煤化工专业实验

本书是编者根据长期从事煤化学实验教学、煤质化验和科学研究的经验,并吸取国内外新进展而编写的,具有实用性和先进性。全书分10章,共67个实验,包括煤炭实验室要求及煤质分析概述、煤炭制样和浮沉实验、工业分析和元素分析、煤灰成分和性质分析、煤结焦性分析、煤气化性质分析、煤岩分析、煤炭物理化学性质和机械性质分析、焦化产品分析和煤炭工艺学实验。分别讲述了实验目的、实验原理、实验设备、操作步骤、实验结果处理及其注意事项、文献知识介绍等内容。本书从培养学生基本实验技能出发,同时提供了规范性实验数据记录表,以培养学生的科学严谨精神。

本书可以作为化学工程与工艺专业、能源化学工程专业、矿物加工、应用化学、煤炭深加工和工业分析等专业的实验教材和煤化学、煤化工工艺学的教学参考书,也可供煤质化验、煤质管理及从事煤炭科学研究的工程技术人员参考,特别适用于作为分析人员的培训教材。各高校可以根据实际情况,有选择地选取实验内容。

 

第一章　煤炭实验室要求及煤质分析概述                                         1

　第一节　煤炭实验室的基本要求                                                  
1

　第二节　煤质分析的一般规定                                                    
1

　第三节　煤炭分类和煤炭分级                                                     16

　第四节　煤炭仲裁方法简介                                                      
31

　第五节　标准试验筛简介                                                        
32

第二章　煤炭采样、制备、筛分和浮沉实验                                     34

　实验一　煤炭采样（参考GB/T 475—2008 和GB/T 19494.1—2004）                  34

　实验二　煤样的制备（参考GB 474—2008）                                        44

　实验三　煤炭的筛分（参考GB/T 477—2008）                                     
51

　实验四　煤的简易可选性实验（参考GB/T 30049—2013）                            56

第三章　煤的工业分析、元素分析和发热量的测定                               67

　实验五　煤中全水分的测定(参考GB/T 211—2017)                                  68

　实验六　煤的最高内在水分的测定(参考GB/T 4632—2008)                         
72

　实验七　煤的工业分析(参考GB/T 212—2008)                                      77

　实验八　煤的工业分析（仪器法）（参考GB/T 30732—2014）                          90

　实验九　煤中碳、氢、氮、硫含量的测定（仪器法）（参考GB/T 30733—2014）          98

　实验十　煤中碳和氢的测定（参考GB/T 476—2008）                               
101

　实验十一　煤中氮的测定（参考GB/T 19227—2008)                                108

　实验十二　煤中全硫的测定（参考GB/T 214—2007）                               
113

　实验十三　煤中全硫测定(红外光谱法) （参考GB/T 25214—2010）                  123

　实验十四　煤中各种形态硫的测定(参考GB/T 215—2003)                         
129

　实验十五　煤的发热量的测定(参考GB/T 213—2008)                              137

第四章　煤灰成分、性质和煤的微量元素测定                                 146

　实验十六　煤和焦炭灰中常量和微量元素的测定（X 荧光光谱法）（参考MT/T 1086—2008）    147

　实验十七　电感耦合等离子体发射光谱仪测定煤中灰成分（参考MT/T 1041—2006）     
153

　实验十八　煤灰熔融性的测定（参考GB/T 219—2008）                             
167

　实验十九　煤灰黏度测定（旋转法）（参考GB/T 31424—2015）                      173

　实验二十　煤中氟的测定（参考GB/T 4633—2014）                               
182

　实验二十一　煤中砷的测定（参考GB/T 3058—2008）                             
189

　实验二十二　煤中磷的测定(参考GB/T 216—2003)                               
195

　实验二十三　煤中锗的测定（参考GB/T 8207—2007）                             
201

　实验二十四　煤中镓的测定（参考GB/T 8208—2007）                             
206

　实验二十五　煤中铬、镉、铅的测定（参考GB 16658—2007）                       211

　实验二十六　电感耦合等离子体质谱法测定煤或焦炭中砷、溴、碘的含量（参考SN/T 2263—2017）   
217

第五章　煤的塑性、黏结性和结焦性                                           228

　实验二十七　烟煤黏结指数的测定（参考GB/T 5447—2014）                        228

　实验二十八　烟煤胶质层指数的测定（参考GB/T 479—2016）                        232

　实验二十九　煤的塑性测定法（恒力矩基氏塑性仪法）（参考ASTM D 2639—16）     
244

　实验三十　烟煤奥阿膨胀度的测定（参考GB/T 5450—2014）                        254

第六章　煤气化性质和水煤浆分析                                            
263

　实验三十一　煤对二氧化碳化学反应性的测定（参考GB/T 220—2018）                263

　实验三十二　煤的结渣性测定（参考GB/T 1572—2018）                           
269

　实验三十三　煤炭燃烧特性实验方法（热重分析法）（参考GB/T 33304—2016）       
276

　实验三十四　水煤浆浓度测定(参考GB/T 18856.2—2008)                         
280

　实验三十五　水煤浆表观黏度测定（参考GB/T 18856.4—2008）                      286

　实验三十六　水煤浆pH 值测定（参考GB/T 18856.7—2008）                        291

　实验三十七　水煤浆密度测定（参考GB/T 18856.6—2008）                          297

第七章　煤炭物理化学性质和机械性质的分析                                 302

　实验三十八　煤的可磨性指数测定（参考GB/T 2565—2014）                        302

