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。前者称为外在水分，用M

f 表示；后者成为内在水分，用M

inf

表示。

按照一定的采样标准从商品煤堆、商品煤运输工具或用户煤场等处所采煤样，将应用煤样送到化验室后称为收到煤样，它含有的水分占收到煤样质量的百分数成为煤的全水分或收到基全水分，用Mt或M ar表示。煤失去外在水分后处的状态称为风干状态或空气干燥状态，失去外在水分的煤样称为风干煤样或空气干燥煤样。外在水分和内在水分构成了煤的全水分（收到基水分）

MHC—最高内在水分：煤的最高内在水分是指煤样在30℃、相对湿度达到96%的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分，用MHC符号表示。

测定煤中水分的基本原理（1、首先把煤中的水分驱赶出来 2、对驱赶出来的水分进行计量）

1、干燥失重法（烘烤失重法）

通常是将煤加热到105~110℃并保持恒温，直至煤样处于恒重时，煤样的失重认为是煤样水分的质量。

2、共沸蒸馏法

3、微波干燥法

煤中水分和煤化程度的关系：

外在水分：一般与煤炭颗粒的外表面积大小有关，粒度越小，外表面积越大，外在水分越高

内在水分：从褐煤开始，随煤化程度的增高，内在水分下降，到中等程度的肥煤和焦煤，内在水分最低，此后，随煤化程度的增高，内在水分有所上升。（原因1、煤的内在水分吸附在煤的孔隙内表面上，内表面越大，吸附水分的能力越强，内水分越高。2、煤分子结构上极性的含氧官能团数目越多，吸附水分的能力越强）

煤的灰分是指煤在一定条件下完全燃烧后得到的残渣，残渣量的多少与测定条件有关。

煤的灰分产率：灰皿中称量1g左右的分析煤样，然后在815℃、空气充足的条件下完全燃烧得到的残渣作为煤的灰分，称量残渣并计算其占煤样质量的百分数，称为煤的灰分产率，用A表示

绝对干燥的煤样、灰分产率是不变的。

灰分的来源：

1、碳酸盐类矿物质分解

2、硫铁矿的氧化

3、黏土、石膏脱结晶水

4、CaO与SO2的反应

煤的挥发分和固定碳：在高温条件下（900℃），将煤隔绝空气加热一段时间，煤的有机质发生热解反应，形成部分小分子化合物，在测定条件下呈气态析出，其余有机质以固态形式残留下来。由有机质热解形成并呈气态析出的化合物称为挥发物，该挥发物占煤样的百分数称为挥发分或挥发分产率。以固态形式残留下来的有机质占煤样质量的百分数称为固定碳。固定碳与煤中的灰分一起形成的残渣称为焦渣。

实际使用中除非特别说明，挥发分均是指干燥无灰基时的数值。干燥无灰基挥发分用Vdaf表示，由干燥无灰基挥发分换算

影响煤挥发分的因素1、测定条件的影响、主要是加热温度、加热时间、加热速度。2、煤化程度的影响3、成岩类型和煤岩组成的影响

煤中矿物质的组成（按矿物质的成因或来源分类）1、外来矿物质：原来不含于煤层中，开采过程中混入，与煤是独立存在的。2、原生矿物质：是指存在于煤

植物中的矿物3、同生矿物（次生矿物）：成煤过程中，由风和流水带到泥炭沼泽中和植物残体一起堆积下来的碎屑物质

有害元素：硫、磷、氯、砷、氟等伴生元素：铀、钛、锶、锂、铍、钒等。构成煤有机质的主要元素C、H、O、N、S。

影响碳含量的因素——随煤化程度的增高，煤中碳元素逐渐增加..碳含量的顺序：惰质组>镜质组>壳质组

影响氢含量的因素——随煤化程度的增高呈下降趋势..氢含量的顺序：壳质组>镜质组>惰质组

影响氧含量的因素——1、随煤化程度的增高，煤中氧元素迅速下降2、风化后、氧含量增大。氧含量的顺序：镜质组>惰质组>壳质组

影响氮含量的因素..无规律可循

煤中硫的存在形态

通常以有机硫和无机硫的状态存在。有机硫S

o

指与煤有机结构相结合的硫，其组成结构非常复杂，主要存在形式有硫醇、硫醚、双硫醚以及呈杂环状态的硫醌和噻吩等。

无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物。主要有硫化物硫S

p

和少量硫酸盐硫

S s ，偶尔也有元素硫S

el

存在。

可燃硫——有机硫S

o 、硫化物硫S

p、

元素硫S

el

不可燃硫（或固定硫）——硫酸盐硫

全硫S

t ＝ S

s

＋ S

p

＋ S

el

＋ S

o

基准换算公式与计算

（1）空气干燥基（分析基）：M ad+A ad+V ad+FC ad＝100% 或者M ad+A ad+C ad+H ad+O ad+N ad+S ad ＝100%

（2）干燥基（干基）：A d+V d+FC d ＝100%

或者A d+C d+H d+O d+N d+S d ＝100%

（3）干燥无矿物质基（有机基）：V dmmf+FC dmmf ＝100%

或者C

dmmf +H

dmmf

+O

dmmf

+N

dmmf

+S

dmmf

＝100%

第三章煤的物理性质和物理化学性质

1、煤的密度分为：真（相对）密度、视（相对）密度和散密度

真（相对）密度：在20℃。单位体积（不包括煤中所有的孔隙）煤的质量和同体积的水的质量的之比，叫做煤的真相对密度，TRD

影响因素成因类型、煤岩组成、矿物质、煤化程度。

视（相对）密度：在20℃。单位体积（仅包括煤的内部孔隙）煤的质量和同体积的水的质量的之比，叫做视的真相对密度，ARD

散密度：又称堆密度在20℃。单位体积（包括煤的内外孔隙和颗粒间的空隙）煤的质量、主要取决于煤的粒度组成和堆积的密实度。

2、机械性质：刻划硬度、显微硬度（椅背图）、可磨性、弹性

煤的显微硬度随煤化程度的变化规律：

从褐煤开始，显微硬度随煤化程度提高而上升，在碳含量为75 % ～80 %(长焰煤、气煤)之间有一个极大值；此后，显微硬度随煤化程度提高而下降，在碳含