蒲晓亚，杨丽娟

(甘肃省产品质量监督检验东部分中心，甘肃 天水 741000)

1 概 述

煤炭是世界上广泛使用的化石燃料[1]。我国煤炭含量丰富，在能源消费比例中占有举足轻重的地位[2]。然而，煤炭燃烧过程中排出的多种有害污染物也严重危害到了大气环境。在世界范围内，由煤炭利用过程造成的有毒元素的排放已对生态环境和人类健康造成了严重危害[3]，其中粉尘和二氧化硫对大气的污染尤为突出[4]。据相关部门了解，我国每年向大气排放的烟尘和有害气体有70%～90%都是由燃烧煤炭引起的[5]。特别是在生产、销售和使用高硫煤的地区，由于煤炭燃烧而造成的酸雨对农作物、建筑物和人类健康都有着非常严重的危害[6]。随着全社会环保意识的提高，人们对煤炭中硫含量和灰分含量等要求也越来越高，煤炭中全硫等的含量已被列为衡量煤炭质量的重要技术指标之一。强制性国家标准GB 34169-2017《商品煤质量民用散煤》中对民用散煤中的全硫(St，d)和灰分(Ad)均做了要求[7]，其中：无烟1号和烟煤1号中全硫(St，d)≤0.50%，灰分(Ad)≤16.00%；无烟2号全硫(St，d)≤1.00%，灰分(Ad)≤30.00%；烟煤2号全硫(St，d)≤1.00%，灰分(Ad)≤25.00%。

据有关部门统计，全硫含量和灰分含量较高的燃煤，在供燃烧气化或者燃烧使用时均会产生严重的危害[8]。煤炭是矿物资源，一般都是原始粗狂的[9]，而且区域性个体性很强，这就需要抽检的煤炭样品具有代表性，并且抽样量要覆盖面广，甘肃省陇东地区是国家实施能源发展战略陕甘宁能源“金三角”综合开发的重要组成部分，煤炭资源丰富，地理位置优越。因此本研究需要对天水市两区五县内的煤炭抽样点分布均匀，且抽样人员必须熟练专业的抽样规则，尽可能做到抽取的样品具有代表性。同时，样品检测前期不仅需要空气干燥，还需要对样品进行均匀性破碎。为了能够经济而有效的利用我国煤炭资源，了解并解决控制燃煤中全硫含量和灰分的含量非常必要。根据GB/T 212-2008《煤的工业分析方法》中高温灼烧的慢灰法为仲裁法测定其灰分，以GB/T 214-2007《煤中全硫的测定方法》库伦滴定法，采用定硫仪来测定煤炭中全硫含量[10-13]。通过对不同地区煤样进行检测分析，研究其全硫和灰分含量，并对煤中硫分与灰分的相关性进行统计分析[14-15]，经过不同产地对比研究，可以为相关煤炭企业及商家等提供一定的数据支持，为全面提高煤炭质量做出现实依据，为相关方面制定控制措施提供参考依据。对于防治大气污染具有重要的现实意义。

2 实验原理

2.1 库仑滴定法

煤样在催化剂作用下，于空气流中燃烧分解，煤中硫生成硫氧化物，其中二氧化硫被碘化钾溶液吸收，以电解碘化钾溶液所产生的碘进行滴定，根据电解所消耗的电量计算煤中全硫含量。

2.2 缓慢灰化法

称取一定量的一般分析试验煤样，放入马弗炉中，以一定的速度加热到(815±10)℃，灰化并灼烧到质量恒定。以残留物的质量占煤样质量的质量分数作为煤样的灰分。

3 实验过程

3.1 试验样品

此次完成民用散煤抽查共337批次，其中民用散煤(块煤)313批次，占比92.88%；民用散煤(混煤)10批次，占比2.97%；民用散煤(无烟煤)14批次，占比4.15%(见图1)。

图1 民用散煤样品类型比例

3.2 样品分布

从抽查样品产地来看，主要产地来源于宁夏、华亭、靖远、内蒙、陕西和新疆。其中宁夏产地200批次，华亭产地31批次，靖远产地28批次，内蒙产地42批次，陕西产地1批次，新疆产地35批次(见图2)。

图2 样品产地分布

3.3 实验结果

3.3.1 全硫(St，d)

民用散煤全硫(St，d)最低值为0.10%，最高值为1.22%，平均值为0.33%，天水市域内全硫含量分布区间为0.10%～1.22%(见图3)，只有1个样品的全硫(St，d)含量≥1.00%；另外，民用散煤中无烟煤的全硫含量区间在0.10%～0.36%之间，可见无烟煤中的硫分明显低于烟煤(见图4)。

图3 民用散煤全硫(St，d)含量

图4 民用散煤(无烟煤)全硫(St，d)含量

3.3.2 灰分(Ad)

民用散煤灰分(Ad)最低值为2.32%，最高值为22.24%，平均值为5.52%(见图5)，灰分含量分布区间为2.32%～22.24%。

图5 民用散煤灰分(Ad)

4 结果分析

通过对337批次样品的分析、统计，从实验结果来看，煤炭产品中全硫(St，d)与灰分(Ad)质量总体水平较好，全硫(St，d)含量分布区间在0.10%～1.22%之间，平均值为0.33%；灰分(Ad)分布区间在2.32%～22.24%之间，平均值为5.52%。另外，无烟煤中的硫分明显低于烟煤，这与其工艺流程有关，无烟煤在市场准入前采用脱硫装置进行了脱硫，所以其硫分含量普遍较低。

4.1 煤炭中硫分含量探讨

4.2 煤中灰分含量探讨

研究结果显示，各样品的灰分含量均为低灰。由样品来源看，大部分均产自宁夏，而宁夏回族自治区中东部产有宁东煤田，宁东煤田侏罗纪延安组煤层处于腹水较浅的泥炭沼泽环境，由地下水输入的碎屑物质的量较少，而且宁东煤田沼泽基底的下沉速度均匀且缓慢，最终形成的沼泽为中至高位，此位置的成煤无机组分主要以下部泥炭为生长基底的植物本身[21]。因此，位于宁夏的大部分煤层成煤时由成煤植物和水泥搬运一起沉积的陆源碎屑物质的量不多，形成的煤层也大多为低灰特征煤层。

5 结 语

从检验结果来看，煤炭产品中硫分和灰分含量总体水平较好，究其原因在于本次抽取的样品大部分位于宁东煤田侏罗纪延安组煤，研究认为，宁东煤田侏罗纪的煤主要以低硫分、低灰分为特征。同时，存在个别样品有高硫现象，说明企业仍存在质量意识缺乏，环境保护意识淡薄，在思想认识上重视程度不够，对如何有效预防和应对产品质量安全风险还缺乏认识，尤其在产品风险等方面的应对措施还不够全面，质量安全主体责任也有待进一步落实。同时，消费者对大气环保意识不强，大气防治攻坚战是一项长期的系统工程，需要人人参与，这就需要有关部门加大宣传力度，提高人民群众对大气污染防治重要性的认识，从我做起，购买有质量保证的煤炭产品，从市场上杜绝劣质煤炭。其次是强化企业监管力度，制定行之有效的管理措施，积极引导企业重视质量，牢固树立“质量第一”的理念，帮助企业分析原因，分析不同地区煤炭中各成分的含量，努力提高质量管理水平，从源头把控煤炭产品质量。