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煤的化學(xué)組成及分類(lèi)
煤的化學(xué)組成及分類(lèi) 鶴壁藍(lán)博
煤的化學(xué)組成很復(fù)雜,，但歸納起來(lái)可分為有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)兩大類(lèi),，以有機(jī)質(zhì)為主體,。
煤中的有機(jī)質(zhì)主要由碳,、氫,、氧,、氮和有機(jī)硫等五種元素組成。其中,，碳,、氫、氧占有機(jī)質(zhì)的95%以上,。此外,，還有極少量的磷和其他元素。煤中有機(jī)質(zhì)的元素組成,，隨煤化程度的變化而有規(guī)律地變化,。一般來(lái)講，煤化程度越深,，碳的含量越高,，氫和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低,。唯硫的含量則與煤的成因類(lèi)型有關(guān),。碳和氫是煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生熱量的重要元素,，氧是助燃元素，三者構(gòu)成了有機(jī)質(zhì)的主體,。煤炭燃燒時(shí)，氮不產(chǎn)生熱量,，常以游離狀態(tài)析出,，但在高溫條件下，一部分氮轉(zhuǎn)變成氨及其他含氮化合物,，可以回收制造硫酸氨,、尿素及氮肥。硫,、磷,、氟、氯,、砷等是煤中的有害元素,。含硫多的煤在燃燒時(shí)生成硫化物氣體，不僅腐蝕金屬設(shè)備,，與空氣中的水反應(yīng)形成酸雨,，污染環(huán)境，危害植物生產(chǎn),，而且將含有硫和磷的煤用作冶金煉焦時(shí),，煤中的硫和磷大部分轉(zhuǎn)入焦炭中，冶煉時(shí)又轉(zhuǎn)入鋼鐵中,，嚴(yán)重影響焦炭和鋼鐵質(zhì)量,，不利于鋼鐵的鑄造和機(jī)械加工。用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦時(shí),，各種管道和爐壁會(huì)遭到強(qiáng)烈腐蝕,。將含有砷的煤用于釀造和食品工業(yè)作燃料，砷含量過(guò)高,，會(huì)增加產(chǎn)品毒性,，危及人民身體健康。
煤中的無(wú)機(jī)質(zhì)主要是水分和礦物質(zhì),，它們的存在降低了煤的質(zhì)量和利用價(jià)值,，其中絕大多數(shù)是煤中的有害成分。
另外,，還有一些稀有,、分散和放射性元素，例如,，鍺,、鎵,、銦、釷,、釩,、鈦、鈾……等,，它們分別以有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物的形態(tài)存在于煤中,。其中某些元素的含量，一旦達(dá)到工業(yè)品位或可綜合利用時(shí),，就是重要的礦產(chǎn)資源,。
通過(guò)元素分析可以了解煤的化學(xué)組成及其含量，通過(guò)工業(yè)分析可以初步了解煤的性質(zhì),，大致判斷煤的種類(lèi)和用途,。煤的工業(yè)分析包括對(duì)水分、灰分,、揮發(fā)分的測(cè)定和固定碳的計(jì)算四項(xiàng)內(nèi)容,。
1.水分
指單位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分,、內(nèi)在水分和結(jié)晶水三種存在狀態(tài),。一般以煤的內(nèi)在水分作為評(píng)定煤質(zhì)的指標(biāo)。煤化程度越低,，煤的內(nèi)部表面積越大,，水分含量越高。水分對(duì)煤的加工利用是有害物質(zhì),。在煤的貯存過(guò)程中,，它能加速風(fēng)化、破裂,，甚至自燃,；在運(yùn)輸時(shí)，會(huì)增加運(yùn)量,，浪費(fèi)運(yùn)力,，增加運(yùn)費(fèi)；煉焦時(shí),，消耗熱量,，降低爐溫，延長(zhǎng)煉焦時(shí)間,，降低生產(chǎn)效率,；燃燒時(shí)，降低有效發(fā)熱量,；在高寒地區(qū)的冬季,，還會(huì)使煤凍結(jié),，造成裝卸困難。只有在壓制煤磚和煤球時(shí),，需要適量的水分才能成型,。
2.灰分
是指煤在規(guī)定條件下*燃燒后剩下的固體殘?jiān)Ｋ敲褐械牡V物質(zhì)經(jīng)過(guò)氧化,、分解而來(lái),。灰分對(duì)煤的加工利用極為不利,。灰分越高,，熱效率越低,；燃燒時(shí)，熔化的灰分還會(huì)在爐內(nèi)結(jié)成爐渣,，影響煤的氣化和燃燒,，同時(shí)造成排渣困難；煉焦時(shí),，全部轉(zhuǎn)入焦炭,，降低了焦炭的強(qiáng)度，嚴(yán)重影響焦炭質(zhì)量,。煤灰成分十分復(fù)雜,，成分不同直接影響到灰分的熔點(diǎn)?；胰埸c(diǎn)低的煤,，燃燒和氣化時(shí)，會(huì)給生產(chǎn)操作帶來(lái)許多困難,。為此,，在評(píng)價(jià)煤的工業(yè)用途時(shí)，必須分析灰成分,，測(cè)定灰熔點(diǎn),。
3.揮發(fā)分
指煤中的有機(jī)物質(zhì)受熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體。它是對(duì)煤進(jìn)行分類(lèi)的主要指標(biāo),，并被用來(lái)初步確定煤的加工利用性質(zhì),。煤的揮發(fā)分產(chǎn)率與煤化程度有密切關(guān)系，煤化程度越低,，揮發(fā)分越高,，隨著煤化程度加深，揮發(fā)分逐漸降低,。
4.固定碳
測(cè)定煤的揮發(fā)分時(shí),，剩下的不揮發(fā)物稱(chēng)為焦渣,。焦渣減去灰分稱(chēng)為固定碳。它是煤中不揮發(fā)的固體可燃物,，可以用計(jì)算方法算出,。焦渣的外觀與煤中有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)有密切關(guān)系，因此,，根據(jù)焦渣的外觀特征,，可以定性地判斷煤的粘結(jié)性和工業(yè)用途。