷灰石［Ca3(PO4)2·CaF2］和磷酸鋁（Al6P014·18H20）等），此外，還有微量的有機磷。我國原煤中的含磷量普遍較低，一般為0.01％～0.1％，最高不超過1％。磷是煤中的有害成分，對煤的利用產生不利影響，故煤中磷含量也是評價煤質的主要指標之一。根據(jù)煤的干燥基磷含量（Pd%），對煤進行分級（MT/T562-1996）。

煤中磷分分級序號級別名稱代號磷分范圍（Pd%）試驗方法1特低磷煤SLP≤0.010GB2162低磷分煤LP＞0.010~0.0503中磷分煤MP＞0.050~0.1004高磷分煤HP＞0.100六、煤中的磷元素（Pd%）煤中的磷主要是無機33七、煤中的砷元素（As）

煤中的砷多以有機物的形式存在，有時也以硫化砷（雄黃或雌黃）或砷黃鐵礦（FeS2·FeAs2）形式混雜于煤中。我國煤中砷的含量極低，一般只有0.1～50g/t,個別的可達283g/t。砷在煤燃燒時生成的三氧化二砷(俗稱“砒霜”)是一種劇毒物。煤中砷含量分級（MT/T803-1999）如下表。

煤中砷含量分級級別名稱代號砷含量（As），%一級含砷煤ⅠAs≤4.0×10-4二級含砷煤ⅡAs＞4.0×10-4～8.0×10-4三級含砷煤ⅢAs＞8.0×10-4～25.0×10-4四級含砷煤ⅣAs＞25.0×10-4國外規(guī)定：在釀造和食品工業(yè)中，燃煤的砷含量不得超過8g/t。七、煤中的砷元素（As）煤中的砷多以有機物的34八、煤中的氯元素（Cl）煤中的氯多以氯化鈉、氯化鉀的形式存在，其含量一般為0.01％～0.20％，個別可達1.00％。但氯的危害極大，含氯煤用于煉焦對焦爐內壁的耐火磚有腐蝕，用于氣化要腐蝕各種管道，用作動力燃料將使鍋爐遭到強烈腐蝕。煤中氯含量分級（MT/T597-1996）如下表。

煤中氯含量分級序號級別名稱代號氯含量范圍（Cld），%試驗方法1特低氯煤SLCl≤0.050GB35582低氯煤LCl＞0.050～0.1503中氯煤MCl＞0.150～0.3004高氯煤HCl＞0.300

煤中還有鍺、鎵、鈾、釩、金、銀等元素。八、煤中的氯元素（Cl）煤中的氯多以氯化鈉、氯化35

煤的工藝性質是指在一定的條件下，煤加工轉化成產物及其轉化過程所呈現(xiàn)的特征。煤的工藝性質是選擇煤的最佳加工利用途徑、正確評價煤質及合理利用煤炭資源的依據(jù)。煤的工藝性質很多，主要有以下幾類：（1）燃燒和氣化用煤的工藝性質：煤的發(fā)熱量、煤的熱穩(wěn)定性、煤的化學反應性、煤的燃點、煤灰熔融性、煤的機械強度等。（2）煉焦用煤的工藝性質：煤的粘結性和結焦性等。（3）其它用煤的工藝性質：煤的低溫干餾焦油產率、腐植酸產率、苯萃取物產率、煤的粒度組成、煤的密度組成、煤的可選性、煤的透光率等。下面介紹煤質評價中及與煤的工業(yè)分類有關常用的工藝性質：第四節(jié)煤的工藝性質重點、難點內容注意煤的工藝性質是指在一定的條件下，煤加工轉化成36

