煤中的元素及其利用
高一化学下册知识点：资源综合利用、环境保护
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浙江大学——煤的元素分析及其意义
煤的元素分析及其意义煤炭中所含元素较多，但是主要是由有机质所组成，主要含有氮、硫、氧、氢以及碳五大类，碳、氧、氢占据了9 5 %以上，氮的含量约占1%~2%，硫的含量约占0.1%~10%。
煤炭中的碳是主要元素，主要是以六碳环形式存在，而少量的碳且是以碳酸盐及二氧化碳的形式存在，相比之下碳含量要高过任何元素。
氢和氧主要以结晶水形式存在于煤炭之中。
氮是煤炭之中唯一全部按照有机状态形式存在的元素，在煤结构中主要以氮杂环的形态存在，主要来自于成煤植物中的蛋白质，不同的原始成煤物质生成的煤其氮含量不同，腐泥煤中的氮含量往往比相同变质程度的腐植煤高，这是因为藻类等低等植物含氮量比高等植物高。
硫的含量随着煤炭沉积条件不同发生改变，煤炭中含硫量总趋势属于海陆交替相沉积煤，含硫量相对比较高。
煤炭中硫分按照有机硫、无机硫以及少量的元素硫的形式存在。
煤炭中的无机硫可以划分成硫铁矿硫和少量的硫酸盐硫两种，有机硫可以划分成脂肪硫和芳香硫两种。
当煤炭变质程度（又称碳化程度）不断加深，煤炭中的碳含量也就会随之而增高，例如褐煤中的含碳量(C daf)达到了70 %～8 0 %，无烟煤炭中含碳量达到了9 0 %～98 %，煤炭中的氢含量会随之降低，如褐煤的氢含量(H daf)为5％～6％，而无烟煤中氢的含量却只有1％～3％。
因此元素分析是煤炭科学分类重要的指标之一。
元素分析还能够用作核对、计算和煤炭中其他的特征密切相关的指标，比如煤炭发热量、水分等，通过元素分析能够估计与预测煤炭中的苯抽出物与低温干馏产物等。
而且对于工业而言，将煤炭作为燃料进行热工计算时，还要将煤炭元素作为计算基础，从而计算出燃烧产物和热平衡，比如计算燃烧中的烟气量。
气化工业之中，还要依据元素分析计算出煤炭气化之时物料平衡。
不同的元素组分不但能够体现出煤炭变质程度，还能够体现出煤炭具备的不同性质，比如氧含量高、碳含量低的煤，粘结性比较差，而且发热量也比较低。
例如含碳量较高而含氢量较低的煤炭，必定具备较深的变质程度。
煤炭的化学成分
煤炭的化学成分1 煤炭的概述煤炭是一种常见且重要的化石能源，广泛应用于电力、热力和重工业等领域。
煤炭中含有丰富的有机质和部分无机质，不同地区的煤炭在化学成分上也略有差异。
2 煤炭的基本化学成分煤炭的基本化学成分主要包括碳、氢、氧、氮、硫和灰分。
其中，碳是煤炭中含量最高的元素，其含量一般在50%以上。
氢的含量在煤炭中也相当高，一般在3%-5%之间。
氧含量在不同类型的煤炭中有差异，但一般不高于30%。
氮的含量在煤炭中较为稀少，一般在1%-2%之间。
硫是煤炭中的一个重要元素，其含量越高，煤的热值和燃烧性能越差。
灰分是煤炭中不含碳、氢、氧和硫的残渣部分，其中主要是各种金属氧化物和氢氧化物。
3 煤炭的化学特性煤炭的化学特性包括其燃烧性质、分解性质和反应性质等。
由于煤炭中碳的含量较高，其燃烧产生的热量也相对较高，因此煤炭是一种重要的燃料。
另外，当煤炭在高温下分解时可以产生气体和液体等多种化学物质，被称为煤的裂解。
这些化学物质可以应用于石油化工和化学工业等领域。
同时，煤炭还可以和空气或氧气发生氧化反应，产生一系列有害气体和固体物质，如二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、硫酸盐和硫酸等。
4 煤炭的分类及其化学成分根据成因、化学成分和物理性质等，煤炭可以分为无烟煤、烟煤、褐煤和红煤等不同类型。
无烟煤也称无烟煤，是一种燃烧性能较好，硫含量较低的煤炭；烟煤亦称动物煤，是燃烧性能较差，含硫量较高的煤炭；褐煤含水量较高，燃烧性能较差，含灰量和硫量都比较高；红煤着火温度较低，挥发分很高。
这些煤炭的化学成分也有所不同，如无烟煤中的硫分含量一般低于2%，而褐煤中的硫分含量往往高于3%。
5 煤炭的利用与开发在煤炭的利用和开发中，需要考虑的化学特性主要包括煤的燃烧性、分解性和反应性等。
通常可以通过提高煤的热值，降低含硫量、灰分和挥发物等方法来提高其利用效率。
此外，也可以通过煤的裂解等方法，开发出更多高附加值的化学和能源产品。
未来，煤的开发和利用将越来越注重环保和节能，更多倡导清洁煤的开发和利用方式，以减少对环境的影响。
煤化学成分及其对煤质的影响
煤化学成分及其对煤质的影响煤是一种重要的能源资源，广泛应用于工业、交通和生活等领域。
煤的质量直接影响着其燃烧性能和利用效率。
而煤的质量主要受其化学成分的影响。
本文将探讨煤的化学成分及其对煤质的影响。
煤的化学成分主要包括固定碳、挥发分、灰分和水分。
固定碳是煤中不可燃的有机物质，是煤的主要燃烧成分。
固定碳的含量越高，煤的燃烧性能越好。
挥发分是煤中可挥发的有机物质，包括煤油、煤气等。
挥发分的含量越高，煤的易燃性越强。
灰分是煤中不可燃的无机物质，主要由矿物质组成。
灰分的含量越高，煤的燃烧过程中产生的灰渣也越多。
水分是煤中的水分子，其含量越高，煤的燃烧效率越低。
煤的化学成分对煤质的影响主要体现在煤的燃烧性能和利用效率上。
固定碳含量高的煤燃烧时产生的热量大，燃烧稳定，燃烧效率高。
而挥发分含量高的煤燃烧时易燃，燃烧速度快，但燃烧过程中产生的烟雾和污染物也较多。
