大家只會(huì)買煤和使用煤質(zhì)化驗(yàn)設(shè)備檢測(cè)煤炭質(zhì)量,那么大家知道煤的化學(xué)組成嗎?只有了解了煤中的成分,才能更好地利用物理化學(xué)知識(shí),科學(xué)的檢測(cè)煤炭質(zhì)量,下面我們技術(shù)人員講解一下煤炭的化學(xué)組成。
煤的化學(xué)組成
煤的化學(xué)組成很復(fù)雜,但歸納起來可分為有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)兩大類,以有機(jī)質(zhì)為主體。
煤中的有機(jī)質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮和有機(jī)硫等五種元素組成。其中,碳、氫、氧占有機(jī)質(zhì)的95%以上。此外,還有極少量的磷和其他元素。煤中有機(jī)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(jī)質(zhì)的主體。煤炭燃燒時(shí),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(shí)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(shí),煤中的硫和磷大部分轉(zhuǎn)入焦炭中,冶煉時(shí)又轉(zhuǎn)入鋼鐵中,嚴(yán)重影響焦炭和鋼鐵質(zhì)量,不利于鋼鐵的鑄造和機(jī)械加工。用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦時(shí),各種管道和爐壁會(huì)遭到強(qiáng)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(huì)增加產(chǎn)品毒性,危及人民身體健康。
煤中的無機(jī)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(jià)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(jī)或無機(jī)化合物的形態(tài)存在于煤中。其中某些元素的含量,一旦達(dá)到工業(yè)品位或可綜合利用時(shí),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(duì)水分、灰分、揮發(fā)分的測(cè)定和固定碳的計(jì)算四項(xiàng)內(nèi)容。
1.水分 (使用煤質(zhì)化驗(yàn)設(shè)備-烘干箱烘干算水分)
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(píng)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(duì)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(yùn)輸時(shí),會(huì)增加運(yùn)量,浪費(fèi)運(yùn)力,增加運(yùn)費(fèi);煉焦時(shí),消耗熱量,降低爐溫,延長煉焦時(shí)間,降低生產(chǎn)效率;燃燒時(shí),降低有效發(fā)熱量;在高寒地區(qū)的冬季,還會(huì)使煤凍結(jié),造成裝卸困難。只有在壓制煤磚和煤球時(shí),需要適量的水分才能成型。
2.灰分
是指煤在規(guī)定條件下完全燃燒后剩下的固體殘?jiān)K敲褐械牡V物質(zhì)經(jīng)過氧化、分解而來?;曳謱?duì)煤的加工利用極為不利?;曳衷礁?,熱效率越低;燃燒時(shí),熔化的灰分還會(huì)在爐內(nèi)結(jié)成爐渣,影響煤的氣化和燃燒,同時(shí)造成排渣困難;煉焦時(shí),全部轉(zhuǎn)入焦炭,降低了焦炭的強(qiáng)度,嚴(yán)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(diǎn)?;胰埸c(diǎn)低的煤,燃燒和氣化時(shí),會(huì)給生產(chǎn)操作帶來許多困難。為此,在評(píng)價(jià)煤的工業(yè)用途時(shí),必須分析灰成分,測(cè)定灰熔點(diǎn)。 (灰分可使用煤質(zhì)化驗(yàn)設(shè)備-馬弗爐檢測(cè)得出)
3.揮發(fā)分
指煤中的有機(jī)物質(zhì)受熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體。它是對(duì)煤進(jìn)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。 (揮發(fā)分可使用煤質(zhì)化驗(yàn)設(shè)備-馬弗爐檢測(cè)得出)
4.固定碳
測(cè)定煤的揮發(fā)分時(shí),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(jì)算方法算出。焦渣的外觀與煤中有機(jī)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。 (固定碳可使用煤質(zhì)化驗(yàn)設(shè)備-馬弗爐檢測(cè)得出灰分揮發(fā)分、然后算出固定碳)