煤的工業分析
 
[煤的工業分析]煤的工業分析，又叫煤的技術分析或實用分析，是評價煤質的基本依據。

在國家標準種，煤的工業分析包括煤的水分、灰分、揮發分和固定碳等指標的測定。通常

煤的水分、灰分、揮發分和固定碳等指標的測定。通常煤的水分、灰分、揮發分是直接測

出的，而固定碳是用差減法計算出來的。廣義上講，煤的工業分析還包括煤的全硫分和發熱

量的測定， 又叫煤的全工業分析。

1、煤的水分

煤的水分，是煤炭計價中的一個輔助指標。
煤的水分直接影響煤的使用、運輸和儲存。煤的水分增加，煤中有用成分相對減少

，且水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，因而降低了煤的發熱量。煤的水分增加，還增

加了無效運輸，并給卸車帶來了困難。特點是冬季寒冷地區，經常發生凍車，影響

卸車，影響生產，影響車皮周轉，加劇了運輸的緊張。

煤的水分也容易引起煤炭粘倉而減小煤倉容量，甚至發生堵倉事故。

隨著礦井開采深度的增加，采掘機械化的發展和井下安全生產的加強，以及噴露灑水

、煤層注水、綜合防塵等措施的實施，原煤水分呈增加的趨勢。為此，煤礦除在開采

設計上和開采過程中的采煤、掘進、通風和運輸等各個環節上制定減少煤的水分的措

施外，還應在煤的地面加工中采取措施減少煤的水分。

（1）煤中游離水和化合水

煤中水分按存在形態的不同分為兩類，既游離水和化合水。游離水是以物理狀態吸附

在煤顆粒內部毛細管中和附著在煤顆粒表面的水分；化合水也叫結晶水，是以化合的

方式同煤中礦物質結合的水。如硫酸鈣（NaSO4.2H2O）和高齡土（

AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的結晶水。游離水在105～110C的溫度下經過1～2小時可蒸發

