浅谈兰炭产品的发展及检测技术现状

白向阳 张利萍

1.鄂尔多斯市蒙西鑫源煤业有限公司 内蒙古鄂尔多斯 016100

2.内蒙古自治区石油化工监督检验研究院 内蒙古呼和浩特 010010

1 兰炭产品的发展

兰炭产品是将无粘结性或弱粘结性的高挥发分烟煤经低温干馏热解，然后再经过脱水、干馏、裂解等一系列反应，除掉大部分的灰分、水分、活性硫等，与此同时，会产生煤焦油和焦炉煤气等产品，通过这一过程得到的兰炭产品[1]具有热值高、有害物质少，灰分少，比电阻高、表面空隙率高的特性，兰炭的使用可以有效避免对环境造成的污染，2008 年，兰炭被纳入国家产品目录。

1.1 兰炭产品的特性

兰炭具有较高的发热量，其低位发热量与无烟煤相当，着火温度较低，与无烟煤和贫煤相比，其挥发分二者相接近，但却更易燃。兰炭的比表面积较大，是原煤的2 倍，具有一定的吸附功能，燃烧过程中增加了与空气的接触面积，更容易燃烧完全。兰炭的灰分和硫含量相对较小，有效降低燃烧带来的环境污染。兰炭的电阻率较高，在常温下，电阻率约为冶金焦炭的6 倍，在高温下电阻率也可以达到冶金焦炭的2．5 倍。

1.2 兰炭产品的应用

兰炭产能巨大，而且由于其固有的特性，可以经过改性或者与其他产品混合后应用在很多领域，其应用前景广泛，高效利用兰炭产品对环境保护和经济发展具有一定的促进作用。

兰炭可以用于电石行业，以往电石行业主要采用冶金焦，但是由于兰炭具有高电阻率，较低的硫含量和灰分，可以掺入混合焦中进行使用，可以显著提高电石的产量和质量，而且能够大幅度减小耗电量，兰炭是电石生产的优良碳素材料[2]。

兰炭比表面积大，空隙率高，经过改性后，可以具有类似活性炭的吸附特性，可以用作活性炭吸油剂以及工业废水处理等方面[3]。

随着环境保护意识的加强，新型清洁环保材料兰炭可以实现煤炭的高效环保使用，按照一定的比例与动力煤掺混后，兰炭可以用作电厂发电，大幅度降低了污染物的排放，而且弥补了低热值煤炭的不足。

兰炭与冶金焦按照一定的比例混合可以用作冶金行业，既能够降低企业成本，提高企业利润，同时由于兰炭中有害物质含量和硫含量较低，有效降低了对环境的污染。除此之外，兰炭还可以用作化肥生产行业、电极材料的制备。

2 兰炭产品的检测技术现状

为了确保兰炭产品的安全环保使用，2010 年9 月26 日有中华人民共和国国家质量监督检验检验总局和中国国家标准化管理委员会联合发布了GB/T25211-2010《兰炭产品技术条件》[4]，作为一项推荐性标准于2011 年2 月1 日实施，标准规定了不同用途兰炭的技术要求、试验方法、检验规则、运输及贮存等。GB/T25211-2010 按照不同的用途将兰炭分为：

（1）用作铁合金等冶炼用还原剂的兰炭产品。

（2）用作电石还原剂的兰炭产品。

（3）用作固定床气化原料的兰炭产品。

（4）用作高炉喷吹原料的兰炭产品。

（5）用作工业及民用燃料的兰炭产品。以上五类兰炭产品均对全水分、灰分和全硫的指标和试验方法做出相应规定。下面对全水分、灰分和全硫的检测方法进行讨论。

全水分采用GB/T211-2017《煤中全水分的测定方法》，该标准中规定了两种全水分的测定方法，一种是两步法，可以分为氮气干燥法，即将13mm 的试样现在不高于40℃的环境下干燥至质量恒定，然后将试样破碎成最大颗粒为3mm 的试样，在105℃-110℃下，在氮气流中将试样干燥到质量恒定，根据两步干燥后的质量损失计算全水分；两步法中还有空气干燥法，其与氮气干燥法的不同之处在于，第二步干燥是在空气流中进行。另外一种方法为一步法，同样分为氮气干燥和空气干燥两种，即将一定量的6mm 或者13mm 的试样直接在105℃-110℃下在氮气流或者空气流中干燥至恒定，根据试样干燥后的质量损失计算全水分。

灰分采用GB/T212-2008《煤的工业分析方法》，该标准中规定了两种测定灰分的方法，即缓慢灰化法和快速灰化法，其中缓慢灰化法为仲裁方法。缓慢灰化法是称取一定量的试样，在马弗炉中以一定的速度加热到815±10℃进行灰化灼烧至质量恒定通过残留的质量占煤样质量的百分比来计算煤样的灰分。快速灰化法有两种方法，一种是利用灰分快速测定仪进行测定，另一种是将装有煤样的灰皿由炉外逐渐送入到预先加热至815±10℃的马弗炉中灰化并灼烧至质量恒定，得到残留物质量，计算灰分。

全硫采用GB/T214-2007《煤中全硫的测定方法》，该标准中规定了三种测定全硫的方法，分别为艾士卡法、库伦法、高温燃烧中和法，其中艾士卡法为仲裁方法。艾士卡法是将煤样与艾氏卡试剂混合后进行灼烧，煤中的硫会生成硫酸盐、然后使硫酸根离子生成硫酸钡沉淀，根据硫酸钡的质量计算煤中全硫的含量；库伦滴定法是将煤样在催化剂的作用下，在空气流中燃烧分解生成硫氧化物，其中二氧化硫被碘化钾溶液吸收，生成碘，对碘进行滴定，根据所消耗的电量计算全硫含量；高温燃烧中和法是将煤样在催化剂的作用下于氧气流中燃烧生成硫氧化物，用过氧化氢溶液吸收硫氧化物，然后用氢氧化钠溶液滴定，根据消耗的氢氧化钠标准溶液的量来计算全硫含量。

3 结语

兰炭作为一种新型材料，可以广泛应用于电石行业、冶金行业、环保吸附材料制备等行业，其高效利用是煤炭资源分级转化梯级利用的重要部分，我国在兰炭以及其他煤炭相关产品的分析检测领域，已建立了较为完善的分析检测技术，为煤炭产品的安全环保使用提供支撑。