煤化学 第七章 煤的化学性质
煤化学_第七章_煤的化学性质
第七章煤的化学性质第一节煤的氧化性质一、不同氧化条件下煤的氧化产物煤的氧化是研究煤结构和性质的重要方法，同时又是煤炭加工利用的一种工艺。
煤的氧化是在氧化剂作用下煤分子结构从复杂到简单的转化过程。
氧化的温度越高、氧化剂越强、氧化的时间越长，氧化产物的分子结构就越简单，从结构复杂的腐植酸到较简单的苯羧酸，直至最后被完全氧化为二氧化碳和水。
常用的氧化剂有:高锰酸钾、重铬酸钠、双氧水、空气、纯氧、硝酸等。
煤的氧化可以按其进展的深度或主要产品划分为外表氧化、轻度氧化中度氧化、深度氧化和完全氧化。
(一)煤的外表氧化氧化条件较弱，一般是在100 ℃以下的空气中进展，氧化反响发生在煤的外外表，主要形成外表碳氧络合物。
这种络合物不稳定，易分解为CO、CO2和H2O等。
煤经氧化后易于碎裂，外表积增加，使氧化加快。
煤的外表氧化虽然氧化程度不深，但却使煤的性质发生较大的变化，如热值降低、黏结性下降甚至消失、机械强度降低等，对煤的工艺应用有较大的不利影响。
(二)煤的轻度氧化1.轻度氧化条件及产物氧化条件有所增强，一般是在100～300 ℃的空气或氧气中氧化、100～200 ℃的碱溶液中用空气或氧气氧化或在80～100 ℃的硝酸溶液中氧化。
氧化的产物主要是可溶于碱液的高分子有机酸，称为再生腐植酸。
再生腐植酸与煤中的天然腐植酸结构和性质相似，通过研究再生腐植酸可以得到煤结构的信息，同时，腐植酸又有许多用途，如作为肥料使用，可刺激植物生长、改进土壤、蔬菜病虫害防治、饲料添加剂等;在工业上可用做锅炉除垢剂、混凝土减水剂、硬水软化剂、型煤黏结剂、水煤浆添加剂等。
泥炭、褐煤、风化煤被碱所抽提的物质称为腐植酸。
腐植酸具有弱酸性，它不是单一的化合物，是由多种结构相似但又不一样的高分子羟基芳香酸所组成的复杂混合物。
它的组分既不具有塑性，也不具有弹性，而是一种高分子的非均一缩聚物。
它既不溶解于水，又不结晶，是一种无定形的高分子胶体。
按腐植酸在不同溶剂中的溶解度和颜色，一般可分成三个组分，即黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸(见图7-1)。
煤化学-复习要点汇总知识讲解
绪论煤化学的概念：煤化学是研究煤的生成、组成、结构、性质、分类以及他们之间的相互关系的科学。
煤的主要用途：燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化以及其他深加工产品等。
煤炭的产量逐年增加的原因：钢材、水泥、焦炭、电力、电解铝。
CCT（洁净煤技术）是指在煤炭开采、加工、转化、利用的过程中减少污染和提高效率的新技术的总称。
主要包括①煤炭开采②煤炭加工③煤炭燃烧④煤炭转化⑤ 污染物排放控制与废弃物处理第一章煤的生成煤的定义：煤是植物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学的作用而转变成的沉积有机矿产。
我国的主要聚煤期：新生代中生代古生代（晚古生代、早古生代）植物的有机族可以分为四类1、糖类以及衍生物（碳水化合物）2、木质素3、蛋白质4、脂类化合物（包括脂肪、树脂、蜡质、角质、和孢粉质）成煤环境1、首先需要大量的植物的持续繁衍2、其次是植物遗体不致全部被氧化分解3、地质作用的配合煤炭的成因类型：根据形成的物质基础而划分的煤炭的类型称为成因类型。
主要是：腐植煤、腐泥煤、残植煤、腐植腐泥煤。
煤炭的成煤过程：植物——泥炭——褐煤——烟煤、无烟煤泥炭化煤化作用泥炭的有机组成主要包括：1、腐植酸2 、沥青质3 、未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素、果胶质和木质素4 、变化不多的壳质组，如角质膜和孢粉等变质作用因素：影响变质作用的因素主要有温度、压力和时间第二章煤的工业分析和元素分析煤的的组成及其复杂，是由无机组成和有机组成构成的混合物。
无机组成主要包括黏土矿、石英、方解石、石膏、黄铁矿等矿物质和吸附在煤中的水；有机组分主要是由C、H、O、N、S 等元素构成的复杂高分子有机化合物的混合物。
工业分析是确定煤化学组组成的最基本方法，他是在规定的条件下，将煤的组分分为水分、灰分、挥发分、固定碳。
煤炭中的水分可分为游离水和化合水。
煤中的游离水是指与煤呈物理态结合的水，它吸附在煤的外表面和内部空隙中。
煤中的游离水可以分为两类，即在常温的大气中易失去的水分和不易失去的水分。
第七章 煤的化学性质
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（ 2 ） 工业上的应用 轻度氧化生成腐植酸类物质用于水泥减水剂、锅炉除垢 剂、锅炉硬水软化剂、钻井泥浆调整剂、浮选药剂、制 造偶氮染料和硫化染料、涂料（船底漆防污剂、抗腐蚀 剂）、粘结剂（煤砖、煤球和型焦）、脱硫剂（石油馏 分、煤气、焦炭）、煤-油混烧稳定剂、煤粉运输用分散 剂、皮革颜色分散剂、香肠肠衣浸润剂、食品防腐剂、 酿酒促酵剂、工业废水废气净化剂、陶瓷添加剂。腐植 酸还可以用于医药， 可调整机体的免疫功能、抑制肿瘤 的生长、调节内分泌、并有止血和活血作用。