灰分含量高的煤燃烧时产生的灰渣多，容易堵塞燃烧设备，影响燃烧效果。
水分含量高的煤燃烧时需要消耗额外的热量将水分蒸发，降低了燃烧效率。
此外，煤的化学成分还影响着煤的热值和煤的气化性能。
煤的热值是指单位质量的煤所释放的热量，与煤的化学成分密切相关。
一般来说，固定碳和挥发分含量高的煤热值也相对较高。
煤的气化性能是指煤在高温条件下转化为煤气的能力。
挥发分含量高的煤气化性能较好，可以更充分地转化为煤气。
煤的化学成分对煤质的影响还体现在煤的燃烧产物和环境影响上。
煤的燃烧产物主要包括二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等。
固定碳含量高的煤燃烧时产生的二氧化碳排放量较低，对环境影响较小。
而挥发分含量高的煤燃烧时产生的二氧化硫和氮氧化物排放量较高，容易导致酸雨和大气污染。
因此，在煤的利用过程中，需要根据煤的化学成分选择适当的煤种和燃烧技术，以减少对环境的负面影响。
总之，煤的化学成分对煤质具有重要的影响。
固定碳、挥发分、灰分和水分的含量不同，会导致煤的燃烧性能、利用效率、热值、气化性能、燃烧产物和环境影响等方面的差异。
元素碳含量煤样
元素碳含量煤样介绍元素碳含量煤样是研究煤炭性质的重要手段之一，通过测定煤样中的碳含量可以了解煤的质量、燃烧特性以及环境影响等因素。
本文将从煤炭的基本性质入手，探讨元素碳含量的测定方法及其应用。
煤炭的基本性质煤炭是一种天然的含碳化合物，在地质学上是由植物在长时间的淤积和压实过程中形成的。
煤炭的主要成分是碳、氢、氧、氮和硫，其中碳是煤炭的主要组成成分，其含量决定了煤的质量。
元素碳含量的测定方法测定煤炭中的元素碳含量有多种方法，下面将介绍几种常用的方法：燃烧分析法燃烧分析法是测定煤样中元素碳含量的常用方法。
该方法将煤样在氧气氛中进行完全燃烧，产生的气体经过处理后，可以得到煤样中的元素含量。
该方法操作简单，结果准确可靠。
光谱分析法光谱分析法是通过热蒸发或溶解煤样，利用光谱仪器对煤样中的元素进行分析。
根据不同元素的特征谱线，可以准确测定煤样中元素的含量。
该方法适用于多元素同时分析，但操作复杂且仪器昂贵。
核磁共振法核磁共振法是利用核磁共振现象对煤样进行分析的方法。
通过对煤样中核磁共振信号的测定，可以得到煤样中碳的含量信息。
该方法非接触、无损、快速，但对仪器要求较高。
元素碳含量的应用煤炭中的元素碳含量与煤炭的质量、燃烧特性以及环境影响等因素有着密切的关系，下面将从不同角度探讨元素碳含量的应用。
煤炭质量评价元素碳含量是评价煤炭质量的重要指标之一。
高碳含量的煤通常具有高热值、低灰分等特点，适合作为优质燃料使用。
而低碳含量的煤则热值较低、灰分较高，其应用范围有限。
燃烧特性分析煤炭的燃烧特性与其元素碳含量密切相关。
高碳含量的煤炭燃烧时产生的热量较大，燃烧稳定性好，适合作为工业燃料。
而低碳含量的煤炭燃烧时产生的热量较低，燃烧不稳定，应用范围较窄。
环境影响评估煤炭燃烧时会产生大量的气体和固体污染物，其中元素碳是主要的排放物之一。
通过测定煤样中元素碳含量，可以评估煤炭燃烧对环境的影响程度。
高碳含量的煤炭燃烧排放的污染物较多，对环境造成的影响较大。
煤炭化学组成及其对燃烧过程的影响
煤炭化学组成及其对燃烧过程的影响煤炭是一种重要的能源资源，它的化学组成对燃烧过程有着重要的影响。
煤炭主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，同时还含有少量的杂质。
不同的煤炭类型和煤质特征使得其燃烧过程具有一定的差异。
首先，煤炭的化学组成对燃烧的热效率有着直接影响。
煤炭中的碳是主要的燃料成分，其燃烧产生的热量是煤炭能量利用的主要来源。
高碳含量的煤炭通常具有较高的热值，燃烧时产生的热量也较大。
而低碳含量的煤炭燃烧时产生的热量相对较低。
因此，在选择煤炭作为燃料时，碳含量是一个重要的指标。
其次，煤炭中的氢元素对燃烧过程也有着重要的影响。
氢在煤炭燃烧过程中与氧结合形成水蒸气，产生大量的热量。
因此，氢的含量越高，煤炭的热值也越高。
同时，氢的存在还可以促进燃烧的进行，提高燃烧速率。
因此，高氢含量的煤炭在燃烧过程中具有更好的燃烧性能。
另外，煤炭中的氧和氮元素对燃烧过程也有一定的影响。
氧是煤炭燃烧的必需元素，它与碳和氢反应产生热量。
煤炭中的氧含量越高，燃烧时产生的热量也越大。
而氮元素则对燃烧过程有一定的抑制作用，它稀释了燃烧过程中的氧气浓度，降低了燃烧速率和热效率。
因此，高氮含量的煤炭在燃烧过程中热效率相对较低。
此外，煤炭中的硫元素也对燃烧过程有一定的影响。
硫在煤炭燃烧过程中与氧结合形成二氧化硫等气体，对环境产生污染。
高硫含量的煤炭燃烧时产生的二氧化硫排放量较大，对大气环境造成较大的影响。
因此，在煤炭利用过程中，减少硫的含量是一个重要的环保措施。
总结起来，煤炭的化学组成对燃烧过程有着重要的影响。
碳、氢、氧、氮、硫等元素的含量不同，会直接影响煤炭的热值、燃烧速率和热效率等性能指标。
因此，在煤炭的选择和利用过程中，需要综合考虑煤炭的化学组成特征，以提高能源利用效率和环境保护水平。
未来，随着清洁能源的不断发展和推广应用，煤炭的利用方式也将发生改变。
通过煤炭气化和煤炭液化等技术，可以将煤炭转化为燃气和液体燃料，减少煤炭燃烧过程中的污染物排放。
煤、石油和天然气的综合利用
烯烃
如：C16H34 C8H18
