煤的工業分析方法GB212—91

代替GB212—77

Proximate analysis of coal

國家技術監督局1991-05-22 批準1992-03-01 實施

本標準參照采用了國際標準ISO348：1981(E)《硬煤分析試樣中水分測定方法直接容量法》、ISO 562：1981(E)《硬煤和焦炭揮發分測定方法》和ISO1171： 1981(E)《固體礦物燃料灰分測定方法》。

1 主題內容與適用范圍

本標準規定了煤的水分、灰分和揮發分的測定方法和固定碳的計算方法。

本標準適用于褐煤、煙煤和無煙煤。

2 水分的測定

本標準規定了三種煤中水分的測定方法。其中方法A 和方法B 適用于所有煤種：方法C 僅適用于煙煤和無煙煤。

在仲裁分析中遇到有用空氣干燥煤樣水分進行基的換算時，應用方法A 測定空氣干燥煤樣的水分。

2.1 方法A(通氮干燥法)

2.1.1 方法提要

稱取一定量的空氣干燥煤樣，置于105～110℃干燥箱中，在干燥氮氣流中干燥到質量恒定。然后根據煤樣的質量損失計算出水分的百分含量。

2.1.2 試劑

2.1.2.1 氮氣：純度99.9%，含氧量小于100ppm。

2.1.2.2 無水氯化鈣(HGB 3208)：化學純，粒狀。

2.1.2.3 變色硅膠：工業用品。

2.1.3 儀器、設備 玻璃稱量瓶

3.1 小空間干燥箱：箱體嚴密，具有較小的自由空間，有氣體進、出口，并帶有自動控溫裝置，能保持溫度在105～110℃范圍內。

2.1.3.2 玻璃稱量瓶：直徑40mm，高25mm，并帶有嚴密的磨口蓋(見圖1)。

2.1.3.3 干燥器：內裝變色硅膠或粒狀無水氯化鈣。

2.1.3.4 干燥塔：容量250mL 內裝干燥劑。

2.1.3.5 流量計：量程為100～1000mL/min。

2.1.3.6 分析天平：感量0.0001g。

2.1.4 分析步驟

2.1.4.1 用預先干燥和稱量過(精確至0.0002g)的稱量瓶稱取粒度為0.2mm 以下的空氣干燥煤樣1±0.1g，精確至0.0002g，平攤在稱量瓶中。

2.1.4.2 打開稱量瓶蓋，放入預先通入干燥氮氣1)　并已加熱到105～110℃的干燥箱中。煙煤干燥1.5h，褐煤和無煙煤干燥2h。

注：1)在稱量瓶放入干燥箱前10min 開始通氣，氮氣流量以每小時換氣15 次計算。

2.1.4.3 從干燥箱中取出稱量瓶，立即蓋上蓋，放入干燥器中冷卻至室溫(約20min)后，稱量。

2.1.4.4 進行檢查性干燥，每次30min，直到連續兩次干燥煤樣質量的減少不超過0.001g 或質量增加時為止。在后一種情況下，要采用質量增加前一次的質量為計算依據。水分在2%以下時，不必進行檢查性干燥。

圖2 水分測定管(單位：mm)

2.1.5 分析結果的計算

空氣干燥煤樣的水分按式(1)計算：

2.2 方法B(甲苯蒸餾法)

