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1、第五章第五章 煤的化学组成煤的化学组成第1页，共66页，编辑于2022年，星期三第五章 煤的化学组成主要内容主要内容主要内容主要内容 （1 1）煤的工业分析）煤的工业分析）煤的工业分析）煤的工业分析 （2 2）煤的元素分析）煤的元素分析）煤的元素分析）煤的元素分析 第2页，共66页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 煤的工业分析煤的工业分析 1 1、煤的工业分析的定义：、煤的工业分析的定义：、煤的工业分析的定义：、煤的工业分析的定义：在人为规定条件下粗略测定煤化学组在人为规定条件下粗略测定煤化学组在人为规定条件下粗略测定煤化学组在人为规定条件下粗略测定煤化学组成的一种方法。成的一种方法。成
2、的一种方法。成的一种方法。2 2、工业分析法划分的煤的组成：、工业分析法划分的煤的组成：、工业分析法划分的煤的组成：、工业分析法划分的煤的组成：工业分析可以将煤的组成区分工业分析可以将煤的组成区分工业分析可以将煤的组成区分工业分析可以将煤的组成区分为为为为水分、灰分、挥发分和固定碳水分、灰分、挥发分和固定碳水分、灰分、挥发分和固定碳水分、灰分、挥发分和固定碳。3 3、工业分析的特点：、工业分析的特点：、工业分析的特点：、工业分析的特点：工业分析是一种条件实验，除了水分以工业分析是一种条件实验，除了水分以工业分析是一种条件实验，除了水分以工业分析是一种条件实验，除了水分以外，灰分、挥发分和固定碳
3、都是煤中的原始组分在一定外，灰分、挥发分和固定碳都是煤中的原始组分在一定外，灰分、挥发分和固定碳都是煤中的原始组分在一定外，灰分、挥发分和固定碳都是煤中的原始组分在一定条件下的转化产物。理论上，条件下的转化产物。理论上，条件下的转化产物。理论上，条件下的转化产物。理论上，灰分来源于煤中的矿物质；灰分来源于煤中的矿物质；灰分来源于煤中的矿物质；灰分来源于煤中的矿物质；挥发分和固定碳来源于煤中的有机质。挥发分和固定碳来源于煤中的有机质。挥发分和固定碳来源于煤中的有机质。挥发分和固定碳来源于煤中的有机质。测定结果依测定条件测定结果依测定条件测定结果依测定条件测定结果依测定条件变化而变化。变化而变化。
4、变化而变化。变化而变化。第3页，共66页，编辑于2022年，星期三1、煤中的水分煤中的水分 1.1 1.1 煤中水分的特点：煤中水分的特点：煤中水分的特点：煤中水分的特点：水水水水分分分分是是是是煤煤煤煤中中中中的的的的重重重重要要要要组组组组成成成成部部部部分分分分，是是是是煤煤煤煤炭炭炭炭质质质质量量量量的的的的重重重重要要要要指指指指标标标标。煤煤煤煤中中中中的的的的水水水水分分分分一一一一般般般般是是是是指指指指与与与与煤煤煤煤呈呈呈呈物物物物理理理理态态态态结结结结合合合合的的的的水水水水，它它它它吸吸吸吸附附附附在在在在煤煤煤煤的的的的外外外外表表表表面面面面和和和和内内内内部部部
5、部孔孔孔孔隙隙隙隙中中中中。因因因因此此此此，煤煤煤煤的的的的颗颗颗颗粒粒粒粒越越越越细细细细、内内内内部部部部孔孔孔孔隙隙隙隙越越越越发发发发达达达达，煤煤煤煤中吸附的水分就越高。中吸附的水分就越高。中吸附的水分就越高。中吸附的水分就越高。在在在在煤煤煤煤的的的的进进进进一一一一步步步步研研研研究究究究中中中中，有有有有时时时时也也也也用用用用到到到到结结结结晶晶晶晶水水水水和和和和热热热热解解解解水水水水。结结结结晶晶晶晶水水水水是是是是指指指指煤煤煤煤中中中中含含含含结结结结晶晶晶晶水水水水的的的的矿矿矿矿物物物物质质质质所所所所具具具具有有有有的的的的，如如如如CaSOCaSO4 4
6、2H2H2 2OO中中中中的的的的结结结结晶晶晶晶水水水水，通通通通常常常常煤煤煤煤中中中中结结结结晶晶晶晶水水水水含含含含量量量量不不不不大大大大；热热热热解解解解水水水水是是是是煤煤煤煤炭炭炭炭在在在在高高高高温温温温热热热热解解解解条条条条件件件件下下下下，煤煤煤煤中中中中的的的的氧氧氧氧和和和和氢氢氢氢结结结结合合合合生生生生成成成成的的的的水水水水，它它它它取取取取决决决决于于于于热热热热解解解解的的的的条条条条件件件件和和和和煤煤煤煤中中中中的的的的氧氧氧氧含含含含量量量量。如如如如果果果果不不不不作作作作特特特特殊殊殊殊指指指指明明明明，煤煤煤煤中中中中的的的的水水水水分分分分均
