1、煤是由有机物和无机物组成的混合物。由于成煤原始物质、转变条件和作用的多变性，导致煤的化学及元素组成、分子结构、化学及工艺性质、种类的复杂性和多样性。煤化学是从化学的角度研究煤的化学及元素组成、工艺性质和分类及合理应用的边缘学科。第五章第五章 煤的工业分析和元素分析煤的工业分析和元素分析煤化学的研究方法煤的工业分析研究煤的化学组成煤的元素分析煤的工艺性质研究煤的元素组成研究煤的工艺性质煤的工业分类煤质评价煤的综合利用 煤质分析化验的方法有两大类：一类是测定煤中固有的煤质分析化验的方法有两大类：一类是测定煤中固有的成分和性质，如水分、碳、氢等，另一类是测定煤经过转成分和性质，如水分、碳、氢等，另一
2、类是测定煤经过转化后生成的物质和呈现的性质，如灰分、挥发分、发热量化后生成的物质和呈现的性质，如灰分、挥发分、发热量等。为了统一标准和便于使用，等。为了统一标准和便于使用，各煤质分析项目的结果都各煤质分析项目的结果都是用一定的符号表示是用一定的符号表示。通常是由。通常是由煤质分析项目煤质分析项目的符号、分的符号、分析项目析项目存在状态或操作条件存在状态或操作条件的符号、的符号、分析项目基准分析项目基准的符号的符号这这三类符号构成了煤质分析结果的表示符号三类符号构成了煤质分析结果的表示符号。新国家标准中对常用符号作了如下规定：新国家标准中对常用符号作了如下规定：1）符号一律用英文；）符号一律用英
3、文；2）ISO规定了的符号，基本采用；规定了的符号，基本采用；3）ISO没规定的符号，用欧美通用的符号；没规定的符号，用欧美通用的符号；4）ISO和欧美和欧美都没有的，用英语名词的开头字母都没有的，用英语名词的开头字母(或缩写字母或缩写字母)表示；表示；5）我国或其他国家独有的项目，采用其原规定的符号。我国或其他国家独有的项目，采用其原规定的符号。第一节 煤样及煤质分析结果的表示方法一、煤样一、煤样二、煤质分析结果的表示方法二、煤质分析结果的表示方法 煤是大宗商品，煤是大宗商品，为了鉴定煤的为了鉴定煤的质量，通常是质量，通常是抽取一小部分抽取一小部分煤来进行质量煤来进行质量的鉴定，这个的鉴定，
4、这个抽取过程就是抽取过程就是采样。为确定采样。为确定煤的某些特征，煤的某些特征，从煤中采取的、从煤中采取的、具有代表性的具有代表性的一部分煤称为一部分煤称为煤样煤样（一）表示煤质分析项目的符号（一）表示煤质分析项目的符号（一般是用该项目英文名称的第一个字母或缩略字（一般是用该项目英文名称的第一个字母或缩略字大写大写表示）表示）新、旧标准中常用煤质分析项目的表示符号对照表新、旧标准中常用煤质分析项目的表示符号对照表 煤质分析项目名称表示符号煤质分析项目名称表示符号新旧新旧水分MW发热量QQ灰分AA透光率PMPm挥发分VV胶质层最大厚度YY固定碳FCCGD罗加指数R.I.LR碳CC粘结指数GR.I
5、.G氢HH奥亚膨胀度bb氧OO热稳定性TSRW氮NN焦油产率TarT硫SS灰熔融性变形温度DTT1磷PP灰熔融性软化温度STT2氯ClCl灰熔融性流动温度FTT3砷AsAs腐植酸产率HAHm视相对密度ARDd苯萃取物产率EBEm真相对密度TRDD二氧化碳含量CO2/最高内在水分MHCWNZ矿物质含量MMMM（是用相应英文名称的第一个字母或缩写字的（是用相应英文名称的第一个字母或缩写字的小写小写表示，把它表示，把它下标于煤质下标于煤质分析项目符号的右下角分析项目符号的右下角）新、旧标准中常用煤质分析项目存在状态或操作条件的符号对照表新、旧标准中常用煤质分析项目存在状态或操作条件的符号对照表 煤质
6、分析项目的存在状态或操作条件外在内在全硫化铁硫酸盐碳酸盐有机固定弹筒恒容高位恒容低位表示符号新finhtpscpo/bgr,vnet,v旧WZNZQLTLSTSYJGDDTGWDW（在修订后的国家标准中，分析项目基准的符号是用各英文名称的小写字母表示的，把它下标于“煤质分析项目符号”的右下侧，并与“表示煤质分析项目存在状态或操作条件符号”之间用“逗号”隔开）（二）表示煤质分析项目（二）表示煤质分析项目存在状态或操作条件存在状态或操作条件的符号的符号（三）表示煤质分析项目（三）表示煤质分析项目基准基准的符号的符号煤质分析项目的基准即煤样的基准，是表示煤质分析化煤质分析项目的基准即煤样的基准，是表
