煤炭里面有什么物质

构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。碳、氢、氧是煤炭有机质的主体，占95％以上；煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的元素，氧是助燃元素。煤炭燃烧时，氮不产生热量，在高温下转变成氮氧化合物和氨，以游离状态析出。硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分，其中以硫最为重要。煤碳燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫（SO2），随烟气排放，污染大气，危害动、植物生长及人类健康，腐蚀金属设备；当含硫多的煤用于冶金炼焦时，还影响焦炭和钢铁的质量。所以，“硫分”含量是评价煤质的重要指标之一。 煤中的有机质在一定温度和条件下，受热分解后产生的可燃性气体，被称为“挥发分”，它是由各种碳氢化合物、氢气、一氧化碳等化合物组成的混合气体。挥发分也是主要的煤质指标，在确定煤炭的加工利用途径和工艺条件时，挥发分有重要的参考作用。煤化程度低的煤，挥发分较多。如果燃烧条件不适当，挥发分高的煤燃烧时易产生未燃尽的碳粒，俗称“黑烟”；并产生更多的一氧化碳、多环芳烃类、醛类等污染物，热效率降低。因此，要根据煤的挥发分选择适当的燃烧条件和设备。 煤中的无机物质含量很少，主要有水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值。矿物质是煤炭的主要杂质，如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等，其中大部分属于有害成分。 “水分”对煤炭的加工利用有很大影响。水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤炭中的水分可分为外在水分和内在水分，一般以内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大,水分含量越高。 “灰分”是煤碳完全燃烧后剩下的固体残渣，是重要的煤质指标。灰分主要来自煤炭中不可燃烧的矿物质。矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而灰分越高，煤炭燃烧的热效率越低；灰分越多，煤炭燃烧产生的灰渣越多，排放的飞灰也越多。一般，优质煤和洗精煤的灰分含量相对较低。

煤的工业分析

1 水分

(1) 外在水分(Wwz)外在水分是指煤在开采、运输和洗选过程中润湿在煤的外表以及大毛细孔（直径＞10-5厘米）中的水。它以机械方式与煤相连结着，较易蒸发,其蒸汽压与纯水的蒸汽相等在空气中放置时,外在不分不断蒸发,直至煤中水分的蒸汽压与空气的相对湿度达到平衡时为止,此时失去的水分就是外在水分含有外在水分的煤称为应用煤,失去外在水分的煤称为风干煤外在水分的多少与煤粒度等有关,而与煤质无直接关系

(2)内在水分(Wnz)吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔（直径〈10-5厘米〉中的水,称为内在水分内在水分指将风干煤加热到105～110时所失去的水分,它主要以物理化学方式(吸附等)与煤相连结着,较难蒸发,故蒸气压小于纯水的蒸汽压失去内在水分的煤称为绝对干燥或干煤

2 分灰

1)灰分的来源和种类煤灰几呼全部来源于煤中的矿物质,但煤在燃烧时,矿物质大部分被氧化,分解,并失去结晶水,因此,煤灰的组成和含量与煤中矿物质的组成和含量差别很大我们一般说的煤的灰分实际上就是煤灰产率，煤中矿物质和灰分的来源,一般可分三种

(1)原生矿物质它是原来存在于成煤植物中的矿物质,质紧密地结合在一起,极难用机械的方法将其分开它燃烧后形成母体灰分,这部分数量很小

(2)次生矿物质当死亡植质堆积和菌解时,由风和水带来的细粘土,砂粒或由水中钙,镁,铁等离子生成的腐植酸盐及FeS2等混入而成,在煤中成包裹体存在用显微镜观察煤的光片或薄片时,如它们均匀分布在煤中,并且颗粒很细,则很难与煤分离;如它们颗粒较大,比重与差很大,并在煤中分布不均,则把煤破啐后尚可能将它们洗选掉

煤中的原生矿物质和次生矿物质合称为内在矿物质来自于内在矿物质的灰分,称为内在灰分一般次生矿物质在煤中的含量也不多,仅有少数煤层中次生矿物质较多,如迁移堆积抽形成的煤层即如此

(3)外来矿物质这种矿物质原来不含于煤层中,它是由在采煤过程中混入煤中的顶,底板和夹矸层中的矸石所形成的

其数量多少,根据开采条件在很大的范围里波动它的主要成分为SiO2,A12O3,也有一些CaSO3，CaSO4，FeS2等。这类矿物质应通过加强质量管理，机智地使用炸药，巩固坑道，合理采煤并通过转筒筛选机筛选和手选的方法予以减少。外来矿物质的块度，比重越大时，越易分离，可用一般选煤方式将它除掉。外来矿物质在煤燃烧时形成的灰分称为外在灰分。