7、均均均是指煤中的物理吸附态的水。是指煤中的物理吸附态的水。是指煤中的物理吸附态的水。是指煤中的物理吸附态的水。第4页，共66页，编辑于2022年，星期三1.2 煤中水分的煤中水分的 来源来源（1 1）成煤过程中，环境中的水随着成煤过程进入煤中；）成煤过程中，环境中的水随着成煤过程进入煤中；）成煤过程中，环境中的水随着成煤过程进入煤中；）成煤过程中，环境中的水随着成煤过程进入煤中；（2 2）煤层形成后，地下水进入煤层的裂隙、孔隙中；）煤层形成后，地下水进入煤层的裂隙、孔隙中；）煤层形成后，地下水进入煤层的裂隙、孔隙中；）煤层形成后，地下水进入煤层的裂隙、孔隙中；（3 3）开采、洗选、运输、储存过
8、程中进入煤中。）开采、洗选、运输、储存过程中进入煤中。）开采、洗选、运输、储存过程中进入煤中。）开采、洗选、运输、储存过程中进入煤中。1、煤中的水分煤中的水分 第5页，共66页，编辑于2022年，星期三1.3 1.3 外在水分、内在水分等重要概念外在水分、内在水分等重要概念1.3.1 1.3.1 外在水分和内在水分外在水分和内在水分外在水分和内在水分外在水分和内在水分：煤煤煤煤中中中中的的的的水水水水分分分分可可可可分分分分为为为为两两两两类类类类，即即即即在在在在常常常常温温温温的的的的大大大大气气气气中中中中易易易易于于于于失失失失去去去去的的的的水水水水分分分分和和和和不不不不易易易易失
9、失失失去去去去的的的的水水水水分分分分，前前前前者者者者称称称称为为为为外外外外在在在在水水水水分分分分，后后后后者者者者称称称称为为为为内内内内在在在在水水水水分分分分。内在水分和外在水分之和称为全水分。内在水分和外在水分之和称为全水分。内在水分和外在水分之和称为全水分。内在水分和外在水分之和称为全水分。严严严严格格格格地地地地说说说说，外外外外在在在在水水水水分分分分是是是是指指指指煤煤煤煤放放放放置置置置在在在在大大大大气气气气中中中中使使使使水水水水分分分分不不不不断断断断蒸蒸蒸蒸发发发发，当当当当煤煤煤煤中中中中水水水水的的的的蒸蒸蒸蒸气气气气压压压压与与与与大大大大气气气气中中中中
10、水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气分分分分压压压压达达达达到到到到平平平平衡衡衡衡时时时时，煤煤煤煤中中中中水水水水分分分分不不不不再再再再变变变变化化化化。这这这这时时时时所所所所失失失失去去去去的的的的水水水水分分分分占占占占煤煤煤煤样样样样质质质质量量量量的的的的百百百百分分分分数数数数就就就就是是是是外外外外在在在在水水水水分分分分，用用用用MMf f表表表表示示示示。而而而而残残残残留留留留在在在在煤煤煤煤内内内内部部部部孔孔孔孔隙隙隙隙中中中中没没没没有有有有蒸蒸蒸蒸发发发发出出出出来来来来的的的的水水水水分分分分称称称称为为为为内在水分内在水分内在水分内在水分，用，用，用，用MMinhin
11、h表示。表示。表示。表示。第6页，共66页，编辑于2022年，星期三1.3 1.3 外在水分、内在水分等重要概念外在水分、内在水分等重要概念外在水分、内在水分等重要概念外在水分、内在水分等重要概念 煤煤煤煤失失失失去去去去外外外外在在在在水水水水分分分分后后后后所所所所处处处处的的的的状状状状态态态态称称称称为为为为风风风风干干干干状状状状态态态态或或或或空空空空气气气气干干干干燥燥燥燥状状状状态态态态，失失失失去去去去外外外外在在在在水水水水分分分分的的的的煤煤煤煤样样样样称称称称为为为为风风风风干干干干煤煤煤煤样样样样或或或或空空空空气气气气干干干干燥燥燥燥煤煤煤煤样样样样。风干煤中水分占
12、风干煤样质量的百分数称为。风干煤中水分占风干煤样质量的百分数称为。风干煤中水分占风干煤样质量的百分数称为。风干煤中水分占风干煤样质量的百分数称为内在水分内在水分内在水分内在水分。通通通通常常常常，煤煤煤煤质质质质分分分分析析析析化化化化验验验验采采采采用用用用的的的的煤煤煤煤样样样样均均均均是是是是粒粒粒粒度度度度小小小小于于于于0.2mm0.2mm的的的的空空空空气气气气干干干干燥燥燥燥煤煤煤煤样样样样（又又又又称称称称分分分分析析析析煤煤煤煤样样样样），空空空空气气气气干干干干燥燥燥燥煤煤煤煤样样样样的的的的水水水水分分分分也也也也可可可可称称称称为为为为空空空空气气气气干干干干燥燥燥燥基
13、基基基(air(air dried dried basis)basis)水水水水分分分分，用用用用MMadad表表表表示示示示，它它它它的的的的大大大大小与小与小与小与MMinhinh相同。相同。相同。相同。第7页，共66页，编辑于2022年，星期三1.3.2 收到煤样和收到基水分 按照一定的采样标准从商品煤堆、商品煤运输工具或用按照一定的采样标准从商品煤堆、商品煤运输工具或用按照一定的采样标准从商品煤堆、商品煤运输工具或用按照一定的采样标准从商品煤堆、商品煤运输工具或用户煤场等处所采煤样，称为应用煤样，将应用煤样送到化验户煤场等处所采煤样，称为应用煤样，将应用煤样送到化验户煤场等处所采煤样，