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第二节 煤 的 加 氢
一、煤加氢的概念： 在一定条件下，通过化学反应在煤的有机质分子 上增加氢元素的比例，以改变煤的分子结构和性 质。 煤加氢是煤十分重要的化学反应，是最具有发展 前途的煤转化技术。煤的加氢可制取洁净的液体 燃料，也可脱灰、脱硫制取溶剂精制煤，还可生 产结构复杂和有特殊用途的化工产品等。
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煤的风化与自燃：
（一） 煤的风化 煤的风化：是指离地表较近的煤层，经受风、雪、雨、露、 冰冻、日光和空气中氧等的长时间作用，使煤的性质发生一 系列不利变化，这种现象称为煤的风化。在浅煤层中被风化 了的煤称为风化煤。被开采出来存放在地面上的煤，经长时 间与空气作用，也会发生缓慢的氧化作用，使煤质发生变化， 这一过程也称为风化作用，但不叫风化煤。原因？
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（ 1 ） 脱氧反应： 研究表明，加氢反应初期氢几乎全部 消耗于脱氧，以后氢耗量急增是因为有大量气态烃和富 氧液体生成。
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（ 2 ） 脱硫反应： 脱硫与脱氧一样比较容易进 行。 有机硫中硫醚最易脱除， 噻吩最难， 一般 要用催化剂。以二苯并噻吩为例说明脱硫过程： 反应条件：300℃，H2 104大气压，Co/Mo催化剂。
煤的物理性质及化学组成分析
煤的物理性质及化学组成分析煤是一种重要的化石燃料，广泛应用于能源、化工等领域。
了解煤的物理性质和化学组成分析对于研究煤的利用价值、燃烧特性以及环境影响具有重要意义。
一、煤的物理性质煤的物理性质主要包括外观、密度、热值、挥发分、灰分等指标。
首先，煤的外观可以分为煤块、煤粉、煤炭等形态，不同形态的煤在燃烧过程中的特性也有所不同。
其次，煤的密度是指单位体积煤的质量，密度的高低与煤的组织结构、矿物质含量等因素有关。
再次，煤的热值是指单位质量煤所释放的热量，煤的热值与其碳含量、氢含量等有关。
此外，煤的挥发分是指在一定温度下，煤中可挥发的成分，挥发分的含量与煤的燃烧性能密切相关。
最后，煤的灰分是指在煤的燃烧过程中，残留下来的无机物质，灰分的含量与煤的燃烧效率、环境污染等有关。
二、煤的化学组成分析煤的化学组成分析主要包括元素组成、有机质组成等指标。
首先，煤的元素组成是指煤中各种元素的含量，其中碳、氢、氧、氮、硫等元素是煤中主要的组成成分。
其次，煤的有机质组成是指煤中有机物质的种类和含量，有机质主要包括纤维素、半纤维素、木质素等。
煤的有机质组成对于煤的燃烧特性、煤的利用价值等具有重要影响。
三、煤的利用价值与环境影响煤作为一种重要的能源资源，具有广泛的利用价值。
煤可以用于发电、冶金、化工等行业，为社会经济的发展提供了重要的能源支持。
然而，煤的利用也带来了一系列的环境问题。
煤的燃烧会释放大量的二氧化碳、二氧化硫等有害气体，对大气环境造成污染，加剧了全球气候变化。
此外，煤矿开采和煤炭运输等过程也会对生态环境造成破坏。
因此，研究煤的物理性质和化学组成分析，既有助于提高煤的利用效率，又有助于减少煤燃烧对环境的影响。
总结起来，煤的物理性质和化学组成分析对于研究煤的利用价值、燃烧特性以及环境影响具有重要意义。
通过了解煤的外观、密度、热值、挥发分、灰分等物理性质，可以更好地评估煤的质量和燃烧特性。
同时，煤的化学组成分析可以揭示煤中各种元素和有机质的含量，为研究煤的利用价值提供依据。
高中化学煤的知识点总结
高中化学煤的知识点总结煤的化学性质和组成煤是一种重要的化石燃料，其形成源于古代植物在地下经过长时间的地质作用和化学变化。
在高中化学课程中，了解煤的化学性质和组成对于理解能源转化和环境保护具有重要意义。
一、煤的化学组成煤主要由碳、氢、氧、氮和硫组成，其中碳是最主要的元素。
煤的化学组成可以通过元素分析来确定，通常表示为碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）和硫（S）的含量百分比。
除了这些主要元素外，煤中还可能含有磷、灰分和其他微量元素。
二、煤的物理性质煤的物理性质包括颜色、光泽、硬度、密度、孔隙率和层理等。
煤的颜色通常为黑色或暗棕色，具有暗淡至亚金属光泽。
煤的硬度较低，可以用钢针轻易刻画。
密度一般在 1.2-1.4 g/cm³之间，孔隙率较高，有利于煤的燃烧和气化。
三、煤的分类根据煤化程度的不同，煤可以分为泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤等。
泥炭是煤化程度最低的煤，含有较多的水分和挥发分。
褐煤是介于泥炭和烟煤之间的一种煤，碳含量较高，但仍然含有较多的水分。
烟煤是最常见的煤种，具有较高的碳含量和较低的水分。
无烟煤是煤化程度最高的煤，碳含量最高，水分和挥发分最低。
四、煤的化学反应1. 燃烧：煤在空气中燃烧时，主要发生氧化反应，生成二氧化碳（CO₂）和水（H₂O），同时释放能量。