發(fā)熱量是指單位質量的煤完全燃燒時放出的熱量。

發(fā)熱量的單位是J/g或者KJ/kg或MJ/kg。常用MJ/kg（=1000KJ/kg）表示。過去我國慣用的熱量單位為20℃卡/克（cal/g）或大卡（千卡）/千克（kcal/kg），二者的關系是：1cal=4.1816J一、煤的發(fā)熱量（Q）（一）煤發(fā)熱量的含義及單位（二）煤發(fā)熱量的測定我國國家標準規(guī)定的發(fā)熱量測定方法是氧彈量熱法，其測定結果是煤的空氣干燥基彈筒發(fā)熱量（Qb,ad）。在規(guī)定條件下測定Qb,ad時，由于煤樣是在高壓過氧狀態(tài)下燃燒，因此發(fā)生了煤在空氣中燃燒時所不能發(fā)生的化學反應（如：煤中的S、N轉化成硫酸、硝酸而放熱；煤中的水由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)而放熱等）。使Qb,ad中包含了酸生成熱和水的液化熱等，則Qb,ad大于煤在空氣中燃燒時的發(fā)熱量。故必須對Qb,ad進行修正或換算，使其能表示煤在空氣中燃燒時的發(fā)熱量。發(fā)熱量是指單位質量的煤完全燃燒時放出的熱量。一、煤的37

我國《煤的發(fā)熱量測定方法》國家標準規(guī)定：測定的煤發(fā)熱量—空氣干燥基彈筒發(fā)熱量（Qb,ad）只作為基礎數(shù)據(jù)，報出結果必須采用空氣干燥基高位發(fā)熱量（Qgr,v,ad）和空氣干燥基低位發(fā)熱量（Qnet,v,ad）。

1.煤的恒容高位發(fā)熱量（Qgr,v,ad，簡寫為“Qgr,ad”）

煤的恒容高位發(fā)熱量是煤樣在氧彈內燃燒時產生的熱量減去硫酸和硝酸生成熱后的熱量。計算公式如下：

（三）煤發(fā)熱量的表示方法式中：

95—硫酸生成熱校正系數(shù)，它是煤中每l％(0.Olg)的硫生成硫酸的生成熱和硫酸溶于水的溶解熱之和，J；

Sb,ad—彈筒洗液中測得的硫，％（當煤中St,d≤4％和Qb,ad＞14.60MJ/kg時，可用St,ad代替Sb,ad）；

α—硝酸生成熱校正系數(shù)（當Qb,ad≤16.70MJ/kg時，α取值為0.0010；當16.70MJ/kg＜Qb,ad

≤25.10MJ/kg時，α取值為0.0012；當Qb,ad

＞25.10MJ/kg時，α取值為0.0016）。

(4-11)我國《煤的發(fā)熱量測定方法》國家標準規(guī)定：測定382.煤的恒容低位發(fā)熱量（Qnet,v,ad，簡寫為“Qnet,ad”）

煤的恒容低位發(fā)熱量是煤的恒容高位發(fā)熱量減去煤樣中內在水分和氫燃燒時生成水的液化熱后的熱值。（1）若不考慮水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時體積膨脹做功，其計算公式為：

(4-12)式中：25—常數(shù)，即每1％(0.01g)水的蒸發(fā)熱為25J；

9—把氫折算為水的系數(shù)。（2）若考慮水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時體積膨脹做功，其計算公式為：

(4-13)2.煤的恒容低位發(fā)熱量（Qnet,v,ad，簡寫39[例4-5]某煤樣的分析數(shù)據(jù)如下表所示。MarMadSt,adHadQb,ad(

MJ/kg)3.522.142.035.2521.00單位：%求：Qgr,ad、Qgr,d、Qnet,ar？解：（1）計算Qgr,ad

且Qb,ad

=21.00MJ/kg＞14.60MJ/kg)，故可用St,ad代替Sb,ad。

又∵16.70MJ/kg＜Qb,ad=21.00MJ/kg＜25.10MJ/kg，故α=0.0012。

＜4.0%按式（4-11）：

（2）計算Qgr,d按式（4-1）：

J/g=20.78MJ/kg

MJ/kg[例4-5]某煤樣的分析數(shù)據(jù)如下表所示。Ma40（3）計算Qnet,ar按式（4-12）：

J/g=19.55MJ/kg

若不考慮水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時體積膨脹做功，按式（4-5）:MJ/kg若考慮水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時體積膨脹做功，按式（4-13）:

答：該煤的Qgr,ad、Qgr,d、Qnet,ar分別為20.78MJ/kg、21.23MJ/kg和19.27或19.34MJ/kg。J/g=19.34MJ/kg

（四）煤發(fā)熱量的常用指標及其使用意義和換算

1.煤的干燥無灰基高位發(fā)熱量（Qgr,daf）

用于評定煤炭質量和煤質研究（3）計算Qnet,arJ/g=19.55MJ/kg若不41式中：若碳酸鹽二氧化碳的含量小于2％時，可略去不計。

2.煤的收到基低位發(fā)熱量(Qnet,ar)

