煤炭的水分和灰分是評價其品質的核心指標，直接影響燃燒效率、熱值及工業利用價值。以下從測定原理、方法分類、操作步驟及關鍵注意事項等方面，系統解析水分與灰分的分析方法。
一、水分分析方法
水分是煤中重要的組成部分，它的含量對煤的加工、運輸和燃燒等過程都有顯著影響。煤中的水分可分為外在水分和內在水分。根據煤種特性，水分測定分為以下方法：
通氮干燥法（仲裁法）
適用范圍：所有煤種，尤其適用于褐煤、煙煤等易氧化煤種。
原理：在氮氣保護下，將煤樣置于105-110℃干燥箱中干燥至恒重，通過質量損失計算水分含量。
關鍵步驟：
稱取1±0.1g煤樣，平鋪于稱量瓶中；
干燥箱提前通氮氣10分鐘，鼓風3-5分鐘；
干燥時間：煙煤1小時，無煙煤1.5小時；
取出后立即密封，冷卻至室溫后稱量。
注意事項：氮氣流量需穩定，避免煤樣氧化；檢查性干燥至質量變化≤0.001g。
空氣干燥法
適用范圍：煙煤、無煙煤等不易氧化煤種。
原理：在空氣流中干燥煤樣至恒重，計算質量損失。
操作差異：與通氮法步驟相同，但無需氮氣保護，干燥時間延長至1.5-2小時。
局限性：高溫下易氧化煤種（如褐煤）可能因反應導致結果偏差。
微波干燥法
適用范圍：褐煤、煙煤的快速測定。
原理：利用微波加熱使水分蒸發，通過質量損失計算含量。
優勢：干燥時間縮短至10-20分鐘，效率高。
局限性：需專用設備，且對煤樣均勻性要求較高。
甲苯蒸餾法
適用范圍：所有煤種，尤其適用于高水分煤樣。
原理：利用甲苯與水互不相溶且沸點差異，通過蒸餾分離水分并測量體積。
步驟：
稱取煤樣于圓底燒瓶中，加入甲苯；
煮沸分餾，收集水分于測定管中；
讀取水的體積，計算質量分數。
局限性：操作復雜，需精確控制蒸餾條件。
二、灰分分析方法
灰分是煤在一定溫度下完全燃燒后剩余的無機物殘渣。它反映了煤中礦物質的含量。灰分過高會降低發熱量并增加設備磨損。測定方法分為以下兩類：
緩慢灰化法（仲裁法）
原理：模擬煤炭緩慢燃燒過程，通過分階段升溫使礦物質充分分解，最終灼燒至恒重。
關鍵步驟：
稱取1±0.1g煤樣，平鋪于灰皿中；
升溫至500℃并保持30分鐘，使硫氧化物揮發；
繼續升溫至815±10℃，灼燒1小時；
檢查性灼燒至質量變化≤0.001g。
注意事項：
爐溫需均勻，避免局部過熱；
灰分＜15%時無需檢查性灼燒；
煤樣爆燃時試驗作廢，需重新取樣。
快速灰化法
方法A（快速測定儀法）
原理：利用傳送帶將煤樣自動送入815±10℃高溫爐中快速灰化。
步驟：
預熱儀器至設定溫度；
稱取0.5±0.01g煤樣，平鋪于灰皿中；
傳送帶速度調至17mm/min，煤樣自動送入爐內；
灼燒后冷卻稱量。
優勢：單次測定時間＜20分鐘，效率高。
方法B（馬弗爐快速法）
原理：將煤樣分階段推入預熱的馬弗爐中灰化。
步驟：
預熱馬弗爐至850℃；
稱取1±0.1g煤樣，平鋪于灰皿中；
緩慢推入爐內，先使第一排灰皿灰化；
待煤樣不再冒煙后，以≤2mm/min速度推入剩余灰皿；
在815±10℃下灼燒40分鐘，冷卻稱量。
注意事項：
推入速度需均勻，避免煤樣爆燃；
灰分＞15%時需檢查性灼燒。
三、方法選擇與精度控制
1.方法選擇依據
水分測定：褐煤優先選通氮法或微波法；煙煤、無煙煤可用空氣干燥法。
灰分測定：仲裁分析或高精度需求選緩慢灰化法；常規檢測可選快速法，但需定期與慢灰法比對。
2.精度控制要點
儀器校準：干燥箱、馬弗爐需定期校準溫度，確保均勻性；
煤樣處理：破碎至0.2mm以下，避免粒度不均影響結果；
操作規范：稱量瓶、灰皿需提前恒重，干燥或灼燒后冷卻至室溫再稱量；
重復性檢驗：同一煤樣測定兩次，結果差值需符合標準（如灰分＜15%時重復性限為0.2%）。
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2025-07-31
