第五章 煤的化学组成.ppt

第五章 煤的化学组成
主要内容
煤的工业分析
煤中矿物质的组成及煤灰成分
煤中有机质的元素组成
煤中有机质的族组成
煤质分析指标的基准及换算
第一页，共106页。
引 言
第十二页，共106页。
自动水分测定仪
水分测定时使用的仪器设备有分析天平、干燥箱、称量瓶等。 还有自动化的仪器设备。
第十三页，共106页。
2、测定煤中水分的基本原理
工业分析中测定的水分是指用粒度小于的空气干燥煤样测得的水分，称为空气干燥基水分。
第十四页，共106页。
3、 煤中水分与煤化程度的关系
MHC,%
年轻褐煤的最高内在水分多在25%以上，少数的如云南弥勒褐煤最高内在水分达31%。最高内在水分小于2%的烟煤，几乎都是强粘结性和高发热量的肥煤和主焦煤。无烟煤的最高内在水分比烟煤有所提高。
第十五页，共106页。
煤的外在水分与煤化程度没有规律可循。
煤的内在水分呈规律性变化。
从褐煤开始，随煤化程度的提高，煤的内在水分逐渐下降，到中等煤化程度的焦煤和肥煤，内在水分最低，此后随煤化程度的提高，内在水分又有所上升。
原因：煤的孔隙内表面，分子上的极性含氧官能团
第十六页，共106页。
4、煤中水分对煤加工利用的影响
煤中的水分对煤加工利用过程是有害的。
（1）运输浪费。
（2）热效率降低。
（3）降低环境污染。
第十七页，共106页。
二、煤的灰分
煤的灰分：煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残渣。该残渣的质量占测定煤样质量的百分数称为灰分产率，简称为灰分。
第十八页，共106页。
1、煤灰分的来源
煤的灰分不是煤中的固有组成，而是由煤中的矿物质转化而来的。矿物质在高温下经分解、氧化、化合等化学反应之后才转化为灰分。
煤的灰分与矿物质有很大的区别，首先是灰分的产率比相应的矿物质含量要低，其次是在成分上有很大的变化。
矿物质转化为灰分的过程中发生的有代表性的反应是：
CaCO3CaO+CO2FeS2+O2 SO2+Fe2O3  CaSO4+ H2O……
第十九页，共106页。
2、灰分产率的测定要点
在灰皿中称量1g左右的分析煤样，然后在815℃空气充足的条件下完全燃烧后得到的残渣作为煤的灰分，称量并计算其占煤样质量的百分数，称为煤的灰分产率，用A表示。
测定灰分时所用的煤样是粒度小于的空气干燥煤样，因此，测定结果是空气干燥基的灰分产率，用Aad表示。测定灰分用的仪器设备有马弗炉、分析天平和灰皿等。
测定煤灰分的方法：慢速法和快速法。
第二十页，共106页。
连续快速灰分测定仪
第二十一页，共106页。
连续快速灰分测定仪
第二十二页，共106页。
灰分产率的计算：
由于空气干燥煤样中的水分是随空气湿度的变化而变化的，因而造成灰分的测值也随之发生变化。但就绝对干燥的煤样来说，其灰分产率是不变的。所以，在实用上空气干燥基(dry basis)的灰分产率只是个中间数据，一般还需换算为干燥基的灰分产率Ad。换算公式如下：
，%
实际使用中无特别指明，灰分的表示基准应是干燥基础。
第二十三页，共106页。
3、煤中矿物质和灰分对煤利用的影响
A、煤中矿物质或灰分的不利影响
(1)增加运输负荷；
(2)增加煤炭消耗；
(3)影响炼焦生产操作条件和产品质量；
(4)腐蚀设备和装置；
(5)造成环境污染。
第二十四页，共106页。
B、煤中矿物质或煤灰的利用途径
(1)作为煤转化过程的催化剂。
(2)生产建筑材料。
(3)制成环保制剂与材料。
(4)回收稀有金属和共他有用成分。
(5)用做化肥和土壤改良剂。
第二十五页，共106页。
三、挥发分和固定碳
在高温条件下，将煤隔绝空气加热一定时间，煤的有机质发生热解反应，形成部分小分子的化合物，在测定条件下呈气态析出，其余有机质则以固体形式残留下来。呈气态析出的小分子化合物称为挥发分，以固体形式残留下来的有机质称为固定碳。实际上，固定碳不能单独存在，它与煤中的灰分一起形成焦渣，从焦渣中扣除灰分就是固定碳了。挥发分用V表示，固定碳用FC表示。
第二十六页，共106页。
第二十七页，共106页。
1、挥发分的测定要点
称取1g空气干燥煤样放入挥发分坩埚，在900℃的马弗炉内隔绝空气加热7min取出，在干燥器中冷却后称量焦渣的质量，认为失重由挥发分和水分蒸发所致，因此，按下式计算挥发分：
，％
空气干燥基的固定碳FCad按下式计算：
FCad＝100－Mad－Aad－Vad，％
第二十八页，共106页。
挥发分的测定仪器
第二十九页，共106页。
2、Vad的校正