挥发分的作用原理在实际铸造生产过程中尤其在高密度单一砂的铸造工艺中体现的更为通透，即在铁水浇入型腔的瞬间，在铁水和砂型间形成一层保护膜，也就是专业上讲的“气垫原理”，挥发分反映在数据上30~35%之间为宜，并不是越高越好，或者低了就不好，这一点和灰分有相似之处，同样和型砂也存在匹配的问题，关键是具有良好的形成胶质体和分析沉淀出光亮碳的能力。铸造型砂理化分析室会时刻关注的湿型砂的发气量的波动，它和前面所说的型砂含泥量不存在关联，但如果和型砂含泥量正相关遭遇，就好似一不停充气的球，后果是砰……，轻者呛火或者局部粘砂，重者气孔或者砂爆，存在严重的质量安全隐患。我想有必要对煤的工业分析方法GB/T212-2008中5挥发分检测规程进行梳理、详细的梳理,具体如下：

1.挥发分的定义和注意事项……

1.1定义：煤在隔绝空气的情况下高温灼烧的溢出物质（气体或者液体）减去水分后的含量，所以说挥发物确切的说应该是挥发分产率。

1.2注意事项：

1.2.1样品称量准确；

1.2.1.1样品粒度应小于0.2mm，样品要在坩埚底部振平，方便判断焦渣特征;

1.2.1.2水分不大于4%，视同为空气干燥基样品直接检测；

1.2.2器皿及设备使用要规范；

1.2.2.1首先挥发分坩埚要使用严格气密性的瓷坩埚，其次坩埚底部直径不要大，最后盖子直径不要比下面坩埚体上部大，避免炉腔内的气体从盖子被裹入坩埚内，压低挥发份数据，恶化焦渣特征，标准5.2.1有要求；

1.2.2.2应确保马弗炉能均匀、快速的升温；

1.2.3挥发物并不是煤中固有的物质，而是特定条件下的热解产物，剩下的残渣就是我们看到的“焦渣”；

1.2.4“黄金7分钟”一定要用足、用好，是坩埚送入炉体关上炉门开始计时，炉子的预设温度因设备、环境温度灵活掌握，但必须确保关上炉门后的初始3分钟温度升高到900±10℃，务必不要待炉温升至900±10℃时才计时，录得的挥发分高是必然的；

1.2.5判定焦渣特征只对检验样品负责，规避粒度及水分等因素对焦渣特征的影响；

2. 挥发物的形成

2.1煤在狭小的空间里，加上隔绝空气的前提下高温灼烧，因为C多，而O2少，即使C+O2=CO2↑也是极少量的，而煤粉中的水分直接气化H2O↑,遭遇到多余的C，H2O+C=CO+H2，这步就是传说中的“水煤气”，（水分原则不高于4%为宜）；

2.2碳酸钙在500℃开始分解800℃基本分解完成,

CaCO3=CaO+CO2↑

2.3黄铁矿在500℃氧化生成

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑

由于O2不足，即使反应能够发生，也是微量的，也就是说发生

2SO2+O2=2SO3↑

CaO+SO3=Ca SO4

固硫反应的几率很低；

如果盖子没盖严就不同了，被覆和固硫现象是必然的，结果是挥发分数据偏低，恶化焦渣特征

3. 讨论

挥发分多高为宜？

煤粉的挥发分在数据上与发气量有0.98的相似度，煤粉的挥发物含量高，也就表明发气量高，在实际铸造生产过程中反映出来就是型砂的发气量高，这是就要其他数据的配合，譬如型砂的含泥量要往下调，紧实率和透气性必须要往上走，煤粉在型砂中经高温铁水的烤炙，500~750℃半焦热解，析出大量含氢的气体，基本不生成焦油，这是半焦产生裂纹，称为半焦收缩阶段。750~1000℃左右半焦进一步分解继续形成少量的气体（主要是H2）半焦转变成高温焦炭，称为焦炭形成过程。挥发分分解产率较高的煤（气煤）受热分解后形成很多对热不稳定性低沸点的液态产物，很快又分解成气体产物逸出，剩下的液态产物不足以使煤中大量残留颗粒粘结起来，所以粘结性较差，也就是后面我们后面马上要说G值（粘结指数）底，而挥发分较低的煤（瘦煤或者贫煤），热分解时虽然有有形成较高沸点的液态产物，但是其数量少，也不足以将美中残留的颗粒粘结起来，但对于挥发分产率适中的煤（肥煤或者焦煤），受热分解后能形成较多的液态产物，易于将煤中大量的残留颗粒粘结起来。

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张金增

2016年8月06日