煤的工业分析
[煤的工业分析]煤的工业分析，又叫煤的技术分析或实用分析，是评价煤质的基本依据。
在国家标准种，煤的工业分析包括煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。通常
煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测
出的，而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热
量的测定， 又叫煤的全工业分析。
1、煤的水分
煤的水分，是煤炭计价中的一个辅助指标。
煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加，煤中有用成分相对减少
，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤的水分增加，还增
加了无效运输，并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响
卸车，影响生产，影响车皮周转，加剧了运输的紧张。
煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。
随着矿井开采深度的增加，采掘机械化的发展和井下安全生产的加强，以及喷露洒水
、煤层注水、综合防尘等措施的实施，原煤水分呈增加的趋势。为此，煤矿除在开采
设计上和开采过程中的采煤、掘进、通风和运输等各个环节上制定减少煤的水分的措
施外，还应在煤的地面加工中采取措施减少煤的水分。
（1）煤中游离水和化合水
煤中水分按存在形态的不同分为两类，既游离水和化合水。游离水是以物理状态吸附
在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分；化合水也叫结晶水，是以化合的
方式同煤中矿物质结合的水。如硫酸钙（NaSO4.2H2O）和高龄土（
AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的结晶水。游离水在105～110C的温度下经过1～2小时可蒸发
掉，而结晶水通常要在200C以上才能分解析出。
煤的工业分析中只测试游离水，不测结晶水。
（2）煤的外在水分和内在水分
煤的游离水分又分为外在水分和内在水分。
外在水分，是附着在煤颗粒表面的水分。外在水分很容易在常温下的干燥空气中蒸发
，蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了。
内在水分，是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内在水分需在100C以上的温度
经过一定时间才能蒸发。
内在水分，当煤颗粒内部毛细孔内吸附的书分达到饱和状态时，这是煤的内在
水分达到值，称为内在水分。内在水分与煤的孔隙度有关，而煤的孔隙
度又于煤的煤化程度有关，所以，内在水分含量在相当程度上能表征煤的煤化程
度，尤其能更好地区分低煤化度煤。如年轻褐煤的内在水分多在25%以上，少数
的如云南弥勒褐煤内在水分达31%。内在水分小于2%的烟煤，几乎都是强粘
性和高发热量的肥煤和主焦煤。无烟煤的内在水分比烟煤有有所下降，因为无烟
煤的孔隙度比烟煤增加了。
（3）煤的全水分
全水分，是煤炭按灰分计加中的一个辅助指标。a.煤中全水分的含义。煤中全水分，
是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分和内在水分之和。必须指出的是，化验室
里测试煤的全水分时所测的煤的外在水分和内在水分，与上面讲的煤中不同结构状态
下的外在水分和内在水分是不同的。化验室里所测的外在水分是指煤样在空气中
并同空气湿度达到平衡时失去的水分（这是吸附在煤毛细孔中的内在水分也会相应失
去一部分，其数量随当时空气湿度的降低和温度的升高而增大），这时残留在煤中的
水分为内在水分。显然，化验室测试的外在水分和内在水分，除与煤中不同结构状态
