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1、煤炭采样基础理论知识,1,1.煤的形成和分类 2.采样相关概念 3.GB 475-2008规定的基本采样方案 4.采样方案的设计程序 5.采样方法和采样工具 6.各种采样方式的工作流程,2,主要内容,煤的形成,1煤的形成 煤是由古生植物经过复杂的生物化学、物理化学和地球化学作用转变而成的固体有机可燃矿产。 其形成大体分为两个阶段泥炭化阶段和煤化阶段。,煤的形成过程：,煤炭分类,国家标准GB5751中国煤炭分类，先按煤的煤化(变质)程度将所有的煤分成了三大类，即：无烟煤、烟煤和褐煤。 按各类煤的煤化程度和工业利用途径分别分出若干个小类，无烟煤分为无烟煤一、二、三号；烟煤分为贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦
2、煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤共12个煤类；褐煤分为褐煤一、二号。,各类煤的性质,褐煤（HM）是煤化程度最低的一类煤。外观呈褐色到黑色，光泽暗淡或呈沥青光泽，含有较高的内在水分和不同数量的腐植酸，在空气中易风化碎裂，发热量低，挥发分Vdaf大于37%。 褐煤一般作为燃料使用，也可作为加压气化、低温干馏的原料，并用它来萃取褐煤蜡。,烟煤（YM）是煤化程度高于褐煤而低于无烟煤的一类煤。黑色，不含腐植酸。从有沥青光泽、玻璃光泽到金刚光泽。条带状结构明显，可明显区别煤岩成分。挥发分产率范围宽（Vdaf大于10%），恒湿无灰基高位发热量大于24 MJ/kg。单独
3、炼焦时从不结焦到强结焦均有，燃烧时有烟。烟煤的主要分类指标为Vdaf和G，对强粘结煤用胶质层最大厚度Y值或奥阿膨胀度b值作为辅助分类指标。烟煤分有不粘煤、弱粘煤、长焰煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤和贫煤。,长焰煤（CY）是烟煤中煤化程度最低、挥发分最高（Vdaf大于37%）、粘结性很弱（G小于35）的一类煤。受热后一般不结焦，燃烧时火焰长为其特征，是较好的动力用燃料和气化、液化原料。,不粘煤（BN）是煤化程度较低、挥发分范围较宽（Vdaf大于20%到37%）、无粘结性或G值不大于5的煤。在我国，这类煤的显微组分中由于有较多的惰质组，表现出没有粘结性，它用作
4、燃料和气化原料。 弱粘煤（RN）煤化程度较低，挥发分范围较宽（Vdaf大于20%到37%），受热后形成的胶质体很少。由于这类煤的显微组分中惰质含量较多，粘结性微弱，G大于5到30，介于不粘煤和1/2中粘煤之间。主要作气化原料和燃料,1/2中粘煤（1/2ZN）：我国这类煤的资源很少。它是煤化程度较低、挥发分范围较宽（Vdaf大于20%到37%）、受热后形成的胶质体较少、其粘结性（G=3050）介于气煤和弱粘煤之间的一种过渡性煤类。其中粘结性较好的可用作配煤炼焦的原料，粘结性差的可作气化原料或燃料。,气煤（QM）属于煤化程度较低、挥发分较高的烟煤。气煤分有两组：一组是Vdaf大于37%、G大于35
5、，Y值不大于25mm，其特点是挥发分特别高，而粘结性强弱不等；第二组的Vdaf大于28%到37%，G大于50到65，其特点是粘结性中等而挥发分高。气煤单独炼焦时炼出的焦炭呈细长状，有较多的纵裂纹，易碎，其强度和耐磨性均较差。但炼焦时能产生较多的煤气、焦油与其他化工产品，多数作动力用煤或配合用于炼焦，也是生产干馏煤气的好原料。,气肥煤（QF）是煤化程度和气煤相近、挥发分高（Vdaf大于37%）、粘结性强（Y值大于25mm）的烟煤。单独炼焦时能产生大量的胶质体和煤气，因为析出的气体过多，不能生成致密、高强度的焦炭。通常用作炼焦配煤或作为生产干馏煤气的原料。,1/3焦煤（1/3JM）属煤化程度中等，