C8H18 + C8H16
辛烷
丁烷
裂化
辛烯
丁烯 裂解 丙烯 乙烯
C4H10 + C4H8
C4H10 C4H10
CH4 + C3H6
甲烷 乙烷
C2H6 + C2H4
1,3 – 裂 解
丁二烯
丙烯 乙烯
石油裂化： 在一定条件下，把分子量大, 沸点高的烃断裂为分 子量小、沸点低的烃的过程。 石油有热裂化和催化裂化两种 目的:提高汽油的产量 热裂化 缺点：温度过高，发生结焦现象 催化裂化 目的:提高汽油的质量和产量
1 mol
CH4 + C3H6
1mol 1mol 3×14 g
×2
C4H10
1 mol
C2H6 + C2H4
1mol 1mol 2×14 g
×3
CH4% =
2
3＋3 ＋2 ＋2
= 20%
M(气体)= M(C4H10)/2 = 29
复习
蒸馏、分馏、干馏的比较 蒸馏 操作过程 加热和冷凝 原理
物理变化
石油主要是多种碳氢化合物组成的混合物。 (黑色或深棕色粘稠液体，比水稍轻，不溶于水，
有特殊气味，无固定沸点) 按元素：碳、氢含量为 97% - 98%
按物质：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。 （一般石油不含烯烃）
按组成状态：固态、液态、气态。
大部分是液态烃，同剂：硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）
石油的裂解： 采用比裂化更高的温度，使其中的长链烃断裂成 乙烯、丙烯、1，3 -丁二烯等小分子 目的：生产短链不饱和烃作为有机化工原料， 裂解是深度裂化 用途：合成纤维，塑料，橡胶等
煤的元素分析
3 锅炉热平衡
锅炉的热平衡，一般指锅炉设备的输入热量 与输出热量及各项热损失之间的平衡。
或者用入炉热量的百分率表示：
锅炉输出热量占输入热量的百分率，就称为锅 炉热效率或简称锅炉效率，即
由（4-5）可知，欲求锅炉效率，则应通过试验，测出锅炉的输出 热量Q1，这种方法称为正平衡法，利用此法所测出的热效率称为 正平衡热效率。
由表可看出．随着煤的变质程度加深．其挥发份含量减少．煤中氧含 量也减少，而燃烧时所需理论空气量则相应增大。
若实际空气量少于理论空气，结果就会产生 未燃物、煤烟及应该燃烧的可燃气体排到大气 中去，另一方面，若把多于理论空气量的空气 送入燃烧室也是不经济的。
从热能经济观点来看，供给燃料燃烧的空气量 是十分重要的。
生成的二氧化碳和水分别用不同的吸收剂 吸收，根据吸收剂的增重，就可计算出煤中
碳和氢的含量。
为确保煤样燃烧完全．就必须满足其完全
燃烧的条件。因此，要求维持一定的燃烧温度
800度，控制一定的氧气流（120mL/min）， 称取适量的煤粉试样（小于0.2mm，称0.2g） 以及充分的燃烧时间（一般不少于20min）。 同时，为防止燃烧不完全而产生一氧化碳，要
硫含量在元素组成中所占比例不大。通常在 0.5％～5％范围内，其中可燃硫参加燃烧，并 释放出少量的热量。
煤中硫按其存在形态划分，可分为有机硫及 无机硫两大类。而根据其燃烧特性划分，则可 分为可燃硫及不可燃硫两大类。－切有机硫化 物、无机硫化物及元素硫均属可燃硫；煤烧后 残留于灰中的硫均以硫酸盐形式存在。
在吸收系统中，在其末端还连接一个装有浓硫酸的气泡汁， 一方面它可以大体指示氧气流流速；另一方面．又可阻止空气中 的水分进入吸收系统。
二氧化碳吸收 瓶
煤中微量元素的特征及环境效应研究进展
煤中微量元素的特征及环境效应研究进展煤是一种重要的能源资源，广泛应用于工业生产和居民生活中。
然而，煤中含有大量的微量元素，这些元素对环境和人体健康产生一定的影响。
因此，煤中微量元素的特征及其环境效应成为了研究的热点之一。
首先，煤中微量元素的特征是多样的。
煤中的微量元素主要包括有害元素和有益元素两类。
有害元素如砷、铅、镉等，其含量超过一定限值会对环境和人体健康产生危害。
而有益元素如锌、硒、铁等，适量摄入对人体健康有益。
煤中微量元素的含量与煤炭的种类、地质环境、采矿方式等因素密切相关。
不同地区、不同煤矿的煤中微量元素含量存在较大差异，这为研究煤中微量元素的环境效应提供了基础数据。
其次，煤中微量元素的环境效应是复杂的。
煤燃烧是煤中微量元素释放到环境中的主要途径。
煤燃烧排放的微量元素可以通过大气沉降到土壤和水体中，进而进入食物链，最终影响人体健康。
例如，砷是一种常见的煤中微量元素，其在煤燃烧过程中会释放到空气中，然后通过降雨等方式沉降到土壤中。
如果土壤中砷的含量超过一定限值，就会对农作物生长和人体健康产生危害。
此外，煤矿废弃物的堆放和处理也会导致微量元素的释放，对周围环境造成污染。
煤中微量元素的环境效应研究已经取得了一定的进展。
研究人员通过采集不同地区、不同类型煤炭样品，分析其中微量元素的含量和形态分布，探究其来源和迁移转化规律。
同时，利用现代分析技术，如X射线荧光光谱、电感耦合等离子体质谱等，对煤中微量元素进行定量和定性分析，为煤炭资源的合理开发和利用提供科学依据。
此外，研究人员还通过室内模拟实验和野外调查，评估煤燃烧排放的微量元素对环境的影响，为制定相应的环境保护政策提供参考。
然而，煤中微量元素的特征及环境效应研究仍存在一些挑战。
首先，煤中微量元素的含量测定方法和标准尚不完善，不同实验室的测试结果存在一定差异。
其次，煤燃烧排放的微量元素在大气、土壤和水体中的迁移转化机制尚不清楚，需要进一步研究。
