1、煤的化學(xué)組成 引引 言言煤煤無機(jī)組分無機(jī)組分（有害）（有害）有機(jī)組分：高分子有機(jī)化合物的混合物有機(jī)組分：高分子有機(jī)化合物的混合物（主要部分）（主要部分）礦物質(zhì)礦物質(zhì)水水化學(xué)成分復(fù)雜，分離鑒定不可能化學(xué)成分復(fù)雜，分離鑒定不可能工業(yè)分析工業(yè)分析元素分析元素分析灰分分析灰分分析溶劑萃取溶劑萃取第一節(jié)第一節(jié) 煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析 1 1、煤的工業(yè)分析是確定、煤的工業(yè)分析是確定煤化學(xué)組成煤化學(xué)組成最基本的方法最基本的方法。2 2、工業(yè)分析可以將煤的組成分為：、工業(yè)分析可以將煤的組成分為：水分、灰分、揮水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳發(fā)分和固定碳。3 3、工業(yè)分析的特點：工業(yè)分析是一種條件試驗，除、工業(yè)分析

2、的特點：工業(yè)分析是一種條件試驗，除了水分以外，了水分以外，灰分、揮發(fā)分灰分、揮發(fā)分和和固定碳固定碳都是煤中的原始組都是煤中的原始組分分在一定條件下的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物在一定條件下的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物?；曳謥碓从诿褐械牡V物質(zhì)；?；曳謥碓从诿褐械牡V物質(zhì)；揮發(fā)分和固定碳來源于煤中的有機(jī)質(zhì)。測定結(jié)果依測定揮發(fā)分和固定碳來源于煤中的有機(jī)質(zhì)。測定結(jié)果依測定條件變化而變化。條件變化而變化。4 4、測定方法：（、測定方法：（GB/T212-2008GB/T212-2008）一、一、 煤中的水分煤中的水分 1 1、煤中水分的狀態(tài)、煤中水分的狀態(tài)水分是煤中的重要組成部分，水分是煤中的重要組成部分，是是煤炭質(zhì)量煤炭質(zhì)量的的重要指標(biāo)。重

3、要指標(biāo)。（1 1）成煤過程中，環(huán)境中的水隨著成煤過程進(jìn)入煤中；成煤過程中，環(huán)境中的水隨著成煤過程進(jìn)入煤中；（2 2）煤層形成后，地下水進(jìn)入煤層的裂隙、孔隙中；）煤層形成后，地下水進(jìn)入煤層的裂隙、孔隙中；（3 3）開采、洗選、運(yùn)輸、儲存過程中進(jìn)入煤中。）開采、洗選、運(yùn)輸、儲存過程中進(jìn)入煤中。 煤中水分的來源：煤中水分的來源：水水 分分游離水游離水化合水化合水與煤呈物理態(tài)結(jié)合，吸附在煤的外與煤呈物理態(tài)結(jié)合，吸附在煤的外表面和內(nèi)部孔隙中表面和內(nèi)部孔隙中結(jié)晶水結(jié)晶水熱解水熱解水煤中含結(jié)晶水的礦物質(zhì)具有，通常含量煤中含結(jié)晶水的礦物質(zhì)具有，通常含量不大；不大；高溫?zé)峤鈼l件下，煤中的氧和氫結(jié)合生成的高溫?zé)峤?/p>

4、條件下，煤中的氧和氫結(jié)合生成的水，它取決于熱解的條件和煤中的氧含量水，它取決于熱解的條件和煤中的氧含量煤中的水分均是指煤中的物理吸附態(tài)的水。煤中的水分均是指煤中的物理吸附態(tài)的水。 顆粒越細(xì)、內(nèi)部孔隙越發(fā)達(dá)，煤中顆粒越細(xì)、內(nèi)部孔隙越發(fā)達(dá)，煤中吸附的水分就越高吸附的水分就越高一、一、 煤中的水分煤中的水分 外在水分外在水分內(nèi)在水分內(nèi)在水分一、一、 煤中的水分煤中的水分 游離水游離水外在水分外在水分內(nèi)在水分內(nèi)在水分（常溫大氣中易失去的水分）（常溫大氣中易失去的水分）（常溫大氣中不易失去的水分）（常溫大氣中不易失去的水分）全水分全水分v嚴(yán)格地說，嚴(yán)格地說，外在水分外在水分是指煤放置在大氣中使水分是指煤

5、放置在大氣中使水分不斷蒸發(fā)，當(dāng)煤中水的蒸氣壓與大氣中水蒸氣分壓達(dá)不斷蒸發(fā)，當(dāng)煤中水的蒸氣壓與大氣中水蒸氣分壓達(dá)到平衡時，煤中水分不再變化。這時所失去的水分占到平衡時，煤中水分不再變化。這時所失去的水分占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)就是煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)就是外在水分，用外在水分，用M Mf f表示。表示。而殘留而殘留在煤內(nèi)部孔隙中沒有蒸發(fā)出來的水分稱為在煤內(nèi)部孔隙中沒有蒸發(fā)出來的水分稱為內(nèi)在水分，內(nèi)在水分，用用M Minhinh表示表示。按照一定的采樣標(biāo)準(zhǔn)從商品煤堆、商品煤運(yùn)輸工按照一定的采樣標(biāo)準(zhǔn)從商品煤堆、商品煤運(yùn)輸工具或用戶煤場等處所采煤樣，稱為具或用戶煤場等處所采煤樣，稱為應(yīng)用煤樣應(yīng)用煤樣，將應(yīng)用，將應(yīng)

6、用煤樣送到化驗室后稱為煤樣送到化驗室后稱為收到煤樣收到煤樣，它含有的水分占收，它含有的水分占收到煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為到煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為收到基收到基(as received basis)(as received basis)水分，也稱全水分，用水分，也稱全水分，用M Mt t或或M Marar表示表示。外在水分和內(nèi)在外在水分和內(nèi)在水分構(gòu)成了收到基水分水分構(gòu)成了收到基水分，它們的關(guān)系可用下式表示：，它們的關(guān)系可用下式表示： finhft100100MMMM，%煤失去外在水分后所處的狀態(tài)稱為風(fēng)干狀態(tài)或空氣煤失去外在水分后所處的狀態(tài)稱為風(fēng)干狀態(tài)或空氣干燥狀態(tài)，干燥狀態(tài)，失去外在水分的煤樣稱為風(fēng)干煤

7、樣或空氣干失去外在水分的煤樣稱為風(fēng)干煤樣或空氣干燥煤樣。燥煤樣。風(fēng)干煤中水分占風(fēng)干煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為風(fēng)干煤中水分占風(fēng)干煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為內(nèi)內(nèi)在水分在水分。通常，煤質(zhì)分析化驗采用的煤樣均是粒度小于通常，煤質(zhì)分析化驗采用的煤樣均是粒度小于0.2mm0.2mm的空氣干燥煤樣（又稱分析煤樣），的空氣干燥煤樣（又稱分析煤樣），空氣干燥煤樣空氣干燥煤樣的水分也可稱為空氣干燥基的水分也可稱為空氣干燥基(air dried basis)(air dried basis)水分，用水分，用M Madad表示，它的大小與表示，它的大小與M Minhinh相同。相同。 煤的最高內(nèi)在水分煤的最高內(nèi)在水分 煤的最高內(nèi)