2.2.1 方法提要

稱取一定量的空氣干燥煤樣于圓底燒瓶中，加入甲苯共同煮沸。分餾出的液體收集在水分測定管中并分層，量出水的體積(mL)。以水的質量占煤樣質量的百分數作為水分含量。

2.2.2 試劑

2.2.2.1 甲苯(GB 684)：化學純。

2.2.2.2 無水氯化鈣(HGB 3208)：化學純，粒狀。

2.2.3 儀器、設備

2.2.3.1 分析天平：zui大稱量為200g，感量0.001g。

2.2.3.2 電爐：單盤或多聯，并能調節溫度。

2.2.3.3 冷凝管：直形，管長400mm 左右。

2.2.3.4 水分測定管：量程0～10mL，分度值0.1mL。水分測定管須經過校正(每毫升校正一點)，并繪出校正曲線方能使用。

2.2.3.5 小玻璃球(或碎玻璃片)：直徑3mm 左右。

2.2.3.6 微量滴定管：10mL，分度值為0.05mL。

2.2.3.7 量筒：100mL。

2.2.3.8 圓底蒸餾燒瓶：500mL。

圖3 蒸餾裝置示意圖

2.2.3.9 蒸餾：由冷凝管、水分測定管和圓底蒸餾燒瓶構成。各部件連接處應具有磨口接頭。

2.2.4 分析步驟

2.2.4.1 稱取25g、粒度為0.2mm 以下的空氣干燥煤樣，精確至0.001g，移入干燥的圓底燒瓶中，加入約80mL 甲苯。為防止噴濺，可放適量碎玻璃片或小玻璃球。安置好蒸餾裝置。2.2.4.2 在冷凝管中通入冷卻水。加熱蒸餾瓶至內容物達到沸騰狀態。控制加熱溫度使在冷凝管口滴下的液滴數約為每秒2～4 滴。連續加熱，直到餾出液清澈并在5min 內不再有細小水泡出現時為止。

2.2.4.3 取下水分測定管，冷卻至室溫，讀數并記下水的體積(mL)，并按校正后的體積由回收曲線上查出煤樣中水的實際體積(V)。

2.2.5 回收曲線的繪制

用微量滴定管準確量取0，1，2，3，.，10mL 蒸餾水，分別放入蒸餾燒瓶中。每瓶各加80mL 甲苯，然后按上述方法進行蒸餾。根據水的加入量和實際蒸出的毫升數繪制回收曲線。更換試劑時，需重作回收曲線。

2.2.6 分析結果的計算

空氣干燥煤樣的水分按式(2)計算：

2.3 方法C(空氣干燥法)

2.3.1 方法提要

稱取一定量的空氣干燥煤樣，置于105～110℃干燥箱中，在空氣流中干燥到質量恒定。然后根據煤樣的質量損失計算出水分的百分含量。

2.3.2 儀器、設備

2.3.2.1 干燥箱：帶有自動控溫裝置，內裝有鼓風機，并能保持溫度在105～110℃范圍內。

2.3.2.2 干燥器：內裝變色硅膠或粒狀無水氯化鈣。

2.3.2.3 玻璃稱量瓶：直徑40mm，高25mm，并帶有嚴密的磨口蓋(見圖1)。

2.3.2.4 分析天平：感量0.0001g。

2.3.3 分析步驟

2.3.3.1 用預先干燥并稱量過(精確至0.0002g)的稱量瓶稱取粒度為0.2mm 以下的空氣干燥煤樣1±0.1g，精確至0.0002g，平攤在稱量瓶中。

2.3.3.2 打開稱量瓶蓋，放入預先鼓風1)并已加熱到105～110℃的干燥箱中。在一直鼓風的條件下，煙煤干燥1h，無煙煤干燥1～1.5h。

注：1)預先鼓風是為了使溫度均勻。將稱好裝有煤樣的稱量瓶放入干燥箱前3～5min 就開始鼓風。

2.3.3.3 從干燥箱中取出稱量瓶，立即蓋上蓋，放入干燥器中冷卻至室溫(約20min)后，稱量。

2.3.3.4 進行檢查性干燥，每次30min，直到連續兩次干燥煤樣的質量減少不超過0.001g 或質量增加時為止。在后一種情況下，要采用質量增加前一次的質量為計算依據。水分在2%以下時，不必進行檢查性干燥。

2.3.4 分析結果的計算

空氣干燥煤樣的水分按式(3)計算：

3 灰分的測定

本標準包括兩種測定煤中灰分的方法，即緩慢灰化法和快速灰化法。緩慢灰化法為仲裁法；快速灰化法可作為例常分析方法。

3.1 緩慢灰化法

3.1.1 方法提要

稱取一定量的空氣干燥煤樣，放入馬弗爐中，以一定的速度加熱到815±10℃，灰化并灼燒到質量恒定。以殘留物的質量占煤樣質量的百分數作為灰分產率。

3.1.2 儀器、設備

3.1.2.1 馬弗爐：能保持溫度為815±10℃。爐膛具有足夠的恒溫區。爐后壁的上部帶有直徑為25～30mm 的煙囪，下部離爐膛底20～30mm 處，有一個插熱電偶的小孔，爐門上有一個直徑為20mm 的通氣孔。