2. 气化：在缺氧条件下，煤可以转化为气体燃料，如一氧化碳（CO）、氢气（H₂）等。
3. 液化：煤可以在高温高压下与氢气反应，转化为液态燃料，如甲醇等。
五、煤的工业应用煤是重要的工业原料和能源，广泛应用于发电、钢铁制造、化工产品生产等领域。
煤的燃烧是最主要的能源利用方式，而煤的气化和液化技术也在不断发展中。
六、煤的环境影响煤的燃烧会产生大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物，对环境造成严重影响。
因此，减少煤的使用和开发清洁煤技术是当前环境保护的重要课题。
七、煤的化学处理为了减少煤燃烧产生的污染物，可以对煤进行化学处理，如脱硫、脱硝等。
煤炭的物理和化学性质
煤炭的物理和化学性质一、煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。
它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。
包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。
其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。
煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。
1.颜色——是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。
呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。
2.光泽——是指煤的表面在普通光下的反光能力。
一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。
煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。
3.粉色——指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。
呈浅棕色—黑色。
一般是煤化程度越高，粉色越深。
4.比重和容重——煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。
煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。
煤的容重是计算煤层储量的重要指标。
褐煤的容重一般为1.05～1.2，烟煤为1.2～1.4，无烟煤变化范围较大，可由1.35～1.8。
煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。
在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。
5.硬度——是指煤抵抗外来机械作用的能力。
根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。
煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～2.5；无烟煤的硬度最大，接近4。
6.脆度——是煤受外力作用而破碎的程度。
成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。
在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。
煤化学_煤的物理性质和物化性质
1.3 煤的可磨性 grindability
煤的可磨性是指煤磨碎成粉的难易程度。目前， 国际上普遍采用哈特葛罗夫法评定煤的可磨性 (Hardgrove grindability index , HGI )。其基本依据 是研磨煤粉所消耗的功与新产生的表面积成正比。
实际上是利用球磨法ball-mill method将一定粒度 的煤a sized coal在磨机中在给定转速和转数的情况下 at a given rate for a given number of revolutions，测 定物料粒度组成的变化change in size consist 。
1. 真(相对)密度 True Relative Density, TRD (真比重) 1.1 真密度的概念：20℃时煤的质量与同体积(不包括煤的 所有孔隙)水的质量之比。
1.2 真密度的用途： 真密度是煤的主要物理性质之一，在研 究煤的分子结构、确定煤化程度、制定煤的分选密度时， 都会用到煤的真密度。
HGI,%
可磨性与煤化程度的关系
在低煤化度阶段，随煤化程度的增加，煤的 可磨性缓慢增加，在碳含量为 87%～ 90%时，可 磨性迅速增大，在碳含量为 90%左右达到最大值， 此后随煤化程度的进一步提高而迅速下降。
第三节 煤的热性质
煤 的 热 性 质 － 比 热 specific heat ， 导 热 性 heat conductivity，热稳定性thermal stability
