煤的矿物质

作者：  来源：  时间：2012-09-03  浏览238次

在实际应用中，通常是通过测定煤的灰分和煤灰成分来表示煤中所含矿物质的量和质的，所以首先要了解矿物质与灰分之间的关系与差别。

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　　矿物质是煤中无机物质的总称，是一种复杂的混合物，其化学成分比较复杂，已经确定煤中存在着以下一些化学组成一定的化合物：

　　（1） Al、Fe、Mn、Ca、Mg、K、Na的硅酸盐和游离的SiO2；

　　（2） CaCO3、MgCO3、FeCO3；

　　（3） 黄铁矿FeS2和其它的硫化物；

　　（4） CaSO4、Fe（SO4）3；

　　（5） Ca3（PO4）2、Fe2（PO4）2、AlPO4;

　　（6） 钛酸盐或二氧化钛TiO2；

　　另外，在某些煤中还会有少量的锰、锌、铅、镉、铜、金、钒、铍、锗、镍等元素。

　　煤中矿物质由三部分构成：1）成煤植物中所含的矿物质；2）成煤期间外界混入的矿物质；3）采煤时掉入的矿物质（顶底板和夹层）。其中前两部分总称为内在矿物质，而后一部分则成为外在矿物质。

　　炼焦矿物质是无用而用害的物质，必须控制其含量。通常降低矿物质含量的方法是洗选。煤经洗选可以除去大部分外在矿物质。

　　由于直接测定煤中矿物质的质和量的方法很复杂，所以实际上基本不采用，而是用较简单的测定灰分和灰成分的见解而近似的方法来代替。显然，矿物质和灰分在质和量上是既有一定关系而又有一定差别的。

　　灰分是煤在可燃物质完燃烧并完成了所有的变化之后，所残留下来的矿物质。而灰成分就是这种残留物质的化学组成。

　　从数量上看，灰分并不完全等于矿物质，只是近似而已。一般来讲，灰分总是要低于矿物质含量的，因为煤在燃烧过程中，矿物质的量要发生变化，因化学变化要跑掉一部分物质，其变化程度随矿物质的化学组成而异。为此很多学者曾提出过不少的校正公式，因在实际应用中考虑甚少，所以在此不多介绍。

　　从质量上看，灰成分并不直接等于矿物质的化学组成，也只是间接反映它而已。其原因很简单，即燃烧过程中的矿物质发生了化学变化所致。

　　关于煤中灰分和灰成分的分析方法，我国均制定有国家标准。因为这些方法都是通用方法，所以在此也不多作介绍。

　　下面着重谈谈煤的灰分对炼焦的影响。众所周知，灰分是煤中无用而有害的物质，因此对于煤的工业利用来讲，原则上它的含量愈低愈好，但又要受到洗选回收率的制约。把精煤的灰分洗得愈低，便可减少不必要的运输负担，并提高煤的利用效率。但洗得过低，又会减少精煤的回收率，从而不利于煤炭资源的合理利用。因此在实际生产中均根据煤的洗选特点，综合考虑技术经济两方面，使其控制在一定的范围之内为宜。对炼焦而言，除此之外还必须考虑到另一重要因素。因为煤经炼焦而制得焦炭，焦炭又是高炉炼铁的重要原料之一。我们知道，在炼焦过程中，煤中的灰分要全部转入焦炭中去，而炼铁对焦炭的灰分又是有一定要求的，对于炼焦用煤则首先必须考虑到这一点。炼焦用煤的许可灰分根据焦炭的规定灰分，可按下式确定：

　　煤料的许可灰分（%）=焦炭的要求灰分（%）*干焦（全焦）对干煤料的产率

　　灰分是焦炭中的有害杂质，其含量愈高，就使焦炭的固定炭含量愈低，其发热量也就愈低，同时也会降低焦炭的强度。在炼铁时焦炭及石灰石的消耗量也就增多，从而降低了高炉的生产能力。通常认为焦炭灰分每增加1%，石灰石消耗量就要增加2.5% 左右，焦炭消耗量就要增加1.5-2.5%，这就会使高炉生产能力降低2.0-2.5%。因此为了防止这种损失，对高灰分的煤必须加以洗选，在配煤中也要将灰分高低不齐的单种煤加以适当的调配。

　　煤灰成分无论是对炼焦本身还是对高炉炼铁都是有一定的。从炼焦本身来说，为了避免焦炭与炉砖的熔结，对煤的灰熔点要有一定的要求，一般要求大雨1260摄氏度。灰熔点可以按国家标准方法直接测定，也可以通过灰成分用经验公式计算得到。对高炉炼铁，则要控制灰中碱性氧化物和硫化物的含量，以保证高炉的正常操作和铁水的质量。这种影响在下节中提及，在此不重复。

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