煤的工业分析

煤的工业分析

一、煤的化学成分和工艺性质

煤是重要的工业原料。它的用途很广泛，除作燃料用外，还是重要的化工原料。为了合理的利用煤炭资源，必须对煤的化学成分及其性质进行研究，以便综合利用。

（一）煤的元素组成

煤主要是由碳C、氢H、氧O、氮N、硫S、磷P等元素构成的有机质，以及一些矿物杂质、水分等无机质组成。其中，有机质主要是由碳、氢、氧组成，它们占有机质的95%以上；此外，还有氮、硫、少量的磷及金属元素等。

对煤的元素组成的研究，主要是通过元素分析进行的。

1.碳

碳是煤中有机物质的主要组成部分。也是煤燃烧过程中产生热量的重要元素，每公斤纯碳完全燃烧时能放出34080.6KJ的热量。煤中碳元素的含量是随变质程度的加深而增加。泥炭的含碳量为50～60%，褐煤为60-77%，烟煤为74～92%，无烟煤为90～98%。

2.氢

氢是煤中有机质的重要元素。每公斤氢完全燃烧时能产生143138.3KJ的热量，约为碳的4.2倍。煤中含氢量的多少

与成煤原始物质有直接关系。腐泥煤的氢含量比腐植煤高，一般在6%以上，有时可达11%；而腐植煤的氢含量一般不超过6%.最低为1%左右。随着变质程度的加深，氢含量有逐渐减少的趋势。

3.氧

煤中氧的含量变化很大，并随变质程度加深而降低。泥炭中氧含量为30-40%，褐煤中氧含量高达15～30%，烟煤为1～16%，无烟煤更不，一般小于2%。当煤氧化时，氧含量迅速增高，碳、氢含量明显降低。因此，氧含量是确定煤层风、氧化带深度的主要指标之一。

4.氮

氮在煤中含量较少，它主要来自成煤植物中的蛋白质。碳含量小于75%的某些褐煤，氮含量可达2～2.7%，无烟煤为0.5～1.5%。氮含量随变质程度增高稍有降低。

在高温加工时，一部分氮转化为氨及吡啶类等有机含氮化合物，这些化学产品可回收制成硫酸铵、尿素、氨水等氮肥。

5.硫

硫是煤的有害物质。它在煤中常以三种形式出现，第一种为硫化物硫，绝大部分是以黄铁矿FeS2和少量白铁矿FeS2硫形态存在；第二种为有机硫，主要来自成煤时植物和微生物中的蛋白质；第三种为硫酸盐硫，主要是石膏CaS04·2H20中的硫。煤中硫的含量一般在0.5～3.0%之间，我国煤中硫含

量低的小于0.2%，高的可超过15%。根据全硫含量的多少，将原煤分为：特低硫煤，干燥煤样全硫g

S小于或等于1.0%；

Q

低硫煤大于1.0-1.5%；中硫煤大于1.5～2.5%；富硫煤大于2.5～4.0%；高硫煤大于4.0%。一般炼焦用煤的含硫量小于1.0%。

硫对煤的综合利用危害极大。含硫煤在燃烧时与空气中的氧化合生成二氧化硫，它既腐蚀锅炉，又污染空气。炼焦煤中的硫，部分转入焦炭，降低了钢铁质量。生产实践证明，焦炭中含硫量每增加1.0%时，将使焦炭消耗量增加18～24%，溶剂(石灰石等)消耗量增加20%，高炉生产率降代20%。

硫是非常重要的化工原料。我国南方有些煤田的煤，如广西一些矿井所产的无烟煤含硫量极高，每采8t煤可收集1t 黄铁矿，这种煤可作为提炼硫磺的原料。

分析煤样全硫用f

S表示；干燥煤样全硫用g Q S表示。

Q

6.磷

磷也是煤中的有害成分。它在煤中含量极少，一般为0.001～0.1%，最高不超过1%。磷的含量虽少，但危害极大。在炼焦用煤中，磷进入到焦炭，又进入生铁中，使钢铁发生冷脆。根据磷的含量，将原煤磷(P g)分为：特低磷煤小于或等于0.01%；低磷煤大于0.0l～0.05%；中磷煤大于0.05-0.15%；高磷煤大于0.15%。炼焦用煤中磷的工业要求规定F8小于0.01%。

7.其它元素

煤中尚有锗Ge、锂Li、铍Be、镓Ga、钒V、铀U等有益伴生元素。这些元素在发展电子工业中、原子能及宇航等尖端科学技术领域中，已被广泛应用。因此，应重视煤中的稀有元素。

（三）煤的工业指标

为了有计划地勘探、设计建设矿井、合理地开发利用祖国的地下资源，要求对煤进行工业评价。通过工业分析测定煤中的水分、灰分、挥发分等煤质指标数值，标定煤质牌号和质量优劣，确定煤的工业价值和综合利用途径。对生产矿井来说，煤的工业分析指标数值是检验企业生产管理及产品质量的标志，也是计价标准。

1.水分

煤中的水分是一种有害物质。水分含量多，能加速煤的风化、破碎，甚至造成自然发火；同时，又增加运输负荷，影响装卸速度。作为燃料用煤，水分可降低煤的发热量。此外，水分还会影响化工等产品的产量与质量。

根据水在煤中存在的状态，将煤中所含的水分分为两种：外在水分和内在水分。外在水分是指在开采、运输、贮存、洗选等过程中，存留在煤炭表面的水分；内在水分则是指吸附、凝聚在煤炭毛细孔隙中的水分，它的含量与变质程度有关，变质程度低的煤中水分含量高，变质程度高的煤中水分

含量低。

在煤的工业分析中，一般用y

W表示煤样的全水分，它包

Q

括外在水分和内在水分；用W f表示分析煤样水分，或叫内在水分。

在各种煤中，水分含量见表1-1。

表1-1煤中水分含量表

2.灰分

煤完全燃烧后剩下的灰渣、称为灰分。它的主要成分有氧化铝A1203、氧化钙CaO、氧化硅Si02、氧化镁MgO、氧化铁Fe203及稀有元素的氧化物等。因此，灰分是煤中无机矿物质燃烧时剩余的固体残留物。

灰分有两种：内在灰分和外在灰分。内在灰分是指存在于成煤原始物质中的无机物，以及由河水带入沼泽中与植物遗体一起沉积的无机矿物质的总和。煤在洗选过程中，很难将内在灰分选掉。外在灰分是指在采煤、运输过程中混入煤中的顶底板岩石碎块。这种灰分通过洗选可以除掉。

灰分是评价煤质的重要指标。根据工业用煤要求，灰分小于10%的称特低灰煤；灰分大于10-15%的为低灰煤；灰分大于15～25%的为中灰煤；灰分大于25～40%的为富灰