第二节 煤的机械性质mechanical properties
机械性质的概念：煤的机械性质是指煤在机械力作用 下，所表现的各种特性，如硬度hardness、脆度 brittleness/frangibility/friability、可磨性grindability等， 这些性质对煤的开采、破碎crushing、燃烧 combustion、气化gasification和成型briqueting等工艺 过程有实用意义。 1. 煤的硬度
高等煤化学chap5 煤的化学性质
III 碱性介质中，用KMnO4或H2O2氧化
煤的中度氧化－可控
IV
条件与III相同,但增加氧化剂用量,延长反应时间
可溶于水的苯羧酸 煤的深度氧化－可控
V 完全氧化
CO2和H2O 煤的完全氧化
第一节 煤的氧化
二、煤的风化
1、煤风化的概念 煤的风化是指离地表较近的煤层，经受风、雪、雨、
露、冰冻、日光和空气中氧等的长时间作用，使煤的性 质发生一系列不利变化，如发热量下降、灰分增加、粘 结性消失、强度块度下降等，这种现象称为煤的风化。
防止煤自燃的措施是隔离空气或增强通风，不使热量 积聚。
第二节 煤的加氢
一、煤加氢的概念 在一定条件下，通过化学反应在煤的有机质分子
上增加氢元素的比例，以改变煤的分子结构和性质。 煤加氢分轻度加氢和深度加氢两种。轻度加氢几
乎不破坏煤的大分子结构，而深度加氢则会对煤的大 分子结构彻底破坏，形成小分子化合物。
煤的深度氧化－可控
IV
条件与III相同,但增加氧化剂用量,延长反应时间
可溶于水的苯羧酸 煤的深度氧化－可控
V 完全氧化
CO2和H2O 煤的完全氧化
煤和烃类元素组成 发分 烟煤
高挥 发分 烟煤
褐 煤
煤沥 青
甲 苯
粗石 油
汽油
甲 烷
C 93.7 88.4 80.3 72.7 87.4 91.3 83.8 86 75
第二节 煤的加氢
二、煤加氢的主要目的：
制备液体燃料
煤与烃类的元素组成典型 数据见表。
通过对煤加氢，可以破坏 煤的大分子结构，生成 分子量小、H/C原子比 大、结构简单的烃，从 而将煤转化为液体油。
煤变油工厂
第三节 煤的磺化
表-煤的理化性质及危险特性
表-煤的理化性质及危险特性
本文档将介绍煤的理化性质及危险特性。
煤是一种重要的矿石
资源，对于了解煤的性质和潜在风险具有重要意义。
煤的理化性质
以下是煤的一些重要的理化性质：
1. 煤的颜色：煤的颜色可以分为黑色、棕色和灰色等不同类型。
2. 煤的化学成分：煤主要由碳、氢、氧、氮等元素组成，同时
还含有其他杂质元素。
3. 煤的燃点：煤可以燃烧，其燃点取决于煤的类型和含水量。
4. 煤的密度：煤的密度可以根据不同类型的煤进行测量，密度
通常与煤中的含水量和灰分有关。
5. 煤的灰分：煤中的灰分是指煤在燃烧过程中残留下来的无机
物质。
煤的危险特性
煤具有一些潜在的危险特性，需要注意以下几点：
1. 煤的可燃性：煤是可燃物质，容易引发火灾和爆炸。
在煤的
存储和使用过程中需要注意防火措施。
2. 煤尘的爆炸性：煤尘可以形成可燃的混合物，如果遇到火源
或高温，容易引发爆炸。
3. 煤的有害气体：煤的燃烧会产生一些有害气体，如二氧化碳、二氧化硫等。
需要在燃烧过程中注意通风和排除有害气体。
4. 煤矿事故：煤矿作为煤的主要产地，存在一定的事故风险，
需要加强煤矿安全管理。
以上是煤的理化性质及危险特性的一些简要介绍，希望对您有
所帮助。
煤的化学性质
煤炭小知识（三）在煤炭勘探、采选、运输和贸易的众多领域中，煤的工业分析，元素分析及其他煤质分析项目的测定数据，具有广泛的用途。
为了统一标准和使用方便，中国现行国家标准中规定了煤质和煤分析有关的术语、定义、基准及符号。
为使大家阅读资料时快速查对，尽快了解符号的含义，特将各种符号及其名称、含义汇总如下：一、部分煤质及工艺性质分析项目名称、符号及含义123二、煤质分析中常用的基准（表示分析结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的）②各种基准制样时，都有严格的规定，如空气干燥基规定：在制煤样时，若在室温下连续干燥1小时后，煤样质量变化不超过0.1%，则为达到空气干燥状态。
③为了区别以不同基表示煤质分析结果，采用基准标在有关符号的右下角，如Ad（干燥基灰分）、Mar（收到基水分）。
④上述基准（简称“基”）都是用各英文名词的开头字母表示：空气干燥基air dried basis缩写为ad;干燥无灰基dry ash free basis编号为daf;干燥无矿物质基dry mineral matter free basis缩写为 dmmf。
4三、项目细划分的下标符号高位发热量）、Qnet,p,ar（收到基恒压低位发热量）、Minh,ar（收到基内在水分）等。
四、不同基准之间的关系5五、不同基准的换算公式注：①Mad—空气干燥基水分；Mar—收到基水分；Aad—空气干燥基灰分；Aar—收到基灰分；Ad—干燥基灰分；MMad—空气干燥基矿物质；MMar—收到基矿物质；MMd—干燥基矿物质。
②要求基=已知基×（要求基与已知基交点分数式）。