6、性质介于气煤、肥煤与焦煤之间的过渡煤类，是中等或较高挥发分的强粘结性煤。Vdaf大于28%37%，G大于65，Y不大于25mm。单独炼焦时炼出的焦炭强度较高，是配煤炼焦的好原料。,肥煤（FM）是煤化程度中等的烟煤。受热到一定温度能产生较多的胶质体，且有极强的粘结性。Vdaf大于10%37%，胶质层最大厚度Y值大于25mm。单独炼焦时，能产生熔融良好的焦炭，焦炭耐磨性特别好。但焦炭有较多的横裂纹，焦根部分有蜂焦，其抗碎强度比焦煤炼得的焦炭稍差，是配煤炼焦中的重要煤类，但不宜单独使用。,焦煤（JM）是烟煤中煤化程度中等或偏高的一类煤，中等挥发分和有较好的粘结性。受热后能产生热稳定性好的胶质体。单独
7、炼焦时，可炼成熔融性好、块度大、裂纹少、抗碎强度高、耐磨性好的焦炭，是一种优质的炼焦用煤。焦煤分有两组：一组Vdaf大于10%28%、G值大于65、Y值小于25mm，这组煤的结焦性特别好，可单独炼出合格的冶金焦；另一组Vdaf大于20%28%，G为5065，结焦性比前一组焦煤差。,瘦煤（SM）是烟煤中煤化程度较高、挥发分较低的一类煤。Vdaf大于10%20%，粘结指数G值大于2065。受热后能产生一定数量的胶质体，单独炼焦时，能炼出熔融性较差、耐磨性不好、裂纹少、块度较大的焦炭。我国这类煤的资源不多，所以多数作为炼焦配煤的原料，也可作民用和动力燃料。,贫瘦煤（PS）是烟煤中煤化程度较高、挥发分
8、较低的一类煤。Vdaf大于10%20%，受热后只产生很少量的胶质体，粘结性差，G大于520，其性质介于贫煤与瘦煤之间。这类煤大部分作民用和动力燃料，少量也用于气化。,贫煤（PM）是烟煤中煤化程度最高、挥发分最低且接近无烟煤的一类煤。Vdaf大于10%20%，G值不大于5。国外煤分类中有的称它为半无烟煤，燃烧时火焰短，但热值较高，没有粘结性，受热后不产生胶质体，不能结焦，多数用作动力或民用燃料。,无烟煤（WY）是煤化程度最高的一类煤。挥发分低，Vdaf不大于10%，含碳量最高，有较强光泽，硬度高且密度大，燃点高，无粘结性，燃烧时无烟，是较好的民用燃料和工业原料。按挥发分产率Vdaf和氢含量Hda
9、f，无烟煤分有三小类：Vdaf小于3.5%的为无烟煤一号，多数用作碳素材料等；Vdaf大于3.5%6.5%的为无烟煤二号，是国内生产合成煤气的主要原料；Vdaf大于6.5%的为无烟煤三号，可作为高炉喷吹燃料。灰分较低无烟煤是生产煤基吸附材料的好原料,华夏力鸿目前开展的煤炭检验的基本内容： 1.采样 人工煤堆分层采样、机械化采样；装船和卸车采样；垛场采样和火车顶部采样。 2.制样 大样系统样品制备、小型制样设备制样 3.化验 化验项目：全水分、分析水分、灰分、挥发分、全硫、发热量、氢、煤灰熔融性、烟煤胶质层指数、烟煤黏结指数。以后还有可磨性指数和粒度分析。,1.采样相关的概念,煤炭检测包括采样、
10、制样、化验三个环节，采样是煤炭检测的第一个环节，也是最重要的一个环节； 根据实践的统计，在整个煤炭检测流程中若误差用方差来表示的话，则采样误差占80%，制样误差占16%，化验误差占4%。,采样的定义，采样的目的和基本原则 A.采样：从大量煤中采取具有代表性的一部分煤的过程； B.采样的目的：获得一个其组成和特性都能代表被采样批煤的煤样； C.采样的基本原则：被采样批煤所有颗粒都可能进入采样设备，每一颗粒都有相等的几率被采入试样中。,22,1.采样相关的概念,现阶段煤炭采样主要有两种方式：人工采样和机械 化采样。 人工采样主要依据标准GB475-2008商品煤样人工采取方法。 机械化采样依据标准
11、GB/T 19494-2004煤炭机械化采样。,1.采样相关的概念,1.1 煤样：为确定某些特性而从煤中采取的具有代表性的一部分煤； 1.2 子样：采样器具操作一次或截取一次煤流全横截段所采取的一份样； 1.3 总样：从一个采样单元采取的全部子样合并成的煤样；,24,1.采样相关的概念,1.4 采样单元：从一批煤中采取一个总样的煤量。一批煤可以是一个或多个采样单元； 1.5 标称最大粒度：与筛上物累计质量分数最接近（但不大于）5%的筛子相应的筛孔尺寸； 1.6 精密度：在规定条件下所得独立试验结果间的符合程度；,25,1.采样相关的概念,1.7 系统采样：按相同的时间、空间或质量间隔采 取子样
