煤的水(shui)分是(shi)評價煤炭經(jing)濟(ji)價(jia)值最基本的指(zhi)標(biao)。因(yin)為煤(mei)中(zhong)水分(fen)含(han)量越(yue)多(duo),煤的無(wu)用(yong)成(cheng)分也(ye)就(jiu)越(yue)多(duo)。同時(shi),煤中(zhong)有大(da)量水分(fen)時(shi),不(bu)僅煤的有(you)用(yong)成(cheng)分減少,而(er)且(qie)大(da)量水分(fen)在(zai)煤(mei)燃燒時(shi),還要(yao)吸收大(da)量的熱(re)成(cheng)為水(shui)蒸氣蒸發掉。所(suo)以(yi)煤的水(shui)分越(yue)低越(yue)好(hao)。但煤中(zhong)水分(fen)特(te)別(bie)是(shi)內在水分與煤的煤(mei)化程(cheng)度有(you)關(guan):年輕煤內(nei)在水(shui)分最(zui)大(da),強(qiang)黏結(jie)性煤(mei)內(nei)在(zai)水分最(zui)小(xiao),向(xiang)年老煤過渡時(shi)內在(zai)水(shui)分(fen)又(you)有(you)所(suo)增(zeng)加。外在水分與外界(jie)氣(qi)候(hou)等多(duo)種因(yin)素(su)有(you)關(guan)。所以(yi),煤的全(quan)水(shui)分(fen)既(ji)與煤的煤(mei)化程(cheng)度有(you)關(guan),又(you)與外界(jie)天(tian)氣等各種(zhong)因(yin)素(su)有(you)關(guan)。

煤中(zhong)水分(fen)的存(cun)在形(xing)式,可(ke)根(gen)據(ju)其結(jie)合狀態(tai)的不(bu)同而(er)分(fen)為遊(you)離(li)水和化(hua)合水兩(liang)大(da)類。遊(you)離(li)水是(shi)以(yi)物理(li)狀(zhuang)態(如(ru)附(fu)著(zhe)、吸附(fu)等形式(shi))同煤(mei)結(jie)合;化合水是(shi)以(yi)化合方式(shi)同煤(mei)中(zhong)的礦(kuang)物質(zhi)結(jie)合,即通(tong)常(chang)所(suo)說(shuo)的結(jie)晶水和(he)結(jie)合水,如(ru)硫(liu)酸(suan)鈣中(zhong)的結(jie)晶水和(he)高嶺(ling)土(tu)中(zhong)的結(jie)合水。煤(mei)中(zhong)的遊(you)離(li)水,在105~110℃的溫(wen)度下(xia)放置(zhi)1~2h後(hou)壹(yi)般(ban)即(ji)可全(quan)部(bu)蒸(zheng)發掉。這(zhe)是(shi)因(yin)為煤(mei)中(zhong)遊離(li)水幾乎(hu)玩(wan)荃是(shi)以(yi)吸附(fu)狀(zhuang)態存(cun)在於煤的表(biao)面的緣(yuan)故(gu),而(er)結(jie)晶水通(tong)常要(yao)在(zai)200℃以(yi)上才(cai)能(neng)分解(jie)析(xi)出。但(dan)煤(mei)中(zhong)含(han)量很少的硫(liu)酸鈣二水化合物失(shi)水(shui)溫(wen)度僅為163℃,而高(gao)嶺土(tu)組分中(zhong)的結(jie)合水的分(fen)解(jie)失(shi)水(shui)溫(wen)度高(gao)達560℃。

根(gen)據(ju)水分(fen)存(cun)在的不(bu)同賦(fu)存(cun)狀態(tai),煤中(zhong)的水(shui)分又(you)可(ke)分(fen)為(wei)內在(zai)水(shui)分和(he)外在水分兩(liang)種。吸附(fu)或(huo)凝聚(ju)在(zai)煤(mei)粒(li)內(nei)部毛細孔(kong)中(zhong)的水(shui),稱為內在水分;附(fu)著(zhe)在煤(mei)粒表(biao)面上的水(shui),稱為外在水分。由於毛細孔(kong)吸附(fu)力的作(zuo)用(yong),內(nei)在水(shui)分(fen)比(bi)外在水分較難蒸發。如(ru)外在水分在45~50℃的溫(wen)度下(xia)放置(zhi)壹(yi)定時(shi)間(jian)後(hou)即(ji)能蒸(zheng)發掉,而(er)內在水(shui)分需要(yao)100℃以(yi)上的溫(wen)度經(jing)過壹(yi)定時(shi)間(jian)後(hou)才(cai)能(neng)蒸發。