其最接近工業(yè)鍋爐燃燒煤產生的實際熱量，用于動力用煤的有關計算、工業(yè)鍋爐的設計和煤炭運銷計價3.煤的干燥基高位發(fā)熱量(Qgr,v,d)

4.煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量(Qgr,maf)（③）

用于不同化驗室之間發(fā)熱量測定值的對比和煤的發(fā)熱量分級用于我國煤的分類，作為區(qū)分煙煤和褐煤的輔助指標

式中：若碳酸鹽二氧化碳的含量小于2％時，可略去不計。2.煤42煤的發(fā)熱量是煤質特性的綜合指標，受到多種因素的影響。在煤化程度相同時，腐泥煤和殘植煤的發(fā)熱量比腐植煤低。在腐植煤中，發(fā)熱量和煤化程度之間呈現(xiàn)規(guī)律性的變化關系。從褐煤→焦煤階段，煤的發(fā)熱量逐漸增加，在焦煤階段達到了最大值；此后，從瘦煤→無煙煤，煤的發(fā)熱量略有下降。（五）煤發(fā)熱量與煤類的關系各種煤的發(fā)熱量范圍

單位：MJ/kg煤化程度褐煤長焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤無煙煤Qgr,daf25.09～30.1130.11～33.4532.20～35.5434.30～36.8035.13～37.1034.92～36.5934.71～36.3832.20～34.29（六）根據(jù)煤的干燥基高位發(fā)熱量（

Qgr,d

）對煤分級煤炭發(fā)熱量分級（GB/T15224.3—2004）：

煤的發(fā)熱量是煤質特性的綜合指標，受到多種因素431.無煙煤和煙煤的發(fā)熱量分級按表1進行。

表1無煙煤和煙煤發(fā)熱量的分級序號級別名稱代號發(fā)熱量（Qgr，d）范圍(MJ/kg)1特高熱值煤SHQ>29.602高熱值煤GQ25.51~29.603中熱值煤MQ22.41~25.504低熱值煤LQ16.30~22.405特低熱值煤（低質煤）SLQ<16.302.褐煤的發(fā)熱量的分級按表2進行。表2褐煤發(fā)熱量的分級序號級別名稱代號發(fā)熱量（Qgr，d）范圍(MJ/kg)1高熱值褐煤GQL>18.202中熱值褐煤MQL14.90~18.203低熱值褐煤（低質煤）LQL<14.901.無煙煤和煙煤的發(fā)熱量分級按表1進行。表1無煙煤和煙44煤在隔絕空氣的條件下加熱時，在不同溫度下發(fā)生一系列物理變化和化學反應的復雜過程稱為煤的熱解（熱分解或干餾）。

煤的粘結性是指煤在干餾時粘結本身或外加惰性物質的能力；煤的結焦性是指煤經干餾結成焦炭的性能。煤的粘結性與結焦性關系密切：粘結性是結焦性的前提和必要條件，結焦性包括保證結焦過程能夠順利進行的所有性質。但粘結性好的煤，結焦性不一定就好(如肥煤)；結焦性好的煤，粘結性一定好。煤的粘結性和結焦性是煉焦用煤的重要工藝性質，煉焦用煤必須具有較好的粘結性和結焦性，才能煉出優(yōu)質的冶金焦炭。

二、煤的粘結性和結焦性（一）煤粘結性和結焦性的含義及關系（二）衡量煤粘結性和結焦性的主要指標既表示煤的粘結性和結焦性、又與煤工業(yè)分類有關的指標

（④、⑤、⑥）煤在隔絕空氣的條件下加熱時，在不同溫度下發(fā)生451.膠質層最大厚度（Y，mm）（④）煤杯中煤樣結焦過程示意圖1-測膠質層厚度的探針；2-壓力盤；3-煤樣；4-膠質層上層面；5-膠質層；6-膠質層下層面；7-半焦