例如：已知收到基挥发分V ar，求干燥基挥发分Vd，其公式为Vd=V a r×100/(100-Mad);已知空气干燥基高位发热量Qgr,ad,求干燥无灰基高位发热量Qgr,daf,其公式为Qgr,daf=Qgr,ad×100/(100-Mad-Aad).6。
煤的性质
• 煤的风化、自燃 2、煤的自燃 煤风化过程的实质是煤的氧化过程，是放热过程 如果煤氧化释放的热量不能及时散发，则会被煤吸收 而使煤温度提高。温度的提高又促使煤剧烈的氧化，放 热更多。当温度达到煤的温度着火点就会发火燃烧，故 称为自燃。 风化是由于煤低温氧化热量积累而燃烧。
b. 惰质组：是由植物的木质纤维组织经过丝炭化作用形 成的。惰质组也是煤中比较常见的一种显微组分，在 煤中的含量约为10%~20%。
c. 壳质组：是由植物有机组分中化学性质稳定的角质层， 孢粉、树脂、树蜡等保存在煤中形成的。成煤过程中 几乎没有发生质的变化，其原始形态特征保存完好。 壳质组在煤中的含量不多。
热稳定性差的块煤在气化或燃烧时迅速爆裂成小块或煤粉，轻则 炉内结渣，增加炉内阻力和带出物，降低气化或燃烧效率，重则 破坏整个气化过程，甚至造成停炉事故。因此，块煤气化或燃烧 要求有足够的热稳定性。
6、煤的电性质与磁性质
主要包括导电性，介电常数、磁化率等。煤的电、磁性质， 对于煤的结构研究及其工业应用具有很大的意义。
氧化丝质体，胞腔充填黄铁矿
二、煤的物理性质
颜 色 和 光 泽
断 口 和 裂 隙
煤 的 密 度
煤 的 机 械 性 质
煤 的 热 性 质
电 性 质 与 磁 性 质
煤 的 光 学 性 质
1、煤的颜色和光泽
• 煤的颜色 煤的颜色是指新鲜（未被氧化）的煤块表面的天然 色彩，它是煤对不同波长的可见光吸收的结果。 条痕色：煤在磁板上划出条痕的颜色，反映煤真 正的颜色轭。 • 煤的光泽 煤的光泽是指煤的新鲜断面对正常可见光的反射能 力，是肉眼鉴定煤的标志之一。
第一章
煤化学基础
Байду номын сангаас气 煤
煤化学0792
煤化学0792一、简介煤化学是研究煤的化学性质、组成和相应的反应过程的科学领域。
煤是地球上最重要的化石能源之一，而煤化学则致力于深入了解煤的结构和性质，以便更好地利用和开发煤资源。
煤的主要成分是碳、氢、氧、氮、硫等元素，其组成和结构的复杂性使得煤具有许多特殊的化学性质。
通过煤化学的研究，可以了解煤的燃烧特性、裂解产物的生成规律、煤的气化和液化过程等。
在实际应用中，煤化学也涉及到煤的转化和利用，如煤的加工、燃烧、制气、制油等。
二、煤的结构和化学性质1. 煤的结构煤是由有机质经过地质作用形成的，其主要成分是碳化合物。
煤的晶体结构非常复杂，由碳、氢、氧、氮和硫等原子组成的有机分子，以及微量的无机杂质组成。
煤的结构主要包括芳香核、侧链和杂原子等部分。
煤的芳香核是由苯环和脂环组成的，其中苯环是煤结构中最基本的单元。
侧链则是连接在苯环上的烷基、酚基、醚基等有机基团。
杂原子一般指含氮、氧、硫等元素的杂原子，它们会影响煤的反应性质。
2. 煤的化学性质煤的化学性质主要包括气化性质、液化性质、燃烧性质和裂解性质等。
煤的气化性质是指煤在高温条件下与气体的反应性质。
煤的气化可以产生一系列气体，如氢气、一氧化碳、二氧化碳等，这些气体可以被利用于发电、制造化学品等领域。
煤的液化性质是指煤在高温高压下转化为液体燃料或化学原料的性质。
煤的液化可通过热解或溶剂处理等方式进行，液化产物可用于燃料、化工等领域。
煤的燃烧性质是指煤在供氧条件下燃烧的特性。
煤的燃烧能产生热能，被广泛应用于能源领域。
煤的裂解性质是指煤在高温下分解为气体、液体和固体产物的性质。
这些产物可以进一步用于能源转化和化学工业。
三、煤化学的应用煤化学的研究和应用对于煤资源的高效利用和减少环境污染具有重要意义。
以下是煤化学的一些主要应用领域：煤的气化是将煤转化为气体燃料的过程，可以通过高温下与气体反应或间接气化的方式进行。
气化产物主要包括一氧化碳、氢气和一些有机化合物。
煤的化学成分与性质
煤的化学成分与性质1. 煤的基本概述煤是一种化石燃料，由植物残骸在地下经过生物、地质过程形成的。
煤在能源生产和工业生产中起着重要的作用。
煤中含有丰富的碳元素，因此可以通过燃烧来释放能量。
另外，煤还含有其他元素和化合物，这些成分决定了煤的化学成分和性质。
2. 煤的主要组分煤的主要组分是碳、氢、氧和不同量的氮、硫和灰分。
这些组分的比例决定了煤的高热值、燃烧特性和煤的种类。
以下是煤中主要成分的详细介绍：煤中的主要成分是碳。
碳的含量一般在60%至90%之间，不同的煤种具有不同的碳含量。
碳是煤燃烧的主要能源来源，燃烧时碳与氧反应产生二氧化碳和热能。
2.2 氢（H）氢是煤中的第二主要成分，通常含量在3%至7%之间。
和碳一样，氢也是煤燃烧的重要能源来源。
煤中的氢主要以水的形式存在。
2.3 氧（O）氧是煤中的第三主要成分，通常含量在5%至20%之间。
氧的存在会影响煤的燃烧特性和煤的高热值。
高氧含量的煤在燃烧时会产生较高的热量和烟雾。
氮是煤中的重要杂质，其含量一般在0.5%至3%之间。
高氮含量的煤在燃烧时会产生氮氧化物，这是大气污染的主要来源之一。
2.5 硫（S）硫是煤中的另一个重要杂质，其含量一般在0.2%至5%之间。
煤中的硫在燃烧时会产生二氧化硫，这是一种对环境有害的气体。
