1. 水分
(1) 外在水分(Wwz)外在水分是指煤在開采、運輸和洗選過程中潤濕在煤的外表以及大毛細孔(直徑>10-5厘米)中的水。它以機械方式與煤相連結著,較易蒸發,其蒸汽壓與純水的蒸汽相等.在空氣中放置時,外在不分不斷蒸發,直至煤中水分的蒸汽壓與空氣的相對濕度達到平衡時為止,此時失去的水分就是外在水分.含有外在水分的煤稱為應用煤, 失去外在水分的煤稱為風干煤.外在水分的多少與煤粒度等有關,而與煤質無直接關系.
(2)內在水分(Wnz)吸附或凝聚在煤粒內部的毛細孔(直徑〈10-5厘米〉中的水,稱為內在水分.內在水分指將風干煤加熱到105~110時所失去的水分,它主要以物理化學方式(吸附等)與煤相連結著,較難蒸發,故蒸氣壓小于純水的蒸汽壓. 失去內在水分的煤稱為絕對干燥或干煤.
2. 灰分
灰分的來源和種類 煤灰幾呼全部來源于煤中的礦物質,但煤在燃燒時,礦物質大部分被氧化,分解,并失去結晶水,因此,煤灰的組成和含量與煤中礦物質的組成和含量差別很大.我們一般說的煤的灰分實際上就是煤灰產率,煤中礦物質和灰分的來源,一般可分三種.
(1)原生礦物質 它是原來存在于成煤植物中的礦物質,質緊密地結合在一起,極難用機械的方法將其分開.它燃燒后形成母體灰分,這部分數量很小 。
(2)次生礦物質 當死亡植質堆積和菌解時,由風和水帶來的細粘土,砂;蛴伤锈},鎂,鐵等離子生成的腐植酸鹽及FeS2等混入而成,在煤中成包裹體存在.用顯微鏡觀察煤的光片或薄片時,如它們均勻分布在煤中,并且顆粒很細,則很難與煤分離;如它們顆粒較大,比重與差很大,并在煤中分布不均, 則把煤破啐后尚可能將它們洗選掉.
煤中的原生礦物質和次生礦物質合稱為內在礦物質.來自于內在礦物質的灰分,稱為內在灰分.一般次生礦物質在煤中的含量也不多,僅有少數煤層中次生礦物質較多,如遷移堆積抽 形成的煤層即如此.
(3)外來礦物質 這種礦物質原來不含于煤層中,它是由在采煤過程中混入煤中的頂,底板和夾矸層中的矸石所形成的.
其數量多少,根據開采條件在很大的范圍里波動.它的主要成分為SiO2,A12O3,也有一些CaSO3,CaSO4,FeS2等。這類礦物質應通過加強質量管理,機智地使用炸藥,鞏固坑道,合理采煤并通過轉筒篩選機篩選和手選的方法予以減少。外來礦物質的塊度,比重越大時,越易分離,可用一般選煤方式將它除掉。外來礦物質在煤燃燒時形成的灰分稱為外在灰分。
(2)煤灰熔融性 煤灰熔融性和煤灰粘度是動力用煤的重要指標.煤灰熔融性習慣上稱作煤灰熔點,但嚴格來講這是不確切的.因為煤灰是多種礦物質組成的混合物,這種混合物并沒有一個固定的熔點,而僅有一個熔化溫度的范圍.開始熔化的溫度遠比其中任一組分純凈礦物質熔點為低.這些組分在一定溫度下還會形成一種共熔體,這種共熔體在熔化狀態時,有熔解煤灰中其他高熔點物質的性能,從而改變了熔體的成及其熔化溫度.
煤灰的熔融性和煤灰的利用取決于煤灰的組成.煤灰成分十分復雜,主要有:SiO2,A12O3, Fe23,CaO,MgO,SO3等,如下表所示:
我國煤灰成分的分析
灰分成分 SiO2 A12O3 Fe2O3 CaO MgO K2O+Na2O
含量(%) 15~60 15~40 1~35 1~20 1~5 1~5
煤灰成分及其含量與層聚積環境有關。我國很多煤層的礦物質以粘土為主,煤灰成分則為SiO2,A12O3為主,兩者總和一般可達50~80%。在濱海沼澤中形成的煤層,如華北晚石紀煤層黃鐵礦含量高,煤灰中Fe2O3及SO3含量亦較高;在內陸湖盆地中形成的某些第三紀褐煤的煤灰中CaO含量較高。
大量試驗資料表明,SiO2含量在45~60%時,灰熔點隨SiO2含量增加而降低;SiO2在其含量〈45%或〉60%時,與灰熔點的關系不夠明顯。A12O3在煤灰中始終起增高灰熔點的作用。煤灰中A12O3的含量超過期30%時,灰熔點在1500;页煞种蠪e2O3,CaO,MgO均為較易熔組分,這些組分含量越高,灰熔點就越低;胰埸c也可根據其組成用經驗公式進行計算。
3. 揮發分和固定碳
揮發分主要是煤中有機質熱分解的產物,評價煤質時為了排除水分,灰分,變化的影響,須將分析煤樣揮發分換算為以可燃物為基準的揮發分,以符號VR表示。換算分式為:
Vr=Vf 100
100-WF-AF
式中:Vr——可燃基(無水無灰基)揮發分,%;
Vf——分析基揮發分,%;
Wf——分析煤樣水分,%;
Af——分析煤樣灰分,%。
揮發分隨煤化程度升高而降低的規律性十分明顯,可以初步估計煤的種類和化學工藝性質,而且揮發分的測定簡單,快速,易于標幾乎世界各國都采用可燃基揮發分(Vr)作為煤炭工業分類的第一分燈指標。
揮發分的分析結果常受煤中礦物質的影響。所以當煤中碳酸鹽含量較高,礦物質在高溫下分解出來的CO2,結果水等也包括在揮發分內。所以當煤中碳酸鹽含量較高,分解出來的CO2產率大于2%時,需要對煤的揮發進行正。也可在測定揮發分之前,用鹽酸處理分析煤樣,使煤中碳中碳酸鹽事先分解。在我國大我數煤中,粘土礦物,高嶺土在560析出的結果水也算入揮發分,因此粘土礦物含量高的煤所測出的揮發分通常偏高。
固定碳就是測定揮發分后殘留下來的機物質的產率,可按下式算出: Cgd=1000-(Wf+Af+Vf)
焦渣按其形狀,特征的不同可分為八種類型,用來初步表不同煤種的粘性,熔融性及膨脹性。根據揮發分測定后的焦渣可知,泥炭,褐煤,煙煤中長焰煤,貧煤及無煙煤沒有粘結性;煙煤中氣,肥,焦,瘦煤都有粘結性,可作為煉焦煤,而其中肥煤和焦煤沒有粘結性最好,其坩堝焦熔融,粘結良好且具有膨脹性。