此外，由于煤炭资源的广泛应用，煤燃烧排放的微量元素对环境和人体健康的影响仍不容忽视，需要加强监测和管理。
煤质分析方法及其在煤炭利用中的应用
煤质分析方法及其在煤炭利用中的应用煤炭作为一种重要的能源资源，在工业生产和生活中扮演着重要的角色。
为了更好地利用煤炭资源，煤质分析方法应运而生。
本文将探讨煤质分析方法及其在煤炭利用中的应用。
一、煤质分析方法1. 传统煤质分析方法传统的煤质分析方法主要包括煤样采集、煤样制备、煤质测试和数据分析等步骤。
煤样采集是煤质分析的基础，需要保证采样的代表性。
煤样制备包括煤样破碎、煤样粉磨等过程，以便于后续的测试。
煤质测试主要包括煤样的元素分析、灰分测定、挥发分测定、固定碳测定等指标。
数据分析则是对测试结果进行统计和比较，以了解煤炭的质量特征。
2. 现代煤质分析方法随着科技的发展，现代煤质分析方法逐渐取代了传统的方法。
现代煤质分析方法主要包括光谱分析、核磁共振分析、电子显微镜分析等。
光谱分析通过煤样与光的相互作用，测定煤样的光谱特征，从而得出煤样的组成和结构信息。
核磁共振分析则利用核磁共振现象，通过测定煤样中核自旋的特征，得出煤样的化学结构信息。
电子显微镜分析则通过观察煤样的微观形貌，得出煤样的孔隙结构和微观组成。
二、煤质分析方法在煤炭利用中的应用1. 煤炭质量评价煤质分析方法可以帮助评价煤炭的质量特征，包括热值、灰分、挥发分、硫分等指标。
这些指标对于煤炭的燃烧性能、燃烧产物的环境影响等具有重要意义。
通过煤质分析，可以对煤炭进行分类和评价，以便于合理利用和选择。
2. 煤炭洗选煤炭洗选是提高煤炭利用效率的重要手段。
煤质分析方法可以帮助确定煤炭中的杂质含量和分布情况，从而指导煤炭洗选工艺的选择和优化。
通过煤质分析，可以了解煤炭中的硫、灰、氧等元素的分布情况，以便于选择合适的洗选工艺，降低煤炭中的杂质含量，提高煤炭的利用效率。
3. 煤炭转化煤炭转化是将煤炭转化为其他能源或化工产品的过程。
煤质分析方法可以帮助了解煤炭的结构和组成，以便于选择合适的转化工艺和条件。
通过煤质分析，可以了解煤炭中的可燃组分、氧化组分等，以便于选择合适的转化工艺，提高煤炭的转化率和产品质量。
煤中微量元素的特征及环境效应研究进展
煤中微量元素的特征及环境效应研究进展煤是一种重要的能源资源，被广泛应用于工业生产和生活领域。
然而，煤中存在着丰富的微量元素，这些元素对环境和人体健康产生着重要的影响。
本文将探讨煤中微量元素的特征以及其对环境的效应，并介绍相关研究的进展。
煤中微量元素是指存在于煤中的含量较低的元素，包括铁、锰、铜、锌、镍、钒等。
这些元素的含量通常在毫克到微克的范围内，但它们在煤燃烧和煤矿开采过程中可能释放到大气、水体和土壤中，对环境产生潜在的危害。
煤中微量元素的特征主要受煤的类型和地质条件的影响。
不同类型的煤中微量元素的含量和分布也存在差异。
例如，镍和钒通常富集在褐煤和无烟煤中，而铜和锌则主要富集在石煤和褐煤中。
此外，煤中微量元素的形态也对其环境效应有重要影响。
微量元素可以以有机形态、无机形态和元素矿物的形式存在于煤中，这些形态对元素的迁移和转化过程起着重要的调控作用。
煤中微量元素的释放和迁移过程对环境产生着潜在的影响。
首先，煤燃烧过程中释放的微量元素可能污染大气，形成细颗粒物和气溶胶，对空气质量产生负面影响。
其次，煤矿开采过程中，微量元素可能通过水体和土壤的迁移和扩散，导致水体和土壤的污染。
这些污染物可能对水生生物和陆地生态系统产生毒性影响，破坏生态平衡。
近年来，煤中微量元素的环境效应研究得到了广泛关注。
研究人员通过实地调查、实验室模拟和数值模拟等方法，深入研究了微量元素的来源、迁移和转化过程，以及其对环境的影响机制。
研究结果表明，煤中微量元素的释放和迁移受多种因素的综合影响，包括煤的矿物组成、燃烧条件、气候条件等。
此外，煤矿开采和燃烧过程中的环境管理措施也对微量元素的释放和迁移起着重要的调控作用。
为了减少煤中微量元素对环境的影响，研究人员提出了一系列的治理和控制策略。
例如，通过优化煤矿开采和燃烧过程中的工艺参数，减少微量元素的释放和迁移。
此外，利用先进的煤气化和煤燃烧技术，可以有效地降低微量元素的排放。
此外，加强煤矿环境监测和管理，对煤矿周边环境进行保护和修复，也是减少微量元素对环境影响的重要手段。
粉煤灰中铝-铁等元素的提取及其综合利用
粉煤灰中铝\铁等元素的提取及其综合利用摘要：粉煤灰如果任其堆放和废弃，那么就会造成对环境的伤害，在一定程度上影响了社会的发展；由此我们必须对粉煤灰作出相应的处理。
现代科学技术能从粉煤灰中提取有用的铝铁等元素，并且能对粉煤灰进行综合的利用，因而使得对环境和人类的生产生活得以保证。
本文就从粉煤灰以上内容进行了详细的分析和阐述，旨在抛砖引玉。
关键词：粉煤灰铝铁等元素的提取利用煤炭经过在锅炉燃烧之后，其产生的烟气从锅炉尾部排出，经过除尘器的收集作用，一种固体颗粒被遗留下来，这遗留物就是粉煤灰；而一些颗粒较大或呈块状的，从炉膛底部收集出来的称为炉底渣。
一般我们所说的粉煤灰从综合利用的角度上来说也包括其在内；粉煤灰属于排量较大的工业固废物之一，对人体身体健康和环境的适宜性造成一定的影响，因而需要及时得到处置。
我们国家目前的粉煤灰每年的产生量大约在五亿吨左右，如此之大的固废物如果堆放在露天得不到及时的处理，那么不仅占用了大量的土地，还有可能经过风雨天气污染空气和地下水，对社会环境造成很大的隐患，会产生不利于人们生活生产的局面。