掉，而結晶水通常要在200C以上才能分解析出。

煤的工業分析中只測試游離水，不測結晶水。

（2）煤的外在水分和內在水分

煤的游離水分又分為外在水分和內在水分。

外在水分，是附著在煤顆粒表面的水分。外在水分很容易在常溫下的干燥空氣中蒸發

，蒸發到煤顆粒表面的水蒸氣壓與空氣的濕度平衡時就不再蒸發了。

內在水分，是吸附在煤顆粒內部毛細孔中的水分。內在水分需在100C以上的溫度

經過一定時間才能蒸發。

內在水分，當煤顆粒內部毛細孔內吸附的書分達到飽和狀態時，這是煤的內在

水分達到值，稱為內在水分。內在水分與煤的孔隙度有關，而煤的孔隙

度又于煤的煤化程度有關，所以，內在水分含量在相當程度上能表征煤的煤化程

度，尤其能更好地區分低煤化度煤。如年輕褐煤的內在水分多在25%以上，少數

的如云南彌勒褐煤內在水分達31%。內在水分小于2%的煙煤，幾乎都是強粘

性和高發熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的內在水分比煙煤有有所下降，因為無煙

煤的孔隙度比煙煤增加了。

（3）煤的全水分

全水分，是煤炭按灰分計加中的一個輔助指標。a.煤中全水分的含義。煤中全水分，

是指煤中全部的游離水分，即煤中外在水分和內在水分之和。必須指出的是，化驗室

里測試煤的全水分時所測的煤的外在水分和內在水分，與上面講的煤中不同結構狀態

下的外在水分和內在水分是不同的。化驗室里所測的外在水分是指煤樣在空氣中

并同空氣濕度達到平衡時失去的水分（這是吸附在煤毛細孔中的內在水分也會相應失

去一部分，其數量隨當時空氣濕度的降低和溫度的升高而增大），這時殘留在煤中的

水分為內在水分。顯然，化驗室測試的外在水分和內在水分，除與煤中不同結構狀態

下的外在水分和內在水分有關外，還與測試是空氣的濕度和溫度有關。b.煤的全水分

測試方法要點見GB212-91。

2、煤的灰分

煤的灰分，是指煤燃燒后剩下的殘渣。因為這個殘渣是煤中可燃物燃燒，煤

中礦物質（除水分外所有的無機質）在煤燃燒過程中經過一系列分解、化合反應

后的產物，所以確切地說，灰分應稱為灰分產率。

（1）煤中礦物質

煤中礦物質分為內在礦物質和外在礦物質。

a.內在礦物質，又分為原生礦物質和次生礦物質。

原生礦物質，是成煤植物本身所含的礦物質，其含量一般不超過1～2%；次生礦物質

，是成煤過程中泥炭沼澤液中的礦物質與成煤植物yi 體混在一起成煤而留在煤中的。

次生礦物質的含量一般也不高，但變化較大。

內在礦物質所形成的灰分叫內在灰分，內在灰分只能用化學的方法才能將其從煤中分

離出去。

b.外來礦物質，是在菜煤和運輸過程中混入煤中的頂、底板和夾石層的矸石。外在

礦物質形成的灰分叫外在灰分，外在灰分可用洗選的方法將其從煤中分離出去。

（2）煤中灰分

煤中灰分來源于礦物質。煤中礦物質燃燒后形成灰分。如粘土、石膏、碳酸鹽、黃鐵

礦等礦物質在煤的燃燒中發生分解和化合，有一部分變成氣體逸出，留下的殘渣就是

灰分。

　 2SiO2•AL2O3•2H2O   2SiO2+AL2O3+2H2O↑
-→ 
　　CaSO4•2H2O   CaSO4+2H20↑
-→ 
　　CaCO3   CaO+CO2↑"
-→ 
　　CaO+SO3   CaSO4
-→ 
　　CaO+SO3   2Fe2O3+8SO2↑
-→ 

　　灰分通常比原物質含量要少，因此根據灰分，用適當公式校正后可近似地算出礦物質含量。

（3）煤灰灰分對工業利用的影響
煤中灰分是煤炭計價指標之一。在灰分計加重，灰分是計價的基礎指標；在發熱量計

加重，灰分是計價的輔助指標。

灰分是煤中的有害物質，同樣影響煤的使用、運輸和儲存。

煤用作動力燃料時，灰分增加，煤中可燃物質含量相對減少。礦物質燃燒灰化時要吸

收熱量，排渣要帶走熱量，因而降低了煤的發熱量，影響了鍋爐操作（如易結渣

、熄火），加劇了設備磨損，增加排渣量。煤用于煉焦時，灰分增加，焦炭灰分也隨

之增加，從而降低了高爐的利用系數。

還必須指出的是，煤中灰分增加，增加了無效運輸，加劇了我國鐵路運輸的緊張。

（4）煤的灰分測定見GB212-91。

3、煤的揮發分

煤的揮發分，即煤在一定溫度下隔絕空氣加熱，逸出物質（氣體或液體）中減掉水分

后的含量。剩下的殘渣叫做焦渣。因為揮發分不是煤中固有的，而是在特定溫度下熱

解的產物，所以確切的說應稱為揮發分產率。

（1）煤的揮發分不僅是煉焦、氣化要考慮的一個指標，也是動力用煤的一個重要指

標，是動力煤按發熱量計價的一個輔助指標。

揮發分是煤分類的重要指標。煤的揮發分反映了煤的變質程度，揮發分由大到小，煤

的變質程度由小到大。如泥炭的揮發分高達70%，褐煤一般為40～60%，煙煤一般為

10～50%，高變質的無煙煤則小于10%。煤的揮發分和煤巖組成有關，角質類的揮發分

，鏡煤、亮煤次之，絲碳 低。所以世界各國和我國都以煤的揮發分作為煤分類

的重要的指標。

（2）煤的揮發分測試要點見GB212-91。

有關國標、行業標準 GB 3715-91 　代替GB 3715-83

                                  
4、煤的固定碳

煤中去掉水分、灰分、揮發分，剩下的就是固定碳。
煤的固定碳與揮發分一樣，也是表征煤的變質程度的一個指標，隨變質程度的增高

而增高。所以一些國家以固定碳作為煤分類的一個指標。

固定碳是煤的發熱量的重要來源，所以有的國家以固定碳作為煤發熱量計算的主要

參數。固定碳也是合成氨用煤的一個重要指標。

固定碳計算公式：

(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)

當分析煤樣中碳酸鹽CO2含量為2-12%時：

(FC)ad=100-(Mad-Aad+Vad)-CO2,ad(煤)

當分析煤樣中碳酸鹽CO2含量大于12%時：

(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)-[CO2,ad(煤)-CO2,ad(焦渣）]