14、称为应用煤样，将应用煤样送到化验户煤场等处所采煤样，称为应用煤样，将应用煤样送到化验室后称为收到煤样，它含有的水分占收到煤样质量的百分数室后称为收到煤样，它含有的水分占收到煤样质量的百分数室后称为收到煤样，它含有的水分占收到煤样质量的百分数室后称为收到煤样，它含有的水分占收到煤样质量的百分数称为称为称为称为收到基收到基收到基收到基(as received basis)(as received basis)水分，也称全水分，水分，也称全水分，水分，也称全水分，水分，也称全水分，用用用用MMt t或或或或MMarar表示表示表示表示。外在水分和内在水分构成了收到基水分，它们。外在水分和内在水分构成
15、了收到基水分，它们。外在水分和内在水分构成了收到基水分，它们。外在水分和内在水分构成了收到基水分，它们的关系可用下式表示：的关系可用下式表示：的关系可用下式表示：的关系可用下式表示：，%1.3 外在水分、内在水分等重要概念外在水分、内在水分等重要概念第8页，共66页，编辑于2022年，星期三1.4 测定煤中水分的基本方法测定煤中水分的基本方法 测测测测定定定定煤煤煤煤中中中中水水水水分分分分含含含含量量量量的的的的方方方方法法法法很很很很多多多多，如如如如蒸蒸蒸蒸馏馏馏馏法法法法、电电电电解解解解法法法法、烘烘烘烘烤烤烤烤失失失失重重重重法法法法等等等等，本本本本课课课课要要要要求求求求掌掌掌
16、掌握握握握烘烘烘烘烤烤烤烤失失失失重重重重法法法法的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理，其其其其他他他他方方方方法法法法可可可可参阅有关专门书籍。参阅有关专门书籍。参阅有关专门书籍。参阅有关专门书籍。烘烤失重法的原理是烘烤失重法的原理是烘烤失重法的原理是烘烤失重法的原理是：煤中水分是以物理态吸附在煤的表：煤中水分是以物理态吸附在煤的表：煤中水分是以物理态吸附在煤的表：煤中水分是以物理态吸附在煤的表面或孔隙中，只要将煤加热到高于面或孔隙中，只要将煤加热到高于面或孔隙中，只要将煤加热到高于面或孔隙中，只要将煤加热到高于100100，即可使煤中的水分析，即可使煤中的水分析，即可使煤中的水分析，即
17、可使煤中的水分析出。在加热过程中，煤本身不发生任何变化，煤的失重即认为是出。在加热过程中，煤本身不发生任何变化，煤的失重即认为是出。在加热过程中，煤本身不发生任何变化，煤的失重即认为是出。在加热过程中，煤本身不发生任何变化，煤的失重即认为是水分失去所引起的。通常是将煤加热到水分失去所引起的。通常是将煤加热到水分失去所引起的。通常是将煤加热到水分失去所引起的。通常是将煤加热到105105110110并保持恒温，并保持恒温，并保持恒温，并保持恒温，直至煤处于恒重时，煤样的失重即为煤样在干燥中失去的水直至煤处于恒重时，煤样的失重即为煤样在干燥中失去的水直至煤处于恒重时，煤样的失重即为煤样在干燥中失去
18、的水直至煤处于恒重时，煤样的失重即为煤样在干燥中失去的水分。分。分。分。水分测定时使用的仪器设备有水分测定时使用的仪器设备有水分测定时使用的仪器设备有水分测定时使用的仪器设备有分析天平、分析天平、分析天平、分析天平、干燥箱干燥箱干燥箱干燥箱、称量瓶、称量瓶、称量瓶、称量瓶等。等。等。等。还有自动化的仪器设备。还有自动化的仪器设备。还有自动化的仪器设备。还有自动化的仪器设备。第9页，共66页，编辑于2022年，星期三1.4 测定煤中水分的基本方法测定煤中水分的基本方法自动水分测定仪自动水分测定仪 第10页，共66页，编辑于2022年，星期三n n自动水分测定仪的特点：自动水分测定仪的特点：自动水
19、分测定仪的特点：自动水分测定仪的特点：n n（1 1）采用微波或红外干燥，自动称量。）采用微波或红外干燥，自动称量。）采用微波或红外干燥，自动称量。）采用微波或红外干燥，自动称量。（2 2）计算机自动控制、测量准确，性能稳定。）计算机自动控制、测量准确，性能稳定。）计算机自动控制、测量准确，性能稳定。）计算机自动控制、测量准确，性能稳定。（3 3）分析速度快，操作简便。）分析速度快，操作简便。）分析速度快，操作简便。）分析速度快，操作简便。n n技术参数：技术参数：技术参数：技术参数：n n（1 1）分析试样数：个）分析试样数：个）分析试样数：个）分析试样数：个/次次次次（2 2）分析时间：约