目前对粉煤灰的研究表明，其含有丰富的铝、铁等元素，并且其综合利用的价值也正在逐步得到认可。
一、粉煤灰化学成份和矿物质分析粉煤灰是煤燃烧后生成的细灰，广义的粉煤灰也包括从炉膛底部收集的炉底渣；由各种氧化物所组成：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。
不同来源的煤在不同燃烧情况下，所产生的化学成分有所区别。
粉煤灰同样也包括不同比例的矿物质，非晶体矿物、晶体矿物以及未完全燃烧的碳混合物。
表1：粉煤灰化学成分SiO2 Al2O3 TFe 烧失量其他44.78 30.10 4.70 11.78 8.64从上表我们看出，含量最高的是SiO2占44.78%，其次是Al2O3占30.10%，从粉煤灰中得到Al2O3最大的障碍就是如何去硅。
二、提取化学、化工原料2.1提取氢氧化铝和氧化铝工艺粉煤灰中Al2O3含量极高，可以达到30%左右，因此从粉煤灰中进行氢氧化铝的提取有较高的经济性。
2.8 煤的元素分析ppt详解
煤中氧含量随着煤化程度增高而明显减少。
氮
氮是煤中惟一完全以有机状态存在的元素。 煤中氮元素含量较少，一般为0.5%～3%。煤中氮 含量随煤化程度的增高而趋向减少。煤在燃烧和 气化时，氮转化为污染环境的NOx，在煤的炼焦过 程中部分氮可生成N2、NH3、HCN及其他有机含 氮化合物逸出，由此可回收制成硫酸铵、硝酸等 化学产品；其余的氮则进入煤焦油或残留在焦炭 中，以某些结构复杂的氮化合物形式出现。
2、反应方程式
⑴ 燃烧反应
⑵ 对CO2和H2O的吸收反应
⑶ 消除硫、氯、氮对测定干扰的反应
① 三节炉（燃烧炉、催化炉、转化炉）
② 二节炉（燃烧炉、催化转化炉）
在燃烧管外部，用粒状二氧化锰去除氮氧化物
3、碳、氢测定仪
1-气体干燥塔；2-流量计；3-橡皮帽；4-铜丝卷；5-燃烧舟；6-燃烧管；7-氧化铜； 8-铬酸铅；9-银丝卷；10-吸水U形管；11-除氮U形管；12-吸二氧化碳U形管； 13-保护用U形管；14-气泡计；15-三节电炉及控温装置
当空气干燥煤样中碳酸盐和二氧化碳的含量＞2 ％时，则：
Cad
0.2729 m1 m
100% 0.2729CO2 ad
5、电量-重量法
CO2(碱石棉吸收)
煤样 O2 WO3
H2O P2O5 HPO3 m电解KQ 氢含量
SO2和Cl2(高锰酸银热解产物吸收)
NOx(粒状二氧化锰)
煤的工业分析与元素分析
1.3 挥发分和固定炭
（2）干燥无灰基挥发分的换算
干燥无灰基的挥发分指的是有机质挥发物的质量占煤中干燥无灰物质质量的百分数
。 挥发分的基准均是干燥无灰基
换算公式:
Vdaf10 0M VaaddAad100
（3）挥发分的校正
从挥发分的测定值中扣除CO2、H2S和矿物结晶水的量。
当碳酸盐的CO2含量≥2%时，
工业分析和元素分析的结果与煤的成因、煤化度以及岩相组成有密切的关系。其中有些参数被 用作煤分类指标，但是为了对煤质做出更全面更科学的评价，还需要对煤的岩相性质、工艺性 质、物理性质和化学性质等进行综合性的分析研究。
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1．煤的工业分析 Proximate analysis of coal
。根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数。
结果计算：
第七页，共36页。
1.2 煤的灰分
煤的灰分是煤在规定条件下完全燃
煤中的矿物质
烧后的残留物，即煤中矿物质在一 定温度下经过一系列分解、化合等 复杂反应后剩下的残渣。用A（%
）表示 。
原生矿物质 次生矿物质 外来矿物质
灰分全部来自矿物质，但组成和质量 又不同于矿物质 。
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用于挥发分测定的煤样灰分应小于15%，最好小于10%。
第十四页，共36页。
（4）挥发分与煤质的关系
Ⅰ. 煤化程度 煤的挥发分随煤化程度的提高而下降。一般用挥发分作为表示煤化程度的指标。
Ⅱ. 煤的成因 腐植煤的挥发分低于腐泥煤。
Ⅲ. 煤岩组分 壳质组的挥发分最高，镜质组次之，惰质组最低。
1.2 煤的灰分
1.2.2 煤的灰分 Ⅰ、成因
煤分子结构
煤分子结构煤是一种主要由碳元素组成的化石能源，其分子结构复杂多样。
煤的主要成分是碳、氢、氧、氮和硫等元素，其中碳元素占据了主导地位。
煤分子的结构可以分为有机质和无机质两部分。
有机质是煤中的主要组成部分，它由含碳的有机物质构成。
煤的有机质主要由碳氢化合物组成，其中包括烷烃、烯烃、芳香烃和杂环化合物等。
烷烃是由碳和氢构成的直链或支链烃类化合物，它们的分子中只有单键。
烯烃是由碳和氢构成的含有碳碳双键的化合物，它们的分子中含有至少一个碳碳双键。
芳香烃是由苯环（由六个碳原子和六个氢原子构成）以及其衍生物构成的化合物，它们的分子中含有苯环结构。
杂环化合物是由碳、氢以及其他元素（如氧、氮等）构成的含有杂环结构的化合物。
除了有机质，煤中还含有一定量的无机质，其中主要是矿物质。
矿物质是由无机化合物组成的，主要包括硅酸盐矿物、铁矿物、硫化物等。
硅酸盐矿物是煤中含量最多的无机质，它们的主要成分是氧化硅和氧化铝，常见的有石英、长石等。
