当前课程知识点：煤质分析 > 项目四 煤的元素分析 > 任务一 煤的元素分析 > 煤的元素分析
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今天我们来学习煤的元素分析相关知识
在学习煤的元素分析前
我们先来看几种煤的化学结构模型
先看迄今为止比较全面合理的一个
wiser化学结构模型
这个主要针对年轻烟煤的
我们从这个结构式可以看出
煤的化学结构主要是由碳
氢、氧、硫、氮元素组成
其中碳和氢占了很大比例
那是不是只是wiser化学结构模型才是这样吗
我们再看看shinn化学结构
这是目前广为人们所接受的煤大分子模型
是根据煤在一段
和二段液化过程产物的分布提出来的
也叫做反应结构模型
我们看到shinn结构和wiser结构一样
都是碳 氢 氧三种元素占的比例较高
硫元素和氮元素含量较少
那这节课我们学习的煤的元素分析就是对碳
氢 氧 氮 硫这五个元素分析项目的总称
煤的元素组成则是这五种元素
分别占煤总量的比例
那为什么煤中碳
氢和氧元素占比较大
而氮和有机硫的含量较少呢
这主要是由于成煤原始植物
及变质程度的不同
各种煤的元素组成与特性也互有差异造成的
利用元素分析数据
并配合其他工艺性质试验
可以研究煤的成因
类型 结构和性质
确定加工利用途径
计算发热量
理论燃烧温度
燃烧产物的组成
估算炼焦化学产品的产率
还可以作为煤分类的辅助指标等
这节课将从以下四部分讲解
首先学习煤中碳元素和氢元素
碳是构成煤分子骨架最重要的元素之一
是组成煤的结构单元的骨架
主要存在于缩合芳香核上
部分分布在脂肪侧链上
它是炼焦时形成焦炭的主要物质基础
也是燃烧时产生热量的主要来源
在我国各种煤中
干燥无灰基泥炭中碳含量是55%～62%
干燥无灰基褐煤碳含量是60%～77%
干燥无灰基烟煤中碳含量是77%～93%
干燥无灰基无烟煤中碳含量是88%～98%
腐植煤的碳含量高于腐泥煤
在同一种煤中
各种显微组分的的碳氢含量也不一样
一般惰质组的干燥无灰基碳含量最高
镜质组次之
壳质组最低
氢元素是煤中第二重要元素
也是组成煤大分子骨架
及侧链基团不可缺少的重要元素
主要存在于煤分子侧链和官能团上
在有机质中的含量为2.0%～6.5％
与碳相比
氢元素具有较大的反应能力
单位质量的燃烧热更大
煤中的氢含量随煤化程度的提高逐渐下降
腐泥煤中的氢含量比腐植煤的高
在煤化程度相同的煤中
煤岩组成中的氢含量
稳定组大于静质组 大于丝质组
下面我们学习煤中第三个重要的组成元素 氧
氧元素主要存在于煤中的含氧官能团上
主要包括羧基 羟基 羰基
甲氧基和醚键等
氧在煤中存在的总量
和形态直接影响着煤的性质和加工利用性能
煤中的氧含量随煤化程度的升高降低
干燥无灰基泥炭氧含量
27%～34%
干燥无灰基褐煤氧含量15%～30%
干燥无灰基烟煤氧含量2%～15%
干燥无灰基无烟煤氧含量1%～3%
腐泥煤的含氧量低于腐植煤
各种显微组分的氧含量也不相同
三 煤中氮元素
煤中的氮含量较少
一般为0.5％～3.0％
是煤中唯一完全以有机状态存在的元素
主要存在于杂环和氨基上
煤中氮随着煤化程度的增高而减少
但规律性到高变质烟煤阶段后才较为明显
在各种显微组分中
氮含量的相对关系没有规律性
四 煤中硫元素
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
根据的赋存状态不同煤中
硫分为有机硫和无机硫两大类
有机硫主要来自于成煤植物和微生物的蛋白质
均匀地分布在煤的有机质结构之中
通常以巯基 噻吩 硫茚 硫醚 硫蒽
二硫蒽和硫醌等结构存在
无机硫又可分为硫化物硫和硫酸盐硫两类
主要来自矿物质中的各种含硫化合物
硫化物硫绝大多数以黄铁矿形态存在
所以习惯上将硫化物硫称为黄铁矿硫
此外还有少量白铁矿
它们的化学式均为硫化亚铁
在某些特殊矿床中还存在闪锌矿
方铅矿 黄铜矿以及砷黄铁矿等
硫酸盐硫主要以石膏形式存在
也有少数以绿矾以及其他硫酸盐形式存在
煤中硫主要以硫酸盐硫
硫化铁硫和有机硫三种形式存在
有的煤中还含有少量的元素硫
煤中各种形态硫的总和
称为全硫
有时还按照煤中硫的燃烧性能
又将硫化物硫
有机硫和元素硫称为可燃硫
硫酸盐硫因其不可燃则称之为不可燃硫
今天我们从给大家讲解煤中的碳
氢 氧 氮 硫元素
碳是构成煤分子骨架最重要的元素之一
是组成煤的结构单元的骨架
氢元素是煤中第二重要元素
也是组成煤大分子骨架
及侧链基团不可缺少的重要元素
第三重要元素是氧
氧在煤中存在的总量
和形态直接影响着煤的性质和加工利用性能
氮元素是完全以有机状态存在的元素
硫元素是主要有害元素
通过此次讲解
我们了解了煤中碳氢氧氮硫元素的基本知识
那这些元素是如何测定的呢
我们下节课再给大家讲解
谢谢大家
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