煤的工業(yè)分析過程及意義研究

 對于煤的工業(yè)分析而言，它可以確定出煤的整體組成部分，這種工業(yè)分析是在規(guī)定的條件下，從大體上講，基本上可以分成四種組分，分別是固定碳、揮發(fā)分、水分和灰分。在對煤進行工業(yè)分析時，需要一定條件，在這四種組成部分中固定碳是煤在特殊條件下所轉(zhuǎn)化出來的產(chǎn)物，這些都不是煤中特有的部分，很多測試結(jié)果會受到條件的影響。為了得到更加精確、完善的測試結(jié)果，我國制定出了較為詳細的標(biāo)準(zhǔn)。在這四項指標(biāo)當(dāng)中，灰分代表無機物，而其他三項則可以代表有機物。
1 分析煤各組分的定義
1.1 水分 水分是整個煤炭質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，同時是煤工業(yè)分析的重要組成部分。在這其中，水分又分為了游離水以及化合水兩種。那些能和煤共同產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的液體被統(tǒng)稱為游離水，它們主要存在于煤的表面。所以，煤樣的細孔越多，再加之顆粒越小，那么其中的含水量也就會越多。煤中的游離水又可以將其分鐘兩種：一種是在常溫下不容易揮發(fā)的水分；另一種則是在常溫下極為容易揮發(fā)的水分。不容易揮發(fā)的水分會存在于那些發(fā)育不全的空隙中，這種被稱之為內(nèi)在水分；而后者則吸附在煤炭顆粒的表面以及發(fā)育較全的空隙中，被稱之為外在水分。當(dāng)求出這兩種水分的質(zhì)量之和后，就可以得出煤的總水分，這種總水分代表即將投入使用狀態(tài)下，煤的全部水分，即游離水分。換句話說，所謂的外在水分，實際上就是煤長時間暴露在空氣中，所失去的水分，那些還尚未完全流失的水分就是內(nèi)在水分。
通常情況下，煤的四種指標(biāo)都會以百分比的形式出現(xiàn)在煤的工業(yè)分析中。根據(jù)相關(guān)的采樣標(biāo)準(zhǔn)和要求，在對商品煤以及運輸煤工具中采回來的煤樣本被稱之為應(yīng)用煤，當(dāng)應(yīng)用煤在進行分析時，叫做收到煤樣。其中的水分會以百分比的形式出現(xiàn)，這種百分比被稱之為煤的總水分。當(dāng)應(yīng)用煤在空氣中放置一定時間之后，其中的水分會逐漸流失，當(dāng)煤中蒸汽壓與空氣中的蒸汽達到平衡時，流失的水分占收到煤樣質(zhì)量的百分數(shù)就是煤的外在水分。
1.2 煤的灰分 在整個工業(yè)分析過程中，若想得到煤的灰分，則需要把煤放入接近900°的環(huán)境中進行充分燃燒，燃燒過后會產(chǎn)生一系列殘渣，這些剩下來的殘渣便是煤的灰分，這些灰分會占總質(zhì)量的百分比，這種被稱之為煤的灰分產(chǎn)率。在對灰分進行測定時，要選用粒度小于0.2毫米的煤樣，所以，測定出來的結(jié)果是干燥基的灰分產(chǎn)率。
空氣的濕度會對煤的所含水分造成直接影響，其中的水分會根據(jù)濕度而變化，最終的結(jié)果也會不停變化。對于那些相對較為干燥的煤樣而言，灰分的產(chǎn)率是不會發(fā)生改變的。因此，在實際工作中，空氣干燥基的灰分產(chǎn)率是個中間數(shù)，其數(shù)值非常不固定，在通常情況下還需要將其換算成為干燥基的灰分產(chǎn)率。