20、）分析时间：约）分析时间：约）分析时间：约20min20min（3 3）测定精度：）测定精度：）测定精度：）测定精度：0.4%0.4%（全水）；（全水）；（全水）；（全水）；0.2%0.2%（空干水）（空干水）（空干水）（空干水）（4 4）试样质量：）试样质量：）试样质量：）试样质量：10-12g(10-12g(全水全水全水全水)；0.9-1.1g(0.9-1.1g(空干水空干水空干水空干水)（5 5）试样粒度：）试样粒度：）试样粒度：）试样粒度：6mm(6mm(全水全水全水全水)；8080目目目目(空干水空干水空干水空干水)1.4 测定煤中水分的基本方法测定煤中水分的基本方法第11页，共66
21、页，编辑于2022年，星期三1.5 煤的最高内在水分煤的最高内在水分 1.5.1 1.5.1 定义定义定义定义 煤的最高内在水分是指煤样在煤的最高内在水分是指煤样在煤的最高内在水分是指煤样在煤的最高内在水分是指煤样在3030，相对湿度达到，相对湿度达到，相对湿度达到，相对湿度达到96%96%的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分，用符号的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分，用符号的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分，用符号的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分，用符号MHCMHC (moisture holding capacity)(moisture holding capacity)表示。这一
22、指标反映了年青煤的表示。这一指标反映了年青煤的表示。这一指标反映了年青煤的表示。这一指标反映了年青煤的煤化程度，用于煤质研究和年青煤的分类。煤化程度，用于煤质研究和年青煤的分类。煤化程度，用于煤质研究和年青煤的分类。煤化程度，用于煤质研究和年青煤的分类。第12页，共66页，编辑于2022年，星期三1.5.21.5.2煤的最高内在水分的测定煤的最高内在水分的测定煤的最高内在水分的测定煤的最高内在水分的测定 将将将将饱饱饱饱浸浸浸浸水水水水分分分分的的的的煤煤煤煤样样样样用用用用恒恒恒恒湿湿湿湿纸纸纸纸处处处处理理理理，以以以以除除除除去去去去大大大大部部部部分分分分外外外外在在在在水水水水分分分
23、分并并并并使使使使煤煤煤煤团团团团 分分分分散散散散开开开开，然然然然后后后后放放放放在在在在温温温温度度度度为为为为3030，相相相相对对对对湿湿湿湿度度度度为为为为96%(96%(硫硫硫硫酸酸酸酸钾钾钾钾结结结结晶晶晶晶及及及及其其其其饱饱饱饱和和和和溶溶溶溶液液液液)的的的的充充充充氮氮氮氮调调调调湿湿湿湿器器器器内内内内，在在在在常常常常压压压压和和和和不不不不断断断断 搅搅搅搅动动动动气气气气氛氛氛氛的的的的情情情情况况况况下下下下使使使使其其其其达达达达到到到到湿湿湿湿度度度度平平平平衡衡衡衡，然然然然后后后后在在在在105105110110的的的的温温温温度度度度下下下下烘烘烘烘
24、干干干干，以以以以其其其其减减减减量量量量的的的的重重重重量量量量百百百百分分分分数数数数表表表表示示示示最最最最高高高高内内内内在在在在水水水水分分分分。一般需要一般需要一般需要一般需要24244848小小小小时时时时。1.5 煤的最高内在水分煤的最高内在水分第13页，共66页，编辑于2022年，星期三1.5 煤的最高内在水分煤的最高内在水分充氮常压法最高内充氮常压法最高内在水分测定仪在水分测定仪 第14页，共66页，编辑于2022年，星期三1.5 煤的最高内在水分煤的最高内在水分充氮烘箱充氮烘箱1烘箱；烘箱；2金属盒；金属盒；3干燥塔；干燥塔；4氮气氮气瓶；瓶；5硅胶管；硅胶管；6孔径孔径
25、0.25mm 的铜网；的铜网；7金属托盘；金属托盘；8氮氮气出口；气出口；9样皿；样皿；10氮气入口氮气入口 第15页，共66页，编辑于2022年，星期三1.6 煤中水分与煤化程度的关系煤中水分与煤化程度的关系MHC,%年年轻轻褐褐煤煤的的最最高高内内在在水水分分多多在在25%以以上上，少少数数的的如如云云南南弥弥勒勒褐褐煤煤最最高高内内在在水水分分达达31%。最最高高内内在在水水分分小小于于2%的的烟烟煤煤，几几乎乎都都是是强强粘粘结结性性和和高高发发热热量量的的肥肥煤煤和和主主焦焦煤煤。无无烟烟煤煤的的最最高高内内在在水水分分比比烟烟煤煤有所提高。有所提高。第16页，共66页，编辑于202
