煤的工業(yè)分析過程及意義研究

 對(duì)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(duì)煤進(jìn)行工業(yè)分析時(shí)，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(cè)試結(jié)果會(huì)受到條件的影響。為了得到更加精確、完善的測(cè)試結(jié)果，我國(guó)制定出了較為詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)。在這四項(xiàng)指標(biāo)當(dāng)中，灰分代表無機(jī)物，而其他三項(xiàng)則可以代表有機(jī)物。
1 分析煤各組分的定義
1.1 水分 水分是整個(gè)煤炭質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，同時(shí)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(xì)孔越多，再加之顆粒越小，那么其中的含水量也就會(huì)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(huì)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(shí)際上就是煤長(zhǎng)時(shí)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(huì)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(duì)商品煤以及運(yùn)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(jìn)行分析時(shí)，叫做收到煤樣。其中的水分會(huì)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(shí)間之后，其中的水分會(huì)逐漸流失，當(dāng)煤中蒸汽壓與空氣中的蒸汽達(dá)到平衡時(shí)，流失的水分占收到煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)就是煤的外在水分。
1.2 煤的灰分 在整個(gè)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(jìn)行充分燃燒，燃燒過后會(huì)產(chǎn)生一系列殘?jiān)?，這些剩下來的殘?jiān)闶敲旱幕曳?，這些灰分會(huì)占總質(zhì)量的百分比，這種被稱之為煤的灰分產(chǎn)率。在對(duì)灰分進(jìn)行測(cè)定時(shí)，要選用粒度小于0.2毫米的煤樣，所以，測(cè)定出來的結(jié)果是干燥基的灰分產(chǎn)率。
空氣的濕度會(huì)對(duì)煤的所含水分造成直接影響，其中的水分會(huì)根據(jù)濕度而變化，最終的結(jié)果也會(huì)不停變化。對(duì)于那些相對(duì)較為干燥的煤樣而言，灰分的產(chǎn)率是不會(huì)發(fā)生改變的。因此，在實(shí)際工作中，空氣干燥基的灰分產(chǎn)率是個(gè)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?；曳趾偷V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(jìn)行隔絕，并在高溫條件下對(duì)其進(jìn)行加熱，加熱過程中還需要滿足一定的溫度，使煤中的有機(jī)物質(zhì)能夠達(dá)到分解反應(yīng)的條件。在溫度達(dá)到之后煤中便會(huì)逐級(jí)一起提的形式析出自身受熱而分解出的有機(jī)分子，其余不能夠分解的固體會(huì)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(jī)物。從現(xiàn)實(shí)意義上講，固定碳不能以單獨(dú)的形式存在于煤樣本身。固定碳與灰分融合后，所剩下的殘?jiān)环Q之為焦渣，扣除其中的灰分，剩下的便是固定碳。
無機(jī)物的組成特點(diǎn)會(huì)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(jī)物質(zhì)的組成特點(diǎn)。對(duì)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(shí)間以及加熱溫度等各方面因素都可以直接對(duì)測(cè)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(huì)直接影響到最終煤樣的測(cè)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(shí)，自身的揮發(fā)分便會(huì)不停下降。對(duì)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(duì)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(jī)質(zhì)分子縮聚之后，再加上小分子化合物的運(yùn)動(dòng)，就會(huì)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(shì)，因此，煤的揮發(fā)分會(huì)隨著煤化程度而不斷下降。
2.3 煤巖組分的影響 煤化會(huì)在一定程度上使煤造成揮發(fā)分，但與此同時(shí)，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?yàn)楦裁菏且苑枷阕逦镔|(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(duì)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(duì)其他煤層而言比較簡(jiǎn)單，屬于無煙煤，而且整體煤層的情況相對(duì)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(gè)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)?；谶@種情況，人們對(duì)其做出了進(jìn)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(shí)，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。