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煤的化學(xué)組成及分類
煤的化學(xué)組成及分類 鶴壁藍博
煤的化學(xué)組成很復(fù)雜，但歸納起來可分為有機質(zhì)和無機質(zhì)兩大類,，以有機質(zhì)為主體,。
煤中的有機質(zhì)主要由碳,、氫、氧,、氮和有機硫等五種元素組成,。其中，碳,、氫,、氧占有機質(zhì)的95%以上。此外,，還有極少量的磷和其他元素,。煤中有機質(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型有關(guān),。碳和氫是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生熱量的重要元素，氧是助燃元素,，三者構(gòu)成了有機質(zhì)的主體,。煤炭燃燒時，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,，煤中的硫和磷大部分轉(zhuǎn)入焦炭中,，冶煉時又轉(zhuǎn)入鋼鐵中，嚴重影響焦炭和鋼鐵質(zhì)量,，不利于鋼鐵的鑄造和機械加工,。用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦時，各種管道和爐壁會遭到強烈腐蝕,。將含有砷的煤用于釀造和食品工業(yè)作燃料,，砷含量過高，會增加產(chǎn)品毒性,，危及人民身體健康,。
煤中的無機質(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,，它們分別以有機或無機化合物的形態(tài)存在于煤中,。其中某些元素的含量，一旦達到工業(yè)品位或可綜合利用時,，就是重要的礦產(chǎn)資源,。
通過元素分析可以了解煤的化學(xué)組成及其含量，通過工業(yè)分析可以初步了解煤的性質(zhì),，大致判斷煤的種類和用途,。煤的工業(yè)分析包括對水分、灰分,、揮發(fā)分的測定和固定碳的計算四項內(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,。水分對煤的加工利用是有害物質(zhì)。在煤的貯存過程中,，它能加速風(fēng)化,、破裂，甚至自燃,；在運輸時,，會增加運量，浪費運力,，增加運費,；煉焦時，消耗熱量,，降低爐溫,，延長煉焦時間，降低生產(chǎn)效率,；燃燒時,，降低有效發(fā)熱量；在高寒地區(qū)的冬季,，還會使煤凍結(jié)，造成裝卸困難,。只有在壓制煤磚和煤球時,，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渣,。它是煤中的礦物質(zhì)經(jīng)過氧化,、分解而來?；曳謱γ旱募庸だ脴O為不利,。灰分越高,，熱效率越低,；燃燒時，熔化的灰分還會在爐內(nèi)結(jié)成爐渣,，影響煤的氣化和燃燒,，同時造成排渣困難,；煉焦時，全部轉(zhuǎn)入焦炭,，降低了焦炭的強度,，嚴重影響焦炭質(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,。灰熔點低的煤,，燃燒和氣化時,，會給生產(chǎn)操作帶來許多困難。為此,，在評價煤的工業(yè)用途時,，必須分析灰成分，測定灰熔點,。
3.揮發(fā)分
指煤中的有機物質(zhì)受熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體,。它是對煤進行分類的主要指標(biāo)，并被用來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
測定煤的揮發(fā)分時,，剩下的不揮發(fā)物稱為焦渣,。焦渣減去灰分稱為固定碳。它是煤中不揮發(fā)的固體可燃物,，可以用計算方法算出,。焦渣的外觀與煤中有機質(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。