26、2年，星期三1.6 煤中水分与煤化程度的关系煤中水分与煤化程度的关系原因？原因？原因？原因？（1 1）这是由于煤的内在水分吸附于煤的孔隙内表面上，内表面）这是由于煤的内在水分吸附于煤的孔隙内表面上，内表面）这是由于煤的内在水分吸附于煤的孔隙内表面上，内表面）这是由于煤的内在水分吸附于煤的孔隙内表面上，内表面积越大，吸附水分的能力就越强，煤的水分就越高。（积越大，吸附水分的能力就越强，煤的水分就越高。（积越大，吸附水分的能力就越强，煤的水分就越高。（积越大，吸附水分的能力就越强，煤的水分就越高。（2 2）此外，）此外，）此外，）此外，煤分子结构上极性的含氧官能团的数量越多，煤吸附水分的煤分子结构
27、上极性的含氧官能团的数量越多，煤吸附水分的煤分子结构上极性的含氧官能团的数量越多，煤吸附水分的煤分子结构上极性的含氧官能团的数量越多，煤吸附水分的能力也越大。能力也越大。能力也越大。能力也越大。低煤化程度的煤内表面积发达，分子结构上含氧官能团的数低煤化程度的煤内表面积发达，分子结构上含氧官能团的数低煤化程度的煤内表面积发达，分子结构上含氧官能团的数低煤化程度的煤内表面积发达，分子结构上含氧官能团的数量也多，因此内在水分就较高。随煤化程度的提高，煤的内表面量也多，因此内在水分就较高。随煤化程度的提高，煤的内表面量也多，因此内在水分就较高。随煤化程度的提高，煤的内表面量也多，因此内在水分就较高。随
28、煤化程度的提高，煤的内表面积和含氧官能团均呈下降趋势，因此，煤中的内在水分也是下降积和含氧官能团均呈下降趋势，因此，煤中的内在水分也是下降积和含氧官能团均呈下降趋势，因此，煤中的内在水分也是下降积和含氧官能团均呈下降趋势，因此，煤中的内在水分也是下降的。到无烟煤阶段，煤的内表面积有所增大，因而煤的内在水分的。到无烟煤阶段，煤的内表面积有所增大，因而煤的内在水分的。到无烟煤阶段，煤的内表面积有所增大，因而煤的内在水分的。到无烟煤阶段，煤的内表面积有所增大，因而煤的内在水分也有所提高。也有所提高。也有所提高。也有所提高。第17页，共66页，编辑于2022年，星期三2 煤的灰分煤的灰分 2.1 2.
29、1 煤灰分的定义煤灰分的定义煤灰分的定义煤灰分的定义 煤的灰分煤的灰分煤的灰分煤的灰分(ash)(ash)：煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残渣。煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残渣。煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残渣。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。分。分。分。第18页，共66页，编辑于2022年，星期三2 煤的灰分煤的灰分2.2 2.2 煤灰分的来历煤灰分的
30、来历煤灰分的来历煤灰分的来历 煤的灰分不是煤中的固有组成，而是由煤中的矿物质转化煤的灰分不是煤中的固有组成，而是由煤中的矿物质转化煤的灰分不是煤中的固有组成，而是由煤中的矿物质转化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。而来的。而来的。而来的。煤的灰分与矿物质有很大的区别，煤的灰分与矿物质有很大的区别，煤的灰分与矿物质有很大的区别，煤的灰分与矿物质有很大的区别，首先首先首先首先是灰分的产率是灰分的产率是灰分的产率是灰分的产率比相应的矿物质含量要低，比相应的矿物质含量要低，比相应的矿物质含量要低，比相应的矿物质含量要低，其次其次其次其次是在成分上有很大的变化。矿物是在成分上有很
31、大的变化。矿物是在成分上有很大的变化。矿物是在成分上有很大的变化。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。矿质在高温下经分解、氧化、化合等化学反应之后才转化为灰分。矿质在高温下经分解、氧化、化合等化学反应之后才转化为灰分。矿质在高温下经分解、氧化、化合等化学反应之后才转化为灰分。矿物质转化为灰分的过程中发生的有代表性的反应是：物质转化为灰分的过程中发生的有代表性的反应是：物质转化为灰分的过程中发生的有代表性的反应是：物质转化为灰分的过程中发生的有代表性的反应是：CaCOCaCO3 3CaO+COCaO+CO2 2FeSFeS2 2+O+O2 2 SOSO2 2+Fe+Fe2