2.6 灰分（ash）灰分是煤中的非燃烧部分，包括矿物质、水和其他无机物。
灰分的含量一般在2%至30%之间。
灰分的存在会影响煤的燃烧特性和煤的使用价值。
3. 煤的性质煤的性质由其化学成分和物理结构决定。
以下是几个与煤的性质相关的重要因素：3.1 热值煤的热值是指燃烧单位质量煤所释放的热能。
煤的热值与其化学成分密切相关，高碳和高氢含量的煤通常具有更高的热值。
3.2 燃烧特性不同种类的煤具有不同的燃烧特性。
例如，贫煤（含碳量较低）燃烧时烧灼速度较慢，燃烧效率低，而富煤（含碳量较高）燃烧时烧灼速度快，燃烧效率高。
3.3 可燃性煤的可燃性指的是煤在给定的条件下能够燃烧的程度。
煤的性质资料
3.1 煤的物理性质－煤的机械性质
煤的耐磨硬度：指用磨料抛光时显微组分的抗磨强度。 软的显微组分磨损快，容易凹下，硬的显微组分磨损慢， 相对突出，显示突起。
煤的耐磨硬度与煤的煤化程度、显微组分的关系：
惰质组中除了微粒体外一般大于镜质组；镜质组中结构 镜质体相对较大；壳质组中孢子体、角质体突起明显，其次为
煤的颜色 ：新鲜煤块表面的自然色彩。反映煤表面对可见光
的选择吸收能力。
表色：煤表面反射光线所显示的颜色。 与宏观煤岩类型和煤的变质程度有关:
褐煤－褐色或黑褐色 烟煤－黑色，无烟煤－灰黑至钢灰色
条痕：煤粉末的颜色。一般常用镜煤或较纯净的亮煤在脱釉 的瓷板上刻划的条痕而得到。 主要与煤的变质程度有关: 褐煤－浅棕色 和1／3焦煤－棕黑色 贫瘦煤和贫煤－黑色 长焰煤、弱粘煤不粘煤－棕色 肥煤和焦煤－黑色略带棕色 无烟煤－钢灰色 气煤 瘦煤、
3.1 煤的物理性质－煤的机械性质
煤的显微硬度：指煤对坚硬物体压入 的对抗能力。 通过显微镜下，正四锥体金刚石压 头在规定的试验力和一定作用时间内 压入显微组分的程度来测定。 压痕越大，显微硬度越小。反之越大。 煤的显微硬度与煤的煤化程度（见图）、 显微组分、成煤环境有关： 惰质组>镜质组>壳质组 强还原煤<弱还原煤
煤光泽强弱与煤岩成分、煤化程度和的成因类型的关系:
镜煤﹥亮煤﹥暗煤
丝炭呈丝绢光泽
随煤化程度提高而增强
暗淡光泽→沥青光泽→玻璃光泽→金刚光泽→似金属光泽 褐煤－暗淡光泽 泽或弱玻璃光泽 长焰煤－沥青光泽 气煤－强沥青光 贫煤－金
肥煤－玻璃光泽 焦、瘦煤－强玻璃光泽 刚光泽 无烟煤－似金属光泽
3.1 煤的物理性质－煤的表面性质
3.1 煤的物理性质－煤的密度
煤化学复习重点总结
第二章煤的生成一、腐植煤的成煤作用过程1、从植物死亡，堆积到转变为煤经过一系列复杂的演变过程，此过程称为成煤作用。
成煤作用可划分为两个阶段：即泥炭化作用和煤化作用。
（1）泥炭化作用：高等植物残骸在泥炭沼泽中，经过生物化学和地球化学作用演变成泥炭的过程。
（2）煤化作用：泥炭在以温度和压力为主的作用下变化为煤的过程。
2、煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。
在温度和压力影响下，泥炭进一步变为褐煤（成岩作用），再由褐煤变为烟煤和无烟煤（变质作用）。
褐煤影响煤变质的因素主要有温度、压力和时间。
第三章煤岩学一、煤岩学研究方法分为宏观研究法和微观研究法。
宏观方法：肉眼或放大镜观察；微观方法：用显微镜研究；二、煤的显微组分，按其成因和工艺性质的不同可分为镜质组、壳质组、惰性组三大类，研究煤结构时一般采用镜质组作为研究对象。
第四章煤的结构一、煤的结构包括大分子结构和物理空间结构。
1、煤大分子结构：多个相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成的，这种基本结构单元分为分规则和不规则两部分。
（1）规则部分由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、硫等元素）缩聚而成，称为基本结构单元的核或芳香核。
（2）不规则部分是连接在核周围的烷基侧链和各种官能团（含氧、硫、氮官能团）；含氧官能团：羟基、羧基、羰基、甲氧基、醚键；含硫官能团：硫醇、硫醚、二硫醚、硫醌、杂环醚；含氮官能团：六元杂环、吡啶环、喹啉环；2、煤结构模型的分为化学结构模型和物理结构模型。
化学结构模型：Fuchs Given、Wiser、本田、Shinn结构模型等；物理结构模型：Hirsch模型、交联模型、两相模型、单相模型；二、煤大分子结构的现代概念1、煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩聚物；2、结构单元的核心是缩合芳香核；3、结构单元的周边有不规则部分；4、结构单元之间由桥键连接；5、氧、氮、硫的存在形式；6、低分子化合物；7、煤化程度对煤结构的影响第五章煤的工业分析和元素分析一、煤是由无机组分和有机组分组成。
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第七章煤的化学性质第一节煤的氧化性质一、不同氧化条件下煤的氧化产物煤的氧化是研究煤结构和性质的重要方法，同时又是煤炭加工利用的一种工艺。
煤的氧化是在氧化剂作用下煤分子结构从复杂到简单的转化过程。