8、在水分煤的最高內(nèi)在水分是指煤樣在是指煤樣在3030，相對濕度達(dá)到，相對濕度達(dá)到96%96%的條件下吸附水分達(dá)到飽和時測得的水分，用符號的條件下吸附水分達(dá)到飽和時測得的水分，用符號MHC MHC (moisture holding capacity)(moisture holding capacity)表示。這一指標(biāo)反映了年青表示。這一指標(biāo)反映了年青煤的煤化程度，用于煤質(zhì)研究和年青煤的分類。煤的煤化程度，用于煤質(zhì)研究和年青煤的分類。 煤的最高內(nèi)在水分的測定煤的最高內(nèi)在水分的測定 將飽浸水分的煤樣用恒濕紙?zhí)幚?，以除去大部分外在將飽浸水分的煤樣用恒濕紙?zhí)幚?，以除去大部分外在水分并使煤團(tuán)水分并使煤團(tuán)

9、分散開，然后放在溫度為分散開，然后放在溫度為3030，相對濕度為，相對濕度為96%(96%(硫酸鉀結(jié)晶及其飽和溶液硫酸鉀結(jié)晶及其飽和溶液) )的充氮調(diào)濕器內(nèi)，在常壓和的充氮調(diào)濕器內(nèi)，在常壓和不斷不斷 攪動氣氛的情況下使其達(dá)到濕度平衡，然后在攪動氣氛的情況下使其達(dá)到濕度平衡，然后在105105110110的溫度下烘干，以其減量的重量百分?jǐn)?shù)表示最高內(nèi)在的溫度下烘干，以其減量的重量百分?jǐn)?shù)表示最高內(nèi)在水分。水分。一般需要一般需要24244848小時小時。充氮常壓法最高充氮常壓法最高內(nèi)在水分測定儀內(nèi)在水分測定儀 充氮烘箱充氮烘箱1烘箱；烘箱；2金屬金屬盒；盒；3干燥塔；干燥塔；4氮氣瓶；氮氣瓶；5硅硅膠

10、管；膠管；6孔徑孔徑0.25mm 的銅網(wǎng)；的銅網(wǎng)；7金屬托盤；金屬托盤；8氮氣出口；氮氣出口；9樣樣皿；皿；10氮氣入口氮氣入口 2 2、測定煤中水分的基本原理、測定煤中水分的基本原理測定煤中水分含量的方法很多，如蒸餾法、電解法、測定煤中水分含量的方法很多，如蒸餾法、電解法、烘烤失重法等，本課要求烘烤失重法等，本課要求掌握干燥掌握干燥失重法失重法的基本原理，其的基本原理，其他方法可參閱有關(guān)專門書籍。他方法可參閱有關(guān)專門書籍。干燥失重法的原理是干燥失重法的原理是：煤中水分是以物理態(tài)吸附在煤：煤中水分是以物理態(tài)吸附在煤的表面或孔隙中，只要將煤加熱到高于的表面或孔隙中，只要將煤加熱到高于100100

11、，即可使煤，即可使煤中的水分析出。在加熱過程中，煤本身不發(fā)生任何變化，中的水分析出。在加熱過程中，煤本身不發(fā)生任何變化，煤的失重即認(rèn)為是水分失去所引起的。煤的失重即認(rèn)為是水分失去所引起的。通常是將煤加熱到通常是將煤加熱到105105110110并保持恒溫，直至煤處于恒重時，煤樣的失重并保持恒溫，直至煤處于恒重時，煤樣的失重即為煤樣在干燥中失去的水分。即為煤樣在干燥中失去的水分。自動水分測定儀自動水分測定儀 水分測定時使用的儀器設(shè)備有分析天平、干水分測定時使用的儀器設(shè)備有分析天平、干燥箱、稱量瓶等。燥箱、稱量瓶等。 還有自動化的儀器設(shè)備。還有自動化的儀器設(shè)備。2 2、測定煤中水分的基本原理、測定

12、煤中水分的基本原理 工業(yè)分析中測定的水分是指用粒度小于工業(yè)分析中測定的水分是指用粒度小于0.2mm0.2mm的空氣干燥煤樣測得的水分，稱為空的空氣干燥煤樣測得的水分，稱為空氣干燥基水分氣干燥基水分。3 3、 煤中水分與煤化程度的關(guān)系煤中水分與煤化程度的關(guān)系MHC,% 年輕褐煤的最高內(nèi)在年輕褐煤的最高內(nèi)在水分多在水分多在25%25%以上，少數(shù)以上，少數(shù)的如云南彌勒褐煤最高內(nèi)的如云南彌勒褐煤最高內(nèi)在水分達(dá)在水分達(dá)31%31%。最高內(nèi)在。最高內(nèi)在水分小于水分小于2%2%的煙煤，幾乎的煙煤，幾乎都是強(qiáng)粘結(jié)性和高發(fā)熱量都是強(qiáng)粘結(jié)性和高發(fā)熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的肥煤和主焦煤。無煙煤的最高內(nèi)在水分比煙煤

13、有的最高內(nèi)在水分比煙煤有所提高。所提高。 煤的外在水分與煤化程度沒有煤的外在水分與煤化程度沒有規(guī)律可循。規(guī)律可循。煤的內(nèi)在水分呈規(guī)律性變化。煤的內(nèi)在水分呈規(guī)律性變化。從褐煤開始，隨煤化程度的提從褐煤開始，隨煤化程度的提高，煤的內(nèi)在水分逐漸下降，到中高，煤的內(nèi)在水分逐漸下降，到中等煤化程度的焦煤和肥煤，內(nèi)在水等煤化程度的焦煤和肥煤，內(nèi)在水分最低，此后隨煤化程度的提高，分最低，此后隨煤化程度的提高，內(nèi)在水分又有所上升。內(nèi)在水分又有所上升。原因：煤的孔隙內(nèi)表面，分子原因：煤的孔隙內(nèi)表面，分子上的極性含氧官能團(tuán)上的極性含氧官能團(tuán)4 4、煤中水分對煤加工利用的影響、煤中水分對煤加工利用的影響 煤中的水分

14、對煤加工利用過程是有害的煤中的水分對煤加工利用過程是有害的。（1 1）運(yùn)輸浪費(fèi)。）運(yùn)輸浪費(fèi)。（2 2）熱效率降低。）熱效率降低。（3 3）降低環(huán)境污染。降低環(huán)境污染。二、煤的灰分二、煤的灰分煤的灰分：煤的灰分：煤樣在規(guī)定條件下完全燃燒后所得煤樣在規(guī)定條件下完全燃燒后所得的殘渣的殘渣。該殘渣的質(zhì)量占測定煤樣質(zhì)量的。該殘渣的質(zhì)量占測定煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)稱稱為灰分產(chǎn)率，簡稱為為灰分產(chǎn)率，簡稱為灰分灰分。1 1、煤灰分的來源、煤灰分的來源煤的灰分不是煤中的固有組成，而是煤的灰分不是煤中的固有組成，而是由煤中的礦物由煤中的礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來的質(zhì)轉(zhuǎn)化而來的。礦物質(zhì)在高溫下經(jīng)分解、氧化、化合等礦物質(zhì)在高溫下

15、經(jīng)分解、氧化、化合等化學(xué)反應(yīng)之后才轉(zhuǎn)化為灰分?；瘜W(xué)反應(yīng)之后才轉(zhuǎn)化為灰分。煤的灰分與礦物質(zhì)有很大的區(qū)別，首先是煤的灰分與礦物質(zhì)有很大的區(qū)別，首先是灰分的產(chǎn)灰分的產(chǎn)率比相應(yīng)的礦物質(zhì)含量要低，率比相應(yīng)的礦物質(zhì)含量要低，其次是在成分上有很大的其次是在成分上有很大的變化。變化。礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化為灰分的過程中發(fā)生的有代表性的反應(yīng)礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化為灰分的過程中發(fā)生的有代表性的反應(yīng)是：是：CaCOCaCO3 3CaO+COCaO+CO2 2FeSFeS2 2+O+O2 2 SOSO2 2+Fe+Fe2 2O O3 3CaSOCaSO4 4.H.H2 2O O CaSO CaSO4 4+ H+ H2 2O O2 2、灰分產(chǎn)