膠質層最大厚度的測定是在模擬工業(yè)煉焦的條件下進行。

把煤樣放在一個特制的煤杯中，在煤樣上加一個壓力盤。當煤杯中的煤樣自底部單側加熱時，煤樣就處在一系列的等溫層中。各層溫度自上而下升高。溫度相當于軟化點的層面以上的煤樣尚未有明顯的變化；而該層面以下的煤樣都熱解軟化，形成具有塑性的膠質體。溫度相當于固化點的層面以下的煤樣則已熱解、固化后形成半焦。這樣，在加熱過程中的某一段時間內，在煤杯內就形成了半焦層、膠質層和未軟化的煤層三部分（如圖所示）。

1.膠質層最大厚度（Y，mm）（④）煤杯中煤樣結46在測定過程中，煤杯底部由于受熱最早，所以先形成一層膠質體。隨著溫度的不斷升高，膠質層的厚度也在逐漸增加，當溫度上升到固化溫度時，底部的膠質體就開始固化。在煤杯的中部，膠質層的厚度比較大，再往上時膠質層的厚度在不斷地變化，以測定的膠質層最大厚度(Y,mm)作為報出結果。

按膠質層最大厚度（Y，mm）對煤的粘結性分級等級無粘結性煤弱粘結性煤中強粘結性煤強粘結性煤Y,mm0＞0～10＞10～20＞20膠質層最大厚度與煤化程度的關系煤化程度褐煤長焰煤氣煤氣肥煤肥煤焦煤瘦煤貧煤無煙煤Y，mm00～525～7525～7850～72525～7150～1200粘結性無弱強強強強弱無無在測定過程中，煤杯底部由于受熱最早，所以先形47實踐證明：膠質層最大厚度值具有加和性，即幾種煤配合后熱解，配合煤的Y值等于各種煤單獨熱解時Y值的加權平均值。這一性質可用于指導配煤煉焦。以膠質層最大厚度作為粘結性的指標，測定方法簡單，重現(xiàn)性好，對中等粘結性煤的區(qū)分能力強。多種煤的Y值具有加和性，這是其它粘結性指標所不具備的。缺點是Y值只能反映膠質體的數(shù)量而不能反映膠質體的質量。

2.粘結指數(shù)（GR.I.）（⑤）

（1）羅加指數(shù)（R.I.）羅加指數(shù)法是波蘭煤化學家羅加提出的一種測定煙煤粘結無煙煤能力的方法。羅加指數(shù)測定的方法要點：把1g粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣和5g標準無煙煤混合放入坩堝中并給予適當?shù)募訅汉芍?，是指Ad＜4％、Vdaf在4％～5％、粒度在0.3～0.4mm的無煙煤（我國現(xiàn)在都用寧夏汝箕溝煤礦的無煙煤并經1.7g/cm3重液洗選）。

實踐證明：膠質層最大厚度值具有加和性，即幾種48

在850℃的溫度下焦化15min后取出稱量，得出焦炭總質量m；篩去粒度小于lmm的粒焦，再稱得焦炭的質量m′；把焦炭放在特定轉鼓中轉磨5min，再篩去粒度小于lmm的粉焦，稱得焦炭質量m1；將所得的焦炭第二次、第三次重復上述操作，并分別得焦炭質量m2和m3,最后按下面公式計算羅加指數(shù)：

羅加指數(shù)法的不足：不論煤的粘結能力的大小，都以1：5的比例將煤樣和標準無煙煤混合；而且標準無煙煤的粒度較大(0.3～0.4mm)，容易對粒度小于0.2mm的煤樣離析；對于強粘結性的煤來說，無法顯示它們的強粘結性，所以難于分辨粘結能力的大??；此外，羅加指數(shù)的測定值往往偏高，對弱粘結煤測定時重復性差；而且各國所采用的標準無煙煤不同，在國際間無可比性。（2）粘結指數(shù)（GR.I.）

我國煤炭科學院在分析了羅加指數(shù)的優(yōu)缺點以后，提出用粘結指數(shù)作為表征煙煤粘結性的指標，用GR.I.表示（可簡寫為G）。

在850℃的溫度下焦化15min后取出稱量，得出焦炭49

測定方法的要點是：將空氣干燥基煤樣和標準無煙煤先按1：5的比例混合在坩堝內，然后放在850℃的馬弗爐中焦化15min，稱出焦粒重m；將稱重后的焦粒放入轉鼓內進行第一次轉磨，轉鼓轉速50r/min，轉磨5min；轉磨后用lmm的圓孔篩篩分，其篩上物稱重m1；再將篩上物進行第二次轉磨，并稱出大于lmm的焦炭重m2。粘結指數(shù)用下列公式進行計算：

