低硫煤灰分測定方法探討及其經濟效益

邱美瑜

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

國家標準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的測定方法進行對比，從而選擇精準有效的測定方法。

一、煤炭灰分測定原理

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

灰分測定的主要化學反應如下。

1.粘土和頁巖礦物質失去結晶水

4. 與煤中有機物結合的金屬元素氧化成金屬氧化物

慢灰的測定依據是根據煤中黃鐵礦和有機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、影響煤灰分測定結果的主要因素

從煤炭灰分測定的化學反應中可以看出，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度的措施

為了測定可靠的灰分產率，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降低到最低程度。筆者認為，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狀態，使硫氧化物在碳酸鹽一經生成就及時排出。因此要求馬弗爐裝有煙囪，在爐門上有通風眼或將爐門開啟一小縫，使爐內空氣可自然流通。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，硫基本是以有機硫的形式存在的，煤中有機硫在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，灰分結果無明顯偏向，符合國家標準GB/T212-2008中灰分測定的重復性限要求。

四、煤炭灰分測定實驗

筆者選擇不同灰分級別的煤樣48個，依據國家標準GB/T212-2008中緩慢灰化法分二次進行測定，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），兩種方法測定都進行重復測定。（見附表）

五、煤炭灰分測定方法結果選擇

通過試驗，筆者認為，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，具有節電節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℃時不必對控溫系統進行調整及計時，既可避免因溫度控制不好和時間控制不準確影響測試結果，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，在較短的時間內可及時得出化驗數據，為煤炭銷售提供依據。

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

參考文獻：

李英華.煤質分析應用技術指南[M].中國標準出版社，2009.

（作者單位：福建省天湖山能源實業有限公司）