无烟煤与烟煤的测试方法理论研究

闫碧莹 施晓婷（乌海职业技术学院 内蒙古乌海 016000）

无烟煤与烟煤的测试方法理论研究

闫碧莹 施晓婷（乌海职业技术学院 内蒙古乌海 016000）

根据国内外研究进展，提出采用EA1112型元素分析仪测试煤样中的主要元素C、H、O、N、S的含量，以此为依据快速准确的确定烟煤和无烟煤的种类，并期望有机会加以验证，得出结论。

无烟煤；烟煤；元素分析

一、概述

煤是泥炭堆积的沉积物，是植物等有机体混入沉积地层后，受到不同程度的腐烂、压紧、变硬及自然(地质)过程的化学变化所形成，煤是含有芳香族和脂肪族碳结构以及平均大小不超过4个稠合环的缩合芳香族化合物。GB/T 5751-2009《中国煤炭分类》规定，采用煤化程度参数(主要是干燥无灰基挥发分)将煤炭划分为无烟煤、烟煤和褐煤。

无烟煤俗称白煤或红煤，是变质程度最大的煤。黑色，坚硬，有金属光泽，燃点高，无黏结性，燃烧时火焰短而少烟，不结焦。含碳量一般在90%以上，挥发分低(多在10%以下)，相对密度在1.4～1.8，无胶质层厚度，热值约33440～35530kJ/kg。烟煤是煤化程度较大的煤，燃烧时火焰较长而多烟。该种煤含碳量为75%～90%，不含游离的腐殖酸。相对密度1.25～1.35，发热量在27170-37200kJ/kg。外观呈灰黑色至黑色，挥发分在10%～40%。根据挥发分含量和胶质层厚度，烟煤可分为长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤等。烟煤具有易燃烧、发热量大的优点，但燃烧时排放大量一氧化碳、二氧化碳、固态粉尘和二氧化硫，造成空气污染，严重影响人类生活环境。

目前区分无烟煤和烟煤的主要指标是干燥无灰基挥发分Vdaf及透光率PM。其数据指标和操作方法严格按照国家标准实施，虽然有效可行，但是操作步骤繁琐，测试周期长，在一定程度上不能适应日新月异的步伐。因此，寻求有效可行的办法，快速区分无烟煤和烟煤，势在必行。

二、研究进展

近年来，美国Iowa大学Ames实验室Bluhm、Fanslow等对煤中黄铁矿与纯煤(不含矿物质)的介电性质差别进行了详细的基础研究，得出微波频率下前者介电损耗因子较后者大得多，其加热速率约为后者九倍，表明原煤微波处理具有选择性介质加热的特点，从此开始了微波脱硫技术的研究开发。

煤大分子结构单元的核心为缩聚芳环、氢化芳环或各种杂环。煤的结构是多元非晶态的，其物质结构与电、磁现象是有直接联系的，煤的电、磁性也随煤分子结构的变化(表现在煤化度，即碳含量的变化上)而变化。在利用微波加热进行冶金物料的碳热还原过程中，煤的电磁性质在微波场中的变化对微波冶金的效果影响很大。国内外许多文献报道了煤电性质和热性质及其物理结构特征，但对无烟煤和烟煤电磁性质的报道还很少。冯秀梅拟研究2～18GHz微波频段间无烟煤和烟煤的电磁性质及其变化规律。这对今后研究微波法测试煤的各种性质具有一定的指导意义。

煤在传统燃烧过程中要向大气排放出大量的烟尘，烟煤更甚。现阶段控制燃煤烟尘排放的措施中，型煤技术是其中之一，其投资小，收效好，与直接燃烧原煤相比，可以减少环境污染，使原始排尘减少80%～90%，同时还可减少SO2排放40%～60%，燃烧热效率提高20%～30%，节煤率达15%，具有节能和环境保护的双重效益。探讨烟煤型煤消烟技术也是今后煤炭研究的一个重要方向。

在我国，以燃煤引起的煤烟型烟雾污染是大气污染的主要来源，其中煤燃烧产生的氮氧化物是大气污染的主要成分。因此，研究燃煤污染物排放特性，实现高效、低污染燃烧，是日前亟待解决的重要课题。

三、方法探讨

煤中主要含有C、H、O、N、S等元素。无烟煤有高碳，低灰，低硫，发热量大，机械强度高，热稳定性好的特点。烟煤含碳量低，挥发分高，燃烧除排放大量的常规污染物如SOx，NOx，CO，CO2和粉尘外，还排放出特殊污染物，如重金属、多环芳烃等污染物。推断，测定无烟煤与烟煤中各种主要元素的含量，可以将无烟煤与烟煤有效的加以区分。

选择煤分类指标既要能反映煤的自然特性，又要考虑作为资源和能源的煤炭在合理利用时，能反映各种工艺对煤炭的质量要求，指标数目要少而有效，测定方法简易可行，用煤样量少而便于推广。基于此原则，笔者提出采用美国热电公司生产的EA1112型元素分析仪测试煤样中的主要元素C、H、O、N、S的含量，以此为依据确定烟煤和无烟煤的种类，并结合国家标准中的煤样元素分析和工业分析方法加以验证，期望在遵守国家标准的基础上，探索煤样测试新方法，快速有效区分煤样，提高测试效率，达到预期效果。

目前，未见应用仪器分析对煤样进行主要元素全分析以确定无烟煤类别的报道。如果利用EA1112型元素分析仪测试煤样，具有样品用量少、测试时间短、分析误差小、测定精度高等优点，可以大大提高分析效率。

相信随着煤炭测试技术的不断提高，我们将更深入的认识烟煤与无烟煤的各种特性，从而为它们的进一步应用奠定一定的基础。

[1]吴宽鸿、陈亚飞、于海兵.我国炼焦煤与无烟煤的资源和生产能力[J].中国冶金，2005，15(7)：18-21

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB／T 5751-2009，中国煤炭分类[S].北京：中国标准出版社，2009：1

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