7、示煤质分析化验结果是以验结果是以什么状态下的煤样什么状态下的煤样为基础而测得的。为基础而测得的。1.基准的含义新、旧标准中常用煤质分析项目基准的名称及符号对照表新、旧标准中常用煤质分析项目基准的名称及符号对照表 煤质分析项目基准新名称收到基空气干燥基干燥基干燥无灰基干燥无矿物质基符号aradddafdmmf旧名称应用基分析基干燥基可燃基有机基符号yfgrj2.常用基准的含义及使用意义 收到基（ar）：是以收到状态的煤样为基准（包含了煤的全部组分）。用于销售煤，物料平衡、热平衡及热效率计算。空气干燥基（ad）：是以与空气湿度达到平衡状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分）。多用于试验室煤质分析项目
8、测定的基础。干燥基（d）：是以假想无水状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分和内在水分）。主要用于比较煤的质量，用于表示煤的灰分、硫分、磷分、发热量等。干燥无灰基（daf）：是以假想无水无灰状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分和内在水分及灰分）。主要用于了解和研究煤的有机质。干燥无矿物质基（dmmf）：是以假想无水无矿物质状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分和内在水分及矿物质）。主要用于高硫煤的有机质研究。恒湿无灰基（maf）：恒湿状态（温度20、空气湿度96%）和假想无灰状态下的煤样分析基准。主要用于表示煤的发热量（作为煤工业分类指标）。3.各基准的关系对于同一煤样，其化验结果若以不同的基准来
9、表示则数值不同。因此，同类分析项目只有在相同基准的基础上才能进行比较。各基准的关系如下图所示。4.各基准的换算 试验室条件下测定的煤质分析项目通常是以空气干燥基为基准测得的。但在表示煤质分析报出的结果时，国家标准通常规定将空气干燥煤样基准的各个指标换算成收到基、干燥基煤样、干燥无灰基煤样为基准的指标；在实际工作中，有时也需要把一些指标换算成其它基准（例如：工业上计算物料平衡或热平衡时，就需将有关指标换算成收到基，以求得每吨原料煤能产生多少热量、多少煤灰、含多少碳等）。为此，必须了解各种指标、各种基准之间的关系和换算。常用的各基准间的换算公式常用的各基准间的换算公式如下（用如下（用X代表某煤质分
10、析项代表某煤质分析项目）：目）：（1）空气干燥基与干燥基的换算）空气干燥基与干燥基的换算（2）空气干燥基）空气干燥基 与干燥无灰基的换算与干燥无灰基的换算（3）干燥基）干燥基 与干燥无灰基的换算与干燥无灰基的换算（4）收到基）收到基 与干燥无灰基的换算与干燥无灰基的换算（5）收到基）收到基 与空气干燥基的换算与空气干燥基的换算（6）全水分计算公式）全水分计算公式 adadaddafXAMX100100dddafXAX100100arartdafXAMX100100adadararXMMX100100100100,arfadinharfartMMMMadaddXMX100100(5-1)(5-2
11、)(5-3)(5-4)(5-5)(5-6)进行基准换算时要注意以下三个问题：进行基准换算时要注意以下三个问题：（1）换算的煤质分析指标必须含于对方的基准中，否则就不能换算。）换算的煤质分析指标必须含于对方的基准中，否则就不能换算。如：如：St,ad中包含了中包含了St,d，它们之间可用公式，它们之间可用公式5-1进行换算；进行换算；Ad和和Adaf之间就不能换算，因为干燥无灰基中不存在灰分。之间就不能换算，因为干燥无灰基中不存在灰分。（2）用以上公式换算时各煤质分析测定结果不代入百分符号，但写）用以上公式换算时各煤质分析测定结果不代入百分符号，但写答案时要把百分号加上。答案时要把百分号加上。（
12、3）基准不相同的数据不能直接加减。）基准不相同的数据不能直接加减。4.常用煤质指标的基准常用煤质指标的基准（1 1）在用煤的灰分、硫分、磷分、发热量来表示煤质时，常）在用煤的灰分、硫分、磷分、发热量来表示煤质时，常用干燥基为基准，即用干燥基为基准，即A Ad d、S St,dt,d、P Pd d、Q Qgr,dgr,d；（2 2）在研究煤的有机质特性时，常用干燥无灰基为基准，如）在研究煤的有机质特性时，常用干燥无灰基为基准，如V Vdafdaf、C Cdafdaf、H Hdafdaf等。等。（3 3）在计算物料平衡、热平衡、煤炭计量计价时，常用收到）在计算物料平衡、热平衡、煤炭计量计价时，常用