16、率的測定要點、灰分產(chǎn)率的測定要點在灰皿中稱量在灰皿中稱量1g1g左右的分析煤樣，然后在左右的分析煤樣，然后在815815空氣充足的條件下完全燃燒后得到的殘渣作為煤的灰空氣充足的條件下完全燃燒后得到的殘渣作為煤的灰分，分，稱量并計算其占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，稱為煤的灰稱量并計算其占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，稱為煤的灰分產(chǎn)率，用分產(chǎn)率，用A A表示。表示。測定灰分時所用的煤樣是粒度小于測定灰分時所用的煤樣是粒度小于0.2mm0.2mm的空氣的空氣干燥煤樣，因此，測定結(jié)果是空氣干燥基的灰分產(chǎn)率，干燥煤樣，因此，測定結(jié)果是空氣干燥基的灰分產(chǎn)率，用用A Aadad表示。測定灰分用的儀器設(shè)備有表示。測定灰分用的儀器設(shè)

17、備有馬弗爐馬弗爐、分析天、分析天平和平和灰皿灰皿等。等。 測定煤灰分的方法：測定煤灰分的方法：慢速法慢速法和和快速法快速法?；曳之a(chǎn)率的計算：灰分產(chǎn)率的計算：由于空氣干燥煤樣中的水分是隨空氣濕度的變化而由于空氣干燥煤樣中的水分是隨空氣濕度的變化而變化的，因而造成灰分的測值也隨之發(fā)生變化。但就變化的，因而造成灰分的測值也隨之發(fā)生變化。但就絕絕對干燥的煤樣來說，其灰分產(chǎn)率是不變的。對干燥的煤樣來說，其灰分產(chǎn)率是不變的。所以，在實所以，在實用上空氣干燥基用上空氣干燥基(dry basis)(dry basis)的灰分產(chǎn)率只是個中間數(shù)的灰分產(chǎn)率只是個中間數(shù)據(jù)，一般還需換算為據(jù)，一般還需換算為干燥基的灰分

18、產(chǎn)率干燥基的灰分產(chǎn)率A Ad d。換算公式如。換算公式如下：下： adadd100100AMA，% 實際使用中無特別指明，灰分的表示基實際使用中無特別指明，灰分的表示基準(zhǔn)應(yīng)是干燥基礎(chǔ)。準(zhǔn)應(yīng)是干燥基礎(chǔ)。3 3、煤中礦物質(zhì)和灰分對煤利用的影響、煤中礦物質(zhì)和灰分對煤利用的影響 A A、煤中礦物質(zhì)或灰分的不利影響、煤中礦物質(zhì)或灰分的不利影響 (1)(1)增加運(yùn)輸負(fù)荷；增加運(yùn)輸負(fù)荷； (2) (2)增加煤炭消耗；增加煤炭消耗； (3) (3)影響煉焦生產(chǎn)操作條件和產(chǎn)品質(zhì)量；影響煉焦生產(chǎn)操作條件和產(chǎn)品質(zhì)量； (4)(4)腐蝕設(shè)備和裝置；腐蝕設(shè)備和裝置； (5) (5)造成環(huán)境污染。造成環(huán)境污染。 B B、

19、煤中礦物質(zhì)或煤灰的利用途徑、煤中礦物質(zhì)或煤灰的利用途徑 (1)(1)作為煤轉(zhuǎn)化過程的催化劑。作為煤轉(zhuǎn)化過程的催化劑。 (2) (2)生產(chǎn)建筑材料。生產(chǎn)建筑材料。 (3) (3)制成環(huán)保制劑與材料。制成環(huán)保制劑與材料。 (4) (4)回收稀有金屬和共他有用成分?；厥障∮薪饘俸凸菜杏贸煞?。 (5) (5)用做化肥和土壤改良劑。用做化肥和土壤改良劑。三、揮發(fā)分和固定碳三、揮發(fā)分和固定碳 在高溫條件下，將煤隔絕空氣加熱一定時間，在高溫條件下，將煤隔絕空氣加熱一定時間，煤的有機(jī)質(zhì)發(fā)生熱解反應(yīng)，形成部分小分子的化合煤的有機(jī)質(zhì)發(fā)生熱解反應(yīng)，形成部分小分子的化合物，在測定條件下呈氣態(tài)析出，其余有機(jī)質(zhì)則以固物

20、，在測定條件下呈氣態(tài)析出，其余有機(jī)質(zhì)則以固體形式殘留下來。體形式殘留下來。呈氣態(tài)析出的小分子化合物稱為呈氣態(tài)析出的小分子化合物稱為揮發(fā)分，以固體形式殘留下來的有機(jī)質(zhì)稱為固定碳。揮發(fā)分，以固體形式殘留下來的有機(jī)質(zhì)稱為固定碳。實際上，固定碳不能單獨存在，實際上，固定碳不能單獨存在，它與煤中的灰分一它與煤中的灰分一起形成焦渣，起形成焦渣，從焦渣中扣除灰分就是固定碳了。揮從焦渣中扣除灰分就是固定碳了。揮發(fā)分用發(fā)分用V V表示表示，固定碳用，固定碳用FCFC表示表示。1 1、揮發(fā)分的測定要點、揮發(fā)分的測定要點 稱取稱取1g1g空氣干燥煤樣放入空氣干燥煤樣放入揮發(fā)分坩堝揮發(fā)分坩堝，在，在900900的馬弗

21、的馬弗爐內(nèi)隔絕空氣加熱爐內(nèi)隔絕空氣加熱7min7min取出，在干燥器中冷卻后稱量焦渣取出，在干燥器中冷卻后稱量焦渣的質(zhì)量，認(rèn)為失重由揮發(fā)分和水分蒸發(fā)所致，因此，的質(zhì)量，認(rèn)為失重由揮發(fā)分和水分蒸發(fā)所致，因此，按下按下式計算揮發(fā)分式計算揮發(fā)分： ，ad1ad100MmmmV 空氣干燥基的空氣干燥基的固定碳固定碳FCFCadad按下式計算按下式計算： FCFCadad100100M MadadA AadadV Vadad， 揮發(fā)分的測定儀器揮發(fā)分的測定儀器2 2、V Vadad的校正的校正 在煤隔絕空氣加熱的情況下，煤中的礦物質(zhì)也在煤隔絕空氣加熱的情況下，煤中的礦物質(zhì)也發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生一些氣態(tài)產(chǎn)物

22、逸出，主要是發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生一些氣態(tài)產(chǎn)物逸出，主要是碳碳酸鹽分解產(chǎn)生酸鹽分解產(chǎn)生COCO2 2，影響到揮發(fā)分測定的準(zhǔn)確性，需影響到揮發(fā)分測定的準(zhǔn)確性，需校正。校正。當(dāng)碳酸鹽當(dāng)碳酸鹽COCO2 2含量含量2 2時，時， V Vadad校正校正V Vadad (CO (CO2 2) ) adad式中式中(CO(CO2 2 ) ) adad 空氣干燥基碳酸鹽空氣干燥基碳酸鹽COCO2 2的含量，的含量， 3 3、揮發(fā)分的基準(zhǔn)換算、揮發(fā)分的基準(zhǔn)換算揮發(fā)分是由煤的有機(jī)質(zhì)熱解而產(chǎn)生的，揮發(fā)分是由煤的有機(jī)質(zhì)熱解而產(chǎn)生的，揮發(fā)分的高低反揮發(fā)分的高低反映了煤的有機(jī)質(zhì)的特性。但揮發(fā)分的測定結(jié)果用空氣干燥基映了煤

