chap 5 煤的工業(yè)分析和元素分析122~129

第5章煤的工業(yè)分析和元素分析煤的工業(yè)分析及其應(yīng)用煤的元素分析煤質(zhì)分析中的基準(zhǔn)及其相互換算5.1概述煤是由無機(jī)組分和有機(jī)組分組成。有機(jī)組分是煤炭利用和加工的主要對(duì)象。為指導(dǎo)煤炭綜合利用和進(jìn)行煤質(zhì)分析，通常采用工業(yè)分析和元素分析方法。

工業(yè)分析——初步判斷煤的性質(zhì)、種類和工業(yè)用途。該分析方法簡(jiǎn)便，應(yīng)用較廣，對(duì)煤炭貿(mào)易有直接指導(dǎo)作用。

元素分析——了解煤的主要元素組成。

工業(yè)分析和元素分析結(jié)果與煤的成因、煤化度以及巖相組成有密切關(guān)系。5.2工業(yè)分析

定義：在規(guī)定條件下，將煤的組成區(qū)分為水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳四種組分的測(cè)定方法。

特點(diǎn)：工業(yè)分析是一種條件實(shí)驗(yàn)。除了水分以外，灰分、揮發(fā)分和固定碳都是煤中的原始組分在一定條件下的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。理論上，灰分來源于煤中的礦物質(zhì)；揮發(fā)分和固定碳來源于煤中的有機(jī)質(zhì)。測(cè)定結(jié)果依測(cè)定條件變化而變化。1）內(nèi)涵及特點(diǎn)不同煤種的工業(yè)分析結(jié)果2）煤的水分①水分的來源成煤過程中，環(huán)境中的水隨著成煤過程進(jìn)入煤中煤層形成后，地下水進(jìn)入煤層的裂隙、孔隙中開采、洗選、運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程中進(jìn)入煤中根據(jù)其存在形態(tài)，可分為：游離水和化合水。

游離水：即煤中呈物理態(tài)結(jié)合的水。它吸附在煤的外表面和內(nèi)部孔隙中。因此，煤的顆粒越細(xì)、內(nèi)部孔隙越發(fā)達(dá)，煤中吸附的游離水分就越高。根據(jù)游離水在常溫下易于失去的水分和不易失去的水分又可細(xì)分為：內(nèi)在水分和外在水分。②水分的存在形態(tài)及特點(diǎn)

化合水：即煤中所含結(jié)晶水和熱解水。結(jié)晶水——指煤中含結(jié)晶水的礦物質(zhì)所具有（如石膏CaSO4·2H2O），通常煤中結(jié)晶水含量不大；熱解水——是煤炭在高溫?zé)峤鈼l件下，煤中的氧和氫結(jié)合生成的水，它取決于熱解的條件和煤中的氧含量。說明：

通常，煤中水分均是指煤中物理吸附態(tài)的水，在稍高于100℃條件下已完全析出。而化合水則需要更高溫度。如CaSO4·2H2O在163℃析出結(jié)晶水，煤中的氫和氧形成化合水需300℃以上。外在水分內(nèi)在水分煤的全水分應(yīng)用基煤樣收到基煤樣風(fēng)干狀態(tài)或空氣干燥狀態(tài)風(fēng)干煤樣或空氣干燥煤樣空氣干燥基水分煤的最高內(nèi)在水分③煤的水分測(cè)定中的幾個(gè)重要概念外在水分在常溫下易于失去的游離水，以機(jī)械方式吸附在煤粒的外表面和較大毛細(xì)孔隙內(nèi)（直徑大于10-5cm）。嚴(yán)格來講，是指煤放置在室溫大氣中，水分不斷蒸發(fā)，當(dāng)煤中水的蒸氣壓與大氣中水蒸氣分壓達(dá)到平衡時(shí)，這時(shí)所失去的水分占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為外在水分，用Mf表示。內(nèi)在水分在常溫下不易失去的游離水，以物理化學(xué)（即吸附或凝聚）方式存在于較小毛細(xì)孔隙中（直徑小于10-5cm），內(nèi)表面積越大，小毛細(xì)孔越多，則內(nèi)在水分越高。由于其蒸汽壓小于純水蒸汽壓而較難蒸發(fā)，用Minh表示。加熱到100~105℃可蒸發(fā)。煤的全水分外在水分和內(nèi)在水分的質(zhì)量之和，用Mt表示。應(yīng)用基煤樣按照一定采樣標(biāo)準(zhǔn)從商品煤堆、商品煤運(yùn)輸工具或用戶煤場(chǎng)等處所采煤樣。收到基煤樣應(yīng)用煤樣送到化驗(yàn)室后稱為收到煤樣。它含有的水分占收到煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為收到基(asreceivedbasis)水分，也稱全水分，用Mt或Mar表示。外在水分和內(nèi)在水分構(gòu)成了收到基的全水分，其相互關(guān)系可用下式表示：，%風(fēng)干狀態(tài)或空氣干燥狀態(tài)煤失去外在水分后所處狀態(tài)。風(fēng)干煤樣或空氣干燥煤樣即失去外在水分的煤樣。殘留在風(fēng)干煤中的全部水分質(zhì)量占風(fēng)干煤樣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)稱為內(nèi)在水分(Minh)。