13、收到基为基准，如基为基准，如M Mt,art,ar、Q Qnet,arnet,ar、A Aarar、H Harar等。等。第二节 煤的化学组成一、煤中的水分（一、煤中的水分（M M）煤加热挥发部分不挥发部分水分（M）煤中无机质热解生成的气体煤中有机质热解生成的气体（V）煤中无机质热解形成的残渣（A）煤中有机质产生热量的部分（FC）2%，不计2%，减去煤的化学组成M+A+V+FC（一）煤中水分的来源 煤中的水分来源于成煤过程中、煤形成后及在开采、洗选和运输过程中等。煤的工业分析：是指测定煤中M、A、V、FC的过程。重点、重点、难点内容难点内容注意注意（二）煤中水分的种类煤中的水分 按水分在煤中的
14、存在状态分按测定煤中水分时的操作条件分游离水：是吸附在煤表面和存在于煤内部毛细管中的水分。化合水：是指煤中矿物质的结晶水。在煤的工业分析中不考虑这种水分。自由水分自由水分：是附：是附着在煤表面和内着在煤表面和内部大毛细管（半部大毛细管（半径大于径大于1010-5-5cmcm）中的水分中的水分 湿存水分湿存水分：是存：是存在于煤内部小毛在于煤内部小毛细管（半径小于细管（半径小于10-5cm）中的水）中的水分。分。外在水分（外在水分（M Mf f）：是指在是指在40405050的测定条件下，的测定条件下，煤样与周围空气达到湿度平衡时失去的水分。煤样与周围空气达到湿度平衡时失去的水分。内在水分（内在
15、水分（M Minhinh）：是指在是指在100100110110测定条测定条件下，煤样达到干燥状态时所失去的水分。件下，煤样达到干燥状态时所失去的水分。煤的最高内在水分（煤的最高内在水分（MHCMHC）：）：是指煤在温度是指煤在温度30、相对湿度为、相对湿度为9697的条件下达到吸湿平衡的内在水分。的条件下达到吸湿平衡的内在水分。以最高内在水分状态的煤样为基准即为以最高内在水分状态的煤样为基准即为恒湿基恒湿基，其分析结果数，其分析结果数据多在煤理论研究和煤分类上应用。据多在煤理论研究和煤分类上应用。煤的全水分是煤的外在水分和内在水分之和。即：Mt,ar=Mf,ar+Minh,ar煤的工业分析中
16、，煤的外在水分（Mf,ar）是以收到基为基准、煤的内在水分（Minh,ad）又是以空气干燥基为基准测定的。由于它们之间的基准不同，因此煤的全水分不能直接用它们相加得到，而必须用全水分计算公式（式5-6）经过换算得到（*下页例）。收到基全水分（Mt,ar）表示的是煤中的实际含水量。（三）煤中的全水分（Mt,ar）（四）煤水分指标的使用意义 1.收到基全水分（Mt,ar）：它是衡量煤炭经济价值最基本的质量指标之一，也是商品煤计价的重要依据，在工业上全水分可用来计算热平衡、物料平衡和煤的发热量等。2.空气干燥基水分（Mad）：主要用于煤质分析中各项指标的计算和基准换算。*煤水分指标符号的简写：Mt,
17、ar简写MtMarMf,ar简写MfMinhMinhMad简写简写Minh，arMinh，ad例5-1某收到基煤样重1000.0 g，风干后重900.0 g。用两份风干煤样各10.000 g测定内在水分，即在105干燥后得到的两份煤样分别重9.512 g和9.484 g。问该煤样的全水分？解：解：（1）计算该煤样的外在水分 （2）计算该煤样的内在水分 煤中的全水分计算举例%1000.10000.9000.1000,arfM%0.10%100000.10512.9000.101,adinhM%88.4%100000.10484.9000.102,adinhM%16.5（3）计算该煤样的全水分 按
18、式（5-6）：答：该煤样的全水分为14.52。22,1,adinhadinhadinhMMM216.588.4%02.5100100,arfadinharfartMMMM%1001000.1010002.50.10%52.14水分在泥炭中可达4050；褐煤约为1040；烟煤一般为18；无烟煤则又有增加的趋势，这是因为无烟煤中孔隙增加的原因。评价煤质时，按Mt%对煤中的水分进行分级。（五）煤中全水分（五）煤中全水分（M Mt,art,ar）的分级）的分级煤的全水分分级煤的全水分分级（MT/T 8502000MT/T 8502000）序号序号级别名称级别名称代号代号分级范围（分级范围（Mt,%）试
19、验方法试验方法1特低全水分煤SLM6.0GB/T 2112低全水分煤LM6.08.03中等全水分煤MLM8.012.04中高全水分煤MHM12.020.05高全水分煤HM20.040.06特高全水分煤SHM40.0 一般来说，水分是煤中的有害成分，对煤的工业利用是不利的；但水分对煤的工业利用也有好的一方面。1.水分对煤工业利用的危害 （1）在煤的运输中，增加了无效运输量和运输成本；（2）燃烧时，降低了煤的发热量；（3）贮存时，使煤易碎裂、加速煤的氧化和自燃，在冬季使煤装卸困难；FeS2+H2O+O2FeSO4+H2SO4+Q （4）炼焦时，延长炼焦时间，并使焦炉的使用寿命缩短；（5）机械加工中