氧化的温度越高、氧化剂越强、氧化的时间越长，氧化产物的分子结构就越简单，从结构复杂的腐植酸到较简单的苯羧酸，直至最后被完全氧化为二氧化碳和水。
常用的氧化剂有:高锰酸钾、重铬酸钠、双氧水、空气、纯氧、硝酸等。
煤的氧化可以按其进行的深度或主要产品划分为表面氧化、轻度氧化中度氧化、深度氧化和完全氧化。
(一)煤的表面氧化氧化条件较弱，一般是在100 ℃以下的空气中进行，氧化反应发生在煤的内外表面，主要形成表面碳氧络合物。
这种络合物不稳定，易分解为CO、CO2和H2O等。
煤经氧化后易于碎裂，表面积增加，使氧化加快。
煤的表面氧化虽然氧化程度不深，但却使煤的性质发生较大的变化，如热值降低、黏结性下降甚至消失、机械强度降低等，对煤的工艺应用有较大的不利影响。
(二)煤的轻度氧化1.轻度氧化条件及产物氧化条件有所增强，一般是在100～300 ℃的空气或氧气中氧化、100～200 ℃的碱溶液中用空气或氧气氧化或在80～100 ℃的硝酸溶液中氧化。
氧化的产物主要是可溶于碱液的高分子有机酸，称为再生腐植酸。
再生腐植酸与煤中的天然腐植酸结构和性质相似，通过研究再生腐植酸可以得到煤结构的信息，同时，腐植酸又有许多用途，如作为肥料使用，可刺激植物生长、改良土壤、蔬菜病虫害防治、饲料添加剂等;在工业上可用做锅炉除垢剂、混凝土减水剂、硬水软化剂、型煤黏结剂、水煤浆添加剂等。
泥炭、褐煤、风化煤被碱所抽提的物质称为腐植酸。
腐植酸具有弱酸性，它不是单一的化合物，是由多种结构相似但又不相同的高分子羟基芳香酸所组成的复杂混合物。
它的组分既不具有塑性，也不具有弹性，而是一种高分子的非均一缩聚物。
它既不溶解于水，又不结晶，是一种无定形的高分子胶体。
按腐植酸在不同溶剂中的溶解度和颜色，一般可分成三个组分，即黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸(见图7-1)。
腐植酸类物质一般是指由腐植酸及其派生出来物质的总称，它包括腐植酸的各种盐类(钠、钾、铵等)、各种络合物(络腐酸、腐植酸—尿素等)以及各种衍生物(硝基腐植酸、氧化腐植酸、磺化腐植酸等)。
而硝基腐植酸又是腐植酸类物质中的一大类，它本身又有各种盐类、各种络合物以及各种衍生物。
广义地说，腐植酸类物质也包括天然含腐植酸的煤(泥炭、褐煤和风化煤)。
2.腐植酸类物质的制备方法(1)原料的选择①腐植酸含量。
这是选择原料的一个重要指标，它包括总酸性基、羧基、醌基、交换容量、凝结限度、生物活性等。
不同产品及不同用途对腐植酸中的具体指标有不同要求，并不是只要求腐植酸含量高就好。
如生产作物生长刺激素时，不仅要求原料中腐植酸含量高，而且更希望腐植酸含量中的生物活性高，这样的产品有利于刺激作物生长。
所以，原料选择必须考虑产品及应用对象。
②原料中灰分含量。
灰分在生产过程中都是无效成分，希望越低越好。
(2)原料的预处理包括原料的干燥、粉碎、除尘和脱钙等方面。
在腐植酸加工过程中是重要的一环。
它对产品的质量、产品的收率和产品的成本都有一定的影响。
①干燥。
干燥通常采用自然干燥和机械干燥两种方式。
自然干燥是把水分高的原料，散放到地面上，让其自然蒸发干燥。
第二种是滚筒干燥器干燥，干燥器是一种卧式滚筒，有机械带动可以回转。
将热风炉来的烟道气和需干燥的物料同时从圆筒一端加入，烟道气和物料在圆筒中不断翻滚流动至另一端，烟道气放空，经干燥后的原料进入下一工序。
第三种干燥形式是干燥同破碎都在同一设备里进行，把含水较高而未经干燥的原料煤，送入球磨机内通人烟道气，一边干燥，一边粉碎。
②粉碎。
腐植酸产品的工业生产，大多数是固液两相的化学反应，为了取得高的反应速率和收率，固相表面积是非常重要的工业条件，因此，对原料煤粉碎和磨碎细度有比较高的要求，通常要求40～80网目。
③输送。
粗料输送一般选用胶带输送机的斗式提升机。
粉料输送采用埋刮板输送机和气流管道输送器。
管道输送采用负压，避免粉料外泄污染环境和浪费物料。
④脱钙和除灰。
为了提高生产过程中腐植酸收率和氨化效果，将原料煤中与腐植酸结合的钙、镁离子预先进行酸化除去，其化学反应式为脱除钙、镁时，盐酸、硫酸和硝酸都可以应用。
但是用硫酸时反应后产物硫酸钙和硫酸在水中的溶解度小，用水洗法洗涤时不易洗净，仍有一部分硫酸钙和硫酸镁留在产品中，将影响产品质量，所以采用硫酸脱除钙、镁离子不如盐酸和硝酸效果好，生产中一般利用无机废酸，如盐酸。
(3)几种腐植酸类物质制备方法①固体腐植酸钠。
原料煤与水混合湿磨，加碱配料，经抽提、沉降、湿沉渣洗涤、蒸发浓缩和烘干。
②纯硝基腐植酸。
方法一是:先将褐煤或风化煤用稀酸硝化制取硝化煤(粗硝基腐植酸)，再用稀碱溶液抽提，经酸化、过滤、洗涤、干燥制得。
方法二是:先从泥炭、褐煤或风化煤抽得腐植酸，再与稀硝酸反应，经过滤干燥制得。
③硝基腐植酸钠。
先使褐煤与40%的硝酸反应制得硝基腐植酸，再加氨水进行氨化中和制得。
④磺化硝基腐植酸。
先用硝酸氧解褐煤得粗硝基腐植酸，再用Na2S03或者NaHSO4磺化制取。
⑤铬腐植酸。
由褐煤或腐植酸与重铬酸钠反应制得。
⑥医药用纯腐植酸。
泥炭经盐酸洗涤，除部分矿物质，用硫酸酸化，其残留物经碳铵和硫铵的稀溶液抽提，经过滤，用硫酸酸化，其沉淀再次过滤、洗涤、干燥，在索氏抽提器中用乙醚抽提制得。