32、 2OO3 3CaSOCaSO4 4.H.H2 2O O CaSO CaSO4 4+H+H2 2OO第19页，共66页，编辑于2022年，星期三2.3 2.3 煤中矿物质的来源煤中矿物质的来源煤中矿物质的来源煤中矿物质的来源2 煤的灰分煤的灰分原原原原生生生生矿矿矿矿物物物物质质质质次次次次生生生生矿矿矿矿物物物物质质质质外外外外来来来来矿矿矿矿物物物物质质质质 指存在于成煤的植物中，主要是碱金属、碱土金属的盐类，与有指存在于成煤的植物中，主要是碱金属、碱土金属的盐类，与有指存在于成煤的植物中，主要是碱金属、碱土金属的盐类，与有指存在于成煤的植物中，主要是碱金属、碱土金属的盐类，与有机质分子紧
33、密结合，很难用机械方法分开。机质分子紧密结合，很难用机械方法分开。机质分子紧密结合，很难用机械方法分开。机质分子紧密结合，很难用机械方法分开。主要是主要是主要是主要是植物遗体在沼泽中堆积时，由于水流和风带来的细粘土、植物遗体在沼泽中堆积时，由于水流和风带来的细粘土、植物遗体在沼泽中堆积时，由于水流和风带来的细粘土、植物遗体在沼泽中堆积时，由于水流和风带来的细粘土、沙粒或水中钙、镁离子沉淀及硫铁矿的形成，与泥炭掺混，有的均沙粒或水中钙、镁离子沉淀及硫铁矿的形成，与泥炭掺混，有的均沙粒或水中钙、镁离子沉淀及硫铁矿的形成，与泥炭掺混，有的均沙粒或水中钙、镁离子沉淀及硫铁矿的形成，与泥炭掺混，有的均匀
34、分散在泥炭的有机质中，有的则形成独立的包裹体，呈透镜状、匀分散在泥炭的有机质中，有的则形成独立的包裹体，呈透镜状、匀分散在泥炭的有机质中，有的则形成独立的包裹体，呈透镜状、匀分散在泥炭的有机质中，有的则形成独立的包裹体，呈透镜状、条带状、薄片状等；条带状、薄片状等；条带状、薄片状等；条带状、薄片状等；此外此外此外此外，煤层形成后，地下水中溶解的矿物质由于，煤层形成后，地下水中溶解的矿物质由于，煤层形成后，地下水中溶解的矿物质由于，煤层形成后，地下水中溶解的矿物质由于条件变化而沉淀并充填在煤的裂隙中，主要有方解石、石膏等矿物。条件变化而沉淀并充填在煤的裂隙中，主要有方解石、石膏等矿物。条件变化而
35、沉淀并充填在煤的裂隙中，主要有方解石、石膏等矿物。条件变化而沉淀并充填在煤的裂隙中，主要有方解石、石膏等矿物。次生矿物质的存在形态，决定了煤的可选性难易程度。次生矿物质的存在形态，决定了煤的可选性难易程度。次生矿物质的存在形态，决定了煤的可选性难易程度。次生矿物质的存在形态，决定了煤的可选性难易程度。煤中的原生矿煤中的原生矿煤中的原生矿煤中的原生矿物质和次生矿物质合称为内在矿物质。物质和次生矿物质合称为内在矿物质。物质和次生矿物质合称为内在矿物质。物质和次生矿物质合称为内在矿物质。这种矿物质原来不含于煤层中，它是在采煤过程中混入煤这种矿物质原来不含于煤层中，它是在采煤过程中混入煤中的顶、底板和
36、夹矸层中的矸石所形成的。它与煤是独立存在中的顶、底板和夹矸层中的矸石所形成的。它与煤是独立存在的，几乎不影响煤的可选性。的，几乎不影响煤的可选性。第20页，共66页，编辑于2022年，星期三2.4 煤灰分产率的测定煤灰分产率的测定 2.4.1 2.4.1 灰分产率的测定要点：灰分产率的测定要点：灰分产率的测定要点：灰分产率的测定要点：煤的灰分产率是指煤在煤的灰分产率是指煤在煤的灰分产率是指煤在煤的灰分产率是指煤在815815的条件下完全燃烧后的的条件下完全燃烧后的的条件下完全燃烧后的的条件下完全燃烧后的残渣占煤样质量的百分数，用残渣占煤样质量的百分数，用残渣占煤样质量的百分数，用残渣占煤样质量
37、的百分数，用A A表示。测定灰分时所用的表示。测定灰分时所用的表示。测定灰分时所用的表示。测定灰分时所用的煤样是粒度小于煤样是粒度小于煤样是粒度小于煤样是粒度小于0.2mm0.2mm的空气干燥煤样，因此，测定结果的空气干燥煤样，因此，测定结果的空气干燥煤样，因此，测定结果的空气干燥煤样，因此，测定结果是空气干燥基的灰分产率，用是空气干燥基的灰分产率，用是空气干燥基的灰分产率，用是空气干燥基的灰分产率，用A Aadad表示。测定灰分用的仪器设表示。测定灰分用的仪器设表示。测定灰分用的仪器设表示。测定灰分用的仪器设备有备有备有备有马弗炉马弗炉马弗炉马弗炉、分析天平和、分析天平和、分析天平和、分析天
38、平和灰皿灰皿灰皿灰皿等。等。等。等。连续灰分测定仪。连续灰分测定仪。连续灰分测定仪。连续灰分测定仪。第21页，共66页，编辑于2022年，星期三2.4 煤灰分产率的测定煤灰分产率的测定连续快速灰分测定仪连续快速灰分测定仪连续快速灰分测定仪连续快速灰分测定仪第22页，共66页，编辑于2022年，星期三连续快速灰分测定仪连续快速灰分测定仪连续快速灰分测定仪连续快速灰分测定仪第23页，共66页，编辑于2022年，星期三2.4 煤灰分产率的测定煤灰分产率的测定2.4.2 2.4.2 灰分产率的计算灰分产率的计算灰分产率的计算灰分产率的计算 由于空气干燥煤样中的水分是随空气湿度的变化而变化由于空气干燥煤