23、的有機(jī)質(zhì)的特性。但揮發(fā)分的測定結(jié)果用空氣干燥基表示時，既不能正確反映這種特性，由于水分和灰分的影響，表示時，既不能正確反映這種特性，由于水分和灰分的影響，也不能準(zhǔn)確表達(dá)揮發(fā)分的大小。因此，排除水分和灰分，采也不能準(zhǔn)確表達(dá)揮發(fā)分的大小。因此，排除水分和灰分，采用無水無灰的基準(zhǔn)（用無水無灰的基準(zhǔn)（dry ash free basis dry ash free basis ）表示，）表示，無水無無水無灰基也稱干燥無灰基灰基也稱干燥無灰基。在實際使用中除非特別指明，在實際使用中除非特別指明，揮發(fā)分的基準(zhǔn)均是干燥無揮發(fā)分的基準(zhǔn)均是干燥無灰基。干燥無灰基揮發(fā)分用灰基。干燥無灰基揮發(fā)分用V Vdafdaf表

24、示，表示，由空氣干燥基揮發(fā)分由空氣干燥基揮發(fā)分換算而得：換算而得： adadaddaf100100VAMV，這時，這時，干燥無灰基的固定碳干燥無灰基的固定碳FCFCdafdaf100100V Vdafdaf。 4 4、焦渣特征、焦渣特征焦渣的定義：焦渣的定義：煤樣在測定完揮發(fā)分后的固體殘煤樣在測定完揮發(fā)分后的固體殘留物。它是由固定碳和灰分構(gòu)成的。留物。它是由固定碳和灰分構(gòu)成的。焦渣特征：指焦渣的形態(tài)（粉狀、塊狀）、光焦渣特征：指焦渣的形態(tài)（粉狀、塊狀）、光澤、強(qiáng)度、形狀等特點，并根據(jù)這些特點，把焦渣澤、強(qiáng)度、形狀等特點，并根據(jù)這些特點，把焦渣特征劃分為特征劃分為8 8種，用以種，用以粗略判斷煤

25、的粘結(jié)性強(qiáng)弱粗略判斷煤的粘結(jié)性強(qiáng)弱，號號數(shù)越大，表明粘結(jié)性越強(qiáng)。數(shù)越大，表明粘結(jié)性越強(qiáng)。焦渣特征號如下：焦渣特征號如下：1 1號粉狀：號粉狀：全部是粉末，沒有相互粘著的顆粒全部是粉末，沒有相互粘著的顆粒 2 2號粘著：號粘著：顆粒粘著，但用手輕壓即碎成粉狀顆粒粘著，但用手輕壓即碎成粉狀 3 3號弱粘結(jié)號弱粘結(jié)：已經(jīng)成塊，但手指輕壓即碎成小塊：已經(jīng)成塊，但手指輕壓即碎成小塊 4 4號不熔融粘結(jié)：號不熔融粘結(jié)：用手指用力壓才裂成小塊用手指用力壓才裂成小塊 5 5號不膨脹熔融粘結(jié)：號不膨脹熔融粘結(jié)：角質(zhì)呈扁平的餅狀，煤粒界面不易分角質(zhì)呈扁平的餅狀，煤粒界面不易分清，表面有銀白色金屬光澤清，表面有銀白

26、色金屬光澤 6 6號微膨脹熔融粘結(jié)：號微膨脹熔融粘結(jié)：焦渣用手指壓不碎，表面有銀白色金焦渣用手指壓不碎，表面有銀白色金屬光澤和較小的膨脹泡屬光澤和較小的膨脹泡 7 7號膨脹熔融粘結(jié)：號膨脹熔融粘結(jié)：焦渣表面有銀白色金屬光澤，明顯膨脹，焦渣表面有銀白色金屬光澤，明顯膨脹，但高度不超過但高度不超過15mm15mm 8 8號強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié)：號強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié)：同上，但高度超過同上，但高度超過15mm15mm。4 4、焦渣特性、焦渣特性5 5、影響揮發(fā)分的因素、影響揮發(fā)分的因素（1 1）測定條件：）測定條件：加熱溫度、時間和速度。加熱溫度、時間和速度。（2 2）煤化程度的影響：）煤化程度的影響：揮發(fā)分隨

27、煤化程度的提高而下降揮發(fā)分隨煤化程度的提高而下降。褐煤最高（通常大于褐煤最高（通常大于4040），無煙煤最低（通常小），無煙煤最低（通常小于于1010）。）。煤的揮發(fā)分主要來自于煤分子上的脂肪側(cè)鏈、含氧煤的揮發(fā)分主要來自于煤分子上的脂肪側(cè)鏈、含氧官能團(tuán)斷裂后形成的小分子化合物和煤有機(jī)質(zhì)高分子縮官能團(tuán)斷裂后形成的小分子化合物和煤有機(jī)質(zhì)高分子縮聚時生成的氫氣。聚時生成的氫氣。大類別大類別小類別小類別分類指標(biāo)分類指標(biāo)名稱名稱名稱名稱Vdaf（%）Y（mm）無煙煤無煙煤010貧煤貧煤10200（粉狀）（粉狀）瘦煤瘦煤1號瘦煤號瘦煤2號瘦煤號瘦煤142014200（成塊）（成塊）8812焦煤焦煤瘦焦煤瘦

28、焦煤主焦煤主焦煤焦瘦煤焦瘦煤1號肥焦煤號肥焦煤2號肥焦煤號肥焦煤14181826202626302630122512258129141425肥煤肥煤1號肥煤號肥煤2號肥煤號肥煤1號焦肥煤號焦肥煤2號焦肥煤號焦肥煤氣肥煤氣肥煤2637263726263725303025303025氣煤氣煤1號肥氣煤號肥氣煤2號肥氣煤號肥氣煤1號氣煤號氣煤2號氣煤號氣煤3號氣煤號氣煤303730373737379141425599141425弱粘煤弱粘煤1號弱粘煤號弱粘煤2號弱粘煤號弱粘煤202626370（成塊）（成塊）80（成塊）（成塊）9不粘煤不粘煤20370（粉狀）（粉狀）長焰煤長焰煤3705褐煤褐煤40

29、（3 3）成因類型和煤巖組分的影響）成因類型和煤巖組分的影響煤的揮發(fā)分主要決定于其煤化程度，煤的揮發(fā)分主要決定于其煤化程度，但成因類型和但成因類型和煤巖組分也有影響。煤巖組分也有影響。腐植煤的揮發(fā)分低于腐泥煤。腐植煤的揮發(fā)分低于腐泥煤。這是因為成煤原始植這是因為成煤原始植物和結(jié)構(gòu)的差異引起的。腐植煤以稠環(huán)芳香族物質(zhì)為主，物和結(jié)構(gòu)的差異引起的。腐植煤以稠環(huán)芳香族物質(zhì)為主，受熱不易分解，而腐泥煤則以脂肪族為主，受熱易裂解受熱不易分解，而腐泥煤則以脂肪族為主，受熱易裂解為小分子化合物成為揮發(fā)分。為小分子化合物成為揮發(fā)分。煤巖組分中殼質(zhì)組的揮發(fā)分最高，鏡質(zhì)組次之，惰煤巖組分中殼質(zhì)組的揮發(fā)分最高，鏡質(zhì)組

