煤的工业分析和元素分析

④ 煤灰分的测定与计算
灰分产率的测定 煤的灰分产率是指煤在815℃的条件下完全燃烧后的残
渣占煤样质量的百分数，用A表示。
⑦ 煤中矿物质及灰分对煤炭利用的影响
1）不利影响
增加运输负荷。 增加煤炭消耗。 影响生产操作条件和产品质量。 造成环境污染。 腐蚀设备和装置. 2）利用途径 作为煤转化过程催化剂。 生产建筑材料。 生产功能材料。 用作化肥和土壤改良剂。
④ 氮元素
氮也是组成煤有机质元素之一。主要存在于杂环和氨基 上。煤中氮元素含量一般为0.5-1.8％。煤中氮在煤燃烧时不 放热，通常以N2的形式进入废气，也可转化为氮氧化物。煤 炼焦时，煤中氮部分形成NH3，HCN及其它含氮化合物，其 余则留在焦炭中。
2）利用途径
作为煤转化过程催化剂。 生产建筑材料。 生产功能材料。 回收稀有金属和其它有用成分。 用作化肥和土壤改良剂。 3）脱除煤中矿物质的主要途径 物理洗选法 化学净化法。
4）煤的挥发分和固定碳
① 定义
将煤样隔绝空气加热一定时间，呈气态析出的有机小分子化合物 占煤样质量的百分数称为挥发分；以固体形式残留下来的有机质 占煤样质量的百分数称为固定碳。挥发分用V表示，固定碳用FC 表示。
第2章 煤的工业分析和元素分析
煤的工业分析 煤的元素分析 分析结果的表示方法与基准换算
2.1 工业分析
定义：煤的实用分析或技术分析，包括煤的水分、灰分、挥发 分和固定碳的计算四项内容。
外在水分 在常温下易于失去的游离水，以机械方式吸附在煤粒
的外表面和较大毛细孔隙内（直径大于10-5cm）。严格来讲，是 指煤放置在室温大气中，水分不断蒸发，当煤中水的蒸气压与大 气中水蒸气分压达到平衡时，这时所失去的水分占煤样质量的百 分数称为外在水分，用Mf 表示。
内在水分 在常温下不易失去的游离水，以物理化学（即吸附
或凝聚）方式存在于较小毛细孔隙中（直径小于10-5cm） ，内表 面积越大，小毛细孔越多，则内在水分越高。由于其蒸汽压小于 纯水蒸汽压而较难蒸发，用Minh表示。加热到100~105℃可蒸发。
煤的全水分 外在水分和内在水分的质量之和，用Mt表示。
2）影响碳含量的主要因素 煤化程度。煤化程度提高，煤中的碳元素逐渐增加。从 褐煤的60％左右，一直增加到年老无烟煤的98％。 煤岩组成。在煤化程度相同的煤中，煤岩组成的碳含量 相差较大。如： 惰质组＞镜质组＞壳质组。 成因类型。腐植煤碳含量＞腐泥煤。
② 氢元素
1）氢元素在煤分子上的位置 氢元素是煤中第二重要元素。主要存在于煤分子侧链和
官能团上，在有机质中的含量为2.0%～6.5％。与碳相比， 氢原子具有更强活性，单位质量燃烧热是碳的4倍。
2）影响氢含量的主要因素
煤化程度。随煤化程度的提高而呈下降趋势。从低煤化 度到中等煤化程度阶段，氢元素含量变化不明显，但在高 变质的无烟煤阶段，氢元素降低较明显，从年轻无烟煤的4 ％下降到年老无烟煤的2%左右。 煤岩组成。在煤化程度相同的煤中，煤岩组成中的氢含 量也有区别。如：壳质组＞镜质组＞惰质组。 成因类型。腐泥煤氢含量＞腐植煤。
挥发分不等同于挥发物，后者还包括煤中水分产生的水蒸汽 以及碳酸盐矿物质分解出的CO2；固定碳不能单独存在，它与煤 中的灰分一起形成焦渣，从焦渣中扣除灰分就是固定碳。
⑥ 焦渣特征
1）焦渣定义——煤样在测定完挥发分后的固体残留物，由固定 碳和灰分构成。 2）焦渣特征——指焦渣形态（粉状、块状）、光泽、强度、形 状等特点。根据这些特点，把焦渣特征划分为8种，用以粗略判 断煤的粘结性强弱。号数越大，表明粘结性越强。
煤的灰分不是煤中的固有来自百度文库成，而是由煤中的矿物 质转化而来的。
煤的灰分与矿物质区别很大：首先，灰分的产率比 相应的矿物质含量要低；其次，在成分上有很大变化。 矿物质在高温下经分解、氧化、化合等化学反应之后才 转化为灰分。
③ 煤灰分中矿物质的来源
原
次
生
生
矿
矿
物
物
质
质
外来矿物质
这种矿物质原来不含于煤层中，它是在采煤过程中混入 煤中的顶、底板和夹矸层中的矸石所形成的。它与煤是独立 存在的，几乎不影响煤的可选性。
煤的最高内在水分 煤样在30℃时，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，用符号MHC
煤的内在水分与煤化程度的关系
1）煤的内在水分吸附于煤的孔隙内表面上。内表面 积越大，吸附水分能力就越强，煤的水分越高。
2）煤分子结构上极性含氧官能团数量越多，煤吸附 水分能力也越大。
低煤化程度的煤内表面积发达，分子结构上含氧官能 团的数量也多，因此内在水分较高。随煤化程度提高，煤 内表面积和含氧官能团均呈下降趋势，其内在水分也下降。 到无烟煤阶段，由于煤的内表面积有所增大，因而内在水 分略有提高。
③ 氧元素
1）氧元素在煤分子上的位置 氧也是组成煤有机质的重要元素之一。主要存在于煤分
子的含氧官能团上
—
2）影响氧含量的主要因素
煤化程度。随煤化程度提高，煤中氧元素迅速下降，从 褐煤的23％左右下降到中等变质程度肥煤的6%左右，此后 氧含量下降速度趋缓，到无烟煤时只有2%左右。氧元素在 煤燃烧时不产生热量，并约束本来可燃碳和氢；在煤液化 时会消耗氢气而生成无用水。因而，对于煤的利用不利。 风化。风化后煤含氧量急剧增加。 煤岩组成。煤化程度相同时，煤岩组成中的氧含量有区 别。对高变质烟煤和无烟煤：镜质组＞惰质组＞壳质组。 成因类型。腐植煤的氧含量＞腐泥煤。
⑥ 煤中水分对煤炭利用的影响
1）不利影响 煤炭燃烧、气化、炼焦中，水分蒸发要额外吸收热量，
使过程热效率降低。 煤炭运输过程中，水分高将导致动力的浪费，并且会降
低煤价。 2）有利影响
适量水分有利于减少运输和储存过程中煤粉尘的扬尘， 减少煤的损失和对环境的污染。
3）煤的灰分
① 定义
煤的灰分(ash) 煤样完全燃烧后所得的残渣。该残渣的质量 占测定煤样质量的百分数称为灰分产率，简称为灰分。
2.2 元素分析
1）内涵及特点
煤的元素组成也就是指煤有机质的元素组成。大量的研究表 明，煤的有机质主要是由碳、氢、氧、氮和硫等五种元素组 成，占总有机质的95%以上。
2）煤的元素组成及特点 ① 碳元素
1）碳元素在煤分子上的位置 碳是构成煤分子骨架最重要的元素之一，主要存在于缩
合芳香核上，部分分布在脂肪侧链上。碳是炼焦产品的主要 物质基础，发热量的主要来源。