低硫煤灰分測定方法探討及其經(jīng)濟(jì)效益

邱美瑜

在煤炭質(zhì)量化驗工作中，灰分測定是基礎(chǔ)項目，是進(jìn)行煤質(zhì)評價、加工利用、銷售計價等方面的重要指標(biāo)。同一煤種，灰分含量越低，發(fā)熱量就越高。反之，灰分含量越高，發(fā)熱量就越低。作為提供能源的有機(jī)化石礦物，煤炭灰分越高，其工業(yè)利用價值就越低，煤炭價格也就越低。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T212～2008中，煤炭灰分測定方法有緩慢灰化法（仲裁法），和快速灰化法，其中快速灰化法測定時煤樣易爆燃，容易導(dǎo)致試驗作廢。該方法相對少用，本文針對緩慢灰化法，對低硫煤灰分測定過程中在500℃停留30min與不停留30min的測定方法進(jìn)行對比，從而選擇精準(zhǔn)有效的測定方法。

一、煤炭灰分測定原理

煤炭的灰分不是煤炭中固有的成分，而是煤炭在規(guī)定條件下完全燃燒后的殘留物，是煤炭中礦物質(zhì)在一定條件下經(jīng)過一系列分解、化合等復(fù)雜反應(yīng)而形成的，是煤炭中礦物質(zhì)的衍生物。

灰分測定的主要化學(xué)反應(yīng)如下。

1.粘土和頁巖礦物質(zhì)失去結(jié)晶水

4. 與煤中有機(jī)物結(jié)合的金屬元素氧化成金屬氧化物

慢灰的測定依據(jù)是根據(jù)煤中黃鐵礦和有機(jī)硫與碳酸鈣不同的熱分解溫度來制定的，這樣可以避免SO3與CaO重新結(jié)合生成硫酸鈣（CaSO4）而固定下來使灰分偏高。

二、影響煤灰分測定結(jié)果的主要因素

從煤炭灰分測定的化學(xué)反應(yīng)中可以看出，引起煤炭灰分測定誤差的主要因素有三個，一是黃鐵礦的氧化程度；二是碳酸鹽（主要是方解石）分解程度；三是灰中固定的硫的多少。

三、提高煤炭灰分測定精準(zhǔn)度的措施

為了測定可靠的灰分產(chǎn)率，減少誤差，必須使煤炭中黃鐵礦氧化完全，方解石分解完全，三氧化硫和氧化鈣間的反應(yīng)降低到最低程度。筆者認(rèn)為，具體可以采取以下措施：1.采用慢速灰化法測定，使煤炭中硫化物在碳酸鹽分解前就完全氧化并排出，避免碳酸鈣生成。2.煤炭灰化過程中，要始終保持良好的通風(fēng)狀態(tài)，使硫氧化物在碳酸鹽一經(jīng)生成就及時排出。因此要求馬弗爐裝有煙囪，在爐門上有通風(fēng)眼或?qū)t門開啟一小縫，使?fàn)t內(nèi)空氣可自然流通。3.在灰分測定過程中，煤樣在灰皿中要鋪平（0.15g/cm2），以避免局部過厚，一方面避免燃燒不完全，另一方面可防止底部煤樣中硫化物生成的二氧化硫被上部碳酸鹽分解生成的氧化鈣固定。4.在足夠高（>800℃）的溫度下燃燒足夠長的時間，以保證碳酸鹽完全分解及二氧化碳完全排出。5.天湖山礦區(qū)的煤炭為特低硫無煙煤（硫含量在0.2%左右），基本不含硫鐵礦，硫基本是以有機(jī)硫的形式存在的，煤中有機(jī)硫在500℃以前就基本上氧化完全，生成SO2排出，基本不會與碳酸鹽的分解物生成硫酸鹽。因此，公司煤炭灰分測定過程中，在500℃停留30min或是不停留30min，灰分結(jié)果無明顯偏向，符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T212-2008中灰分測定的重復(fù)性限要求。

四、煤炭灰分測定實驗

筆者選擇不同灰分級別的煤樣48個，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T212-2008中緩慢灰化法分二次進(jìn)行測定，一次在500℃時停留30分鐘（方法A），一次在500℃時不停留30分鐘（方法B），兩種方法測定都進(jìn)行重復(fù)測定。（見附表）

五、煤炭灰分測定方法結(jié)果選擇

通過試驗，筆者認(rèn)為，低硫煤的灰分測定方法可以選擇緩慢灰化法中的在500℃時不停留30min（方法B）這種方法，具有節(jié)電節(jié)時減少工作量的效果。 1.減少用電量：日常灰分測定時需使用2臺4千瓦的馬弗爐，如果每臺馬弗爐每天減少用電30min，每天可節(jié)省電量4千瓦/時。2.減化操作步驟：使用該種測定方法，煤炭化驗人員在化驗過程中，在500℃時不必對控溫系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整及計時，既可避免因溫度控制不好和時間控制不準(zhǔn)確影響測試結(jié)果，又可減輕工作量。3.縮短測定時間：使用該種方法，每天的灰分測定同期可減少30min，在較短的時間內(nèi)可及時得出化驗數(shù)據(jù)，為煤炭銷售提供依據(jù)。

在當(dāng)前煤炭市場不容樂觀的特殊時期，很多公司與用戶均采用“以質(zhì)計價”的銷售方式，灰分測定結(jié)果的準(zhǔn)確與否將直接影響供需雙方的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前煤炭客戶對煤質(zhì)要求越來越高，需快速準(zhǔn)確提供煤炭質(zhì)量情況，通過這種測定方法既可以減少企業(yè)用人，提高工作效率，也可為提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

李英華.煤質(zhì)分析應(yīng)用技術(shù)指南[M].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

（作者單位：福建省天湖山能源實業(yè)有限公司）