常璐媛

（潞安化工集团慈林山煤业有限公司夏店煤矿，山西 长治 046203）

1 煤中水分概念比较

从物理形态角度对煤炭中所含水分进行分类，能够分成游离水以及化合水；游离水指的是煤炭中的自由水分，能够细分为外水以及内水；化合水是的是煤炭中无机盐类水合物中的结晶水，常见的化合水包括五水硫酸铜、生石膏及明矾等[1]。

但是在实际检测过程中，根据分析的实际需要将水分分成了全水分、收到基水分、开舱水分、空气干燥基水分、一般分析试验煤样水分以及最高内在水分等。实际分析过程中常用全水分、一般分析试验煤样水分以及最高内在水分3 类[2]。

1.1 全水分

根据标准GB/T 3715—2007《煤质及煤分析有关术语》，全水分的定义为“煤炭内在以及外在水分之和”[3]。即全水分应该代表煤炭中所有水分之和。但是实际检测过程中，化合水的含量难以准确测定，因此全水分指的是煤炭中游离水含量之和，并不包括化合水，因此通常使用的全水分属于狭义全水分。

1.2 一般分析试验煤样水分

一般分析水分，是从空气干燥基水分这一概念逐渐演变而来的。根据标准GB/T 3715-007《煤质及煤分析有关术语》，其定义为“既定条件下煤样水分的检测值”，实际检测过程中指的是0.2 mm 以下的分析煤样的水分检测值。分析水分简写为Mad。一般分析水分是煤炭含水检测过程中的一项关键指标，主要作用是实现煤炭各个基态值之间的相互转换。因此需要保证该数值的准确性，标准GB/T 483—2007《煤炭分析试验方法一般规定》中对于该指标的检测方式进行了明确的规定: 如果水分检测实验中需要对测定结果进行后续分析处理，应当对样本水分测定和后续实验分析的时间间隔控制在5 d 内，并同时进行分析检测。

1.3 最高内在水分

最高内在水分指的是煤炭内部水分饱和状态下的内在水分检测值。根据标准GB/T 3715—2007《煤质及煤分析有关术语》，其定义为“30 ℃、相对湿度96%的前提条件下，煤样饱和状态下内在水分的检测值”。最高内在水分代表了煤炭样本的吸水能力，是评价煤炭煤化程度的重要指标。该指标与煤炭的煤化程度成反比关系。最高内在水分在煤炭的水分检测和后续分类中占有重要地位。无烟煤、烟煤、褐煤的内在水分含量通常由高到低依次排布。

2 水分值的测定

当前的技术手段对于煤炭中的各类水分含量几乎都能够实现精确检测，并且除结晶水外均已形成相关的检测标准。我国当前食用的GB 标准是在ISO 标准的基础上进行了一定的改进，符合我国煤炭检测的实际需求，虽然二者略有差异，但是相关的检测原理一致，因此监测结果均具有较高的可靠性。检测原理为：将采集的煤样放置在一定温度下进行干燥处理，跟据干燥前后的质量差值得出样本中的水分含量，即间接测定法。不同水分的检测方式略有差异。

2.1 全水分

常见的全水分检测方法包括：一步法、二步法以及微波干燥法。其中一步法和二步法检测过程中使用的干燥介质有所差别，能够细分为方法B1、B2 和A1、A2。A1、A2 的区别仅在于检测过程中使用的干燥箱型号不同，对检测结果不会产生影响。B1、B2 在6 mm煤样的检测过程中也仅存在干燥箱型号的差异。但是对于13 mm 煤样，方法B2 进行了检测步骤的详细描述，方法B1 仅说明可以使用，并未给出详细的检测方式。此外实验过程中采集的煤样质量通常在10 g～12 g 之间，采用13 mm 煤样容易由于粒度过大导致煤样数量不足。综上所述，对于13 mm 煤样的全水分检测，通常选用方法B2，对于6 mm 煤样的全水分检测，两种方式都具有很强的适用性。

2.2 一般分析试验煤样水分

一般试验煤样水分常见的检测方法包括：氮气干燥法、空气干燥法及微波干燥法。前两种方法的区别仅在于使用的干燥箱型号及干燥时间略有不同，氮气干燥法环境温度较低，干燥时间适当延长[2]。

2.3 最高内在水分

最高内在水分是煤炭水分检测中较为复杂的一项，检测时间相对较长。其中烟煤和无烟煤的单次检测时间为40 h～48 h，褐煤的单次检测时间为42 h～72 h。由此可知最高内在水分检测所需的设备需要满足连续工作72 h 以上的要求。实验过程中，调湿器负责煤样的湿度调节，调节完毕后通过相关设备进行最高内在水分的检测。