通常，煤質(zhì)分析化驗(yàn)采用的煤樣均是粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣（又稱分析煤樣），空氣干燥煤樣的水分也可稱為空氣干燥基(airdriedbasis)水分，用Mad表示，其值與Minh相同。煤的最高內(nèi)在水分煤樣在30℃時(shí)，相對(duì)濕度達(dá)到96%的條件下吸附水分達(dá)到飽和時(shí)測(cè)得的水分，用符號(hào)MHC(moistureholdingcapacity)表示。這一指標(biāo)反映了年青煤的煤化程度，用于煤質(zhì)研究和年青煤的分類。其值高于空氣干燥基水分。說明：

通常，工業(yè)分析中，煤的水分是指空氣干燥基水分(Mad)。而外在水分、內(nèi)在水分、最高內(nèi)在水分等不屬工業(yè)分析范圍。④煤中水分測(cè)定基本原理和方法測(cè)定煤中水分含量的方法有：蒸餾法、微波加熱法、加熱干燥法等。常用方法為加熱干燥法（要求掌握）。

加熱干燥法原理：煤中水分以物理態(tài)吸附在煤的表面或孔隙中，只要將煤加熱到高于100℃，即可使煤中的水分析出。在加熱過程中，煤本身不發(fā)生任何變化，煤的失重即認(rèn)為是水分失去所引起的。通常是將煤加熱到105～110℃并保持恒溫，直至煤處于恒重時(shí)，煤樣的失重即為煤樣在干燥中失去的水分。加熱干燥法測(cè)定水分時(shí)使用的儀器設(shè)備有分析天平、干燥箱、稱量瓶等。目前，常用的有自動(dòng)水分測(cè)定儀。⑤煤中水分與煤化程度的關(guān)系MHC,%年輕褐煤的最高內(nèi)在水分多在25%以上，少數(shù)如云南彌勒褐煤最高內(nèi)在水分達(dá)31%。最高內(nèi)在水分小于2%的煙煤，幾乎都是強(qiáng)粘結(jié)性和高發(fā)熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的最高內(nèi)在水分比煙煤有所提高。煤的內(nèi)在水分與煤化程度的關(guān)系主要原因？煤的內(nèi)在水分與煤化程度的關(guān)系1）煤的內(nèi)在水分吸附于煤的孔隙內(nèi)表面上。內(nèi)表面積越大，吸附水分能力就越強(qiáng)，煤的水分越高。2）煤分子結(jié)構(gòu)上極性含氧官能團(tuán)數(shù)量越多，煤吸附水分能力也越大。低煤化程度的煤內(nèi)表面積發(fā)達(dá)，分子結(jié)構(gòu)上含氧官能團(tuán)的數(shù)量也多，因此內(nèi)在水分較高。隨煤化程度提高，煤內(nèi)表面積和含氧官能團(tuán)均呈下降趨勢(shì)，其內(nèi)在水分也下降。到無煙煤階段，由于煤的內(nèi)表面積有所增大，因而內(nèi)在水分略有提高。⑥煤中水分對(duì)煤炭利用的影響1）不利影響

煤炭燃燒、氣化、煉焦中，水分蒸發(fā)要額外吸收熱量，使過程熱效率降低。煤炭運(yùn)輸過程中，水分高將導(dǎo)致動(dòng)力的浪費(fèi)，并且會(huì)降低煤價(jià)。2）有利影響