铁矿物是指含有铁元素的矿物，煤中的铁矿物主要是黄铁矿和磁铁矿。
硫化物是由硫和金属元素构成的化合物，煤中的硫矿物主要是黄铁矿和方解石。
煤的分子结构对其性质和用途有着重要影响。
煤中的有机质含有丰富的化学键和官能团，这些化学键和官能团使得煤具有较高的碳含量和热值，使其成为一种重要的能源来源。
煤的分子结构也决定了其燃烧特性，不同类型的煤燃烧产生的烟气成分和排放物不同。
此外，煤的分子结构还决定了其在化工和材料领域的应用，例如煤制油、煤制气、煤制烯烃等。
煤的分子结构是一种复杂多样的有机化合物和无机化合物的组合体。
煤中的有机质主要由碳氢化合物构成，包括烷烃、烯烃、芳香烃和杂环化合物等。
煤中的无机质主要是矿物质，包括硅酸盐矿物、铁矿物、硫化物等。
煤的分子结构决定了其性质和用途，对于研究和利用煤资源具有重要意义。
通过深入研究煤的分子结构，可以更好地理解煤的性质和行为，为煤的利用提供科学依据。
煤炭的化学符号
煤炭的化学符号通常用C表示。
煤炭是一种复杂的混合物，主要由碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）和硫（S）等元素组成。
它是古代植物残骸在地下经过长期的地质作用，包括生物化学和物理化学变化而形成的一种固体可燃性矿物。
煤炭的主要化学成分是碳，因此其化学符号简化为C。
在化学反应中，煤炭作为燃料，主要通过燃烧释放能量。
此外，煤炭中的其他元素如硫在燃烧时也会发生反应，生成二氧化硫等化合物，这些化合物可能对环境造成污染。
因此，煤炭的利用需要考虑其环境影响，并采取相应的净化措施。
煤中微量元素及其研究意义
煤中微量元素及其研究意义煤，大家都不陌生吧？黑乎乎的，在以前那可是家家都离不开的东西，取暖、做饭都靠它。
可你知道吗，这煤里面啊，还有些微量元素呢，就像宝藏一样藏在里面。
这些微量元素可有意思了。
比如说砷，它就像个调皮的小捣蛋鬼，在煤里虽然量不多，可要是在煤燃烧的时候跑出来，那就可能会造成大麻烦。
就好比一颗小沙子跑进了精密的机器里，虽然小，但是可能让整个机器都运转不灵。
要是煤燃烧后释放的砷进入到空气里，被咱们吸进去，就像一个不速之客闯进了我们的身体，会影响我们的健康呢。
还有汞，这汞啊，就像一个狡猾的小幽灵。
它在煤里的时候安安静静的，可一旦燃烧，就可能挥发出来。
你想啊，它就这么悄悄地钻进大气里，大气就像一个大广场，汞这个小幽灵就在里面飘来飘去，最后可能又会落到地上，进入土壤或者水里，然后再通过食物链，又回到我们人类这里，对我们的神经系统等造成损害。
这就好比一个环环相扣的链条，每个环节都可能被汞这个小幽灵影响到。
那研究煤中的这些微量元素有啥意义呢？这就像是医生研究病人身体里的小病菌一样重要。
如果我们不了解煤里的微量元素，就像我们不知道敌人在哪里，那怎么能防御它们呢？我们研究这些微量元素，就能知道在煤燃烧或者加工的时候，怎么能更好地控制它们，不让它们乱跑出来危害环境和我们的健康。
从环境的角度看，煤中的微量元素如果不受控制地释放，那简直就是一场灾难。
土壤就像我们地球的皮肤，水就像地球的血液。
要是这些微量元素大量地进入土壤和水里，就像给地球的皮肤和血液下毒一样。
比如硒，正常量的时候它是有益的，可一旦过量进入土壤或者水，那就会让土壤变得不健康，水也不能喝了，就像好好的一锅汤，被加了太多奇怪的调料，变得没法喝了。
再从能源利用的角度来说，煤是一种重要的能源，我们希望能把它利用得更充分、更干净。
了解煤中的微量元素，就像是了解一辆汽车的每个小零件一样。
如果我们知道哪些微量元素会影响煤的燃烧效率，我们就能想办法把它们调整好，让煤燃烧得更充分，就像给汽车调好每个零件，让它跑得又快又稳。
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煤中的元素及其利用煤为不可再生的资源。
煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿产，一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成。
俗称煤炭。
中国是世界上最早利用煤的国家。
辽宁省新乐古文化遗址中，就发现有煤制工艺品，河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。
《山海经》中称煤为石涅，魏、晋时称煤为石墨或石炭。
明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。
希腊和古罗马也是用煤较早的国家，希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有《石史》，其中记载有煤的性质和产地；古罗马大约在2000年前已开始用煤加热。
煤主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上，是非常重要的能源，也是冶金、化学工业的重要原料，有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤这几种分类。
著名作家朱自清也曾以煤为标题写过一首诗，赋予其独特的象征意义。
我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，不仅储量大，分布广，而且种类齐全，煤质优良，为我国工业现代化提供了极为有利的条件。