上述方法的水分测量结果如果大于2%，应当对煤样进行干燥处理，以保证测定值的准确性。

3 影响水分测定的因素

不同类型水分的影响因素和检测方式均存在一定差异，但是检测原理本质相同，因此检测结果受到一些共同因素的影响。

3.1 人员因素

影响水分检测结果的因素中，最为重要的就是操作人员的综合素养和专业能力。操作人员的工作贯穿整个检测过程，对于检测结果有着重要影响，所以操作人员不仅需要具备煤炭检测标准、化学相关以及设备维修等方面的专业知识，还需要经过大量的实操检验，确保自身具有过硬的综合素养。此外，实际工作中，需要严格遵守相关的规章制度，确保检测结果的准确性。实验室应当定期开展专业知识学习以及时间技能培训，确保操作人员的专业技能始终保持在较高水平。

3.2 仪器设备因素

煤样水分检测过程步骤较多，涉及的设备种类较为复杂，因此仪器设备的选用对于检测结果也有着重要影响。

随着科学技术的进步，取制样系统的自动化程度也在逐渐提升，人为因素的影响逐渐降低，操作人员仅仅需要定期对取制样系统进行检测，就能够保证测量结果的真实性和准确性。条件允许的情况下，可以在设备的检查过程中加入期间核查，确保系统整体处于良好的工作状态，各参数均符合相关指标。

制样过程中应当确保使用设备的密封性，避免因为设备的密封性欠佳导致煤样水分流失，对检测结果产生影响。检测过程中所需的仪器设备主要包括：天平、烘箱以及干燥器等。每次检测前应当对设备进行预热，避免设备中残留的水分对检测结果产生影响。选用的天平精度应当符合要求，烘干箱无故障等。为了确保设备的检测精度满足要求，应当定期聘请有相关资质的计量检定部门进行仪器的检查，确保系统的正常运行。尤其是干燥器，应当确保其内部干燥剂未受潮变质[3]。

3.3 煤炭自身因素

煤炭种类较多，相互间存在一定的性质差异，其中影响水分含量的主要参数是煤化程度以及粒度大小。煤化程度和粒度大小分别影响煤炭的内外含水量。

煤化程度指的是植物遗体在地下埋藏过程中转变未煤炭的程度。煤化程度越高，煤炭内部孔隙越少，吸水性越差。根据GB/T 5751—2009《中国煤炭分类》中的相关规定，从煤化程度的角度可以将煤炭分为无烟煤、烟煤以及褐煤。煤化程度从高到低依次排布。

其他条件保持不变的情况下，煤炭的水分含量随粒度的变化而变化，主要原因书粒度和煤炭的比表面积成反比，粒度越大，煤炭的比表面积越小，吸水能力越弱，水分含量自然较低。现有标准中对于不同水分检测指标所需的煤样粒度进行了详细的规定。所以检测前，首先需要确定煤炭的种类，根据种类选择合适的粒度，确保检测结果的真实性和准确性。

3.4 方法因素

水分检测主要包括采样、制样以及测定3 个环节。

当前取制样环节通常采取全自动取制样的方式，确保样本的准确性。采用人工取样，需要确保取样布点的均匀，取样煤层的暴露时间较短，确保煤层各处均能获得样本，提升样本的准确性和代表性。不允许在静止的煤堆表面进行全部取样。

人工制样的过程中，操作人员需要严格遵守相关要求，此外为了提升制样效率，减少煤层样本的暴露时间，可以引入一些自动化的设备，代替人工的部分环节，缩短制样时间；为了减少破碎过程中水分的流失，尽量1 次就将煤样破碎至规定粒度，避免多次破碎；可以将不同测定指标的样本一次性制取，提升制取效率。研磨样本过程应当进行时间的控制，避免因为研磨导致样本氧化。选用合适的容器，确保样本的数量不超过容器的3/4。

检测方法应根据所测指标进行选取，样本选取前需要充分混合，确保样本的均匀性和代表性；水分检测过程中，需要控制干燥时间，时间过短，样本内部水分未完全烘干，检测结果偏小；时间过长，烘干后的煤样出现氧化现象，氧元素的加入使得煤样的质量有所增加，检测结果偏小。干燥箱进行初步干燥后，从干燥箱中取出煤样放入干燥器中，严格控制煤样在空气中的暴露时间。如果检测水分值超过2%，则应当对煤样进行二次干燥，确保检测结果的准确性和可靠性。

4 结语

煤炭含水量是煤炭性能评价的重要指标之一，煤炭含水量的准确测定不仅对煤样的分类有着显著帮助，还能够提升煤炭贮存、加工、使用等环节的效率。煤炭中的水分种类较多，检测过程包括取样、制样和实验室测定等诸多环节，需要对每个环节的作用和规定熟稔于心，实际检测过程中严格遵守相关规定，根据煤样的实际情况选择适当的检测方式和检测设备。操作人员应当明确各种形式的水分指标含义和用途，区分不同检测方式的差异之处，熟记不同方法的测定程序、步骤和注意事项，确保整个检测过程的准确可靠，从而获得客观、真实的检测数据。