【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 三、煤中的氧元素（ Odaf%） 煤中的氧 是組成煤有機(jī)質(zhì)的第三重要元素，含量?jī)H次于碳，但它 是煤中不可燃成分。由于氧元素在煤的燃燒過(guò)程中不產(chǎn)生熱量，卻能與產(chǎn)生熱量的氫生成水，使煤的發(fā)熱量降低，因此氧含量高對(duì)動(dòng)力用煤來(lái)說(shuō)是不利的；對(duì)于煉焦用煤，氧含量增高會(huì)使其粘結(jié)性和結(jié)焦性大為降低，甚至失去粘結(jié)性。但氧是煤中反應(yīng)能力較強(qiáng)的元素，當(dāng)煤用于制取芳香羧酸和腐植酸類物質(zhì)時(shí)，氧的存在是有利的。 煤中氧的含量，通常是根據(jù)工業(yè)分析、元素分析的測(cè)定數(shù)據(jù)以減差法求得的： H2+O2→H 2O+Q 燃燒 )(100 , adadadtadadadad AMSNHCO ??????? 煤中的氮元素含量?jī)H為 ％～ ％，但它是煤中唯一完全以有機(jī)狀態(tài)存在的元素。當(dāng)煤作為高溫?zé)峒庸ぴ线M(jìn)行加熱時(shí)，煤中氮的一部分變成 N NH3及其它一些有機(jī)含氮物質(zhì)逸出，而這些化合物可回收制成氮肥、硝酸、藥品等化學(xué)產(chǎn)品 ；煤在燃燒時(shí)，氮是不可燃成分，煤中一部分氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈难趸?，形成了燃煤所排放的廢氣中氮的氧化物總量的一部分，是空氣污染物；另一部分氮?jiǎng)t呈游離狀態(tài)進(jìn)入廢氣中。 四、煤中的氮元素（ Ndaf%） 元素 煤種 Cdaf% Hdaf% Odaf% Ndaf% 褐煤 60～ 77 6～ 5 30～ 15 ～ 1 煙煤 75～ 92 5～ 4 15～ 2 ～ 無(wú)煙煤 89～ 98 4～ 1 3～ 1 ～ 煤中 C、 H、 O、 N四種元素組成含量比較 硫是煤中的主要有害元素之一。在各種類型煤中都含有數(shù)量不等的硫分，少的在 1％左右，高者可達(dá) 10％以上。 五、煤中的硫元素（ St,d%） （一）煤中硫的分類 煤中 的硫 （ St） 無(wú)機(jī)硫（ Si）： 是指存在于煤的礦物質(zhì)中的硫 硫化鐵硫（ Sp ）： 是煤中硫 化物硫 的總稱，以硫化鐵硫 為主。 硫酸鹽硫（ Ss ）： 是煤中硫 酸鹽硫 的總稱，主要是石膏、綠礬 。 有機(jī)硫（ So）： 是指與煤有機(jī)質(zhì)相結(jié)合的硫。含量一般小于 %，目前還不能用機(jī)械方法除去。 按存在狀態(tài) St=Sp+Ss+So （二）煤中硫的測(cè)定和換算 在煤的元素分析中 ，通常是用空氣干燥基煤樣（ ad）測(cè)定煤的全硫（ St,ad）（除特殊需要外，一般不單獨(dú)測(cè)定各種形態(tài)硫）。 在評(píng)價(jià)煤質(zhì)時(shí) ，為了消除因 ad煤樣中內(nèi)在水分的變化對(duì)煤硫分值的影響，并使不同煤層的硫含量具有可比性，煤中的硫含量是將空氣干燥基全硫（ St,ad）換算成干燥基全硫（ St,d）來(lái)表示。其換算公式如下： 硫是存在于煤中的一種有害雜質(zhì)，對(duì)煤的工業(yè)利用有不利的影響，但硫又是一種重要的化工原料，所以硫是評(píng)價(jià)煤質(zhì)的重要指標(biāo)之一。 GB/T — 2022 按煤的干燥基全硫（ St,d%）對(duì)煤的分級(jí)： adtaddt SMS , 100100??（三）根據(jù)煤的干燥基全硫（ St,d%）對(duì)煤的分級(jí)（ GB/T — 2022 ） （ 1）不同煤種的基準(zhǔn)發(fā)熱量值 不同煤種的基準(zhǔn)發(fā)熱量（是指對(duì)不同煤種規(guī)定的干燥基高位發(fā)熱量）見表 1。 