適量水分有利于減少運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中煤粉塵的揚(yáng)塵，減少煤的損失和對(duì)環(huán)境的污染。3）煤的灰分①定義煤的灰分(ash)在815℃的條件下，煤樣完全燃燒后所得的殘?jiān)?。該殘?jiān)馁|(zhì)量占測(cè)定煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為灰分產(chǎn)率，簡(jiǎn)稱為灰分。

煤的灰分不是煤中的固有組成，而是由煤中的礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來的。

煤的灰分與礦物質(zhì)區(qū)別很大：首先，灰分的產(chǎn)率比相應(yīng)的礦物質(zhì)含量要低；其次，在成分上有很大變化。礦物質(zhì)在高溫下經(jīng)分解、氧化、化合等化學(xué)反應(yīng)之后才轉(zhuǎn)化為灰分。礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化為灰分的過程中發(fā)生的主要反應(yīng)有：CaCO3CaO+CO2（碳酸鹽類礦物分解）FeS2+O2SO2+Fe2O3（黃鐵礦的氧化反應(yīng)）

CaSO4.H2OCaSO4+H2O（黏土、石膏等脫結(jié)晶水）

……②煤灰分的由來原生礦物質(zhì)次生礦物質(zhì)外來礦物質(zhì)③煤灰分中礦物質(zhì)的來源

指存在于成煤的植物中，主要是堿金屬、堿土金屬的鹽類，與有機(jī)質(zhì)分子緊密結(jié)合，很難用機(jī)械方法分開。該部分約占灰分總量1%~2%，對(duì)最終灰分影響不大。

主要是植物遺體在沼澤中堆積時(shí)，由于水流和風(fēng)帶來的細(xì)粘土、沙?；蛩锈}、鎂離子沉淀及硫鐵礦的形成，與泥炭摻混，有的均勻分散在泥炭的有機(jī)質(zhì)中，有的則形成獨(dú)立的包裹體，呈透鏡狀、條帶狀、薄片狀等；此外，煤層形成后，地下水中溶解的礦物質(zhì)由于條件變化而沉淀并充填在煤的裂隙中，主要有方解石、石膏等礦物。次生礦物質(zhì)的存在形態(tài)，決定了煤的可選性難易程度。煤中的原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)合稱為內(nèi)在礦物質(zhì)。

這種礦物質(zhì)原來不含于煤層中，它是在采煤過程中混入煤中的頂、底板和夾矸層中的矸石所形成的。它與煤是獨(dú)立存在的，幾乎不影響煤的可選性。④煤灰分的測(cè)定與計(jì)算灰分產(chǎn)率的測(cè)定要點(diǎn)煤的灰分產(chǎn)率是指煤在815℃的條件下完全燃燒后的殘?jiān)济簶淤|(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，用A表示。測(cè)定灰分時(shí)所用的煤樣是粒度小于的空氣干燥煤樣。因此，測(cè)定結(jié)果是空氣干燥基的灰分產(chǎn)率，用Aad表示。測(cè)定灰分用的常用儀器包括：馬弗爐、灰皿和分析天平等。近年來，開發(fā)了連續(xù)灰分測(cè)定儀?；曳之a(chǎn)率的計(jì)算由于空氣干燥煤樣中的水分是隨空氣濕度的變化而變化的，因而造成灰分的測(cè)值也隨之發(fā)生變化。但就絕對(duì)干燥的煤樣來說，其灰分產(chǎn)率是不變的。所以，在實(shí)用上空氣干燥基(air

drybasis)的灰分產(chǎn)率只是個(gè)中間數(shù)據(jù)，一般還需換算為干燥基的灰分產(chǎn)率Ad。換算公式如下：，%⑤煤灰分的主要化學(xué)成分灰分測(cè)定中主要包括：Si、Al、Ca、Mg、Fe、Ti、K、Na、S、P等，一般以氧化物的形式表示。其中，SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3占95%以上。煤灰成分復(fù)雜，與產(chǎn)地、煤種密切相關(guān)，主要取決于煤的原始礦物組成（如下表）。我國(guó)煤灰主要化學(xué)成分的一般范圍⑥煤灰熔融性煤灰熔融性（簡(jiǎn)稱灰熔點(diǎn)）是指煤灰在高溫條件下軟化、熔融、流動(dòng)時(shí)的溫度特性，是動(dòng)力用煤和氣化用煤的重要性能指標(biāo)。通常采用角錐法對(duì)其進(jìn)行測(cè)定（即在煤灰中加入淀粉糊，制成三棱錐形狀的灰錐，放入高溫爐，在一定氣氛下加熱，觀察加熱過程中灰錐的變形情況）。包括3個(gè)特征溫度。煤灰熔融性測(cè)定時(shí)的三個(gè)特征溫度變形溫度(DT)