39、样中的水分是随空气湿度的变化而变化由于空气干燥煤样中的水分是随空气湿度的变化而变化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，因而造成灰分的测值也随之发生变化。但就绝对干燥的，因而造成灰分的测值也随之发生变化。但就绝对干燥的，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，在实用上空气的煤样来说，其灰分产率是不变的。所以，在实用上空气的煤样来说，其灰分产率是不变的。所以，在实用上空气的煤样来说，其灰分产率是不变的。所以，在实用上空气干燥基干燥基干燥基干燥基(dry basisdry basis)的灰分
40、产率只是个中间数据，一般还需换的灰分产率只是个中间数据，一般还需换的灰分产率只是个中间数据，一般还需换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算为干燥基的灰分产率算为干燥基的灰分产率算为干燥基的灰分产率A Ad d。换算公式如下：。换算公式如下：。换算公式如下：。换算公式如下：，%第24页，共66页，编辑于2022年，星期三3 挥发分和固定碳挥发分和固定碳 3.1 3.1 挥发分和固定碳的定义：挥发分和固定碳的定义：挥发分和固定碳的定义：挥发分和固定碳的定义：在高温条件下，将煤隔绝空气加热一定时间，在高温条件下，将煤隔绝空气加热一定时间，在高温条件下，将煤隔绝空气加热一定时间，
41、在高温条件下，将煤隔绝空气加热一定时间，煤的有机质发煤的有机质发煤的有机质发煤的有机质发生热解反应，形成部分小分子的化合物生热解反应，形成部分小分子的化合物生热解反应，形成部分小分子的化合物生热解反应，形成部分小分子的化合物，在测定条件下呈气态析，在测定条件下呈气态析，在测定条件下呈气态析，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。出，其余有机质则以固体形式残留下来。出，其余有机质则以固体形式残留下来。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呈气态析出的小分子化呈气态析出的小分子化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称为固定碳合物称为挥发分，以
42、固体形式残留下来的称为固定碳合物称为挥发分，以固体形式残留下来的称为固定碳合物称为挥发分，以固体形式残留下来的称为固定碳。实际上，。实际上，。实际上，。实际上，固定碳不能单独存在，它与煤中的灰分一起形成固定碳不能单独存在，它与煤中的灰分一起形成固定碳不能单独存在，它与煤中的灰分一起形成固定碳不能单独存在，它与煤中的灰分一起形成焦渣焦渣焦渣焦渣，从焦，从焦，从焦，从焦渣中扣除灰分就是固定碳了。挥发分用渣中扣除灰分就是固定碳了。挥发分用渣中扣除灰分就是固定碳了。挥发分用渣中扣除灰分就是固定碳了。挥发分用V V表示，固定碳用表示，固定碳用表示，固定碳用表示，固定碳用FCFC表示。表示。表示。表示。第
43、25页，共66页，编辑于2022年，星期三3.2 3.2 挥发分的测定要点挥发分的测定要点挥发分的测定要点挥发分的测定要点 称取称取称取称取1g1g空气干燥煤样放入空气干燥煤样放入空气干燥煤样放入空气干燥煤样放入挥发分坩埚挥发分坩埚挥发分坩埚挥发分坩埚，在，在，在，在900900的马弗炉内的马弗炉内的马弗炉内的马弗炉内隔绝空气加热隔绝空气加热隔绝空气加热隔绝空气加热7min7min取出，冷却后称量，认为失重由挥发分和水取出，冷却后称量，认为失重由挥发分和水取出，冷却后称量，认为失重由挥发分和水取出，冷却后称量，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：分蒸发所致，因此，按下式计算
44、挥发分：分蒸发所致，因此，按下式计算挥发分：分蒸发所致，因此，按下式计算挥发分：，空气干燥基的固定碳空气干燥基的固定碳FCad按下式计算：按下式计算：FCad100MadAadVad，3 挥发分和固定碳挥发分和固定碳 第26页，共66页，编辑于2022年，星期三3 挥发分和固定碳挥发分和固定碳 3.2.1 3.2.1 挥发分的测定仪器挥发分的测定仪器挥发分的测定仪器挥发分的测定仪器第27页，共66页，编辑于2022年，星期三 3.3 3.3 V Vadad的校正：的校正：的校正：的校正：在煤隔绝空气加热的情况下，煤中的矿物质也发生分在煤隔绝空气加热的情况下，煤中的矿物质也发生分在煤隔绝空气加热