圖4 灰皿

3.1.2.2 瓷灰皿：長方形，底面長45mm，寬22mm，高14mm

3.1.2.3 干燥器：內裝變色硅膠或無水氯化鈣。

3.1.2.4 分析天平：感量0.0001g。

3.1.2.5 耐熱瓷板或石棉板：尺寸與爐膛相適應。

3.1.3 分析步驟

3.1.3.1 用預先灼燒至質量恒定的灰皿，稱取粒度為0.2mm 以下的空氣干燥煤樣1±0.1g，精確至0.0002g，均勻地攤平在灰皿中，使其每平方厘米的質量不超過0.15g。

3.1.3.2 將灰皿送入溫度不超過100℃的馬弗爐中，關上爐門并使爐門留有15mm 左右的縫隙。在不少于30min 的時間內將爐溫緩慢升至約500℃，并在此溫度下保持30min。繼續升到815±10℃，并在此溫度下灼燒1h。

3.1.3.3 從爐中取出灰皿，放在耐熱瓷板或石棉板上，在空氣中冷卻5min 左右，移入干燥器中冷卻至室溫(約20min)后，稱量。

3.1.3.4 進行檢查性灼燒，每次20min，直到連續兩次灼燒的質量變化不超過0.001g 為止。用最后一次灼燒后的質量為計算依據。灰分低于15%時，不必進行檢查性灼燒。

3.2 快速灰化法

本標準包括兩種快速灰化法：方法A 和方法B。

3.2.1 方法A

3.2.1.1 方法提要

將裝有煤樣的灰皿放在預先加熱至815±10℃的灰分快速測定儀的傳送帶上，煤樣自動送入儀器內完全灰化，然后送出。以殘留物的質量占煤樣質量的百分數作為灰分產率。

3.2.1.2 專用儀器：快速灰分測定儀(見附錄A)

3.2.1.3 分析步驟

a.將灰分快速測定儀預先加熱至815±10℃。

b.開動傳送帶并將其傳送速度調節到17mm/min 左右或其他合適的速度。

c.用預先灼燒至質量恒定的灰皿，稱取粒度為0.2mm 以下的空氣干燥煤樣0.5±0.01g，精確至0.0002g，均勻地攤平在灰皿中。

d.將盛有煤樣的灰皿放在灰分快速測定儀的傳送帶上，灰皿即自動送入爐中。

e.當灰皿從爐內送出時，取下，放在耐熱瓷板或石棉板上，在空氣中冷卻5min 左右，移入干燥器中冷卻至室溫(約20min)后，稱量。

3.2.2 方法B

3.2.2.1 方法提要

將裝有煤樣的灰皿由爐外逐漸送入預先加熱至815±10℃的馬弗爐中灰化并灼燒至質量恒定。以殘留物的質量占煤樣質量的百分數作為灰分產率。

3.2.2.2 儀器、設備：同3.1.2 條。

3.2.2.3 分析步驟

a.用預先灼燒至質量恒定的灰皿，稱取粒度為0.2mm 以下的空氣干燥煤樣1±0.1g，精確至0.0002g，均勻地攤平在灰皿中，使其每平方厘米的質量不超過0.15g。盛有煤樣的灰皿預先分排放在耐熱瓷板或石棉板上。

b.將馬弗爐加熱到850℃，打開爐門，將放有灰皿的耐熱瓷板或石棉板緩慢地推入馬弗爐中，先使第一排灰皿中的煤樣灰化。待5～10min 后，煤樣不再冒煙時，以每分鐘不大于2mm 的速度把二、三、四排灰皿順序推入爐內熾熱部分(若煤樣著火發生爆燃，試驗應作廢)。

c.關上爐門，在815±10℃的溫度下灼燒40min。

d.從爐中取出灰皿，放在空氣中冷卻5min 左右，移入干燥器中冷卻至室溫(約20min)后，稱量。

e.進行檢查性灼燒，每次20min，直到連續兩次灼燒的質量變化不超過0.001g 為止。用最后一次灼燒后的質量為計算依據。如遇檢查灼燒時結果不穩定，應改用緩慢灰化法重新測定。灰分低于15%時，不必進行檢查性灼燒。