下的外在水分和内在水分有关外，还与测试是空气的湿度和温度有关。b.煤的全水分
测试方法要点见GB212-91。
2、煤的灰分
煤的灰分，是指煤燃烧后剩下的残渣。因为这个残渣是煤中可燃物燃烧，煤
中矿物质（除水分外所有的无机质）在煤燃烧过程中经过一系列分解、化合反应
后的产物，所以确切地说，灰分应称为灰分产率。
（1）煤中矿物质
煤中矿物质分为内在矿物质和外在矿物质。
a.内在矿物质，又分为原生矿物质和次生矿物质。
原生矿物质，是成煤植物本身所含的矿物质，其含量一般不超过1～2%；次生矿物质
，是成煤过程中泥炭沼泽液中的矿物质与成煤植物yi 体混在一起成煤而留在煤中的。
次生矿物质的含量一般也不高，但变化较大。
内在矿物质所形成的灰分叫内在灰分，内在灰分只能用化学的方法才能将其从煤中分
离出去。
b.外来矿物质，是在菜煤和运输过程中混入煤中的顶、底板和夹石层的矸石。外在
矿物质形成的灰分叫外在灰分，外在灰分可用洗选的方法将其从煤中分离出去。
（2）煤中灰分
煤中灰分来源于矿物质。煤中矿物质燃烧后形成灰分。如粘土、石膏、碳酸盐、黄铁
矿等矿物质在煤的燃烧中发生分解和化合，有一部分变成气体逸出，留下的残渣就是
灰分。
2SiO2•AL2O3•2H2O 2SiO2+AL2O3+2H2O↑
-→
CaSO4•2H2O CaSO4+2H20↑
-→
CaCO3 CaO+CO2↑”
-→
CaO+SO3 CaSO4
-→
CaO+SO3 2Fe2O3+8SO2↑
-→
灰分通常比原物质含量要少，因此根据灰分，用适当公式校正后可近似地算出矿物质含量。
（3）煤灰灰分对工业利用的影响
煤中灰分是煤炭计价指标之一。在灰分计加重，灰分是计价的基础指标；在发热量计
加重，灰分是计价的辅助指标。
灰分是煤中的有害物质，同样影响煤的使用、运输和储存。
煤用作动力燃料时，灰分增加，煤中可燃物质含量相对减少。矿物质燃烧灰化时要吸
收热量，排渣要带走热量，因而降低了煤的发热量，影响了锅炉操作（如易结渣
、熄火），加剧了设备磨损，增加排渣量。煤用于炼焦时，灰分增加，焦炭灰分也随
之增加，从而降低了高炉的利用系数。
还必须指出的是，煤中灰分增加，增加了无效运输，加剧了我国铁路运输的紧张。
（4）煤的灰分测定见GB212-91。
3、煤的挥发分
煤的挥发分，即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体或液体）中减掉水分
后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。因为挥发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热
解的产物，所以确切的说应称为挥发分产率。
（1）煤的挥发分不仅是炼焦、气化要考虑的一个指标，也是动力用煤的一个重要指
标，是动力煤按发热量计价的一个辅助指标。
挥发分是煤分类的重要指标。煤的挥发分反映了煤的变质程度，挥发分由大到小，煤
的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达70%，褐煤一般为40～60%，烟煤一般为
10～50%，高变质的无烟煤则小于10%。煤的挥发分和煤岩组成有关，角质类的挥发分
，镜煤、亮煤次之，丝碳 低。所以世界各国和我国都以煤的挥发分作为煤分类
的重要的指标。
（2）煤的挥发分测试要点见GB212-91。
有关国标、行业标准 GB 3715-91 代替GB 3715-83
4、煤的固定碳
煤中去掉水分、灰分、挥发分，剩下的就是固定碳。
煤的固定碳与挥发分一样，也是表征煤的变质程度的一个指标，随变质程度的增高
而增高。所以一些国家以固定碳作为煤分类的一个指标。
固定碳是煤的发热量的重要来源，所以有的国家以固定碳作为煤发热量计算的主要
参数。固定碳也是合成氨用煤的一个重要指标。
固定碳计算公式：
(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)
当分析煤样中碳酸盐CO2含量为2-12%时：