30、次之，惰質(zhì)組最低。質(zhì)組最低。 腐植煤鏡質(zhì)組的揮發(fā)分隨煤化程度的提高而腐植煤鏡質(zhì)組的揮發(fā)分隨煤化程度的提高而較為均勻的下降，較為均勻的下降，所以一般用揮發(fā)分作為表示煤化程度所以一般用揮發(fā)分作為表示煤化程度的指標(biāo)。的指標(biāo)。第一節(jié) 煤的工業(yè)分析一、煤中的水分（一、煤中的水分（M M）煤加熱揮發(fā)部分不揮發(fā)部分水分（M）煤中無機(jī)質(zhì)熱解生成的氣體煤中有機(jī)質(zhì)熱解生成的氣體（V）煤中無機(jī)質(zhì)熱解形成的殘渣（A）煤中有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生熱量的部分（FC）2%，不計2%，減去煤的化學(xué)組成M+A+V+FC（一）煤中水分的來源 煤中的水分來源于成煤過程中、煤形成后及在開采、洗選和運(yùn)輸過程中等。 煤的工業(yè)分析：是指測定煤中M、A、

31、V、FC的過程。重點、難點內(nèi)容注意（二）煤中水分的種類煤中的水分 按水分在煤中的存在狀態(tài)分按測定煤中水分時的操作條件分游離水：是吸附在煤表面和存在于煤內(nèi)部毛細(xì)管中的水分。 化合水：是指煤中礦物質(zhì)的結(jié)晶水。在煤的工業(yè)分析中不考慮這種水分。 自由水分：是附著在煤表面和內(nèi)部大毛細(xì)管（半徑大于10-5cm）中的水分 濕存水分：是存在于煤內(nèi)部小毛細(xì)管（半徑小于10-5cm）中的水分。 外在水分（Mf）:是指在4050的測定條件下，煤樣與周圍空氣達(dá)到濕度平衡時失去的水分。 內(nèi)在水分（Minh）:是指在100110測定條件下，煤樣達(dá)到干燥狀態(tài)時所失去的水分。 煤的最高內(nèi)在水分（MHC）：是指煤在溫度30、相

32、對濕度為9697的條件下達(dá)到吸濕平衡的內(nèi)在水分。 以最高內(nèi)在水分狀態(tài)的煤樣為基準(zhǔn)即為恒濕基，其分析結(jié)果數(shù)據(jù)多在煤理論研究和煤分類上應(yīng)用。 煤的全水分是煤的外在水分和內(nèi)在水分之和 。即：Mt,ar=Mf,ar+Minh,ar 煤的工業(yè)分析中， 煤的外在水分（Mf,ar）是以收到基為基準(zhǔn)、煤的內(nèi)在水分（Minh,ad）又是以空氣干燥基為基準(zhǔn)測定的。由于它們之間的基準(zhǔn)不同，因此煤的全水分不能直接用它們相加得到，而必須用全水分計算公式（ 式4-6）經(jīng)過換算得到。 收到基全水分（Mt,ar）表示的是煤中的實際含水量。（三）煤中的全水分（Mt，ar）（四）煤水分指標(biāo)的使用意義 1. 收到基全水分（Mt,a

33、r）： 它是衡量煤炭經(jīng)濟(jì)價值最基本的質(zhì)量指標(biāo)之一，也是商品煤計價的重要依據(jù)，在工業(yè)上全水分可用來計算熱平衡、物料平衡和煤的發(fā)熱量等。 2.空氣干燥基水分（Mad）： 主要用于煤質(zhì)分析中各項指標(biāo)的計算和基準(zhǔn)換算。*煤水分指標(biāo)符號的簡寫：Mt,ar簡寫MtMarMf，ar簡寫MfMinhMinhMad簡寫簡寫Minh，arMinh，ad 煤中的礦物質(zhì)是煤中除了水分以外的無機(jī)物。煤的灰分不是煤中固有的成分，而是煤中的礦物質(zhì)在煤燃燒時經(jīng)過失水、分解、氧化、化合等變化而產(chǎn)生的固態(tài)混合物，因此，嚴(yán)格地講不能叫“煤中的灰分”，而應(yīng)叫“煤的灰分產(chǎn)率”。 二、煤中的礦物質(zhì)（二、煤中的礦物質(zhì)（MMMM）和煤的灰分

34、產(chǎn)率（）和煤的灰分產(chǎn)率（A A）（一）煤中的礦物質(zhì)（MM）煤中礦物質(zhì)的劃分及來源原生礦物質(zhì)次生礦物質(zhì)外來礦物質(zhì)來源于來源于來源于成煤植物本身所含的礦物質(zhì)，一般為12 。不能用機(jī)械方法除去 。在成煤過程中，從外界進(jìn)入成煤沼澤中以后保留于煤中的的礦物質(zhì)，含量不高。較難與煤分離。 在采煤過程中，煤層的頂板、底板、夾矸等混入煤中的礦物質(zhì)?？捎靡话愕倪x煤方法除去。 內(nèi)在礦物質(zhì) 內(nèi)在灰分外在礦物質(zhì)外在灰分形成形成 煤中礦物質(zhì)的含量變化很大，一般為2%40%；其化學(xué)組成又極為復(fù)雜 ，主要有氧化物、硫化物、硅酸鹽、碳酸鹽和硫酸鹽類等。 煤中的有機(jī)質(zhì)=100-水分-礦物質(zhì) 煤中有機(jī)質(zhì)的真正含量不易測定，主要是由

35、于煤中礦物質(zhì)很難測定。常用煤中的灰分產(chǎn)率（Aad%）近似地表示煤中礦物質(zhì)的含量，即：煤中的有機(jī)質(zhì)100-Mad-Aad=可燃質(zhì)。三、煤中的有機(jī)質(zhì)和煤的揮發(fā)分產(chǎn)率（三、煤中的有機(jī)質(zhì)和煤的揮發(fā)分產(chǎn)率（V V）（一）煤中的有機(jī)質(zhì)（二）煤的揮發(fā)分產(chǎn)率（V） 1.煤的揮發(fā)分 煤的揮發(fā)分是煤樣在一定條件下隔絕空氣加熱，煤中的有機(jī)物在特定條件下熱分解“揮發(fā)”出來的產(chǎn)物。 2.煤的揮發(fā)分產(chǎn)率（V） 煤的揮發(fā)分產(chǎn)率是將l0.01g空氣干燥基煤樣，置于帶蓋的瓷坩堝中，在隔絕空氣和90010的溫度下加熱7min，以煤樣失去的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)減去空氣干燥基水分的百分含量即為該煤樣的揮發(fā)分產(chǎn)率（Vad）。 ada

36、dMV%100煤樣質(zhì)量揮發(fā)分質(zhì)量3.煤揮發(fā)分產(chǎn)率（Vad%）的換算 由于空氣干燥基揮發(fā)分（Vad）是用含有水分和礦物質(zhì)的空氣干燥基煤樣測得的，因此煤樣Mad和Aad的不同，必然要導(dǎo)致Vad的不同。為了消除水分和灰分對揮發(fā)分的影響，準(zhǔn)確地反映不同煤的揮發(fā)分產(chǎn)率的大小，必須將空氣干燥基揮發(fā)分（Vad）換算成干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf）。其換算公式為： adadaddafVAMV100100(4-10)4.根據(jù)煤的干燥無灰基揮發(fā)分（ Vdaf %）對煤的分級煤的干燥無灰基揮發(fā)分產(chǎn)率分級煤的干燥無灰基揮發(fā)分產(chǎn)率分級（MT/T 849-2000MT/T 849-2000） 序號序號級別名稱級別名稱代號代

37、號分級范圍分級范圍（Vdaf%）試驗方法試驗方法1特低揮發(fā)分煤SLV10.00GB/T2122低揮發(fā)分煤LV10.0020.003中等揮發(fā)分煤MV20.0028.004中高揮發(fā)分煤MHV28.0037.005高揮發(fā)分煤HV37.0050.006特高揮發(fā)分煤SHV50.005.煤干燥無灰基揮發(fā)分（ Vdaf %）的使用意義（1）我國煤炭分類的重要指標(biāo)之一；（2）工業(yè)上在選擇氣化、液化、動力和煉焦用煤時，都要首先考慮揮發(fā)分是否符合要求。 6.影響煤干燥無灰基揮發(fā)分（ Vdaf %）的因素煤的揮發(fā)分產(chǎn)率受多種因素影響，主要有：煤的成因類型 、煤化程度 、煤巖成分 、礦物質(zhì)含量 、測試條件 等。（）