12、，第一个子样在第一时间间隔内随机采取， 其余的子样按选定的间隔采取； 1.8 随机采样：对采样的部位或时间不施加任何人 为的标志，是任何部位的煤都有机会采出；,26,1.采样相关的概念,1.9 时间基采样：煤流中采样时，每个子样的位置用一时间间隔来确定，子样质量与采样时的煤流量成正比； 1.10 质量基采样：从煤流中或静止煤中采取子样，每个子样的位置用一质量间隔来确定，子样质量固定。,1.采样相关的概念,GB475-2008商品煤样人工采取方法是现行有效的人工采样国家标准 标准详细规定了商品煤样人工采取相关的概念定义、基本采样方案、采样方式、采样工具等。,2.GB475-2008规定的基本采样
13、方案,采样原则上要求按照GB475-2008规定的基本采样方 案进行，在特殊情况下，取得有关方的同意后可以 另行设计专用采样方案： A.采样精密度用灰分以外的煤质特性参数表示时； B.要求的精密度小于GB475-2008规定的基本采样方 案放入要求值时； C.经有关方同意需另行设计采样方案时。,29,2.GB475-2008规定的基本采样方案,1.采样精密度,30,2.GB475-2008规定的基本采样方案,为保证采样精密度达到要求，制定采样方案时应考 虑的因素： 1.煤炭品质变异性 2.从该批煤中采取的总样数 3.每个总样包括的子样数 4.与煤炭标称最大粒度相应的总样和子样质量,31,2.G
14、B475-2008规定的基本采样方案,采样单元的划分： 1.商品煤分煤种、以1000t一基本采样单元； 2.但批量不足1000t或大于1000t是可以根据实际情 况以以下煤量为一采样单元： a一列火车装载的煤；b一船装载的煤； c一车或一船装载的煤；d一段时间内发送或接收的煤； 一批煤可以作为一个采样单元，也可以按下式划分 为m个采样单元：m= M-被采批煤重量。 实践证明将一批煤分为若干个采样单元时，采样精 密度优于作为一个采样单元时的采样精密度。,32,2.GB475-2008规定的基本采样方案,33,2.GB475-2008规定的基本采样方案 表1 基本采样单元（1000t）应采最少子样
15、数,34,2.GB475-2008规定的基本采样方案 采样单元批量少于1000t时，采取的子样数应按比例递减，但不能少于下表2规定,子样数的计算： 采样单元煤量大于1000t时的子样数按下式计算： N应采取子样数 n基本采样单元规定最少子样数 M被采批煤重量,t,35,2.GB475-2008规定的基本采样方案,2.GB475-2008规定的基本采样方案,采样单元煤量小于1000t时的子样数按下式计算： N应采取子样数 n基本采样单元规定最少子样数 M被采批煤重量,t,2.GB475-2008规定的基本采样方案,举例1： 750吨煤时，采取的子样为多少？ 最少采取45个子样。不能按表2采30个
16、。,2.GB475-2008规定的基本采样方案,例2： 如150吨煤，需要采取多少个子样？ 按公式计算得出9，此时不能采9个，需要采30个，因为标准规定少于1000吨的煤至少要采30个子样。换句话说，煤量再少，也不能少于30个子样。,2.GB475-2008规定的基本采样方案,根据标准规定，煤样粒度在50mm时，其总样的最小质量是170kg。 例2中150吨煤，至少应采30个子样，按每个子样3kg计，总样的质量为90kg,这样就达不到标准规定的170kg,所以还应增加子样数或增加每个子样的质量，使总样的最小质量达到170kg。(即增加到60个子样，或30个子样时，每个子样量增加到6kg）。,初级子样的最小质量： 初级子样的最小质量按下式计算，但最少不能低于 0.5kg： ma=0.06d ma初级子样最小质量,kg； d被采样煤的标称最大粒度，mm,40,2.GB475-2008规定的基本采样方案,2.GB475-2008规定的基本采样方案,标称最大粒度计算示例： 因为粒度在10