3.腐植酸的主要性质(1)腐植酸能或多或少地溶解在酸、碱、盐、水和一些有机溶剂中，因而可用这些物质为腐植酸的抽提剂。
而且腐植酸的钠盐、钾盐和铵盐可溶于水。
(2)腐植酸是一种亲水的可逆胶体，低浓度时是真溶液，没有黏度;而在高浓度时则是一种胶体溶液或称分散体系，呈现胶体性质。
加入酸或高浓度盐溶液可使腐植酸溶液发生凝聚。
一般使用稀盐酸或稀硫酸，保持溶液pH值在3～4之间时，此溶液经静止后就能很快析出絮状沉淀。
(3)腐植酸分子结构中有羧基和酚羟基等基团，使其具有弱酸性。
所以腐植酸可以与碳酸盐、醋酸盐等进行定量反应。
腐植酸与其盐类组成的缓冲液可以调节土壤的酸碱度，使农作物在适宜的pH值条件下生长。
(4)腐植酸分子上的一些官能团如羧基一COOH上的H+可以被Na+、K+、NH4+等金属离子置换出来而生成弱酸盐，所以具有较高的离子交换能力。
(5)由于腐植酸含有大量的官能团，可以与一些金属离子(Al3+、Fe2+、Ca2+、Cu2+、Cr3+等)形成络合物或整合物，故能从水溶液中除去金属离子。
(6)可溶于水的腐植酸盐能降低水的表面张力，降低泥浆的黏度和失水。
(7)腐植酸具有氧化还原性，如可将H2S氧化为硫，将V4+氧化为V5+;黄腐酸能把Fe3+还原为Fe2+，将AuCI-还原为Au等。
(8)腐植酸具有一定的生理活性，作为氢接受体可参与植物体内的能量代谢过程，对植物体内的各种酶有不同程度的促进或抑制作用，也能促进铁、镁、锰及锌等离子的吸收与转移等。
4.腐植酸类物质的主要应用(1)在农业上的应用腐植酸是有机质的重要组成部分，由于自身独特的化学组成和理化性质，对于提高土壤肥力有着重要作用。
它不但可以改良土壤的理化性质、刺激作物生长，而且还可以增强作物的抗逆性，改善农产品的品质等。
所以，腐植酸在农业生产中被人们广泛关注。
近几年来各种各样的腐植酸肥料也相继在市场上广泛出现。
目前，腐植酸肥料的生产原料大多采用的是不同腐植化程度的有机物料，例如草炭、褐煤、风化煤等，腐植化程度不同，其性质和组成是否相同，其作用是否一致等问题成为困扰腐植酸肥料生产的重要问题。
目前我国经审议定型的有腐植酸铵、腐植酸钠、硝基腐植酸铵等。
腐植酸肥料是植物生长的刺激剂，可增产粮食，也可作土壤改良剂、多功能除草剂、蔬菜生理病预防剂、饲料添加剂、杀虫杀菌剂、养殖池环境调整剂等。
(2)工业上的应用腐植酸类物质一般包括腐植酸类本身及其重要的衍生物硝基腐植酸类两大类，这两大类的酸和它们的一些盐类或整合物，例如，碱金属(钠、钾)盐、碱土金属(钙、钡)盐、铵盐、铋盐、钴盐、铝盐、铬腐植酸、胺盐、烷基胺盐以及酰胺盐等在工业上有较广泛的应用。
轻度氧化生成腐植酸类物质用于水泥减水剂、锅炉除垢剂、锅炉硬水软化剂、钻井泥浆调整剂、浮选药剂、制造偶氮染料和硫化染料、涂料(船底漆防污剂、抗腐蚀剂)、黏结剂(煤砖、煤球和型焦)、脱硫剂(石油馏分、煤气、焦炭)、煤—油混烧稳定剂、煤粉运输用分散剂、皮革颜色分散剂、香肠肠衣浸润剂、食品防腐剂、酿酒促酵剂、工业废水废气净化剂、陶瓷添加剂。
腐植酸还可以用于医药，可调整机体的免疫功能、抑制肿瘤的生长、调节内分泌，井有止血和活血作用。
(三)煤的中度氧化和深度氧化在200～300 ℃的碱性溶液中，用空气或氧气加压氧化;或在碱性介质中用高锰酸钾或双氧水氧化。
产物是可溶于水的复杂有机酸，如果增加氧化剂用量或延长氧化时间，生成的产物可以继续氧化为分子更小的苯羧酸甚至氧化为二氧化碳和水。
利用煤的中度氧化或深度氧化可以制备芳香羧酸。
煤经轻度氧化得到腐植酸类物质，如果继续气化分解，在氧化第三阶段和第四阶段条件下，可生成溶于水的低分子有机酸和大量二氧化碳。
低分子有机酸类包括草酸、醋酸和苯羧酸(主要有苯的二羧酸、三羧酸、四羧酸、五羧酸和六羧酸等)。
深度氧化产品是研究煤结构的重要方法。
制造水溶性有机酸的方法虽然很多，但目前尚没有实现工业性生产。
煤的深度氧化通常是在碱性介质中进行的，碱性介质的作用是使氧化生成的酸转变成相应的盐而稳定下来。
同时，由于碱的存在还能促使腐植酸盐转变为溶液，因此可以明显地减少反应产物的过氧化，从而达到控制氧化的目的。
常用的碱性介质是NaOH、Na2CO3、Ca(OH)2等。
如果采用中性或酸性介质，则会使CO2增加，而水溶性酸降低。
煤的深度氧化过程是分阶段进行的，氧化时，首先生成腐植酸，进一步氧化则生成各种低分子酸，如果一直氧化下去，则全部转变成CO2和H2O。
氧化过程又是一个连续变化过程，也就是边生成边分解的过程。
因此，适当控制氧化条件，可增加某种产品收率。
氧化剂的用量和氧化时间对氧化产物的收率影响很大。
用高锰酸钾氧化煤时，高锰酸钾的用量对氧化产物的收率有重大影响，见表7-2。
波内(Bone)等人对木质素、纤维素以及各种煤化程度的煤，用碱性高锰酸钾进行了深度氧化研究，结果见表7-3。
从表7-3可知，醋酸的收率较少，随煤化程度变化甚微;草酸的收率较多，且随煤化程度增加而减少;芳香族酸收率也较多，且随煤化程度增加而增加，增加的幅度也比较大；二氧化碳的收率很高，随着煤化程度的增加而显示出下降的趋势。
(四)煤的完全氧化煤的完全氧化是指煤在高温空气中的燃烧过程，生成二氧化碳和水，并放出大量热能。
煤炭作为能源主要是以这种方式加以利用的。