粘結指數(shù)（G）的測定原理和羅加指數(shù)法相同。但將標準無煙煤的粒度改為0.1～0.2mm、與空氣干燥基煤樣的比例作了靈活的變動、轉鼓試驗由三次改為兩次。

當測得的G＜18時，需作補充試驗。此時試驗煤樣和專用無煙煤的比例改為3：3，即稱取3g試驗用煤樣與3g專用無煙煤混合。其余操作同上。結果按下式計算

測定方法的要點是：將空氣干燥基煤樣和標準無煙50

按粘結性指數(shù)（GR.I.）對煤的分級等級不粘結和微粘結煤弱粘結煤中等偏弱粘結煤中等偏強粘結煤強粘結煤

GR.I.0～5＞5～20＞20～50＞50～65＞65粘結指數(shù)對于強粘結性和弱粘結性的煤的區(qū)分能力都有所提高。此外，粘結指數(shù)的測定結果重現(xiàn)性好。

（3）奧亞膨脹度(b％)（⑥）

此法由法國的奧蒂伯爾特于1926年首先創(chuàng)立，后經亞紐改進，在西歐被廣泛地應用。

測定方法要點：稱取小于0.15mm的煤樣10g，加lcm3水混合，按規(guī)定方法制成煤筆(長60mm)，放入一根標準口徑的膨脹管內，其上放置一根能在管內自由滑動的鋼桿(膨脹桿)。將上述裝置放在專用的電爐內，以3℃/min的升溫速度加熱到550℃。以膨脹桿上升的最大距離占煤筆原始長度的百分數(shù)作為煤的膨脹度(b％)；以膨脹桿下降的最大距離占煤筆原始長度的百分數(shù)作為最大收縮度(a％)（下圖）。按粘結性指數(shù)（GR.I.）對煤的分級等級不粘結和弱粘結煤中51

典型的體積膨脹曲線示意圖T1-軟化溫度，即膨脹桿下降0.5mm時的溫度(℃)；T2-始膨溫度，膨脹桿下降到最低點后開始上升時的溫度(℃)；T3-固化溫度，膨脹桿停止移動時的溫度(℃)；a-最大收縮度，％；b-煤的膨脹度，％

奧亞膨脹度測定法的偶然誤差小，重現(xiàn)性好，對強粘結煤的粘結性有較好的區(qū)別能力，但設備加工比較困難，對弱粘結煤區(qū)別能差。三、煤的活性（α）

我國采用的是煤對二氧化碳的反應性，以二氧化碳的還原率來表示煤的活性。煤對二氧化碳還原率越高，煤的反應性越強。在同一反應溫度下，褐煤的反應性最強，煙煤次之，無煙煤最弱。煤的反應性是評價氣化和燃燒用煤一項重要指標。

典型的體積膨脹曲線示意圖奧亞膨脹度測定法的偶然誤52

煤的熱穩(wěn)定性是指煤在高溫下保持原來粒度的性質。測定煤的熱穩(wěn)定性方法要點：是稱取一定量的6～13mm的空氣干燥煤樣，裝入5個100cm3的帶蓋瓷坩堝中，放入已預熱到850土15℃的馬弗爐內加熱30min；取出冷卻后，稱出殘焦質量；過篩，分別算出＞6mm、3～6mm、＜3mm級殘焦質量百分比。以TS+6、TS3～6、TS-3表示煤的熱穩(wěn)定性，其中以TS+6作為主要指標，其他為輔助指標。TS+6值越高，煤的熱穩(wěn)定性越好。按TS+6煤的對煤的熱穩(wěn)定性分級（MT/T560-1996）：

四、煤的熱穩(wěn)定性（TS）煤的熱穩(wěn)定性分級序號級別名稱代號熱穩(wěn)定性范圍（TS+6），%試驗方法1低熱穩(wěn)定性煤LTS≤40GB15732較低熱穩(wěn)定性煤RLTS＞40～503中等熱穩(wěn)定性煤MTS＞50～604較高熱穩(wěn)定性煤RHTS＞60～705高熱穩(wěn)定性煤HTS＞70在燃燒或氣化過程中：熱穩(wěn)定性好的煤，能保持其原來的粒度，或者只碎裂成少量的小塊；而熱穩(wěn)定性差的煤，在燃燒或氣化過程中會爆裂成碎塊，降低氣化和燃燒效率。煤的熱穩(wěn)定性是指煤在高溫下保持原來粒度的性質。四、53