20、，水分高的煤难于破碎和筛分，不仅降低生产效率，还可能损坏设备。2.水分对煤工业利用的益处 （1）在燃烧粉煤时，煤中含有适量的水分，可以防止粉煤的散失，并适当改善炉膛的辐射能；（2）水分可作为加氢液化和气化的供氢体。（六）煤中水分对煤利用的影响煤中的矿物质是煤中除了水分以外的无机物。煤的灰分不是煤中固有的成分，而是煤中的矿物质在煤燃烧时经过失水、分解、氧化、化合等变化而产生的固态混合物，因此，严格地讲不能叫“煤中的灰分”，而应叫“煤的灰分产率”。二、煤中的矿物质（二、煤中的矿物质（MMMM）和煤的灰分产率（）和煤的灰分产率（A A）（一）煤中的矿物质（MM）煤中矿物质的划分及来源原生矿物质次生矿
21、物质外来矿物质来源于来源于来源于成煤植物本身所含的矿物质，一般为12。不能用机械方法除去。在成煤过程中，从外界进入成煤沼泽中以后保留于煤中的的矿物质，含量不高。较难与煤分离。在采煤过程中，煤层的顶板、底板、夹矸等混入煤中的矿物质。可用一般的选煤方法除去。内在矿物质 内在灰分外在矿物质外在灰分形成形成 煤中矿物质的含量变化很大，一般为2%40%；其化学组成又极为复杂，主要有氧化物、硫化物、硅酸盐、碳酸盐和硫酸盐类等。式中：式中：MMMM煤中矿物质的含量，；煤中矿物质的含量，；A Aadad空气干燥基灰分，；空气干燥基灰分，；S St,adt,ad 空气干燥基全硫，；空气干燥基全硫，；S Sp,a
22、dp,ad空气干燥基硫化铁硫，；空气干燥基硫化铁硫，；(CO(CO2 2)空气干燥基碳酸盐二氧化碳含量，；空气干燥基碳酸盐二氧化碳含量，；0.3 0.3 经经验系数。验系数。当煤中的碳酸盐、硫酸盐等较多时，其矿物质的含量可用式当煤中的碳酸盐、硫酸盐等较多时，其矿物质的含量可用式(5-7)计算；含碳酸盐、硫酸盐和氧化铁较少的煤，则可采用式计算；含碳酸盐、硫酸盐和氧化铁较少的煤，则可采用式(5-8)进行计算。进行计算。30.0)(66.067.006.12,adadtadCOSAMMadpadSAMM,50.010.1(5-7)(5-8)煤中矿物质含量一般都不直接测定，而是利用它与煤的灰分等煤中矿
23、物质含量一般都不直接测定，而是利用它与煤的灰分等之间的关系，采用经验公式近似地算出煤中矿物质的含量。对之间的关系，采用经验公式近似地算出煤中矿物质的含量。对煤中的矿物质含量可采用以下公式进行计算：煤中的矿物质含量可采用以下公式进行计算：1.煤的灰分煤的灰分是煤完全燃烧后，煤中的矿物质发生失水、分解、氧化、化合等反应形成的混合物。Al4(Si4O10)(OH)84SiO2+2Al2O3+4H2OCaCO3CaO+CO2FeS2+11O22Fe2O3+8SO2CaO+SiO2CaSiO3 （二）煤的灰分产率（A）分解：高岭土失水：氧化：化合：%100煤样质量灰分质量adA2.煤的灰分产率（A）煤质
24、分析中常以空气干燥基煤样测定煤的灰分产率(Aad)。具体是将一定质量的空气干燥基（ad）煤样放入81510的马弗炉中烧至恒重，灼烧后残渣(灰分)的质量占煤样质量的百分率即煤的灰分产率。3.煤灰分产率（Aad%）的换算为了消除因空气干燥基煤样中内在水分的变化对灰分产率的影响，并使不同煤样之间灰分产率的大小具有可比性，在表示煤的灰分产率时，要把空气干燥基灰分（Aad）换算成干燥基灰分（Ad）。其换算公式如下：adaddAMA100100例5-2 某煤层两个煤样的煤质分析结果为：煤样1：Mad1=5.0%，Aad1=19.0%；煤样2：Mad2=10.0%，Aad2=18.0%。求该煤层的干燥基灰分
25、？解：解：按式（5-9）：(5-9)111100100adaddAMA%1000.190.5100100%0.20222100100adaddAMA%1000.180.10100100%0.20则：该煤层的 Ad=20.0%。答：该煤层的干燥基灰分为20.0。5.根据煤的干燥基灰分（Ad%）对煤的分级煤的干燥基灰分(Ad,%)是工业上衡量煤质的重要指标之一。根据煤的干燥基灰分产率(Ad,%)，GB/T 15224.1-2004GB/T 15224.1-2004对动力煤、冶炼用炼焦精煤等分别进行了分级。（1 1）动力煤灰分分级）动力煤灰分分级 （表1）。（2 2）冶炼用炼焦精煤）冶炼用炼焦精煤的
