第七章 煤的化学性质

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（二） 煤的轻度氧化 （氧化条件有所增强）
• 1. 轻度氧化条件及产物 • 轻度氧化研究对象主要是褐煤和烟煤。 • 轻度氧化的产物主要是不溶于水，但能溶于碱液的
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。为了和原生腐植 酸区别才称为再生腐植酸。 • 再生腐植酸基本上保留了煤原有的结构特征，因此 可通过研究再生腐植酸可以得到煤结构的信息。同 时，再生腐植酸在工农业有重要应用，因而轻度氧 化成为煤直接化学加工的一个方向。
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●使煤堆保持适当的水分能延长煤的氧化期,有效防 止煤自燃。根据分析, 煤自燃前的全水分为5%－ 7%。当煤的含水量达到 12% 时, 不会发生自燃。 贮煤场的底部和周边应采用混凝土结构, 以防止水 分渗漏和流失。煤场周边设置喷洒水设施, 定期向 煤堆喷洒水, 这样做还能够防止煤场扬尘。
●加强煤场现场管理, 尽早发现煤自燃征兆,并采取 处理措施。每天派人巡查自燃情况, 发现有局部温 度升高、冒热气、冒烟等现象时, 即可判断该处氧 化层已发生自燃。发生自燃还伴随着 CO 浓度升高, 因此, 用 CO 检测仪能检测出来。
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腐植酸类物质的主要应用
• （ 1 ） 在农业上的应用 • 腐植酸类物质在农业上主要用作肥料，目前我
• 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，粘结性下 降甚至消失，机械强度降低，对煤的工艺应用有较 大的不利影响。
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经风化作用后，煤的性质主要发生以下一些变化： ●化学组成的变化：碳元素和氢元素含量下降，氧 含量增加，腐植酸含量增加； ●物理性质的变化：光泽暗淡，机械强度下降、硬 度下降，疏松易碎，表面积增加，对水的润湿性增大； ● 工艺性质的变化：干馏时的焦油产率下降、发热 量降低，粘结性煤的粘结性下降甚至消失，煤的可浮 性变差，浮选回收率下降，精煤脱水困难。
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煤的表面氧化：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，如发热量下降、灰分 增加、粘结性消失等，这种现象称为煤的风化。
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。
●应选择合适的贮煤场和堆置方式, 保持通风良好, 防 止煤堆暴晒。宜将贮煤场设置在宽敞的区域, 背阳光 的地方 (如高山的北坡) , 或设置煤棚。周围和煤场 下部不得有高温热源。这样可降低煤的氧化速度。
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●正确核定贮煤时间, 尽量不要超过煤的自燃发火期。 在露天贮煤场, 贮煤时间过长是发生自燃的主要原 因之一。而且, 贮煤时间越长, 氧化程度越高, 其
条件与III相同,但增加氧化剂用量,延长反应 时间
完全氧化
主要氧化产物
表面碳氧络合物 煤的表面氧化
溶于碱的高分子有机酸 (再生腐植酸)
煤的轻度氧化－可控
溶于水的复杂有机酸 (次有机酸)
煤的深度氧化－可控 可溶于水的苯羧酸 煤的深度氧化－可控 CO2和H2O 煤的完全氧化
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（一） 煤的表面氧化（氧化条件较弱）
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防止煤堆自燃的措施：防治结合, 以防为主。 对煤自燃的原因进行分析, 提出如下措施:
●煤的自燃倾向性鉴定, 对掌握煤自燃火灾的规律, 有 针对性地采取防火措施, 保证安全生产具有重要意义。 因此, 对贮存自燃倾向性较大的煤和贮煤时间较长的 煤场, 应作煤的自燃倾向性鉴定, 测定煤的挥发分的 含量、最低着火温度、自燃发火期等指标。
煤风化的本质是煤的氧化作用过程。
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• 煤层风化主要长期受大气各种综合因素影响的结果， 使煤的大分子结构经氧化分解变小，生成大量再生腐 植酸，实质上是一种有水分参加的轻度氧化作用。而 煤堆的风化作用是由于水分的大量逸出造成的煤块碎 裂。煤堆风化虽然也产生一定的氧化作用，但不是主 要的。
• 通常所说的风化煤指在煤层中已经受到风化的煤。
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煤的氧化程度划分
氧化 阶段
I II
III IV V
主要氧化条件
从常温到100℃左右，空气或氧气氧化
100-300℃ 被空气或氧气氧化； 100 -200℃在碱溶液中被空气或氧气氧化； 80 -100℃被硝酸氧化 200 -300℃在碱溶液中，空气或氧气加压氧化 碱性介质中，用KMnO4或H2O2氧化
经济价值下降越多。 ●用推土机将煤一层一层压实, 尤其是要将堆边大块
部分压实, 铺盖一层粘土更好, 这样可以减少煤堆 的空隙度, 赶走煤堆空隙中的一部分空气, 减少煤 与氧气的接触。铺盖粘土会增加煤的灰分, 对煤质
要求较高的情况不适用。 ●在煤堆表面喷洒凝体材料,可阻止外界空气向煤堆
内部渗透, 防止煤堆自燃。该方法适应性较广, 但 成本较高, 而且增加煤的灰分,对煤质有影响。
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煤的自燃
● 煤风化过程是一个放热过程。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的温度提高。 温度的提高又促使了煤更加剧烈的氧化，放出的热量 就更多。当温度达到煤的着火点时就会发火燃烧，这 一过程称为煤的自燃。 ●煤的自燃一般发生在较高的煤堆内部或通风不畅的 采空区。因为这些地方的通风散热不好，易使氧化产 生的热量积聚，促使煤堆或煤层温度缓慢上升而自发 燃烧。
河南城建学院丁明洁
第七章 煤的化学性质
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内容提要
第一Biblioteka Baidu 第二节 第三节
煤的氧化 煤的加氢 煤的磺化
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第一节 煤的氧化
➢煤、氧化剂、反应条件 ➢煤的氧化是煤分子结构从复杂到简单的转化过程。 ➢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。 ➢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。 ➢常用的氧化剂为：高锰酸钾、重铬酸钠、双氧水、空气、 纯氧、硝酸等。 ➢一般将煤的氧化分为表面氧化、轻度氧化、中度氧化、 深度氧化和完全氧化，见表。