煤灰錐體開始彎曲或變圓時(shí)的溫度。軟化溫度(ST)

煤灰錐體彎曲至錐尖觸及底板、變成球形或半圓時(shí)的溫度。流動(dòng)溫度(FT)

煤灰錐體完全融化展開成高度小于1.5mm薄層時(shí)的溫度。DTSTFT原形煤灰熔融性主要取決于

氧化還原性氣氛測(cè)定灰熔融性時(shí)，一般模擬弱還原氣氛進(jìn)行。因?yàn)楣I(yè)條件下，煤炭燃燒或氣化成渣部位的氣氛一般為弱還原性，此時(shí)SiO2與FeO可形成系列低熔點(diǎn)化合物。

主要化學(xué)組成及比例通常，SiO2和Al2O3含量越高，灰熔點(diǎn)也高；而CaO、MgO、Fe2O3、K2O、Na2O等成分高則灰熔點(diǎn)低。按灰熔點(diǎn)溫度高低將煤灰熔融性分為四類

易熔灰分

ST<1100℃

中等熔融灰分

ST=1100℃~1250℃

難熔灰分

ST=1250℃~1500℃

耐熔灰分

ST>1500℃⑦煤中礦物質(zhì)及灰分對(duì)煤炭利用的影響1）不利影響

增加運(yùn)輸負(fù)荷。全國(guó)約70%的鐵路運(yùn)輸能力用于煤炭運(yùn)輸。

增加煤炭消耗。如：動(dòng)力煤灰分每增加1%，將多消耗2.0~2.5%煤炭。

影響生產(chǎn)操作條件和產(chǎn)品質(zhì)量。如：S、P影響鋼產(chǎn)品脆性。

造成環(huán)境污染。動(dòng)力煤燃燒產(chǎn)生大量：硫氧化物、氮氧化物、硫化氫等有毒氣體。

腐蝕設(shè)備和裝置。如：煙道中的含硫氣體腐蝕設(shè)備。

2）利用途徑

作為煤轉(zhuǎn)化過程催化劑。如：堿金屬氯化物（KCl、NaCl等）、堿土金屬氧化物（CaO等）可催化煤的燃燒，黃鐵礦、高嶺石具有加氫活性。

生產(chǎn)建筑材料。煤矸石、煤灰等生產(chǎn)水泥、耐火材料等。

生產(chǎn)功能材料。從粉煤灰中浮選出的漂珠，應(yīng)用于建材、冶金、化工、航海航空等領(lǐng)域，起保溫、阻燃等作用。

回收稀有金屬和其它有用成分。如：V、Ga、Ge、Al等。

用作化肥和土壤改良劑。

3）脫除煤中礦物質(zhì)的主要途徑

根據(jù)煤的物理和化學(xué)性質(zhì)不同，可選擇不同方法：

物理洗選法。

水力淘汰法、重介質(zhì)分選法、泡沫浮選法、油團(tuán)聚法和磁力分離法等。

化學(xué)凈化法。

氫氟酸和鹽酸聯(lián)合處理法、堿性溶劑處理法、溶劑抽提法等。4）煤的揮發(fā)分和固定碳①定義高溫(900℃)條件下，將煤樣隔絕空氣加熱一定時(shí)間，煤中有機(jī)質(zhì)發(fā)生熱解，形成部分小分子化合物呈氣態(tài)析出，其余有機(jī)質(zhì)則以固體形式殘留下來。呈氣態(tài)析出的有機(jī)小分子化合物占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為揮發(fā)分；以固體形式殘留下來的有機(jī)質(zhì)占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為固定碳。揮發(fā)分用V表示，固定碳用FC表示。說明：

揮發(fā)分不等同于揮發(fā)物，后者還包括煤中水分產(chǎn)生的水蒸汽以及碳酸鹽礦物質(zhì)分解出的CO2；固定碳不能單獨(dú)存在，它與煤中的灰分一起形成焦渣，從焦渣中扣除灰分就是固定碳。，％

按下式計(jì)算空氣干燥基的固定碳FCad：②揮發(fā)分和固定碳的測(cè)定與換算稱取1g空氣干燥煤樣放入揮發(fā)分坩堝，在900℃的馬弗爐內(nèi)隔絕空氣加熱7min取出，冷卻后稱量，認(rèn)為失重由揮發(fā)分和水分蒸發(fā)所致。