38、煤的固定碳是指從煤中除去水分、灰分和揮發(fā)分后的殘留物。 從煤的工業(yè)分析角度出發(fā)，空氣干燥基煤樣的質(zhì)量近似等于它的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳的質(zhì)量之和，即煤的固定碳可按下式計算： 四、煤的固定碳（四、煤的固定碳（FCFC）)(100adadadadVAMFCdafdafVFC100在用固定碳表示煤的有機(jī)質(zhì)特征時，其固定碳應(yīng)按下式計算： 煤的固定碳與煤有機(jī)質(zhì)中的碳含量是兩個不同的概念。固定碳實際上是煤的有機(jī)質(zhì)在隔絕空氣條件下熱解后的殘留物，從元素組成看，固定碳除主要含碳外，還有少量的氫、氧、氮、硫等元素；而煤中的碳元素幾乎都是以有機(jī)物形式存在的，只有微量的碳以碳酸鹽形式存在于煤的無機(jī)礦物質(zhì)中。因此

39、，就數(shù)量上講，煤的固定碳含量小于煤中有機(jī)質(zhì)的碳含量。 干燥無灰基固定碳（FCdaf ）（1）用來衡量煤的煤化程度，其含量隨煤化程度的增高而增大。一般褐煤的60，煙煤的為6090，而無煙煤的90；（2）工業(yè)用煤的一項質(zhì)量指標(biāo)；（3）計算煤的發(fā)熱量的主要參數(shù)。 電子分析天平電子分析天平干燥箱干燥箱稱量瓶稱量瓶馬弗爐馬弗爐灰皿灰皿揮發(fā)分甘堝揮發(fā)分甘堝5.2 5.2 煤中礦物質(zhì)的組成及煤灰成分煤中礦物質(zhì)的組成及煤灰成分一、煤中礦物質(zhì)種類一、煤中礦物質(zhì)種類煤中礦物質(zhì)煤中礦物質(zhì)(mineral matter,(mineral matter,MMMM) )是煤中除水分是煤中除水分外所有無機(jī)物的總稱，外所有無

40、機(jī)物的總稱，既包括在煤中獨立存在的礦物既包括在煤中獨立存在的礦物質(zhì)，也包括與煤的有機(jī)質(zhì)結(jié)合的無機(jī)元素，它們以羰質(zhì)，也包括與煤的有機(jī)質(zhì)結(jié)合的無機(jī)元素，它們以羰基鹽的形式存在。此外煤中還有許多微量元素?；}的形式存在。此外煤中還有許多微量元素。煤中的礦物質(zhì)種類十分復(fù)雜，性質(zhì)差異很大。煤中的礦物質(zhì)種類十分復(fù)雜，性質(zhì)差異很大。一般一般只測定礦物質(zhì)的總含量只測定礦物質(zhì)的總含量，而不測定各組分的含量。，而不測定各組分的含量。國際上測定方法一般有國際上測定方法一般有酸抽提法酸抽提法和和低溫灰化法。低溫灰化法。礦礦 物物 質(zhì)質(zhì)黏土礦物黏土礦物石英石英碳酸鹽礦物碳酸鹽礦物硫化物和硫酸鹽礦物硫化物和硫酸鹽礦物1

41、1、按、按礦物質(zhì)組成礦物質(zhì)組成分類分類 煤中最主要的礦物質(zhì)，常見的有高嶺石、煤中最主要的礦物質(zhì)，常見的有高嶺石、伊利石、蒙脫石等。伊利石、蒙脫石等。 煤中常見的礦物之一，煤中含量煤中常見的礦物之一，煤中含量最多的礦物。最多的礦物。煤中較常見的礦物，主要有方解煤中較常見的礦物，主要有方解石、白云石、菱鐵礦等。石、白云石、菱鐵礦等。硫化物主要以黃鐵礦為主，還硫化物主要以黃鐵礦為主，還有少量的其他硫化物和硫酸鹽礦物。有少量的其他硫化物和硫酸鹽礦物。礦礦 物物 質(zhì)質(zhì)原生礦物原生礦物同生礦物同生礦物后生礦物后生礦物外來礦物外來礦物2 2、按礦物質(zhì)的、按礦物質(zhì)的成因成因分類分類在采煤過程中混入煤層的頂、底

42、板巖石和夾在采煤過程中混入煤層的頂、底板巖石和夾矸層中的矸石。外來礦物的密度越大，塊度越大，矸層中的矸石。外來礦物的密度越大，塊度越大，越易與煤分離，用一般選煤方法即可除去。越易與煤分離，用一般選煤方法即可除去。煤層形成固結(jié)后，由于地下水的活動，溶解煤層形成固結(jié)后，由于地下水的活動，溶解于地下水中的礦物質(zhì)，因物理化學(xué)條件的變化而于地下水中的礦物質(zhì)，因物理化學(xué)條件的變化而沉淀于煤的裂隙、層面、風(fēng)化溶洞中或胞腔內(nèi)。沉淀于煤的裂隙、層面、風(fēng)化溶洞中或胞腔內(nèi)。主要指成煤過程中，由風(fēng)和流水帶到泥炭沼澤主要指成煤過程中，由風(fēng)和流水帶到泥炭沼澤中和植物殘體一起堆積下來的碎屑物質(zhì)。同生礦物中和植物殘體一起堆積

43、下來的碎屑物質(zhì)。同生礦物是煤中灰分的主要來源。是煤中灰分的主要來源。指存在于成煤植物中的礦物。主要是堿金屬和指存在于成煤植物中的礦物。主要是堿金屬和堿土金屬的鹽類。原生礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)緊密地結(jié)合堿土金屬的鹽類。原生礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)緊密地結(jié)合在一起，在煤中細(xì)分散分布，用機(jī)械方法很難選出。在一起，在煤中細(xì)分散分布，用機(jī)械方法很難選出。原生礦物質(zhì)燃燒后的灰分，一般為內(nèi)在灰分。原生礦物質(zhì)燃燒后的灰分，一般為內(nèi)在灰分。二、煤灰成分二、煤灰成分煤灰是煤中礦物質(zhì)在煤燃燒后形成的殘渣，煤灰是煤中礦物質(zhì)在煤燃燒后形成的殘渣，化學(xué)組成十分化學(xué)組成十分復(fù)雜。復(fù)雜。煤灰中的元素煤灰中的元素有幾十種，地球上所有天然存在的元

44、素幾乎有幾十種，地球上所有天然存在的元素幾乎在煤灰中均可發(fā)現(xiàn)，但在煤灰中均可發(fā)現(xiàn)，但常見的只有硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈦、常見的只有硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈦、鉀、鈉、硫、磷等鉀、鈉、硫、磷等，在一般的灰成分測定中也只分析這幾種。，在一般的灰成分測定中也只分析這幾種。煤灰煤灰化學(xué)組成十分復(fù)雜，很難測定其中的化學(xué)組成十分復(fù)雜，很難測定其中的化合物化合物，一般用，一般用主要元素的氧化物形式表示，如主要元素的氧化物形式表示，如SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、CaOCaO、MgOMgO、FeFe2 2O O3 3、TiOTiO2 2、K K2 2O O、NaNa2 2O O、SOSO3 3、P