26、灰分分级（表的灰分分级（表2 2）。例5-3已知某煤样的Mt=10.0%，Mad=1.0%，Aad=11.0%。问1吨该煤会产生多少灰分？解：解：按式（5-5）：adadtarAMMA100100%1000.110.11000.10100%0.104.煤的灰分对煤利用的影响一般来说，矿物质或灰分是煤的有害成分，灰分越高，煤质越差。灰分可降低煤的发热量、增加运输成本、增多出渣量、降低焦炭的质量和焦炉的生产效率、加速煤的风化和自燃等。煤灰渣也可用作为一种资源开发利用，如用作建材原料和从煤灰中提取聚合铝、氯化铝、稀有分散元素等。1吨该煤产生的灰分=1000 kg10.0=100 kg答：1吨该煤会产
27、生100 kg灰分。表表1 1 动力煤的灰分分级动力煤的灰分分级 序号序号级别名称级别名称代号代号灰分（灰分（A Ad d%）范围）范围试验方法试验方法1特低灰煤SLA10.00GB/T212 2低灰煤LA10.0116.003中灰煤MA16.0129.004高灰煤HA29.00表表2 2 冶炼用炼焦精煤的灰分分级冶炼用炼焦精煤的灰分分级序号序号级别名称级别名称代号代号灰分（灰分（A Ad d%）范围）范围试验方法试验方法1特低灰煤SLA6.00GB/T2122低灰煤LA6.019.003中灰煤MA9.0112.004高灰煤HA12.00（3 3）高炉喷吹用煤的灰分分级）高炉喷吹用煤的灰分分级
28、高炉喷吹用煤的灰分分级可参照“表2 冶炼用炼焦精煤进行分级”。（4 4）其他用炼焦精煤和原料用煤的灰分分级）其他用炼焦精煤和原料用煤的灰分分级其他用炼焦精煤和原料用煤的灰分分级可参照“表1 动力煤炭进行分级”。煤中的有机质=100-水分-矿物质煤中有机质的真正含量不易测定，主要是由于煤中矿物质很难测定。常用煤中的灰分产率（Aad%）近似地表示煤中矿物质的含量，即：煤中的有机质100-Mad-Aad=可燃质。三、煤中的有机质和煤的挥发分产率（三、煤中的有机质和煤的挥发分产率（V V）（一）煤中的有机质（二）煤的挥发分产率（V）1.煤的挥发分 煤的挥发分是煤样在一定条件下隔绝空气加热，煤中的有机物
29、在特定条件下热分解“挥发”出来的产物。2.煤的挥发分产率（V）煤的挥发分产率是将l0.01g空气干燥基煤样，置于带盖的瓷坩埚中，在隔绝空气和90010的温度下加热7 min，以煤样失去的质量占煤样质量的百分数减去空气干燥基水分的百分含量即为该煤样的挥发分产率（Vad）。adadMV%100煤样质量挥发分质量3.煤挥发分产率(Vad%)的换算由于空气干燥基挥发分（Vad）是用含有水分和矿物质的空气干燥基煤样测得的，因此煤样Mad和Aad的不同，必然要导致Vad的不同。为了消除水分和灰分对挥发分的影响，准确地反映不同煤的挥发分产率的大小，必须将空气干燥基挥发分（Vad）换算成干燥无灰基挥发分（Vd
30、af）。其换算公式为：adadaddafVAMV100100(5-10)例5-4某煤层两个煤样的煤质分析结果为：煤样1：Mad1=5.0%，Aad1=18.0%，Vad1=15.4%；煤样2：Mad2=4.9%，Aad2=25.1%，Vad2=14.0%。求该煤层的干燥无灰基挥发分？解：解：按式（5-10）：1111100100adadaddafVAMV%1004.150.180.5100100%0.202222100100adadaddafVAMV%1000.141.259.4100100%0.20则：该煤层的Vdaf=20.0%答：该煤层的干燥无灰基挥发分为20.0。4.根据煤的干燥无灰基
31、挥发分（Vdaf%）对煤的分级煤的干燥无灰基挥发分产率分级煤的干燥无灰基挥发分产率分级（MT/T 849-2000MT/T 849-2000）序号序号级别名称级别名称代号代号分级范围分级范围（Vdaf%）试验方法试验方法1特低挥发分煤SLV10.00GB/T2122低挥发分煤LV10.0020.003中等挥发分煤MV20.0028.004中高挥发分煤MHV28.0037.005高挥发分煤HV37.0050.006特高挥发分煤SHV50.005.煤干燥无灰基挥发分（Vdaf%）的使用意义（1）我国煤炭分类的重要指标之一；（2）工业上在选择气化、液化、动力和炼焦用煤时，都要首先考虑挥发分是否符合要