截至2011年，中国是世界上煤炭产量最大的国家，煤炭产量32.4亿吨，相当于1800.4，占世界比例高达48.3%；其次是美国，占世界产量比例为14.8%；排名第三的是澳大利亚，占世界产量比例为6.3%；印度和印尼则分别排名第四五，占世界产量比例分别是5.8%和5.0%。
由此可见，作为我国第一能源，煤炭的合理开发和利用对发展国民经济和提高人民生活水平起着极其重要的作用。
煤的形成在地表常温、常压下，由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用或腐泥化作用，转变成泥炭或腐泥；泥炭或腐泥被埋藏后，由于盆地基底下降而沉至地下深部，经成岩作用而转变成褐煤；当温度和压力逐渐增高，再经变质作用转变成烟煤至无烟煤。
泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。
腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。
腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。
冰川过程可能有助于成煤植物遗体汇集和保存。
在整个地质年代中，全球范围内有三个大的成煤期：(1)古生代的石炭纪和二叠纪，成煤植物主要是孢子植物。
主要煤种为烟煤和无烟煤。
(2)中生代的侏罗纪和白垩纪，成煤植物主要是裸子植物。
主要煤种为褐煤和烟煤。
(3)新生代的第三纪，成煤植物主要是被子植物。
主要煤种为褐煤，其次为泥炭，也有部分年轻烟煤。
煤的用途煤是重要能源，也是冶金、化学工业的重要原料。
主要用于燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等。
①燃烧。
煤炭是人类的重要能源资源，任何煤都可作为工业和民用燃料。
②炼焦。
把煤置于干馏炉中，隔绝空气加热，煤中有机质随温度升高逐渐被分解，其中挥发性物质以气态或蒸气状态逸出，成为焦炉煤气和煤焦油，而非挥发性固体剩留物即为焦炭。
焦炉煤气是一种燃料，也是重要的化工原料。
煤焦油可用于生产化肥、农药、合成纤维、合成橡胶、油漆、染料、医药、炸药等。
焦炭主要用于高炉炼铁和铸造，也可用来制造氮肥、电石。
电石是塑料、合成纤维、合成橡胶等合成化工产品。
③气化。
气化是指转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料的煤气。
④低温干馏。
把煤或油页岩置于550℃左右的温度下低温干馏可制取低温焦油和低温焦炉煤气，低温焦油可用于制取高级液体燃料和作为化工原料。
⑤加氢液化。
将煤、催化剂和重油混合在一起，在高温高压下使煤中有机质破坏，与氢作用转化为低分子液态和气态产物，进一步加工可得汽油、柴油等液体燃料。
加氢液化的原料煤以褐煤、长焰煤、气煤为主。
综合、合理、有效开发利用煤炭资源，并着重把煤转变为洁净燃料，是人们努力的方向。
煤的分类煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种。
云南常用的是褐煤、烟煤、无烟煤三种。
煤的种类不同，其成分组成与质量不同，发热量也不相同。
单位重量燃料燃烧时放出的热量称为发热量，人为规定以每公斤发热量7000千卡的煤作为标准煤，并以此标准折算耗煤量。
1．褐煤：多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏松；含挥发分40%左右，燃点低，容易着火，燃烧时上火快，火焰大，冒黑烟；含碳量与发热量较低（因产地煤级不同，发热量差异很大），燃烧时间短，需经常加煤。
2．烟煤：一般为粒状、小块状，也有粉状的，多呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分30%以上，燃点不太高，较易点燃；含碳量与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长；大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。
3．无烟煤：有粉状和小块状两种，呈黑色有金属光泽而发亮。
杂质少，质地紧密，固定碳含量高，可达80%以上；挥发分含量低，在10%以下，燃点高，不易着火；但发热量高，刚燃烧时上火慢，火上来后比较大，火力强，火焰短，冒烟少，燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。
应掺入适量煤土烧用，以减轻火力强度。
(4)泥煤：碳化程度最浅，含碳量少，水分多，Mar可高达90%，所以需要露天风干后使用；泥煤的灰分很容易熔化，发热量低，挥发分含量很多，因此极易着火燃烧。
泥煤可燃性好，很容易着火燃烧，反应性强，含硫量低，灰分熔点低，但机械强度较低。
因此，泥煤在工业上使用价值不高，更不宜长途运输，一般只作为地方性燃料使用。
产区分布于西南各省和浙江（西湖泥煤）等地煤的伴生元素伴生元素指以有机或无机形态富集于煤层及其围岩中的元素。
有些元素在煤中富集程度很高，可以形成工业性矿床，如富锗煤、富铀煤、富钒石煤等，其价值远高于煤本身。
根据煤中伴生元素的性质和用途，可分为有益元素、有害元素和指相元素3类。