煤灰熔融性是指煤灰在一定溫度條件下熔融的溫度范圍。煤灰是混合物，所以不可能有固定的熔點。五、煤灰熔融性（ST）

煤灰熔融示意圖DT-變形溫度，即錐尖開始彎曲或變圓的溫度，℃；ST-軟化溫度，即錐體彎曲到錐尖觸及托板或錐體變成球形時的溫度，℃；FT-流動溫度，即灰錐完全熔化成薄層，其厚度不超過1.5mm時的溫度，℃。

測定煤灰熔融性常用角錐法。此法是把煤灰制成一定大小的灰錐，然后放在托板上移入灰熔融性測定爐內加熱，觀察灰錐的變化情況，并記錄三個溫度：DT、ST、FT（如圖所示）。工業(yè)上常以ST、FT來衡量煤灰的熔融性，并根據(jù)ST、FT對煤灰的熔融性分級。煤灰熔融性軟化溫度（ST，℃）分級（MT/T583.1-2000）見下表1；煤灰熔融性流動溫度（FT，℃）分級（MT/T583.2-2000）表2。煤灰熔融性是評價動力用煤和氣化用煤不可缺少的重要指標。應根據(jù)燃燒和氣化爐的排渣方式來選擇灰熔融性不同的煤：采用固態(tài)排渣爐要選用灰熔融溫度高的煤，而采用液態(tài)排渣爐則必須用灰熔融溫度低的煤。

煤灰熔融性是指煤灰在一定溫度條件下熔融54表2煤灰熔融性流動溫度分級序號級別名稱代號分級范圍（FT），℃試驗方法1低流動溫度灰LFT≤1150GB/T219*2較低流動溫度灰RLFT＞1150～13003中等流動溫度灰MFT＞1300～14004較高流動溫度灰RHFT＞1400～15005高流動溫度灰HFT＞1500*煤灰熔融性測定時爐內氣氛為弱還原性表1煤灰熔融性軟化溫度分級序號級別名稱代號分級范圍（ST）℃試驗方法1低軟化溫度灰LST≤1100GB/T219*2較低軟化溫度灰RLST＞1100～12503中等軟化溫度灰MST＞1250～13504較高軟化溫度灰RHST＞1350～15005高軟化溫度灰HST＞1500*煤灰熔融性測定時爐內氣氛為弱還原性表2煤灰熔融性流動溫度分級序號級別名稱代號分級范圍（55

煤的低溫干餾是指煤在隔絕空氣的條件下加熱，最終溫度不超過600℃時，獲得低溫焦油、半焦和煤氣的過程。測定時將20g粒度小于0.2mm的空氣干燥基煤樣放在鋁甑中，先在15～20min內加熱到250～260℃，然后以每分鐘升溫5℃的速度加熱到510℃，并在此溫度下保持20min。從液態(tài)產物中減去水分即可求出焦油產率，以干燥基為基準表示出試驗結果。根據(jù)原料煤低溫干餾焦油產率（Tar，d％）對煤分級：

六、煤的低溫干餾焦油產率（Tar，d%）

煤低溫干餾焦油產率（Tar，d％

）分級級別高油煤富油煤含油煤Tar,d％＞12＞7～12＜7腐植煤中褐煤和低、中變質程度的煙煤的低溫干餾焦油產率一般在10%左右，并隨著揮發(fā)分產率和氫含量的增加而增加，隨氧含量的增加而降低。腐泥煤的低溫干餾焦油產率比腐植煤高，有時可達70%。七、煤的透光率（PM%）

煤的透光率是指煤樣在規(guī)定條件下，用硝酸和磷酸的混合液處理后所得溶液對可見光透過的百分率。煤的低溫干餾是指煤在隔絕空氣的條件下加熱，最終溫度56隨著煤化程度增高，經硝酸和磷酸處理后所得溶液的顏色逐漸變淺以至消失，因而煤的透光率逐漸增大（見下表）。