32、求。6.影响煤干燥无灰基挥发分（Vdaf%）的因素煤的挥发分产率受多种因素影响，主要有：煤的成因类型、煤化程度、煤岩成分、矿物质含量、测试条件 等。No.17.焦渣特征分类焦渣特征分类 a.粉状（1型）：全部是粉末，没有相互粘着的颗粒；b.粘着（2型）：用手指轻碰即成粉末或基本上是粉末，其中较大的团块轻轻一碰即成粉末；c.弱粘结（3型）：用手指轻压即成小块；d.不熔融粘结（4型）：以手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光泽，下表面稍有银白色光泽；e.不膨胀熔融粘结（5型）：焦渣形成扁平的块，煤粒的界线不易分清，焦渣上表面有明显银白色金属光泽，下表面银白色光泽更明显；f.微膨胀熔融粘结（6型）：用
33、手指压不碎，焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽，但焦渣表面具有较少的膨胀泡（或小气泡）；g.膨胀熔融粘结（7型）：焦渣上、下表面有银白色金属光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm;h.强膨胀熔融粘结（8型）：焦渣上、下表面有银白色金属光泽，焦渣高度大于15mm。煤的固定碳是指从煤中除去水分、灰分和挥发分后的残留物。从煤的工业分析角度出发，空气干燥基煤样的质量近似等于它的水分、灰分、挥发分和固定碳的质量之和，即煤的固定碳可按下式计算：四、煤的固定碳（四、煤的固定碳（FCFC）)(100adadadadVAMFCdafdafVFC100在用固定碳表示煤的有机质特征时，其固定碳应按下式计算：煤的固定碳
34、与煤有机质中的碳含量是煤的固定碳与煤有机质中的碳含量是两个不同的概念。固定碳实际上是煤的有两个不同的概念。固定碳实际上是煤的有机质在隔绝空气条件下热解后的残留物，机质在隔绝空气条件下热解后的残留物，从元素组成看，固定碳除主要含碳外，还从元素组成看，固定碳除主要含碳外，还有少量的氢、氧、氮、硫等元素；而煤中有少量的氢、氧、氮、硫等元素；而煤中的碳元素几乎都是以有机物形式存在的，的碳元素几乎都是以有机物形式存在的，只有微量的碳以碳酸盐形式存在于煤的无只有微量的碳以碳酸盐形式存在于煤的无机矿物质中。因此，就数量上讲，煤的固机矿物质中。因此，就数量上讲，煤的固定碳含量小于煤中有机质的碳含量。定碳含量小
35、于煤中有机质的碳含量。干燥无灰基固定碳（干燥无灰基固定碳（FCFCdafdaf）（1）用来衡量煤的煤化程度，）用来衡量煤的煤化程度，其含量随煤化程度的增高而其含量随煤化程度的增高而增大。一般褐煤的增大。一般褐煤的60，烟，烟煤的为煤的为6090，而无烟，而无烟煤的煤的90；（；（2）工业用煤）工业用煤的一项质量指标；（的一项质量指标；（3）计算）计算煤的发热量的主要参数。煤的发热量的主要参数。煤的干燥煤的干燥无灰基固无灰基固定碳与干定碳与干燥无灰基燥无灰基挥发分产挥发分产率之比是率之比是煤的燃料煤的燃料比比。从化学角度看，从化学角度看，组成煤的主要元素是碳、氢、氧、氮、硫、磷组成煤的主要元素是
36、碳、氢、氧、氮、硫、磷等；另等；另外还有一些含量极少的元素，如砷、氯、锗、镓、铀、钒、钛等。外还有一些含量极少的元素，如砷、氯、锗、镓、铀、钒、钛等。煤中的碳、氢、氧、氮是组成煤有机质的主要元素，其总和占有机质煤中的碳、氢、氧、氮是组成煤有机质的主要元素，其总和占有机质的的9595以上，所以是煤质研究的重要内容；而硫、磷、砷等是煤中以上，所以是煤质研究的重要内容；而硫、磷、砷等是煤中的有害元素，对煤质有很大的影响。的有害元素，对煤质有很大的影响。煤的元素分析煤的元素分析是测定碳、氢、氧、氮、硫五种元素的含量的过程。通是测定碳、氢、氧、氮、硫五种元素的含量的过程。通常，只对碳、氢、氮、硫四种元素
37、进行测定，氧含量则采用减差法常，只对碳、氢、氮、硫四种元素进行测定，氧含量则采用减差法求得。煤元素分析时用空气干燥基（求得。煤元素分析时用空气干燥基（adad）煤样测定，但结果常用干）煤样测定，但结果常用干燥无灰基（燥无灰基（dafdaf）或干燥基（）或干燥基（d d）表示。）表示。第三节 煤的元素组成一、煤中的碳元素（一、煤中的碳元素（C Cdafdaf%）煤中的碳是组成煤有机质的第一重要元素。它是煤有机质中含煤中的碳是组成煤有机质的第一重要元素。它是煤有机质中含量最高的元素，也是煤在燃烧过程中产生热量的重要元素之一量最高的元素，也是煤在燃烧过程中产生热量的重要元素之一（每每1 1纯碳完全燃