煤的灰分是通過煤的變化而來的，并不屬于煤，也不是煤的特有成分。灰分和礦物質(zhì)二者之間存在較大區(qū)別，與礦物質(zhì)相比而言，灰分的產(chǎn)量較低，而且在成分上也有一定區(qū)別。煤中的礦物質(zhì)只有經(jīng)過氧化、分解之后，才可以形成灰分。
1.3 揮發(fā)分與固定碳 將煤與空氣進行隔絕，并在高溫條件下對其進行加熱，加熱過程中還需要滿足一定的溫度，使煤中的有機物質(zhì)能夠達到分解反應(yīng)的條件。在溫度達到之后煤中便會逐級一起提的形式析出自身受熱而分解出的有機分子，其余不能夠分解的固體會在加熱之后殘留。所謂的發(fā)揮物也即是煤在加熱過程中以氣態(tài)形式分解出的有機物。從現(xiàn)實意義上講，固定碳不能以單獨的形式存在于煤樣本身。固定碳與灰分融合后，所剩下的殘渣被稱之為焦渣，扣除其中的灰分，剩下的便是固定碳。
無機物的組成特點會通過煤的水分以及灰分充分反映出來，而揮發(fā)分以及固定碳則充分反映出了煤中有機物質(zhì)的組成特點。對于揮發(fā)分而言，它可以反映出煤中大部分性質(zhì)，在所有的研究和利用中，都需要用到煤揮發(fā)分的各種數(shù)據(jù)。所以，揮發(fā)分是煤的重要數(shù)據(jù)之一。
2 影響煤揮發(fā)分的主要原因
2.1 受到條件的影響 加熱速度、加熱時間以及加熱溫度等各方面因素都可以直接對測定結(jié)果造成影響。除此之外，包括容器、加熱爐、支架的不同，都會直接影響到最終煤樣的測試結(jié)果。
2.2 影響煤化程度的因素 當(dāng)煤的煤化程度不斷提升時，自身的揮發(fā)分便會不停下降。對于褐煤而言，它的揮發(fā)分都較高，通常情況下保持在70%以上，相對于無煙煤來講，其揮發(fā)分最低，在20%以下。當(dāng)煤樣自身的有機質(zhì)分子縮聚之后，再加上小分子化合物的運動，就會產(chǎn)生氫氣，這樣就使沒產(chǎn)生了揮發(fā)分，隨著煤樣鏡質(zhì)組反射率的提高，煤礦分子中的脂肪側(cè)鏈成下降趨勢，因此，煤的揮發(fā)分會隨著煤化程度而不斷下降。
2.3 煤巖組分的影響 煤化會在一定程度上使煤造成揮發(fā)分，但與此同時，它也受到成因類型或煤巖類型等影響。與腐泥煤相比，腐植煤的揮發(fā)分明顯較低。造成這種情況的主要原因，是由于它們的原始結(jié)構(gòu)不一樣，因為腐植煤是以芳香族物質(zhì)為組成部分，所以當(dāng)它預(yù)熱后不容易被溶解；而腐泥煤在預(yù)熱之后就相對較為容易分解，主要是以脂肪族為主。
3 某煤礦的工業(yè)分析
主要可采煤層為某二2煤以及某煤段的三2、三3以及三5煤。其中，二2煤層的總體結(jié)構(gòu)相對其他煤層而言比較簡單，屬于無煙煤，而且整體煤層的情況相對穩(wěn)定，其煤層的厚度情況變化不大，在安全區(qū)域內(nèi)，可以采集中厚煤層。在這個煤層中，主要是以亮煤為主要原煤，其次是鏡煤，其中的暗煤以及絲碳含量極少。從整體情況中看，該煤層具有Ldof、Hdof以及H/C等各種指標(biāo)，而且在由下而上不斷增高，R則由上而下升高，從各方面來看，該煤礦應(yīng)該屬于深成變質(zhì)。基于這種情況，人們對其做出了進一步分析，最終發(fā)現(xiàn)，這與該地區(qū)巖漿熱變質(zhì)有著密不可分的關(guān)系。該地區(qū)有火成巖侵入，在火成巖侵入的同時，讓巖漿氣以及液熱不斷發(fā)生變質(zhì)，從根本上直接影響到了煤層，從而使得煤層隨之變質(zhì)，形成了天然焦以及無煙煤。因此，從研究和調(diào)查中可以發(fā)現(xiàn)，煤層的變質(zhì)與巖漿的熱變質(zhì)有著直接關(guān)系。