表 1 不同煤種的基準(zhǔn)發(fā)熱量 煤 種 基準(zhǔn)發(fā)熱量（ Qgr， d） /（ MJ/kg） 無(wú)煙煤、煙煤 褐煤 （ 2） 無(wú)煙煤和煙煤的硫分分級(jí) 表 2 無(wú)煙煤和煙煤的硫分分級(jí) 序號(hào) 級(jí)別名稱 代號(hào) 干燥基全硫分 (St， d)范圍 % 試驗(yàn)方法 1 特低硫煤 SLS ＜ GB/T 214 2 低硫煤 LS ~ 3 中硫煤 MS ~ 4 中高硫煤 MHS ~ 5 高硫煤 HS ＞ 無(wú)煙煤和煙煤的硫分在基準(zhǔn)發(fā)熱量時(shí) 按表 2進(jìn)行分級(jí)。 （ 3）褐煤的硫分分級(jí) 褐煤的硫分在基準(zhǔn)發(fā)熱量時(shí)按表 3進(jìn)行分級(jí)。 表 3 褐煤的硫分分級(jí) 序號(hào) 級(jí)別名稱 代號(hào) 干燥基全硫分 (St， d)范圍 % 試驗(yàn)方法 1 特低硫煤 SLS ＜ GB/T 214 2 低硫煤 LS ~ 3 中硫煤 MS ~ 4 中高硫煤 MHS ~ 5 高硫煤 HS ＞ *** 當(dāng)煤炭的實(shí)測(cè)干燥基高位發(fā)熱量不等于基準(zhǔn)發(fā)熱量時(shí)，要對(duì)硫分進(jìn)行折算，得到折算后的干燥基全硫，然后以折算后的干燥基全硫按表 2或表 3進(jìn)行分級(jí)。 折算后的干燥基全硫的計(jì)算方法： 折算后的干燥基全硫 = 實(shí)測(cè)的干燥基全硫 實(shí)測(cè)干燥基高位發(fā)熱量熱量基準(zhǔn) 發(fā) 冶煉用煉焦精煤的硫分按表 4進(jìn)行分級(jí)。 表 4 冶煉用煉焦精煤的硫分分級(jí) 序號(hào) 級(jí)別名稱 代號(hào) 干燥基全硫分 (St， d)范圍 % 試驗(yàn)方法 1 特低硫煤 SLS ＜ GB/T 214 2 低硫分煤 LS ～ 3 中低硫煤 MLS ～ 4 中硫分煤 MS ～ 5 中高硫煤 MHS ～ 6 高硫分煤 HS ～ 其他用煉焦精煤和原料用煤的硫分分級(jí)可參照冶煉用煉焦精煤進(jìn)行分級(jí)。 高爐噴吹用煤的硫分分級(jí)可參照冶煉用煉焦精煤進(jìn)行分級(jí)。 （四）煤中的硫?qū)γ杭庸だ玫挠绊? 在燃燒和氣化時(shí)，煤中的硫轉(zhuǎn)變成的二氧化硫、硫化氫既腐蝕設(shè)備又污染環(huán)境，還使催化劑中毒，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。用于煉焦時(shí)，其 中 70％～ 80％的硫轉(zhuǎn)入焦炭，焦炭用于冶金，使煉出的生鐵含硫較多而具有熱脆性，不僅使生鐵的質(zhì)量差，而且還使高爐的生產(chǎn)能力下降并嚴(yán)重腐蝕設(shè)備。因此，要求煉焦用煤的硫分應(yīng)小于 ％。在煤的儲(chǔ)存時(shí)，煤中的 FeS2能促進(jìn)煤的氧化和自燃等。 煤中的硫含量越多，煤的質(zhì)量越差，對(duì)煤加工利用帶來(lái)的危害也越大。 硫是一種寶貴的資源。可用來(lái)生產(chǎn)硫酸和殺蟲劑等；在橡膠、制藥等工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用。故在選煤時(shí)回收煤中的黃鐵礦；從燃燒的煙道中和煤氣中回收各種含硫化合物；在燃煤中加脫硫劑以及從焦?fàn)t氣中回收硫等都是有效利用途經(jīng)。 六、煤中的磷元素（ Pd%） 煤中的磷主要是無(wú)機(jī)磷（如磷灰石［ Ca3(PO4)2CaF2］和磷酸鋁（ Al6P01418H20）等），此外，還有微量的有機(jī)磷。 我國(guó)原煤中的含磷量普遍較低，一般為 ％～ ％，最高不超過(guò) 1％。 