38、烧能放出纯碳完全燃烧能放出34038KJ34038KJ的热量的热量），还是组成煤的大），还是组成煤的大分子骨架的主要元素之一。分子骨架的主要元素之一。C+O2CO2+Q燃烧煤中的氢是组成煤有机质的第二重要元素。它虽然含量不高，但却是煤中重要的可燃物质，每1氢完全燃烧能放出142961KJ的热量（是碳的3.84.2倍）；氢也是组成煤大分子的骨架和侧链的不可缺少的重要元素。腐泥煤中氢含量一般6；腐植煤中的氢含量一般6，并随煤化程度的增高而降低。煤中氢元素（Hdaf%）的含量是我国煤工业分类的指标之一（）。二、煤中的氢元素（二、煤中的氢元素（H Hdafdaf%）三、煤中的氧元素（三、煤中的氧元素（
39、O Odafdaf%）煤中的氧是组成煤有机质的第三重要元素，含量仅次于碳，但它是煤中不可燃成分。由于氧元素在煤的燃烧过程中不产生热量，却能与产生热量的氢生成水，使煤的发热量降低，因此氧含量高对动力用煤来说是不利的；对于炼焦用煤，氧含量增高会使其粘结性和结焦性大为降低，甚至失去粘结性。但氧是煤中反应能力较强的元素，当煤用于制取芳香羧酸和腐植酸类物质时，氧的存在是有利的。煤中氧的含量，通常是根据工业分析、元煤中氧的含量，通常是根据工业分析、元素分析的测定数据以减差法求得的。素分析的测定数据以减差法求得的。2H2+O22H2O+Q燃烧)(100,adadadtadadadadAMSNHCO煤中的氮元
40、素含量仅为0.42.6，但它是煤中唯一完全以有机状态存在的元素。当煤作为高温热加工原料进行加热时，煤中氮的一部分变成N2、NH3及其它一些有机含氮物质逸出，而这些化合物可回收制成氮肥、硝酸、药品等化学产品；煤在燃烧时，氮是不可燃成分，煤中一部分氮转变为氮的氧化物，形成了燃煤所排放的废气中氮的氧化物总量的一部分，是空气污染物；另一部分氮则呈游离状态进入废气中。四、煤中的氮元素（四、煤中的氮元素（N Ndafdaf%）元素元素煤种煤种C Cdafdaf%H Hdafdaf%O Odafdaf%N Ndafdaf%褐煤60776530152.61烟煤7592541522.20.7无烟煤8998413
41、11.50.4煤中C、H、O、N四种元素组成含量比较硫是煤中的主要有害元素之一。在各种类型煤中都含有数量不等的硫分，少的在1左右，高者可达10以上。五、煤中的硫元素（五、煤中的硫元素（S St,dt,d%）（一）煤中硫的分类煤中的硫（St）无机硫（Si）：是指存在于煤的矿物质中的硫 硫化铁硫(Sp)：是煤中硫化物硫 的总称，以硫化铁硫 为主。硫酸盐硫(Ss)：是煤中硫酸盐硫 的总称，主要是石膏、绿矾。有机硫（So）：是指与煤有机质相结合的硫。含量一般小于0.5%，目前还不能用机械方法除去。按存在状态St=Sp+Ss+So（二）煤中硫的测定和换算（二）煤中硫的测定和换算在煤的元素分析中在煤的元素
42、分析中，通常是用空气干燥基煤样（，通常是用空气干燥基煤样（adad）测定煤的全硫）测定煤的全硫（S St,adt,ad）（除特殊需要外，一般不单独测定各种形态硫）。）（除特殊需要外，一般不单独测定各种形态硫）。在评价煤在评价煤质时质时，为了消除因，为了消除因adad煤样中内在水分的变化对煤硫分值的影响，并使煤样中内在水分的变化对煤硫分值的影响，并使不同煤层的硫含量具有可比性，煤中的硫含量是将空气干燥基全硫不同煤层的硫含量具有可比性，煤中的硫含量是将空气干燥基全硫（S St,adt,ad）换算成干燥基全硫（）换算成干燥基全硫（S St,dt,d）来表示。其换算公式见）来表示。其换算公式见(5-9
43、)(5-9)式式。发热量发热量是指单位质量的是指单位质量的煤完全燃烧时放出的煤完全燃烧时放出的热量。热量。发热量的单位发热量的单位是是J/gJ/g或者或者KJ/kgKJ/kg或或MJ/kgMJ/kg。常用常用MJ/kg(=1000 KJ/kg)MJ/kg(=1000 KJ/kg)表示。表示。过去我国惯用的热量单过去我国惯用的热量单位为位为2020卡卡/克克(cal/g)(cal/g)或大卡或大卡(千卡千卡)/)/千克千克(kcal/kg)(kcal/kg)，二者的关，二者的关系是：系是：1cal=4.1816J1cal=4.1816J五、煤的发热量（五、煤的发热量（Q Q）（一）煤发热量的含义
44、及单位（二）煤发热量的测定我国国家标准规定的发热量测定方法是我国国家标准规定的发热量测定方法是氧弹量热法，其测定结果是氧弹量热法，其测定结果是煤的空气煤的空气干燥基弹筒发热量干燥基弹筒发热量（Q Qb,adb,ad）。）。在规定条件下测定在规定条件下测定Q Qb,adb,ad时，由于煤样是时，由于煤样是在高压过氧状态下燃烧，因此发生了在高压过氧状态下燃烧，因此发生了煤在空气中燃烧时所不能发生的化学煤在空气中燃烧时所不能发生的化学反应（如：煤中的反应（如：煤中的S、N转化成硫酸、转化成硫酸、硝酸而放热；煤中的水由气态变为液硝酸而放热；煤中的水由气态变为液态而放热等）。使态而放热等）。使Q Qb,