45、 P2 2O O5 5。其中，。其中，最主要的是最主要的是SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、CaOCaO、MgOMgO、FeFe2 2O O3 3幾種。幾種?；曳种懈鞒煞值暮咳Q于原始的礦物灰分中各成分的含量取決于原始的礦物組成。組成。我國煤中的礦物組分大多以黏土類礦物為主，因此我國煤中的礦物組分大多以黏土類礦物為主，因此煤灰中煤灰中SiOSiO2 2含量最大，其次是含量最大，其次是AlAl2 2O O3 3。煤灰熔融性的定義和測定煤灰熔融性的定義和測定煤灰熔融性是指煤灰在高溫條件下軟化、熔融、煤灰熔融性是指煤灰在高溫條件下軟化、熔融、流動時的溫度特性。流動時的溫度特性。通常，

46、煤灰熔融性采用通常，煤灰熔融性采用角錐法角錐法進(jìn)進(jìn)行測定，即將煤灰制成三棱錐形狀的灰錐，放入高溫行測定，即將煤灰制成三棱錐形狀的灰錐，放入高溫爐，在一定氣氛下加熱，觀察在加熱過程中灰錐的變爐，在一定氣氛下加熱，觀察在加熱過程中灰錐的變形情況，依此確定煤灰熔融性。如下圖所示。形情況，依此確定煤灰熔融性。如下圖所示。測定煤灰熔融性的儀器測定煤灰熔融性的儀器煤灰熔融性的表示：煤灰熔融性的表示：變形溫度變形溫度(Deformation temperature, DT)(Deformation temperature, DT)煤灰煤灰錐體尖端開始彎曲或變圓時的溫度。錐體尖端開始彎曲或變圓時的溫度。 軟化

47、溫度軟化溫度(Softening temperature, ST)(Softening temperature, ST)煤灰錐煤灰錐體彎曲至錐尖觸及底板變成球形。體彎曲至錐尖觸及底板變成球形。半球溫度半球溫度(Half ball temperature, HT)(Half ball temperature, HT)煤灰錐煤灰錐體熔融變成半球狀時的溫度體熔融變成半球狀時的溫度 流動溫度流動溫度(Flow temperature, FT)(Flow temperature, FT)煤灰錐體完煤灰錐體完全熔化展開成高度小于全熔化展開成高度小于1.5 mm1.5 mm薄層時的溫度。薄層時的溫度。三、煤

48、中的微量元素三、煤中的微量元素在煤的礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)中，除了上述較高在煤的礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)中，除了上述較高的元素之外，還含有的元素之外，還含有為數(shù)眾多的含量較少的元為數(shù)眾多的含量較少的元素，即微量元素素，即微量元素。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)的與煤。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)的與煤伴生的微量元素有幾十種，分為常見的和不常伴生的微量元素有幾十種，分為常見的和不常見的。見的。常見的微量元素常見的微量元素有：有：鍺、鎵、鈾、釩、鍺、鎵、鈾、釩、鈹、錸、釷、鈦鈹、錸、釷、鈦等。等。四、煤中的有害元素四、煤中的有害元素煤中的有害元素主要有硫、磷、氯、砷、煤中的有害元素主要有硫、磷、氯、砷、氟、汞、鈹、鎘、鉛等氟、汞、鈹、鎘

49、、鉛等。這里說的有害是指在煤的利用過程中，對這里說的有害是指在煤的利用過程中，對工藝、設(shè)備、產(chǎn)品、人體、環(huán)境等會產(chǎn)生危害。工藝、設(shè)備、產(chǎn)品、人體、環(huán)境等會產(chǎn)生危害。如果這些元素達(dá)到工業(yè)提取品位，能提取出來，如果這些元素達(dá)到工業(yè)提取品位，能提取出來，將是有用的原料。將是有用的原料。5.3 5.3 煤中煤中有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)的元素組成的元素組成 煤的元素分析是對組成煤的元素分析是對組成煤有機(jī)質(zhì)煤有機(jī)質(zhì)的的主要元素主要元素的化驗分析，的化驗分析，煤的元素組成煤的元素組成也就是指也就是指煤有機(jī)質(zhì)的煤有機(jī)質(zhì)的元素組成元素組成。大量的研究表明，。大量的研究表明，煤的有機(jī)質(zhì)主要是煤的有機(jī)質(zhì)主要是由碳、氫、氧、氮和

50、硫由碳、氫、氧、氮和硫等等五種元素組成五種元素組成的。的。一、構(gòu)成煤有機(jī)質(zhì)的主要元素一、構(gòu)成煤有機(jī)質(zhì)的主要元素 1 1、煤中的碳元素、煤中的碳元素碳碳是構(gòu)成是構(gòu)成煤大分子骨架煤大分子骨架最重要的元素，主要存在于最重要的元素，主要存在于縮合芳香核上，也是煤縮合芳香核上，也是煤燃燒過程中放出熱能燃燒過程中放出熱能最主要的元素最主要的元素之一。之一。 （1 1）煤化程度：煤化程度：煤化程度提高，煤中的碳元素逐煤化程度提高，煤中的碳元素逐漸增加，漸增加，從褐煤的從褐煤的6060左右一直增加到年老無煙煤的左右一直增加到年老無煙煤的9898。 （2 2）煤巖組成：在煤化程度相同的煤中，）煤巖組成：在煤化程

51、度相同的煤中， 惰質(zhì)組鏡質(zhì)組殼質(zhì)組惰質(zhì)組鏡質(zhì)組殼質(zhì)組 （3 3）成因類型：）成因類型：腐植煤腐泥煤腐植煤腐泥煤2 2、煤中的氫元素、煤中的氫元素氫氫元素是煤中元素是煤中第二重要的元素第二重要的元素，主要存在于煤分子的，主要存在于煤分子的側(cè)鏈和官能團(tuán)上側(cè)鏈和官能團(tuán)上，在有機(jī)質(zhì)中的含量約為，在有機(jī)質(zhì)中的含量約為2.0%2.0%6.56.5左右。左右。氫元素的發(fā)熱量約為碳元素的氫元素的發(fā)熱量約為碳元素的4 4倍，氫元素的變化對煤的發(fā)倍，氫元素的變化對煤的發(fā)熱量的影響很大。熱量的影響很大。（1 1）煤化程度：）煤化程度：隨煤化程度的提高而呈下降趨勢。隨煤化程度的提高而呈下降趨勢。從低煤化度到中等煤化程

52、度階段，氫元素的含量變化不十從低煤化度到中等煤化程度階段，氫元素的含量變化不十分明顯，但在高變質(zhì)的無煙煤階段，氫元素的降低較為明分明顯，但在高變質(zhì)的無煙煤階段，氫元素的降低較為明顯而且均勻，從年輕無煙煤的顯而且均勻，從年輕無煙煤的4 4下降到年老無煙煤的下降到年老無煙煤的2%2%左左右，因此無煙煤分類采用氫元素作為指標(biāo)。右，因此無煙煤分類采用氫元素作為指標(biāo)。（2 2）煤巖組成：）煤巖組成： 在煤化程度相同的煤中，煤巖組成在煤化程度相同的煤中，煤巖組成中的氫含量中的氫含量 殼質(zhì)組鏡質(zhì)組惰質(zhì)組殼質(zhì)組鏡質(zhì)組惰質(zhì)組（3 3）成因類型：）成因類型：腐泥煤腐植煤的氫含量腐泥煤腐植煤的氫含量3 3、煤中的氧

