煤的元素組成
發布時間:2015-06-17
  

煤是由有機物和無機物組成,但以有機質為主體。而煤的有機質主要由碳、氫、氧及少量的氮、硫、磷等元素構成。通常所說的元素分析是指煤中碳、氫、氧、氮和硫的測定。這五種元素是組成煤有機質的主體,煤的組成變化與煤的成因類型、煤的巖相組成和煤化密度密切相關。煤的元素組成對研究煤的成因、類型、結構、性質和利用等都有十分重要的意義。

(1)碳:碳是煤中最重要的元素。煤的碳含量隨煤化度的升高而增加,泥炭的碳含量為50~60%;褐煤60~77%;煙煤為74~89%;無煙煤90~98%。

(2)氫:氫是煤中第二個重要組成元素,在煤的有機結構中,氫結合在碳的鏈狀或環狀結構中。煤的氫含量隨煤化度的升高而減少。

(3)氮:煤中的氮通常都是以有機氮的形式存在,主要由成煤植物中的蛋白質轉化而來。煤的氮含量約為0.8~1.8%,氮含量隨煤化度的升高而略有下降。在干餾時,煤中的大部分氮轉化為氨與吡啶類等。

(4)氧:氧是煤的主要元素之一。在整個煤的變質過程中,氧含量隨煤化度的增加而迅速降低。從泥炭到無煙煤,煤的氧含量從30~40%下降為2~5%。

(5)硫:硫分是評價煤質的重要指標之一。在煉焦、氣化、燃燒等各種用煤工藝中,硫都是一種有害的雜質。焦炭中的硫在高爐冶煉過程中會轉入生鐵中,而致使鐵熱脆,對鋼鐵產品極具危害。硫在煤中以有機硫和無機硫兩種形式存在。無機硫主要存在于礦物質中,在洗選煤的過程中可除去一部分;有機硫存在于煤的有機質結構中,很難清除,用物理洗選的方法不能脫除。

(6)磷:煤中的磷主要是無機磷,也有微量的有機磷。煉焦時,煤中磷全部進入焦炭,煉鐵時,焦炭中的磷幾乎全部進入生鐵,使鋼材冷脆。因此,磷是煤中的有害成分。我國的煤源一般含磷都很低,不會超過煉焦用煤的工業要求(<0.03%)。因此,通常不測定煤中的磷含量。

(7)礦物質:有原生礦物質和次生礦物質之分。原生礦物質是植物生長期間,從土壤中吸收的堿性物質和成煤過程中泥炭化階段混入的粘土、沙粒、硫化鐵等,用洗選法無法去除,次生礦物質可通過洗選除掉一部分。次生礦物質是指煤在開采過程中混入的頂板、地板和煤夾層中的煤矸石,這部分礦物質密度較大,可用重力洗選法將其除掉。礦物質在煤完全燃燒后以固體形式殘留下來,稱為灰分。在煉焦過程中,煤的灰分幾乎全部殘留在焦炭中。煤的灰分不僅降低焦炭的強度,而且給高爐冶煉帶來不利。因此,灰分是衡量煤質的重要指標。

(8)水分:煤的水分分為內在水分和外在水分。內在水分的含量取決于煤巖的變質程度,一般來說,煤的變質程度越高,內在水分越少;外在水分的多少則取決于開采、破碎、洗選、儲運等條件,內在水分和外在水分的和稱為總水分。水分波動過大,將直接影響焦爐操作的穩定。

 

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