　实验三十九　煤的磨损指数测定（参考GB/T 15458—2018）                          308

　实验四十　煤的真相对密度测定（参考GB/T 217—2008）                           
312

　实验四十一　煤的视相对密度测定（参考GB/T 6949—2010）                        316

　实验四十二　低煤阶煤透光率测定（参考GB/T 2566—2010）                        322

　实验四十三　煤的着火温度的测定（参考GB/T 18511—2017）                        326

　实验四十四　煤尘爆炸性鉴定（参考AQ 1045—2007）                             
329

　实验四十五　型煤冷压强度和热强度的测试（参考MT/T 748—2007 和MT/T 1073—2008）    333

　实验四十六　微量热仪测吸放热                                                
337

　实验四十七　煤的孔隙率测定                                                  
339

第八章　焦化产品分析                                                         346

　实验四十八　焦化产品甲苯不溶物含量测定（参考GB/T 2297—2018）                346

　实验四十九　酚类产品中性油及吡啶碱含量测定(参考GB/T
3711—2008)             
352

　实验五十　洗油黏度的测定（参考GB/T 24209—2009）                             
355

　实验五十一　焦化固体类产品软化点测定（环球法）（参考GB/T 2294—1997）          359

　实验五十二　萘结晶点的测定（参考GB/T 3069.2—2005)                            367

　实验五十三　焦化黏油类产品馏程的测定（参考GB/T 18255—2000）                  370

　实验五十四　焦炭反应性及反应后强度测定（参考GB/T 4000—2017）                373

第九章　煤化工工艺实验                                                       378

　实验五十五　40kg 小焦炉实验                                                  
378

　实验五十六　煤的气化                                                        
388

　实验五十七　水煤气变换反应                                                  
393

　实验五十八　煤的格金干馏实验（参考GB/T 1341—2007）                          401

　实验五十九　煤炭直接液化高压釜实验（参考GB/T 3369—2017）                    407

第十章　煤岩分析                                                            
416

　实验六十　煤的显微组分鉴定与定量（参考GB/T 8899—2013）                      416

　实验六十一　煤的镜质体随机反射率显微镜测定方法（参考GB/T 6948—2008）       
427

　实验六十二　商品煤混煤类型的判别（参考GB/T 15591—2013）                      433

　实验六十三　煤的显微硬度测定（参考MT 264—1991）                             
438

　实验六十四　煤显微组分荧光光谱测定法（参考MT/T 594—1996）                    442

　实验六十五　煤显微组分相对荧光强度测定法（参考MT/T 595—1996）                446

　实验六十六　低阶烟煤的镜质组及惰质组密度离心分离方法（参考MT/T 807—1999）   
449

　实验六十七　焦炭光学组织的测定（参考YB/T 077—1995）                          454

附录                                                                          
460

　附录一　常用玻璃仪器标准                                                    
460

　附录二　常用标准溶液和分析实验室用水标准                                     461

　附录三　煤炭及煤化工产品分析标准                                            
461

　附录四　实验室常见设备的使用                                                 470

参考文献                                                                      
481

 

当前煤炭在我国一次性常规能源中仍占有重要地位，在冶金、化工、电力等部门有广泛而大量的使用。新型煤化工近几年受到广泛重视，但无论是传统煤化工还是新型煤化工都必须首先对原料煤的煤质情况有全面、准确的了解和判定，从而做到因煤致用。这就离不开煤化工专业的分析化验、试验研究以及煤岩鉴定等实验。煤是在漫长的地质时期中由各种植物遗体堆积，经过复杂的生物化学和物理化学等作用为主的地质作用下形成的可燃固体有机岩石。它是多种高分子化合物和矿物质组成的极其复杂的混合物。这就决定了煤质分析实验不同于其他矿产分析实验，有其自身的特殊性、多样性和操作严格的规范性。因此，从事煤化工科学与技术工作的专门人才需要掌握其分析技术。

工程教育专业认证标准和本科教学质量国家标准中都强调了要培养本科生的工程实践和实验能力。为了适应人才培养及教学改革的需要，提高教学效果和全面培养学生严谨求实的科学作风，编者结合多年的经验联合编写了此书。其中参加本书编撰单位之一的云南省煤炭产品质量检验站从20 世纪50 年代起就从事煤质分析、煤岩鉴定等业务，测试经验丰富，质量可靠。其所分析的煤种几乎涵盖了泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤的全部煤种，为本书中的煤质分析实验项目提供了许多测试工作经验，以方便读者阅读和使用。

煤炭及其产品的分析方法都有严格的规定，必须遵守这些规范，然而多年的教学实践发现，仅仅靠标准和仪器说明书，在校生和刚毕业的大学生，在刚从事煤炭分析时，往往不能独立、准确地完成化验，或者在实验操作与实验结果报出时不严谨或者不规范。众所周知，好教材对莘莘学子的培养有很重要的影响和引导作用，编写教材是一项需要静下心来、甘愿寂寞、费时费力的细致工作。编者为了一个共同的目标，那就是期望该书能为煤科学与技术方面的人才培养质量的提高做出应有的贡献。现在，终于实现了这个初衷。当然，能否实现编者的初衷，还有待读者去检验。

本书的特色：内容全面；实验步骤详细，每个实验附有设备实物图；附有实验结果记录表；增加了思考题或知识扩展部分。本书可以作为化学工程与工艺、能源化学工程、矿物加工、应用化工技术、工业分析等专业的实验教材和煤化学、煤化工工艺学的教学参考书，也可以作为企业对新职工进行技能培训的教材，或者高校新建煤化工专业时开设专业实验时参考。本书编写分工具体见每个实验，李艳红负责全书筹划、审核和统稿。

本书的编写得到了各参编单位领导的大力支持与帮助，参考了国家出版的标准、文献、书籍和仪器厂家的说明书，化学工业出版社编辑提出了许多建议，在此向他们表示诚挚的谢意！
由于编者水平有限和时间仓促，书中难免有不妥之处，恳请读者和同仁批评指正，以便再版时改正。

编者

2018年12月