45、adb,ad中包含了酸生中包含了酸生成热和水的液化热等，因此成热和水的液化热等，因此Q Qb,adb,ad大于大于煤在空气中燃烧时的发热量煤在空气中燃烧时的发热量。故必须对故必须对Q Qb,adb,ad进行修正或换算，使其能进行修正或换算，使其能表示煤在空气中燃烧时的发热量。表示煤在空气中燃烧时的发热量。注意注意重点重点难点难点内容内容我国我国煤的发热量测定方法煤的发热量测定方法国家标准规定：测定的煤发热国家标准规定：测定的煤发热量量空气干燥基弹筒发热量（空气干燥基弹筒发热量（Q Qb,adb,ad）只作为基础数据，报出）只作为基础数据，报出结果必须采用空气干燥基高位发热量（结果必须采用空气干
46、燥基高位发热量（Q Qgr,v,adgr,v,ad）和空气干燥）和空气干燥基低位发热量（基低位发热量（Q Qnet,v,adnet,v,ad）。）。1.煤的恒容高位发热量（煤的恒容高位发热量（Q Qgr,v,adgr,v,ad，简写为，简写为“Q Qgr,adgr,ad”）煤的恒容高位发热量煤的恒容高位发热量是煤样在氧弹内燃烧时产生的热量减去硫是煤样在氧弹内燃烧时产生的热量减去硫酸和硝酸生成热后的热量。计算公式如下：酸和硝酸生成热后的热量。计算公式如下：（三）煤发热量的表示方法)95(,adbadbadbadgrQSQQ式中：式中：9595硫酸生成热校正系数，它是煤中每硫酸生成热校正系数，它是
47、煤中每l l(0.Olg)(0.Olg)的硫生成硫酸的生成热和硫酸的硫生成硫酸的生成热和硫酸溶于水的溶解热之和，溶于水的溶解热之和，J J；S Sb,adb,ad弹筒洗液中测得的硫，（弹筒洗液中测得的硫，（当煤中当煤中S St,dt,d44和和 Q Qb,adb,ad14.60MJ/kg14.60MJ/kg时，可时，可用用S St,adt,ad代替代替S Sb,adb,ad）；）；硝酸生成热校正系数（硝酸生成热校正系数（当当Q Qb,adb,ad 16.70MJ/kg 16.70MJ/kg时，时，取值为取值为0.00100.0010；当；当16.70 MJ/kg16.70 MJ/kg Q Qb
48、,adb,ad 25.10MJ/kg 25.10MJ/kg时，时，取值为取值为0.00120.0012；当；当Q Qb,adb,ad 25.10MJ/kg25.10MJ/kg时，时，取值为取值为0.00160.0016）。）。(5-11)2.煤的恒容低位发热量（Qnet,v,ad，简写为“Qnet,ad”）煤的恒容低位发热量是煤的恒容高位发热量减去煤样中内在水分和氢燃烧时生成水的液化热后的热值。(1)若不考虑水由液态变为气态时体积膨胀做功，其计算公式为)9(25,adadadgradnetHMQQ(5-12)式中：25常数，即每1(0.01g)水的蒸发热为25J；9把氢折算为水的系数。（2）若
49、考虑水由液态变为气态时体积膨胀做功，其计算公式为：aradaradadvgrarvnetMMMHQQ23100100)206(,(5-13)例5-5 某煤样的分析数据如下表所示。单位：单位：%M MararM MadadS St,adt,adH HadadQ Qb,adb,ad(MJ/kg)MJ/kg)3.522.142.035.2521.00求：Qgr,ad、Qgr,d、Qnet,ar？且Qb,ad=21.00 MJ/kg14.60 MJ/kg)，故可用St,ad代替Sb,ad。又16.70 MJ/kg Qb,ad=21.00MJ/kg25.10 MJ/kg，故=0.0012。adtaddt
50、SMS,100100%10003.214.2100100%02.24.0%（2）计算Qgr,d按式（5-1）：)95(,adbadbadbadgrQSQQ100000.210012.003.295100000.2120782J/g=20.78 MJ/kg adgraddgrQMQ,10010078.2014.210010023.21MJ/kg解：（1）计算Qgr,ad按式（5-11）：（3）计算Qnet,ar按式（5-12）：)9(25,adadadgradnetHMQQ)25.5914.2(252078219547J/g=19.55 MJ/kg 若不考虑水由液态变为气态时体积膨胀做功，按式（