透光率與煤化程度的關系煤種煤經硝酸和磷酸處理后所得溶液的顏色透光率（PM％）年輕褐煤深紅色至紅黃色≤30年老褐煤淺紅黃色至深黃色＞30～50長焰煤黃色至淺黃色＞50不粘煤多呈淺黃色＞50～90弱粘煤至氣煤極淺的黃色至無色＞90～100肥煤至無煙煤無色100

煤的透光率是我國煤工業(yè)分類的指標（⑦），用于區(qū)分褐煤和長焰煤并劃分褐煤。此法的優(yōu)點是靈敏度大、分辨力強、結果重現(xiàn)性好、操作簡便、易于掌握、測值不受煤樣輕度氧化干擾等一系列優(yōu)點。隨著煤化程度增高，經硝酸和磷酸處理后所得溶液57

煤的工業(yè)分類是按煤的不同工藝性質和利用途徑進行的分類。煤工業(yè)分類主要目的是有利于煤炭資源的合理開發(fā)、利用和滿足用戶的生產要求。其意義是指導煤炭資源合理開發(fā)利用的基本法規(guī)；是統(tǒng)計資源儲量和評價煤炭資源利用合理性的根本依據(jù)；也是反映國家在煤炭加工利用方面的科學技術水平的指南。我國現(xiàn)行的煤的工業(yè)分類方案是《中國煤炭分類》（GB5751-86）。它是按下列原則制定的：（1）中國煤炭分類要求是一個包括褐煤、煙煤和無煙煤的全面工業(yè)技術的分類標準。（2）能充分反映我國的科學技術水平。（3）符合我國煤炭資源特點，有利于煤炭資源的開發(fā)，使煤炭資源能充分合理地利用。（4）有利于提高焦化和其它工業(yè)產品的產量和質量。（5）類別的劃分要求簡單明了，切合實際應用。（6）分類指標應當選擇能反映煤化程度（變質程度）、煤的熱加工特征（煤的粘結性）的指標，同時這些指標的測定方法應該簡單易行，結果可靠，使用煤量少和便于推廣。

第五節(jié)煤的工業(yè)分類—《中國煤炭分類》煤的工業(yè)分類是按煤的不同工藝性58一、煤的分類指標及使用意義無煙煤Vdaf%Hdaf%表示無煙煤的煤化程度煙煤Vdaf%Y,mmGR.I.b,%表示煙煤的煤化程度表示煙煤的粘結性褐煤PM%Qgr,maf表示褐煤的煤化程度作為區(qū)分褐煤和煙煤的輔助指標中國煤炭分類國家標準是根據(jù)煤的煤化程度，將煤分為褐煤、煙煤和無煙煤。對褐煤、煙煤和無煙煤采用不同的分類指標分別進行分類。

劃分為三個小類即無煙煤一號（01）、無煙煤二號（02）、無煙煤三號（03）

劃分為十二類即貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、1／3焦煤、肥煤、氣肥煤、氣煤、1／2中粘煤、弱粘煤、不粘煤和長焰煤劃分為二個小類褐煤一號（51）、褐煤二號（52）

一、煤的分類指標及使用意義無煙煤Vdaf%Hdaf%表示無煙59二、煤類及符號煤類符號備注大類類小類無煙煤（WY）無煙煤（WY）無煙煤一號無煙煤二號無煙煤三號WY1WY2WY3三小類煙煤（YM）貧煤貧瘦煤瘦煤焦煤1／3焦煤肥煤氣肥煤氣煤1／2中粘煤弱粘煤不粘煤長焰煤

貧煤貧瘦煤瘦煤焦煤1／3焦煤肥煤氣肥煤氣煤1／2中粘煤弱粘煤不粘煤長焰煤PMPSSMJM1/3JMFMQFQM1/2ZNRNBNCY十二類褐煤（HM）褐煤（HM）褐煤二號褐煤一號HM2HM1二小類備注三大類十四類十七小類每一煤類用兩個漢語拼音中的第一個字母大寫表示