磷是煤中的有害成分，對(duì)煤的利用產(chǎn)生不利影響，故煤中磷含量也是評(píng)價(jià)煤質(zhì)的主要指標(biāo)之一。根據(jù)煤的干燥基磷含量（ Pd%），對(duì)煤進(jìn)行分級(jí)（ MT/T5621996）。 煤中磷分分級(jí) 序號(hào) 級(jí)別名稱 代號(hào) 磷分范圍（ Pd%） 試驗(yàn)方法 1 特低磷煤 SLP ≤ GB 216 2 低磷分煤 LP ＞ ~ 3 中磷分煤 MP ＞ ~ 4 高磷分煤 HP ＞ 七、煤中的砷元素（ As） 煤中的砷多以有機(jī)物的形式存在，有時(shí)也以硫化砷（雄黃或雌黃）或砷黃鐵礦（ FeS2FeAs 2）形式混雜于煤中。我國(guó)煤中砷的含量極低，一般只有 ～ 50g/t,個(gè)別的可達(dá) 283g/t。砷在煤燃燒時(shí)生成的三氧化二砷 (俗稱“砒霜” )是一種劇毒物。煤中砷含量分級(jí)（ MT/T 8031999）如下表。 煤中砷含量分級(jí) 級(jí)別名稱 代 號(hào) 砷含量（ As）， % 一級(jí)含砷煤 ⅠAs ≤ 104 二級(jí)含砷煤 ⅡAs ＞ 104～ 104 三級(jí)含砷煤 ⅢAs ＞ 104～ 104 四級(jí)含砷煤 ⅣAs ＞ 104 國(guó)外規(guī)定：在釀造和食品工業(yè)中，燃煤的砷含量不得超過(guò)8g/t。 八、煤中的氯元素（ Cl） 煤中的氯多以氯化鈉、氯化鉀的形式存在，其含量一般為％～ ％，個(gè)別可達(dá) ％。但氯的危害極大，含氯煤用于煉焦對(duì)焦?fàn)t內(nèi)壁的耐火磚有腐蝕，用于氣化要腐蝕各種管道，用作動(dòng)力燃料將使鍋爐遭到強(qiáng)烈腐蝕。 煤中氯含量分級(jí)（ MT/T 5971996）如下表。 煤中氯含量分級(jí) 序號(hào) 級(jí)別名稱 代 號(hào) 氯含量范圍（ Cld）， % 試驗(yàn)方法 1 特低氯煤 SLCl ≤ GB 3558 2 低氯煤 LCl ＞ ～ 3 中氯煤 MCl ＞ ～ 4 高氯煤 HCl ＞ 煤中還有鍺、鎵、鈾、釩、金、銀等元素。 煤的工藝性質(zhì) 是指在一定的條件下，煤加工轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物及其轉(zhuǎn)化過(guò)程所呈現(xiàn)的特征。 煤的工藝性質(zhì)是選擇煤的最佳加工利用途徑、正確評(píng)價(jià)煤質(zhì)及合理利用煤炭資源的依據(jù)。煤的工藝性質(zhì)很多，主要有以下幾類： （ 1）燃燒和氣化用煤的工藝性質(zhì)：煤的發(fā)熱量、煤的熱穩(wěn)定性、煤的化學(xué)反應(yīng)性、煤的燃點(diǎn)、煤灰熔融性、煤的機(jī)械強(qiáng)度等。 （ 2）煉焦用煤的工藝性質(zhì)：煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性等。 （ 3）其它用煤的工藝性質(zhì)：煤的低溫干餾焦油產(chǎn)率、腐植酸產(chǎn)率、苯萃取物產(chǎn)率、煤的粒度組成、煤的密度組成、煤的可選性、煤的透光率等。 下面介紹煤質(zhì)評(píng)價(jià)中及與煤的工業(yè)分類有關(guān)常用的工藝性質(zhì)： 第四節(jié) 煤的工藝性質(zhì) 重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容 注意 發(fā)熱量 是指單位質(zhì)量的煤完全燃燒時(shí)放出的熱量。 發(fā)熱量的單位 是 J/g或者 KJ/kg或 MJ/kg。 常用 MJ/kg（ =1000 KJ/kg）表示。 