煤炭在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分,灰分外在灰分和内在灰分。外在灰分是来自顶底板和夹矸中的岩石碎块,它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过分选大部分能去掉。内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物,内在灰分越高,煤的可选性越差。
煤炭灰分是有害物质。动力煤中灰分增加,发热量降低、排渣量增加,煤容易结渣;一般灰分每增加2%,发热量降低100kcal/kg左右。冶炼精煤中灰分增加,高炉利用系数降低,焦炭强度下降,石灰石用量增加;灰分每增加1%,焦炭强度下降2%,高炉生产能力下降3%,石灰石用量增加4%。
(一)煤炭瑗慢灰化法
(1)方法提要:称取一定量的空气干燥煤样,放在马弗炉中,以一定的速度加热到(815±10)℃,灰化并灼烧到质量恒定。以残留物的质量占煤样质量的百分数作为煤样的灰分。
(2)仪器和设备
a、马弗炉:能保持温度为(815±10)℃。炉膛具有足够的恒温区。炉后壁的上部带有直径为25-30mm的烟囱,下部离炉膛底20~30mm处,有一个插热电偶的小孔,炉门上有一个直径为20mm的通气孔。
b、瓷灰皿:长方形,底面长45mm,宽22mm,高14mm。
c、干燥器:内装变色硅胶或无水氯化钙。
e、耐热瓷板或石棉板:尺寸与炉膛相适应。(或用专用灰皿架)
(3)测定步骤用预先灼烧至质量恒定的灰皿,称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样(1±0.1)g,精确至0.0002g,均匀地摊平在灰皿中,使其每平方厘米的质量不超过0.15g。
将灰皿置于灰皿架上并送入温度不超过100℃的马弗炉中,关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙。在不少于30min的时间内将炉温缓慢上升至500℃,并在此温度下保持30min。继续升至(815±10)℃,并在此温度下灼烧1h。
从炉中取出灰皿架放在耐热瓷板或石棉板上,在空气中冷却5min左右,将灰皿移入干燥器中冷却至室温(约20min)后,称量。
进行检查性灼烧,每次20min,直到连续两次灼烧的质量变化不超过0.0010g为止。用最后一次灼烧后的质量为计算依据。灰分低于15%时,不必进行检查性灼烧。
(二)煤炭快速灰化法
有两种快速灰化法,即方法A和方法B。
l、方法A
(1):方法提要将装有煤样的灰皿放在预先加热的(815+10)℃的灰分快速测定仪的传送带上,煤样自动送入仪器内完全灰化,然后送出。以残留物的质量占煤样百分数作为煤样灰分。
(2)煤炭快速灰分测定仪。
(3)测定步骤将灰分快速测定仪预先加热至(815+10)℃。开动传送带并将其传送速度调节到质量恒定的灰皿,称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样(0.5±0.01)g精确至0.0002g,均匀地摊平在灰皿中。将盛有煤样的灰皿放在灰分快速测定仪的传送带上,灰皿即自动送入炉中。当灰皿从炉中送出时,取下,放在耐热瓷板或石棉板上,在空气中冷却
5min左右,移入干燥器中冷却至室温(约20min)后,称量。
2、方法B
(1)方法提要将装有煤样的灰皿由炉外逐渐送入预先加热至(815-t-10)℃的马弗炉中灰化并灼烧至质量恒定。以残留物的质量点煤样的质量百分数作为煤样灰分。
(2)仪器和设备马弗炉(同(一)缓慢灰化法设备要求如XL-1型高温炉),用预先灼烧至质量恒定的灰皿,称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样(1±0.1)g,精确至0.0002g,均匀平摊在灰皿中,使其每平方厘米的质量不超过0-15g。将盛有煤样的灰皿预先分排放在耐热瓷板或石棉板上。将马弗炉加热至850℃,打开炉门,将放有灰皿的耐热瓷板或石棉板缓慢地推入马弗炉中,先使第一排灰皿中的煤样灰化。待5—10min后,煤样不再冒烟时,以每分钟不大于2mm的速度把二、三、四排灰皿顺序推入炉内炽热部分(若煤样着火发生爆燃,试验作废)。关上炉门,在(815±10)℃的温度下灼烧40min。从炉中取出灰皿,放在空气中冷却5min左右,移入干燥器中冷却至室温(约20min)后,称量。
进行检查性灼烧,每次20min,直到连续两次灼烧的质量变化不超过0.00010g为止。用最后一次灼烧的质量为计算依据。如遇检查灼烧时结果不稳定,应改用缓慢灰化法重新测定。灰分低于15%时,不必进行检查性灼烧。
(3)结果计算 空气干燥煤样的灰分按下式计算
式中:Aad——空气干燥煤样的灰分,%a
m1——残留物的质量,g;
m——煤样的质量,g。