煤粒(li)內部毛(mao)細孔(kong)吸附(fu)的水(shui)分達到飽和(he)狀(zhuang)態時(shi),內在(zai)水(shui)分(fen)達到最高(gao)值,這(zhe)種水(shui)分(fen)稱為煤的最(zui)高內(nei)在(zai)水分。由於煤的孔(kong)隙率(lv)與其煤化程度有(you)壹(yi)定的變化(hua)規律(lv),所(suo)以(yi)煤的最(zui)高內(nei)在(zai)水分基本上(shang)反映(ying)了(le)煤(mei)化(hua)程(cheng)度、黏(nian)結(jie)性和(he)發熱(re)量(liang)等煤質(zhi)特(te)征(zheng)。如(ru)年輕褐煤的最(zui)高內(nei)在(zai)水分多(duo)在30%以(yi)上,而(er)最高(gao)內在水分(fen)含(han)量小(xiao)於1%的煙(yan)煤,幾(ji)乎(hu)都(dou)是(shi)強(qiang)黏結(jie)性和(he)高(gao)發熱(re)量(liang)的肥(fei)煤和(he)主焦煤(mei)。用(yong)最(zui)高內(nei)在(zai)水(shui)分來區別(bie)各(ge)種(zhong)年輕煤最(zui)為適(shi)宜(yi)。

煤(mei)中(zhong)水分(fen)結(jie)合狀態(tai)分(fen)析(xi)-低場核(he)磁共振(zhen)技(ji)術

水中(zhong)所含(han)有的1-H原(yuan)子(zi)核(he)磁矩(ju)不(bu)為零(ling),在外加磁場下(xia)會(hui)產(chan)生核(he)磁共振(zhen)現(xian)象,因(yin)此理論上可(ke)以(yi)使用(yong)NMR方法對(dui)煤中(zhong)水分(fen)進行(xing)實驗(yan)研究.煤中(zhong)水分(fen)分布(bu)於微孔(kong)、中(zhong)孔(kong)、大(da)孔(kong)以(yi)及煤樣(yang)表(biao)面,不(bu)同位(wei)置(zhi)的水(shui)受到不(bu)同程(cheng)度的束(shu)縛作(zuo)用(yong),不(bu)同的束(shu)縛程(cheng)度在(zai)核(he)磁共振(zhen)信號裏(li)表(biao)現(xian)為不(bu)同的橫(heng)向(xiang)弛豫(yu)時(shi)間(jian)T2,受(shou)束(shu)縛程(cheng)度越(yue)大(da),T2越(yue)短(duan).通過測量(liang)煤樣中(zhong)水分(fen)的核(he)磁共振(zhen)信號得(de)到衰(shuai)減圖樣(yang),然(ran)後(hou)反演(yan)得(de)到T2分布(bu)曲線(xian),可獲(huo)得(de)不(bu)同煤(mei)樣(yang)中(zhong)的水(shui)分變化(hua)規律(lv)以(yi)及不(bu)同溫(wen)度水(shui)熱(re)反應(ying)處理(li)後(hou)錫(xi)林格勒盟褐煤中(zhong)的水(shui)分變化(hua)規律(lv)。

橫向(xiang)弛豫(yu)時(shi)間(jian)T2反映(ying)了(le)樣(yang)品(pin)內(nei)部氫(qing)質子所處的化(hua)學環(huan)境(jing),與氫質子(zi)所受(shou)的束(shu)縛力及自由度有(you)關(guan),而(er)氫質子(zi)的束(shu)縛程(cheng)度與樣品的物理(li)、化(hua)學結(jie)構(gou)有密(mi)不(bu)可分(fen)的關(guan)系(xi).氫(qing)質(zhi)子(zi)受束(shu)縛越(yue)大(da)或自由度越(yue)小(xiao),T2越(yue)短(duan),在T2譜(pu)上峰(feng)位(wei)置(zhi)較靠(kao)左;反之(zhi)則(ze)T2越(yue)長(chang),在T2譜(pu)上峰(feng)位(wei)置(zhi)較靠(kao)右。煤分(fen)子中(zhong)所含(han)的氫(qing)(不(bu)包(bao)括(kuo)水(shui)中(zhong)的氫(qing))原(yuan)子(zi)因(yin)直接(jie)與碳(tan)鏈(lian)或(huo)者(zhe)苯(ben)環(huan)相(xiang)連(lian),自由度很小,T2很短,低於該(gai)儀(yi)器所(suo)能檢(jian)測T2的最(zui)小值.水中(zhong)所含(han)的氫(qing)原(yuan)子(zi)自由度較(jiao)大(da),弛豫(yu)時(shi)間(jian)長(chang),能夠(gou)被(bei)儀(yi)器檢(jian)測.可(ke)以(yi)認為(wei)該(gai)儀(yi)器檢(jian)測出的T2分(fen)布(bu)是(shi)煤中(zhong)所含(han)水裏(li)面氫原(yuan)子(zi)的T2分(fen)布(bu)。