式中：

（FC）ad——分析煤樣的固定碳，%；

Mad——分析煤樣的水分，%；

Aad——分析煤樣的灰分，%；

Vad——分析煤樣的揮發分，%；

CO2,ad（煤）——分析煤樣中碳酸鹽CO2含量，%；

CO2,ad(焦渣)——焦渣中CO2占煤中的含量，%；

5、煤的硫分

（1）煤中硫存在的形態

煤中硫分，按其存在的形態分為有機硫和無機硫兩種。有的煤中還有少量的單質

硫。

煤中的有機硫，是以有機物的形態存在與煤中的硫，其結構復雜，至今了解的還

不夠充分，大體有以下官能團：

硫醇類，R-SH(-SH，為硫基)；

噻吩類，如噻吩、苯駢噻吩、硫醌類，如對硫醌、硫醚類，R-S-R';硫蒽類等。

煤中無機硫，是以無機物形態存在于煤中的留。無機硫又分為硫化物硫和硫酸鹽

硫。

硫化物硫絕大部分是黃鐵礦硫，少部分為白鐵礦硫，兩者是同質多晶體。還有少量

的ZnS,PbS等。硫酸鹽硫主要存在于CaSO4中。

煤中硫分，按其在空氣中能否燃燒又分為可燃硫和不可燃硫。有機硫、硫鐵礦硫和

單質硫都能在空氣中燃燒，都是可燃硫。硫酸鹽硫不能在空氣中燃燒，是不可燃硫。

煤燃燒后留在灰渣中的硫（以硫酸鹽硫為主），或焦化后留在焦炭中的硫（以有機

硫、硫化鈣和硫化亞鐵等為主），稱為固體硫。煤燃燒逸出的硫，或煤焦化隨煤氣和

焦油析出的硫，稱為揮發硫（以硫化氫和硫氧化碳（COS）等為主）。煤的固定硫和揮

發硫不是不變的，而是隨燃燒或焦化溫度、升溫速度和礦物質組分的性質和數量等而

變化。

煤中各種形態的硫的總和稱為煤的全硫（St）。煤的全硫通常包含煤的硫酸鹽硫（

Ss）、硫鐵礦硫（Sp）和有機硫（So）．

St=Ss+Sp+So

如果煤中有單支流，全硫中還應包含單質硫。

（2）煤中硫對工業利用的影響

硫是煤中有害物質之一。煤作為燃料在燃燒時生成SO2,SO3不僅腐蝕設備，而且污

染空氣，甚至降酸雨，嚴重危及植物生長和人的健康。煤用于合成氨制半水煤氣

時，由于煤氣中硫化氫等氣體較多不易脫凈，易毒化合成催化劑而影響生產。煤

用于煉焦，煤中硫會進入焦炭，使鋼鐵變脆。鋼鐵中硫含量大于0.07%時就成了廢

品。為了減少鋼鐵中的硫，在高爐煉鐵時加石灰石，這就降低了高爐的有效容積，

而且還增加了排渣量。煤在儲運中，煤中硫化鐵等含量多時，會因氧化、升溫而

自燃。我國煤田硫的含量不一。東北、華北等煤田硫含量較低，山東棗莊小槽煤、

內蒙烏大、山西汾西、山西銅川等煤礦硫含量較高，貴州、四川等煤礦硫含量更

高。四川有的煤礦硫含量高達4～6%以上，洗選后降到2%都困難。

脫去煤中的硫，是煤炭利用的一個重要課題。在這方面美國等西方國家對潔凈煤

的研究取得很大進展。他們首先是發展煤的洗選加工（原煤入洗比重0～80%以上

，我國不足20%），通過洗選降低了煤中的灰分，除去煤中的無機硫（有機硫靠洗

選是除不去的）；其次是在煤的燃燒中脫硫和煙道氣中脫硫。這無疑增加了用煤

成本。我們也在開展潔凈煤的研究，針對我國目前動力煤洗煤廠能力利用率僅

50%多，應盡快制定和實施燃煤環保法，以促進煤碳洗選加工的發展和潔凈煤

技術的應用。

（3）煤中的測試要點

煤中硫的測試包括煤的全硫、硫鐵礦硫和硫酸鹽硫的測試。見GB214-83。

有關國標、行業標準  GB 3715-91 　代替GB 3715-83

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