過(guò)去我國(guó)慣用的熱量單位為20℃ 卡 /克（ cal/g）或大卡（千卡） /千克（ kcal/kg），二者的關(guān)系是： 1cal= 一、煤的發(fā)熱量（ Q） （一）煤發(fā)熱量的含義及單位 （二）煤發(fā)熱量的測(cè)定 我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)熱量測(cè)定方法是氧彈量熱法，其測(cè)定結(jié)果是 煤的空氣干燥基彈筒發(fā)熱量（ Qb,ad）。 在規(guī)定條件下測(cè)定 Qb,ad時(shí)，由于煤樣是在高壓過(guò)氧狀態(tài)下燃燒，因此發(fā)生了煤在空氣中燃燒時(shí)所不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)（如：煤中的 S、 N轉(zhuǎn)化成硫酸、硝酸而放熱；煤中的水由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)而放熱等）。使 Qb,ad中包含了酸生成熱和水的液化熱等，則 Qb,ad大于煤在空氣中燃燒時(shí)的發(fā)熱量 。故必須對(duì) Qb,ad進(jìn)行修正或換算，使其能表示煤在空氣中燃燒時(shí)的發(fā)熱量。 我國(guó) 《 煤的發(fā)熱量測(cè)定方法 》 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：測(cè)定的煤發(fā)熱量 — 空氣干燥基彈筒發(fā)熱量（ Qb,ad ）只作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，報(bào)出結(jié)果必須采用空氣干燥基高位發(fā)熱量（ Qgr,v,ad ）和空氣干燥基低位發(fā)熱量（ Q,v,ad ）。 （ Qgr,v,ad ，簡(jiǎn)寫為“ Qgr,ad ”） 煤的恒容高位發(fā)熱量 是煤樣在氧彈內(nèi)燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量減去硫酸和硝酸生成熱后的熱量。計(jì)算公式如下： （三）煤發(fā)熱量的表示方法 )95( , adbadbadbadgr QS ????式中： 95— 硫酸生成熱校正系數(shù)，它是煤中每 l％ ()的硫生成硫酸的生成 熱和硫酸溶于水的溶解熱之和， J； Sb,ad— 彈筒洗液中測(cè)得的硫，％（ 當(dāng)煤中 St,d≤4 ％和 Qb,ad＞ 時(shí)，可用 St,ad代替 Sb,ad）； α — 硝酸生成熱校正系數(shù)（ 當(dāng) Qb,ad ≤， α 取值為 ；當(dāng) ＜ Qb,ad ≤， α 取值為 ；當(dāng) Qb,ad ＞ 時(shí)， α 取值為 ）。 (411) （ Q,v,ad ，簡(jiǎn)寫為“ Q,ad ” ） 煤的恒容低位發(fā)熱量 是煤的恒容高位發(fā)熱量減去煤樣中內(nèi)在水分和氫燃燒時(shí)生成水的液化熱后的熱值。 （ 1）若不考慮水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)體積膨脹做功，其計(jì)算公式為： )9(25, adadadgradn et HM ???(412) 式中： 25— 常數(shù)，即每 1％ ()水的蒸發(fā)熱為 25J； 9— 把氫折算為水的系數(shù)。 （ 2）若考慮水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)體積膨脹做功，其計(jì)算公式為： aradaradadvgrarvn e t MMMH 231 0 01 0 0)2 0 6(, ????? (413) [例 45] 某煤樣的分析數(shù)據(jù)如下表所示。 Mar Mad St,ad Had Qb,ad( MJ/kg) 單位： % 求： Qgr,ad、 Qgr,d、 Q,ar？ 解 ：（ 1）計(jì)算 Qgr,ad 且 Qb,ad = MJ/kg＞ MJ/kg)，故可用 St,ad代替 Sb,ad。 又