煤的化學組成

2021-06-16  來自: 鶴壁市大德實驗設備有限公司 瀏覽次數:251

煤的化學組成很復雜,但歸納起來可分為有機質和無機質兩大類,以有機質為主體。

煤中的有機質主要由碳、氫、氧、氮和有機硫等五種元素組成。其中,碳、氫、氧占有機質的95%以上。此外,還有極少量的磷和其他元素。煤中有機質的元素組成,隨煤化程度的變化而有規律地變化。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。碳和氫是煤炭燃燒過程中產生熱量的重要元素,氧是助燃元素,三者構成了有機質的主體。煤炭燃燒時,氮不產生熱量,常以游離狀態析出,但在高溫條件下,一部分氮轉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,不僅侵蝕金屬設備,與空氣中的水反應形成酸雨,污染環境,危害植物生產,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入焦炭中,冶煉時又轉入鋼鐵中,嚴重影響焦炭和鋼鐵質量,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侵蝕。將含有砷的煤用于釀造和食品工業作燃料,砷含量過高,會增加產品毒性,危及人民身體健康。

煤中的無機質主要是水分和礦物質,它們的存在降低了煤的質量和利用價值,其中絕大多數是煤中的有害成分。

另外,還有一些分散和放射性元素,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存在于煤中。其中某些元素的含量,一旦達到工業品位或可綜合利用時,就是重要的礦產資源。

通過元素分析可以了解煤的化學組成及其含量,通過工業分析可以初步了解煤的性質,大致判斷煤的種類和用途。煤的工業分析包括對水分、灰分、揮發分的測定和固定碳的計算四項內容。

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、內在水分和結晶水三種存在狀態。一般以煤的內在水分作為評定煤質的指標。煤化程度越低,煤的內部表面積越大,水分含量越高。水分對煤的加工利用是有害物質。在煤的貯存過程中,它能加速風化、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,降低生產效率;燃燒時,降低發熱量;在高寒地區的冬季,還會使煤凍結,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

是指煤在規定條件下全部燃燒后剩下的固體殘渣。它是煤中的礦物質經過氧化、分解而來?;曳謱γ旱募庸だ脴O為不利?;曳衷礁?,熱效率越低;燃燒時,熔化的灰分還會在爐內結成爐渣,影響煤的氣化和燃燒,同時造成排渣困難;煉焦時,全部轉入焦炭,降低了焦炭的強度,嚴重影響焦炭質量。煤灰成分十分復雜,成分不同直接影響到灰分的熔點?;胰埸c低的煤,燃燒和氣化時,會給生產操作帶來許多困難。為此,在評價煤的工業用途時,需要分析灰成分,測定灰熔點。

3.揮發分

指煤中的有機物質受熱分解產生的可燃性氣體。它是對煤進行分類的主要指標,并被用來初步確定煤的加工利用性質。煤的揮發分產率與煤化程度有密切關系,煤化程度越低,揮發分越高,隨著煤化程度加深,揮發分逐漸降低。

4.固定碳

測定煤的揮發分時,剩下的不揮發物稱為焦渣。焦渣減去灰分稱為固定碳。它是煤中不揮發的固體可燃物,可以用計算方法算出。焦渣的外觀與煤中有機質的性質有密切關系,因此,根據焦渣的外觀特征,可以定性地判斷煤的粘結性和工業用途。

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