二、煤類及符號煤類符號備注大類類小類無煙煤無煙煤無煙煤一號無60

中國煤炭分類方案中采用數(shù)碼編號來表示煤類→各類煤用兩位阿拉伯數(shù)碼表示。三、煤類的編碼十位數(shù)按Vdaf%分組WY為0：表示Vdaf%≤10.0YM為1～41：表示10.0＜Vdaf%≤20.02：表示20.0＜Vdaf%≤28.03：表示28.0＜Vdaf%≤37.04：表示Vdaf%＞37.0個位數(shù)WY為1、2、3YM為1、2、3、4、5、6HM為1、2HM為5:表示Vdaf%＞37.0表示WY的煤化程度（逐漸降低）表示YM的粘結性（逐漸增加）表示HM的煤化程度（逐漸增加）中國煤炭分類方案中采用數(shù)碼編號來表示煤類→各61中國煤炭分類總表類別符號數(shù)碼分類指標Vdaf,％PM,％無煙煤WY01，02，03≤10.0―煙煤YM11，12，13，14，15，1621，22，23，24，25，2631，32，33，34，35，3641，42，43，44，45，46＞10.0―褐煤HM51，52＞37.0*≤50.0***凡Vdaf＞37％和GR.I.≤5的煤，再用PM%來區(qū)分褐煤和煙煤。**凡Vdaf＞37％、PM＞50％時劃為煙煤，PM＞30％～50％的煤，如恒濕無灰基高位發(fā)熱量(Qgr,maf)＞24MJ/kg，則為長焰煤。中國煤炭分類總表類別符號數(shù)碼分類指標Vdaf,％PM,％62

需要指出的是：（1）對褐煤和無煙煤來說，每一個數(shù)碼編號代表一個小類別。如01、02、03分別代表無煙煤一號、二號、三號；51、52各代表褐煤一號、二號。（2）對煙煤的24個數(shù)碼，每一個數(shù)碼并不代表一個小類，只是表明同類別中煤質的差別（如瘦煤中的13號煤的粘結性就明顯地低于14號煤）。故將煙煤的這24個數(shù)碼“按同類煤性質基本相似，不同類煤性質有較大差異”的原則，將部分數(shù)碼合并而成為12個類別。原因是同類別中煤質的差別對煤礦來說是沒必要按數(shù)碼編號來細分的，因為同一類煤是實行同一比價的，只要按中國煤炭分類大類來劃分煤類即可；但對于煤炭用戶來說，在焦化、燃燒或氣化生產中，煙煤的數(shù)碼編號就有一定的指導意義。

四、中國煤炭分類需要指出的是：四、中國煤炭分類63類別代號數(shù)碼分

類

指

標Vdaf，%GR.I.Y，mmb，%Hdaf%PM

%Qgr，maf無煙煤WY010203＜3.5＞3.5～6.5＞6.5～10.0≤2.0＞2.0~3.0＞3.0貧煤PM11＞10.0～20.0≤5貧瘦煤PS12＞10.0～20.0＞5～20瘦煤SM1314＞10.0～20.0＞10.0～20.0＞20～50＞50～65焦煤JM152425＞10.0～20.0＞20.0～28.0＞20.0～28.0＞65＞50～65＞65≤25.0≤25.0(≤150)(≤150)1/3焦煤1/3JM35＞28.0～37.0＞65≤25.0(≤220)肥煤FM162636＞10.0～20.0＞20.0～28.0＞28.0～37.0＞85※＞85※＞85※＞25.0＞25.0＞25.0(＞150)(＞150)(＞220)中國煤炭分類表（GB5751-86）單位是：MJ/kg類別代號數(shù)碼分類指標Vdaf，%GR.I.Y，mmb，64氣肥煤QF46＞37.0＞85＞25.0(＞220)氣煤QM34434445＞28.0～37.0＞37.0＞37.0＞37.0＞50～65＞35～50＞50～65＞65≤25.0(≤220)1/2中粘煤1/2ZN2333＞20.0～28.0＞28.0～37.0＞30～50＞30～50弱粘煤RN2232＞20.0～28.0＞28.0～37.0＞5～30＞5～30不粘煤BN2131＞20.0～28.0＞28.0～37.0≤5≤5長焰煤CY4142＞37.0＞37.0≤5＞5～35＞50褐煤二號一號HM2HM15251＞37.0＞37.0＞30～50≤30≤24氣肥煤QF46＞37.0＞85＞25.0(＞220)氣煤QM65

注：①當GR.