有益元素主要有锗、镓、铀、钒等，可被利用。
有害元素主要有硫、磷、氟、氯、砷、铍、铅、硼、镉、汞、硒、铬等。
硫是煤中常见的有害成分，其他有害元素在煤中含量一般不高，但危害极大，如砷是一种有毒元素。
煤在燃烧中，硫是造成城镇环境污染的主要物质源。
当然，对有害元素如果收集、处理得当也可变成对人有用的财富。
煤中伴生元素，有各自的地球化学性质，形成于不同的沉积环境中。
因此，可根据元素的相对含量、元素的共生组合关系及元素的比值，来判断相和沉积环境。
下面具体介绍几种煤的伴生元素。
1 铀铀主要应用于现代原子能工业,与煤伴生的铀矿是该矿种重要的类型之一。
煤中铀的工业品位要求为0.02%。
目前已知具有工业价值的富铀煤层大多形成于陆相沉积环境,尤其是在褐煤中较多。
这些富铀煤层大多位于煤盆地结晶基底上,常与酸性喷出岩互层出现。
铀在煤中主要以铀的有机化合物出现。
在泥炭堆积时期,多呈易溶铀有机络合物形式迁移,以不同的腐植酸盐络合物形式被搬运。
当腐植酸氧化,络合物破坏,或者铀有机络合物与某些盐类起化学作用,或由于吸附作用而沉淀下来;铀也可呈胶溶体形式迁移,受到有机质等的还原作用而沉淀下来。
在我国云南省的许多褐煤盆地中,铀均富集于盆地底部煤层。
我国主要是从煤灰中浸出铀。
2 锗锗元素的提取从煤中提取: 近年来发现，某些粉灰中也含有一定量的锗，成为种新的锗资源。
目前，国内提取锗的方法主要有沉淀法、还原法和萃取法。
前两种方法普遍存在着过程较复杂、成本较高、产品纯度也不够理想等问题;而萃取法中所用的某些萃取剂，例如Kelex100、Lix63等萃锗效果较好，可惜国内缺乏这类试剂，需要进口。
而国内新合成的二酞异经肪酸，利用二酞异经厉酸(DHYA)的磺化煤油溶液，从低酸度粉煤灰浸取液中提取锗。
采用相比13- 14，水相pH值为1.00一1.25，室温下进行三级逆流萃取，使用NH4F溶液反萃取，最后锗收率可达99%，产品纯度在99. 8%以上. 锗属于稀有分散元素,煤中含量一般不高,只要达到20g/t即可加工利用。
锗主要分布于煤层的顶、底板附近,薄煤层和透镜体中锗的含量较高。
从已发现的几个超大型含锗煤矿床来看,锗主要赋存在低成熟度的褐煤中。
煤中锗有的以腐植酸盐形式存在,有的以吸附状态或其它锗金属有机化合物形式存在,少量以硅酸盐或硫化物、氧化物形式存在。
最近有研究表明,锗主要与煤中的含氧官能团形成有机配合物[8]。
从煤中提取锗的传统方法是燃烧含锗煤,用硫酸从烧灰中浸取锗。
该法在煤燃烧时锗的损失达20%~50%,回收率低,所以一些研究者开始采用微生物法浸出煤中锗。
3 钒钒广泛用于制造优质合金钢,也用于高效催化剂、陶瓷彩釉和干燥剂。
钒的工业品位为0.7%。
在我国作为钒的单独矿床开采主要是石煤,石煤资源分布在20多个省区,尤以湖南、湖北、江西、浙江等省含钒石煤资源丰富,一般石煤中含V2O50.5%~1.2%,目前已大量从石煤中提取钒。
从石煤中提钒,传统工艺多为平窑钠法焙烧。
由于该工艺钒的转化率和总回收率低,现在多采用湿法提取石煤中的钒。
4 镓镓大量用于制造半导体元件,在自然界没有独立矿床,但在煤中普遍存在,一般煤中含镓10g/t,有的高达250g/t,工业可采品位为30g/t。
镓通常共生于高Al2O3煤中,煤层顶、底板及夹矸中镓的含量也较高。
目前主要是从煤灰和煤矸石中提取镓,主要采用高温煅烧浸出和低温酸性浸出两种工艺从煤灰中提取：在粉煤灰中的镓含量达12~230µg/g，具有提取价值。
粉煤灰经碱法烧结后，用碳酸钠溶液浸出，经三次碳酸化及分离过程，可获得富镓沉淀。
该沉淀用氢氧化钠溶液溶解，可用电解法制得金属镓。
煤的工业分析通过工业分析可大致了解煤的性质，又称技术分析，是指煤的水分、挥发分、灰分的测定以及固定碳的计算。
水分可分为外在水分、内在水分以及与煤中矿物质结合的结晶水、化合水。
外在水分为煤炭在开采、运输、储存及洗选过程中，附着在煤颗粒表面和大毛细孔中的水分。
内在水分为吸附或凝聚在煤颗粒内部的毛细孔中的水分，温度超过100℃时可将煤中内在水分完全蒸发出来。
灰分是指煤完全燃烧后残留的残渣量。
灰分来自煤的矿物质。
挥发分是指煤中有机质可挥发的热分解产物。
挥发分随煤化程度增高而降低，可用于初步估测煤种。
固定碳是指煤中有机质经隔绝空气加热分解的残余物，固定碳随变质程度的加深而增高，可作为鉴定煤变质程度的指标。
煤化工煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体，液体，固体燃料以及化学品的过程，生产出各种化工产品的工业。
煤化工包括煤的一次化学加工、二次化学加工和深度化学加工。
煤的焦化、气化、液化，煤的合成气化工、焦油化工和电石乙炔化工等，都属于煤化工的范围。
煤化工利用生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是煤化学工业的重要组成部分。
煤的气化在煤化工中占有重要地位，用于生产各种燃料起，是干净的能源，有利于提高人民生活水平和环境保护；煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料。
煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。
在石油短缺时，煤的液化产品将替代目前的天然石油！以上既是在煤化工转化的主要方面。