無煙煤與煙煤的測試方法理論研究

閆碧瑩 施曉婷（烏海職業技術學院 內蒙古烏海 016000）

無煙煤與煙煤的測試方法理論研究

閆碧瑩 施曉婷（烏海職業技術學院 內蒙古烏海 016000）

根據國內外研究進展，提出采用EA1112型元素分析儀測試煤樣中的主要元素C、H、O、N、S的含量，以此為依據快速準確的確定煙煤和無煙煤的種類，并期望有機會加以驗證，得出結論。

無煙煤；煙煤；元素分析

一、概述

煤是泥炭堆積的沉積物，是植物等有機體混入沉積地層后，受到不同程度的腐爛、壓緊、變硬及自然(地質)過程的化學變化所形成，煤是含有芳香族和脂肪族碳結構以及平均大小不超過4個稠合環的縮合芳香族化合物。GB/T 5751-2009《中國煤炭分類》規定，采用煤化程度參數(主要是干燥無灰基揮發分)將煤炭劃分為無煙煤、煙煤和褐煤。

無煙煤俗稱白煤或紅煤，是變質程度最大的煤。黑色，堅硬，有金屬光澤，燃點高，無黏結性，燃燒時火焰短而少煙，不結焦。含碳量一般在90%以上，揮發分低(多在10%以下)，相對密度在1.4～1.8，無膠質層厚度，熱值約33440～35530kJ/kg。煙煤是煤化程度較大的煤，燃燒時火焰較長而多煙。該種煤含碳量為75%～90%，不含游離的腐殖酸。相對密度1.25～1.35，發熱量在27170-37200kJ/kg。外觀呈灰黑色至黑色，揮發分在10%～40%。根據揮發分含量和膠質層厚度，煙煤可分為長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤等。煙煤具有易燃燒、發熱量大的優點，但燃燒時排放大量一氧化碳、二氧化碳、固態粉塵和二氧化硫，造成空氣污染，嚴重影響人類生活環境。

目前區分無煙煤和煙煤的主要指標是干燥無灰基揮發分Vdaf及透光率PM。其數據指標和操作方法嚴格按照國家標準實施，雖然有效可行，但是操作步驟繁瑣，測試周期長，在一定程度上不能適應日新月異的步伐。因此，尋求有效可行的辦法，快速區分無煙煤和煙煤，勢在必行。

二、研究進展

近年來，美國Iowa大學Ames實驗室Bluhm、Fanslow等對煤中黃鐵礦與純煤(不含礦物質)的介電性質差別進行了詳細的基礎研究，得出微波頻率下前者介電損耗因子較后者大得多，其加熱速率約為后者九倍，表明原煤微波處理具有選擇性介質加熱的特點，從此開始了微波脫硫技術的研究開發。

煤大分子結構單元的核心為縮聚芳環、氫化芳環或各種雜環。煤的結構是多元非晶態的，其物質結構與電、磁現象是有直接聯系的，煤的電、磁性也隨煤分子結構的變化(表現在煤化度，即碳含量的變化上)而變化。在利用微波加熱進行冶金物料的碳熱還原過程中，煤的電磁性質在微波場中的變化對微波冶金的效果影響很大。國內外許多文獻報道了煤電性質和熱性質及其物理結構特征，但對無煙煤和煙煤電磁性質的報道還很少。馮秀梅擬研究2～18GHz微波頻段間無煙煤和煙煤的電磁性質及其變化規律。這對今后研究微波法測試煤的各種性質具有一定的指導意義。

煤在傳統燃燒過程中要向大氣排放出大量的煙塵，煙煤更甚。現階段控制燃煤煙塵排放的措施中，型煤技術是其中之一，其投資小，收效好，與直接燃燒原煤相比，可以減少環境污染，使原始排塵減少80%～90%，同時還可減少SO2排放40%～60%，燃燒熱效率提高20%～30%，節煤率達15%，具有節能和環境保護的雙重效益。探討煙煤型煤消煙技術也是今后煤炭研究的一個重要方向。

在我國，以燃煤引起的煤煙型煙霧污染是大氣污染的主要來源，其中煤燃燒產生的氮氧化物是大氣污染的主要成分。因此，研究燃煤污染物排放特性，實現高效、低污染燃燒，是日前亟待解決的重要課題。

三、方法探討

煤中主要含有C、H、O、N、S等元素。無煙煤有高碳，低灰，低硫，發熱量大，機械強度高，熱穩定性好的特點。煙煤含碳量低，揮發分高，燃燒除排放大量的常規污染物如SOx，NOx，CO，CO2和粉塵外，還排放出特殊污染物，如重金屬、多環芳烴等污染物。推斷，測定無煙煤與煙煤中各種主要元素的含量，可以將無煙煤與煙煤有效的加以區分。

選擇煤分類指標既要能反映煤的自然特性，又要考慮作為資源和能源的煤炭在合理利用時，能反映各種工藝對煤炭的質量要求，指標數目要少而有效，測定方法簡易可行，用煤樣量少而便于推廣。基于此原則，筆者提出采用美國熱電公司生產的EA1112型元素分析儀測試煤樣中的主要元素C、H、O、N、S的含量，以此為依據確定煙煤和無煙煤的種類，并結合國家標準中的煤樣元素分析和工業分析方法加以驗證，期望在遵守國家標準的基礎上，探索煤樣測試新方法，快速有效區分煤樣，提高測試效率，達到預期效果。

目前，未見應用儀器分析對煤樣進行主要元素全分析以確定無煙煤類別的報道。如果利用EA1112型元素分析儀測試煤樣，具有樣品用量少、測試時間短、分析誤差小、測定精度高等優點，可以大大提高分析效率。

相信隨著煤炭測試技術的不斷提高，我們將更深入的認識煙煤與無煙煤的各種特性，從而為它們的進一步應用奠定一定的基礎。

[1]吳寬鴻、陳亞飛、于海兵.我國煉焦煤與無煙煤的資源和生產能力[J].中國冶金，2005，15(7)：18-21

[2]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB／T 5751-2009，中國煤炭分類[S].北京：中國標準出版社，2009：1

10.19312/j.cnki.61-1499/c.2016.12.171