3.3 分析結果的計算、

3.4 灰分測定的精密度

灰分測定的重復性和再現性如表2 規定：

4 揮發分測定方法

4.1 方法提要

稱取一定量的空氣干燥煤樣，放在帶蓋的瓷坩堝中，在900±10℃溫度下，隔絕空氣加熱7min。以減少的質量占煤樣質量的百分數，減去該煤樣的水分含量　(Mad)作為揮發分產率。

4.2 儀器、設備

4.2.1 揮發分坩堝：帶有配合嚴密的蓋的瓷坩堝，形狀和尺寸如圖5 所示。坩堝總質量為15～20g。

4.2.2 馬弗爐：帶有高溫計和調溫裝置，能保持溫度在900±10℃，并有足夠的恒溫區(900±5℃)。爐子的熱容量為，當起始溫度為920℃時，放入室溫下的坩堝架和若干坩堝，關閉爐門后，在3min 內恢復到900±10℃。爐后壁有一排氣孔和一個插熱電偶的小孔。小孔位置應使熱電偶插入爐內后其熱接點在坩堝底和爐底之間，距爐底20～30mm 處。馬弗爐的恒溫區應在關閉爐門下測定，并至少半年測定一次。高溫計(包括毫伏計和熱電偶)至少半年校準一次。

4.2.3 坩堝架：用鎳鉻絲或其他耐熱金屬絲制成。其規格尺寸以能使所有的坩堝都在馬弗爐恒溫區內，并且坩堝底部位于熱電偶熱接點上方并距爐底20～30mm(見圖6)為準。

4.2.4 坩堝架夾：

4.2.5 分析天平：感量0.0001g。

4.2.6 壓餅機：螺旋式或杠桿式壓餅機，能壓制直徑約10mm 的煤餅。

4.2.7 秒表。

4.2.8 干燥器：內裝變色硅膠或粒狀無水氯化鈣(HGB3208)。

4.3 分析步驟

4.3.1 用預先在900℃溫度下灼燒至質量恒定的帶蓋瓷坩堝，稱取粒度為0.2mm 以下的空氣干燥煤樣1±0.01g，精確至0.0002g，然后輕輕振動坩堝，使煤樣攤平，蓋上蓋，放在坩堝架上。褐煤和長焰煤應預先壓餅，并切成約3mm 的小塊。

4.3.2 將馬弗爐預先加熱至920℃左右。打開爐門，迅速將放有坩堝的架子送入恒溫區并關上爐門，準確加熱7min。坩堝及架子剛放入后，爐溫會有所下降，但必須在3min 內使爐溫恢復至900±10℃，否則此試驗作廢。加熱時間包括溫度恢復時間在內。

4.3.3 從爐中取出坩堝，放在空氣中冷卻5min 左右，移入干燥器中冷卻至室溫(約20min)后，稱量。

4.4 焦渣特征分類

測定揮發分所得焦渣的特征，按下列規定加以區分：

(1)粉狀——全部是粉末，沒有相互粘著的顆粒。

(2)粘著——用手指輕碰即成粉末或基本上是粉末，其中較大的團塊輕輕一碰即成粉末。

(3)弱粘結——用手指輕壓即成小塊。

(4)不熔融粘結——以手指用力壓才裂成小塊，焦渣上表面無光澤，下表面稍有銀白色光澤。

(5)不膨脹熔融粘結——焦渣形成扁平的塊，煤粒的界線不易分清，焦渣上表面有明顯銀白色金屬光澤，下表面銀白色光澤更明顯。

(6)微膨脹熔融粘結——用手指壓不碎，焦渣的上、下表面均有銀白色金屬光澤，但焦渣表面具有較小的膨脹泡(或小氣泡)。

(7)膨脹熔融粘結——焦渣上、下表面有銀白色金屬光澤，明顯膨脹，但高度不超過15mm。

(8)強膨脹熔融粘結——焦渣上、下表面有銀白色金屬光澤，焦渣高度大于15mm。

為了簡便起見，通常用上列序號作為各種焦渣特征的代號。