53、元素、煤中的氧元素 氧氧也是組成煤有機(jī)質(zhì)的也是組成煤有機(jī)質(zhì)的重要元素重要元素，主要存在于煤分子，主要存在于煤分子的的含氧官能團(tuán)上含氧官能團(tuán)上，如，如OCHOCH3 3、COOHCOOH、OHOH、=C=O=C=O等基團(tuán)等基團(tuán)上均含有氧原子。氧元素在上均含有氧原子。氧元素在煤燃燒時不產(chǎn)生熱量煤燃燒時不產(chǎn)生熱量，在煤液，在煤液化時要消耗氫氣，化時要消耗氫氣，對于煤的利用不利對于煤的利用不利。（1 1）煤化程度：）煤化程度：隨煤化程度的提高，煤中的氧元素迅隨煤化程度的提高，煤中的氧元素迅速下降，速下降，從褐煤的從褐煤的2323左右下降到中等變質(zhì)程度肥煤的左右下降到中等變質(zhì)程度肥煤的6%6%左左右，此

54、后氧含量下降速度趨緩，到無煙煤時大約只有右，此后氧含量下降速度趨緩，到無煙煤時大約只有2%2%左右。左右。（2 2） 風(fēng)化：風(fēng)化：風(fēng)化后煤的氧含量急劇增大風(fēng)化后煤的氧含量急劇增大。（3 3）煤巖組成：）煤巖組成： 在煤化程度相同的煤中，煤巖組成在煤化程度相同的煤中，煤巖組成中的氧含量：中的氧含量：鏡質(zhì)組惰質(zhì)組殼質(zhì)組鏡質(zhì)組惰質(zhì)組殼質(zhì)組（4 4）成因類型：）成因類型：腐植煤腐泥煤腐植煤腐泥煤 4 4、煤中的氮元素、煤中的氮元素 氮氮也是組成煤有機(jī)質(zhì)的元素之一，來自于成煤植也是組成煤有機(jī)質(zhì)的元素之一，來自于成煤植物的蛋白質(zhì)，主要存在于物的蛋白質(zhì)，主要存在于煤分子的雜環(huán)和氨基上煤分子的雜環(huán)和氨基上。煤

55、中。煤中的的氮元素含量較少氮元素含量較少，一般為，一般為0.50.51.81.8。煤中的氮在。煤中的氮在煤燃燒時也不放熱煤燃燒時也不放熱，通常以，通常以N N2 2的形式進(jìn)入廢氣。當(dāng)煤在的形式進(jìn)入廢氣。當(dāng)煤在煉焦時，煤中的氮部分形成煉焦時，煤中的氮部分形成NHNH3 3，HCNHCN及其它有機(jī)含氮化及其它有機(jī)含氮化合物，其余的則留在焦炭中。合物，其余的則留在焦炭中。 煤中的煤中的氮對煤的加工利氮對煤的加工利用影響不大。用影響不大。 硫是煤中的主要有害元素之一。在各種類型煤中都含有數(shù)量不等的硫分，少的在1左右，高者可達(dá)10以上。 五、煤中的硫元素（五、煤中的硫元素（S St,dt,d% %）（一

56、）煤中硫的分類煤中的硫（St）無機(jī)硫（Si）：是指存在于煤的礦物質(zhì)中的硫 硫化物硫（ Sp ）：是煤中硫化物硫 的總稱，以硫化鐵硫 為主。硫酸鹽硫（ Ss ）：是煤中硫酸鹽硫 的總稱，主要是石膏、綠礬 。 有機(jī)硫（So）：是指與煤有機(jī)質(zhì)相結(jié)合的硫。含量一般小于0.5%，目前還不能用機(jī)械方法除去。 按存在狀態(tài)St=Sp+Ss+So（1 1）煤中的）煤中的有機(jī)硫有機(jī)硫一般煤中一般煤中有機(jī)硫含量較低有機(jī)硫含量較低，組成復(fù)雜。低煤化程度，組成復(fù)雜。低煤化程度煤以低相對分子質(zhì)量的脂肪族有機(jī)硫為主，高煤化程度的煤以低相對分子質(zhì)量的脂肪族有機(jī)硫為主，高煤化程度的煤以高相對分子質(zhì)量的環(huán)狀有機(jī)硫為主，如噻吩等。

57、煤以高相對分子質(zhì)量的環(huán)狀有機(jī)硫為主，如噻吩等。（2 2）煤中的）煤中的無機(jī)硫無機(jī)硫煤中的無機(jī)硫主要以煤中的無機(jī)硫主要以硫鐵礦硫鐵礦、硫酸鹽等硫酸鹽等形式存在，形式存在，以以硫鐵礦硫居多硫鐵礦硫居多。一般煤中的硫酸鹽硫是黃鐵礦氧化所致，。一般煤中的硫酸鹽硫是黃鐵礦氧化所致，因而未經(jīng)氧化的煤中硫酸鹽硫很少。因而未經(jīng)氧化的煤中硫酸鹽硫很少。煤中的煤中的有機(jī)硫和硫鐵礦硫稱為可燃硫有機(jī)硫和硫鐵礦硫稱為可燃硫，燃燒后形成，燃燒后形成SOSO2 2等有害氣體。等有害氣體。煤中硫的來源煤中硫的來源原生硫（成煤植物本身含有）原生硫（成煤植物本身含有）次生硫（成煤環(huán)境和過程）次生硫（成煤環(huán)境和過程） 低硫煤中的煤

58、來自淡水硫酸鹽和成煤植物，高硫低硫煤中的煤來自淡水硫酸鹽和成煤植物，高硫煤中的硫來自于海水硫酸鹽，在次生硫的生成過程中，煤中的硫來自于海水硫酸鹽，在次生硫的生成過程中，硫酸鹽還原菌起到了非常重要的作用。硫酸鹽還原菌起到了非常重要的作用。（1 1）煤中有機(jī)硫的來源）煤中有機(jī)硫的來源現(xiàn)代研究表明，除了現(xiàn)代研究表明，除了成煤植物提供煤中的硫成煤植物提供煤中的硫，古泥炭，古泥炭沼澤的沼澤的水介質(zhì)水介質(zhì)也是一個重要來源。煤中硫的富集，即使成也是一個重要來源。煤中硫的富集，即使成煤原始植物沒有供給沼澤中大量的硫，但堆積后的泥炭在煤原始植物沒有供給沼澤中大量的硫，但堆積后的泥炭在被海水淹沒浸泡以及掩埋條件下

59、，最終在煤中吸附了大量被海水淹沒浸泡以及掩埋條件下，最終在煤中吸附了大量海水中的硫，使煤中硫含量較高。海水中的硫，使煤中硫含量較高。（2 2）煤中黃鐵礦的來源）煤中黃鐵礦的來源黃鐵礦的形成主要受控于可被還原菌利用的黃鐵礦的形成主要受控于可被還原菌利用的有機(jī)質(zhì)含有機(jī)質(zhì)含量量、活性鐵的含量活性鐵的含量和和硫酸根離子的豐度硫酸根離子的豐度，這些因素也同樣，這些因素也同樣決定著有機(jī)硫的形成。決定著有機(jī)硫的形成。 二、煤中各元素含量隨煤化程度的變化規(guī)律二、煤中各元素含量隨煤化程度的變化規(guī)律 表表41 煤中元素隨煤化程度的變化規(guī)律煤中元素隨煤化程度的變化規(guī)律煤煤 種種Cdaf，%Hdaf，Odaf，Nda

60、f，泥泥 炭炭55625.36.5273413.5年輕褐煤年輕褐煤60705.56.620231.52.5年老褐煤年老褐煤7076.54.56.0152012.5長長 焰焰 煤煤77814.56.010150.72.2氣氣 煤煤79855.46.881211.2肥肥 煤煤82894.86.04912焦焦 煤煤86.5914.55.53.56.512瘦瘦 煤煤8892.54.35.0350.92貧貧 煤煤8892.74.04.7250.71.8無煙煤無煙煤 189933.34.0240.81.5無煙煤無煙煤 293952.03.2230.61.0無煙煤無煙煤 395980.82.0120.31.