按下式計(jì)算空氣干燥基的揮發(fā)分Vad:

Vad——空氣干燥基揮發(fā)分，%;m——煤樣的質(zhì)量，g;m1——?dú)堅(jiān)馁|(zhì)量，g;Mad——空氣干燥基的水分，%。，％③干燥無灰基的揮發(fā)分和固定碳換算揮發(fā)分是由煤的有機(jī)質(zhì)熱解產(chǎn)生，揮發(fā)分高低反映了煤有機(jī)質(zhì)的特性。但揮發(fā)分測(cè)定結(jié)果用空氣干燥基表示時(shí)，既不能正確反映這種特性，而且由于水分和灰分影響，也不能準(zhǔn)確表達(dá)揮發(fā)分大小。因此，排除水分和灰分，采用無水無灰的基準(zhǔn)表示，無水無灰基也稱干燥無灰基（dryashfreebasis），即Vdaf

。實(shí)際中除非特別指明，揮發(fā)分的基準(zhǔn)均是干燥無灰基。

按下式計(jì)算干燥無灰基的揮發(fā)分：

，％按下式計(jì)算干燥無灰基的固定碳：

，％煤隔絕空氣加熱情況下，煤中礦物質(zhì)也發(fā)生分解，呈氣態(tài)產(chǎn)物逸出，主要是碳酸鹽分解產(chǎn)生CO2，從而影響揮發(fā)分測(cè)定的準(zhǔn)確性，需校正。

當(dāng)碳酸鹽CO2含量≥2％時(shí)：

Vdaf,校正＝Vdaf–(CO2)daf式中：(CO2)daf——干燥無灰基碳酸鹽CO2的含量，％④Vad的校正Vad為何需要校正？

在新國(guó)標(biāo)GB/T212-2001中，規(guī)定干燥基和空氣干燥基揮發(fā)分無須進(jìn)行碳酸鹽二氧化碳的校正，只有干燥無灰基揮發(fā)分需要校正，主要原因是“揮發(fā)分是指從揮發(fā)物中扣除水分后的量”，在干燥基和空氣干燥基下，其物質(zhì)中包含了碳酸鹽。而干燥無灰基定義為假想無水、無灰狀態(tài)，而在假想無灰狀態(tài)時(shí)，煤中不存在碳酸鹽。故計(jì)算干燥無灰基揮發(fā)分時(shí)，應(yīng)從空氣干燥基揮發(fā)分中扣除煤中碳酸鹽二氧化碳的含量。⑤影響煤揮發(fā)分的主要因素

測(cè)定條件。包括：加熱溫度、加熱時(shí)間和加熱速度。

煤化程度。揮發(fā)分隨煤化程度提高而下降。褐煤揮發(fā)分最高（通常大于40％），無煙煤揮發(fā)分最低（通常小于10％）。煤的揮發(fā)分主要來自于煤分子上不穩(wěn)定脂肪側(cè)鏈、含氧官能團(tuán)斷裂后形成的小分子化合物，以及煤有機(jī)質(zhì)高分子縮聚時(shí)生成的氫氣。

成因類型和煤巖組分。腐植煤揮發(fā)分低于腐泥煤。煤巖組分中，殼質(zhì)組揮發(fā)分最高，鏡質(zhì)組次之，惰質(zhì)組最低（見下圖）。

不同顯微組分的揮發(fā)分與其鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率的關(guān)系⑥焦渣特征1）焦渣定義——煤樣在測(cè)定完揮發(fā)分后的固體殘留物，由固定碳和灰分構(gòu)成。2）焦渣特征——指焦渣形態(tài)（粉狀、塊狀）、光澤、強(qiáng)度、形狀等特點(diǎn)。根據(jù)這些特點(diǎn)，把焦渣特征劃分為8種，用以粗略判斷煤的粘結(jié)性強(qiáng)弱。號(hào)數(shù)越大，表明粘結(jié)性越強(qiáng)。分別為：1號(hào)粉狀：全部是粉末，沒有相互粘著的顆粒