(FC)ad=100-(Mad-Aad+Vad)-CO2,ad(煤)
当分析煤样中碳酸盐CO2含量大于12%时：
(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)-[CO2,ad(煤)-CO2,ad(焦渣）]
式中：
（FC）ad——分析煤样的固定碳，%；
Mad——分析煤样的水分，%；
Aad——分析煤样的灰分，%；
Vad——分析煤样的挥发分，%；
CO2,ad（煤）——分析煤样中碳酸盐CO2含量，%；
CO2,ad(焦渣)——焦渣中CO2占煤中的含量，%；
5、煤的硫分
（1）煤中硫存在的形态
煤中硫分，按其存在的形态分为有机硫和无机硫两种。有的煤中还有少量的单质
硫。
煤中的有机硫，是以有机物的形态存在与煤中的硫，其结构复杂，至今了解的还
不够充分，大体有以下官能团：
硫醇类，R-SH(-SH，为硫基)；
噻吩类，如噻吩、苯骈噻吩、硫醌类，如对硫醌、硫醚类，R-S-R';硫蒽类等。
煤中无机硫，是以无机物形态存在于煤中的留。无机硫又分为硫化物硫和硫酸盐
硫。
硫化物硫绝大部分是黄铁矿硫，少部分为白铁矿硫，两者是同质多晶体。还有少量
的ZnS,PbS等。硫酸盐硫主要存在于CaSO4中。
煤中硫分，按其在空气中能否燃烧又分为可燃硫和不可燃硫。有机硫、硫铁矿硫和
单质硫都能在空气中燃烧，都是可燃硫。硫酸盐硫不能在空气中燃烧，是不可燃硫。
煤燃烧后留在灰渣中的硫（以硫酸盐硫为主），或焦化后留在焦炭中的硫（以有机
硫、硫化钙和硫化亚铁等为主），称为固体硫。煤燃烧逸出的硫，或煤焦化随煤气和
焦油析出的硫，称为挥发硫（以硫化氢和硫氧化碳（COS）等为主）。煤的固定硫和挥
发硫不是不变的，而是随燃烧或焦化温度、升温速度和矿物质组分的性质和数量等而
变化。
煤中各种形态的硫的总和称为煤的全硫（St）。煤的全硫通常包含煤的硫酸盐硫（
Ss）、硫铁矿硫（Sp）和有机硫（So）．
St=Ss+Sp+So
如果煤中有单支流，全硫中还应包含单质硫。
（2）煤中硫对工业利用的影响
硫是煤中有害物质之一。煤作为燃料在燃烧时生成SO2,SO3不仅腐蚀设备，而且污
染空气，甚至降酸雨，严重危及植物生长和人的健康。煤用于合成氨制半水煤气
时，由于煤气中硫化氢等气体较多不易脱净，易毒化合成催化剂而影响生产。煤
用于炼焦，煤中硫会进入焦炭，使钢铁变脆。钢铁中硫含量大于0.07%时就成了废
品。为了减少钢铁中的硫，在高炉炼铁时加石灰石，这就降低了高炉的有效容积，
而且还增加了排渣量。煤在储运中，煤中硫化铁等含量多时，会因氧化、升温而
自燃。我国煤田硫的含量不一。东北、华北等煤田硫含量较低，山东枣庄小槽煤、
内蒙乌大、山西汾西、山西铜川等煤矿硫含量较高，贵州、四川等煤矿硫含量更
高。四川有的煤矿硫含量高达4～6%以上，洗选后降到2%都困难。
脱去煤中的硫，是煤炭利用的一个重要课题。在这方面美国等西方国家对洁净煤
的研究取得很大进展。他们首先是发展煤的洗选加工（原煤入洗比重0～80%以上
，我国不足20%），通过洗选降低了煤中的灰分，除去煤中的无机硫（有机硫靠洗
选是除不去的）；其次是在煤的燃烧中脱硫和烟道气中脱硫。这无疑增加了用煤
成本。我们也在开展洁净煤的研究，针对我国目前动力煤洗煤厂能力利用率仅
50%多，应尽快制定和实施燃煤环保法，以促进煤碳洗选加工的发展和洁净煤
技术的应用。
（3）煤中的测试要点
煤中硫的测试包括煤的全硫、硫铁矿硫和硫酸盐硫的测试。见GB214-83。
有关国标、行业标准 GB 3715-91 代替GB 3715-83
全自动工业分析仪*灰分和挥发分含量检测
仪器特点：自动工业分析仪主要用于测定煤炭等有机物中的水分、灰分和挥发分的含量，其主要特点是整个测试过程由计算机控制自动完成，分析时间短，测试精度高。
该仪器通过采用采集和传输数据控制系统，使得该仪器具有很高的可靠性。
该仪器自投放市场后深受广大用户和的好评，现已成为我公司产品。
为了使有关人员能更好地掌握该仪器的使用和维护，我们编制了这本《自动工业分析仪使用说明书》，对如何正确使用和维护该仪器作了的介绍。