45、的情况下，煤中的矿物质也发生分在煤隔绝空气加热的情况下，煤中的矿物质也发生分解反应，产生一些气态产物逸出，主要是碳酸盐分解产生解反应，产生一些气态产物逸出，主要是碳酸盐分解产生解反应，产生一些气态产物逸出，主要是碳酸盐分解产生解反应，产生一些气态产物逸出，主要是碳酸盐分解产生COCO2 2，影响到挥发分测定的准确性，需校正。，影响到挥发分测定的准确性，需校正。，影响到挥发分测定的准确性，需校正。，影响到挥发分测定的准确性，需校正。当碳酸盐当碳酸盐当碳酸盐当碳酸盐COCO2 2含量含量含量含量2 2时，时，时，时，V Vdaf,daf,校正校正校正校正V Vdafdaf (CO(CO2 2)da
46、fdaf 式中式中式中式中(CO(CO2 2)dafdaf 干燥无灰基碳酸盐干燥无灰基碳酸盐干燥无灰基碳酸盐干燥无灰基碳酸盐COCO2 2的含量，的含量，的含量，的含量，3 挥发分和固定碳挥发分和固定碳 第28页，共66页，编辑于2022年，星期三 说明：说明：说明：说明：在在在在新新新新国国国国标标标标GB/T GB/T 212-212-20012001中中中中，规规规规定定定定干干干干燥燥燥燥基基基基和和和和空空空空气气气气干干干干燥燥燥燥基基基基挥挥挥挥发发发发分分分分无无无无须须须须进进进进行行行行碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳的的的的校校校校正正正正，只只只
47、只有有有有干干干干燥燥燥燥无无无无灰灰灰灰基基基基挥挥挥挥发发发发分分分分需需需需要要要要校校校校正正正正，这这这这么么么么做做做做的的的的原原原原因因因因是是是是因因因因为为为为“挥挥挥挥发发发发分分分分是是是是指指指指从从从从挥挥挥挥发发发发物物物物中中中中扣扣扣扣除除除除水水水水分分分分后后后后的的的的量量量量”，在在在在干干干干燥燥燥燥基基基基和和和和空空空空气气气气干干干干燥燥燥燥基基基基下下下下，其其其其物物物物质质质质中中中中包包包包含含含含了了了了碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐。而而而而干干干干燥燥燥燥无无无无灰灰灰灰基基基基定定定定义义义义为为为为假假假假想想想想无无无无水水水水、
48、无无无无灰灰灰灰状状状状态态态态，而而而而在在在在假假假假想想想想无无无无灰灰灰灰状状状状态态态态时时时时，煤煤煤煤中中中中是是是是不不不不存存存存在在在在碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐的的的的。故故故故计计计计算算算算干干干干燥燥燥燥无无无无灰灰灰灰基基基基挥挥挥挥发发发发分分分分时时时时，应应应应从从从从空空空空气气气气干干干干燥基挥发分中扣除煤中碳酸盐二氧化碳含量。燥基挥发分中扣除煤中碳酸盐二氧化碳含量。燥基挥发分中扣除煤中碳酸盐二氧化碳含量。燥基挥发分中扣除煤中碳酸盐二氧化碳含量。3 挥发分和固定碳挥发分和固定碳 第29页，共66页，编辑于2022年，星期三3 挥发分和固定碳挥发分和固定碳3
49、.4 3.4 挥发分的基准换算挥发分的基准换算挥发分的基准换算挥发分的基准换算 挥发分是由煤的有机质热解而产生的，挥发分的高低反映了煤的挥发分是由煤的有机质热解而产生的，挥发分的高低反映了煤的挥发分是由煤的有机质热解而产生的，挥发分的高低反映了煤的挥发分是由煤的有机质热解而产生的，挥发分的高低反映了煤的有机质的特性。但挥发分的测定结果用空气干燥基表示时，既不能有机质的特性。但挥发分的测定结果用空气干燥基表示时，既不能有机质的特性。但挥发分的测定结果用空气干燥基表示时，既不能有机质的特性。但挥发分的测定结果用空气干燥基表示时，既不能正确反映这种特性，由于水分和灰分的影响，也不能准确表达挥发正确反
50、映这种特性，由于水分和灰分的影响，也不能准确表达挥发正确反映这种特性，由于水分和灰分的影响，也不能准确表达挥发正确反映这种特性，由于水分和灰分的影响，也不能准确表达挥发分的大小。因此，排除水分和灰分，采用无水无灰的基准（分的大小。因此，排除水分和灰分，采用无水无灰的基准（分的大小。因此，排除水分和灰分，采用无水无灰的基准（分的大小。因此，排除水分和灰分，采用无水无灰的基准（dry ash dry ash free basis free basis）表示，无水无灰基也称干燥无灰基。）表示，无水无灰基也称干燥无灰基。）表示，无水无灰基也称干燥无灰基。）表示，无水无灰基也称干燥无灰基。在实际使用中除