2)煤灰熔融性煤灰熔融性和煤灰粘度是动力用煤的重要指标煤灰熔融性习惯上称作煤灰熔点,但严格来讲这是不确切的因为煤灰是多种矿物质组成的混合物,这种混合物并没有一个固定的熔点,而仅有一个熔化温度的范围开始熔化的温度远比其中任一组分纯净矿物质熔点为低这些组分在一定温度下还会形成一种共熔体,这种共熔体在熔化状态时,有熔解煤灰中其他高熔点物质的性能,从而改变了熔体的成及其熔化温度

煤灰的熔融性和煤灰的利用取决于煤灰的组成煤灰成分十分复杂,主要有:SiO2,A12O3,Fe23,CaO,MgO,SO3等,如下表所示:

我国煤灰成分的分析

灰分成分 SiO2 A12O3 Fe2O3 CaO MgO K2O+Na2O

含量(%) 15~60 15~40 1~35 1~20 1~5 1~5

煤灰成分及其含量与层聚积环境有关。我国很多煤层的矿物质以粘土为主，煤灰成分则为SiO2，A12O3为主，两者总和一般可达50~80%。在滨海沼泽中形成的煤层，如华北晚石纪煤层黄铁矿含量高，煤灰中Fe2O3及SO3含量亦较高；在内陆湖盆地中形成的某些第三纪褐煤的煤灰中CaO含量较高。

大量试验资料表明，SiO2含量在45~60%时，灰熔点随SiO2含量增加而降低；SiO2在其含量〈45%或〉60%时，与灰熔点的关系不够明显。A12O3在煤灰中始终起增高灰熔点的作用。煤灰中A12O3的含量超过期30%时，灰熔点在1500。灰成分中Fe2O3，CaO，MgO均为较易熔组分，这些组分含量越高，灰熔点就越低。灰熔点也可根据其组成用经验公式进行计算。

3挥发分和固定碳

挥发分主要是煤中有机质热分解的产物，评价煤质时为了排除水分，灰分，变化的影响，须将分析煤样挥发分换算为以可燃物为基准的挥发分，以符号VR表示。换算分式为：

Vr=Vf100

100-WF-AF

式中：Vr——可燃基（无水无灰基）挥发分，%；

Vf——分析基挥发分，%；

Wf——分析煤样水分，%；

Af——分析煤样灰分，%。

挥发分随煤化程度升高而降低的规律性十分明显，可以初步估计煤的种类和化学工艺性质，而且挥发分的测定简单，快速，易于标几乎世界各国都采用可燃基挥发分（Vr）作为煤炭工业分类的第一分灯指标。

挥发分的分析结果常受煤中矿物质的影响。所以当煤中碳酸盐含量较高，矿物质在高温下分解出来的CO2，结果水等也包括在挥发分内。所以当煤中碳酸盐含量较高，分解出来的CO2产率大于2%时，需要对煤的挥发进行正。也可在测定挥发分之前，用盐酸处理分析煤样，使煤中碳中碳酸盐事先分解。在我国大我数煤中，粘土矿物，高岭土在560析出的结果水也算入挥发分，因此粘土矿物含量高的煤所测出的挥发分通常偏高。

固定碳就是测定挥发分后残留下来的机物质的产率，可按下式算出：Cgd=1000-（Wf+Af+Vf）

焦渣按其形状，特征的不同可分为八种类型，用来初步表不同煤种的粘性，熔融性及膨胀性。根据挥发分测定后的焦渣可知，泥炭，褐煤，烟煤中长焰煤，贫煤及无烟煤没有粘结性；烟煤中气，肥，焦，瘦煤都有粘结性，可作为炼焦煤，而其中肥煤和焦煤没有粘结性最好，其坩埚焦熔融，粘结良好且具有膨胀性。

煤中有机质是复杂的高分子有机化合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95％以上；煤中的无机质也含有少量的碳、氢、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的组分，其含量随煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量为50％～60％，褐煤为60％～70％，烟煤为74％～92％，无烟煤为 90％～98％。煤中硫是最有害的化学成分。煤燃烧时，其中硫生成SO2，腐蚀金属设备，污染环境。煤中硫的含量可分为 5 级：高硫煤，大于4％；富硫煤，为25％～4％；中硫煤，为15％～25％；低硫煤，为10％～15％；特低硫煤 ，小于或等于1％。煤中硫又可分为有机硫和无机硫两大类。