2號(hào)粘著：顆粒粘著，但用手輕壓即碎成粉狀

3號(hào)弱粘結(jié)：已經(jīng)成塊，但手指輕壓即碎成小塊

4號(hào)不熔融粘結(jié)：用手指用力壓才裂成小塊

5號(hào)不膨脹熔融粘結(jié)：呈扁平餅狀，煤粒界面不易分清，表面有金屬光澤

6號(hào)微膨脹熔融粘結(jié)：用手指壓不碎，表面有銀白色金屬光澤和較小膨脹泡

7號(hào)膨脹熔融粘結(jié)：表面有金屬光澤，明顯膨脹，但高度不超過15mm

8號(hào)強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié)：同上，但高度超過15mm。⑦燃料比1）定義——煤樣中固定碳與揮發(fā)分之比稱為燃料比，記為

w(FCdaf)/Vdaf。2）應(yīng)用——用以定性評(píng)價(jià)煤的煤化程度及其燃燒性質(zhì)。說明：煤的燃料比越高，其燃燒性越差，延后燃燒現(xiàn)象越明顯，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)性較差。煤種焦炭無煙煤貧煤瘦煤焦煤氣煤長(zhǎng)焰煤褐煤燃料比45-609-294-94-6.22-4.61-2.31-1.70.6-1.5不同煤炭的燃料比5.3元素分析

定義：是對(duì)組成煤的有機(jī)質(zhì)主要元素的化驗(yàn)分析，煤的元素組成也就是指煤有機(jī)質(zhì)的元素組成。大量的研究表明，煤的有機(jī)質(zhì)主要是由碳、氫、氧、氮和硫等五種元素組成，占總有機(jī)質(zhì)的95%以上。

特點(diǎn)：各有機(jī)質(zhì)元素含量與煤的成因類型、煤巖組成和煤化程度有關(guān)。結(jié)合其它工藝性質(zhì)，可計(jì)算煤的發(fā)熱值、理論燃燒溫度、燃燒產(chǎn)物組成、估算煉焦化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率等。1）內(nèi)涵及特點(diǎn)2）煤的元素組成及特點(diǎn)①碳元素1）碳元素在煤分子上的位置碳是構(gòu)成煤分子骨架最重要的元素之一，主要存在于縮合芳香核上，部分分布在脂肪側(cè)鏈上。碳是煉焦產(chǎn)品的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，發(fā)熱量的主要來源。本田模型2）影響碳含量的主要因素

煤化程度。煤化程度提高，煤中的碳元素逐漸增加。從褐煤的60％左右，一直增加到年老無煙煤的98％。煤巖組成。在煤化程度相同的煤中，煤巖組成的碳含量相差較大。如：惰質(zhì)組＞鏡質(zhì)組＞殼質(zhì)組。

成因類型。腐植煤碳含量＞腐泥煤。②氫元素1）氫元素在煤分子上的位置氫元素是煤中第二重要元素。主要存在于煤分子側(cè)鏈和官能團(tuán)上，在有機(jī)質(zhì)中的含量為2.0%～％。與碳相比，氫原子具有更強(qiáng)活性，單位質(zhì)量燃燒熱是碳的4倍。2）影響氫含量的主要因素

煤化程度。隨煤化程度的提高而呈下降趨勢(shì)。從低煤化度到中等煤化程度階段，氫元素含量變化不明顯，但在高變質(zhì)的無煙煤階段，氫元素降低較明顯，從年輕無煙煤的4％下降到年老無煙煤的2%左右。

煤巖組成。在煤化程度相同的煤中，煤巖組成中的氫含量也有區(qū)別。如：殼質(zhì)組＞鏡質(zhì)組＞惰質(zhì)組。

成因類型。腐泥煤氫含量＞腐植煤。③氧元素1）氧元素在煤分子上的位置氧也是組成煤有機(jī)質(zhì)的重要元素之一。主要存在于煤分子的含氧官能團(tuán)上，如–OCH3、－COOH、－OH、—C=O等基團(tuán)上均含有氧原子?！?）影響氧含量的主要因素

煤化程度。隨煤化程度提高，煤中氧元素迅速下降，從褐煤的23％左右下降到中等變質(zhì)程度肥煤的6%左右，此后氧含量下降速度趨緩，到無煙煤時(shí)只有2%左右。氧元素在煤燃燒時(shí)不產(chǎn)生熱量，并約束本來可燃碳和氫；在煤液化時(shí)會(huì)消耗氫氣而生成無用水。因而，對(duì)于煤的利用不利。

風(fēng)化。風(fēng)化后煤含氧量急劇增加。

煤巖組成。煤化程度相同時(shí)，煤巖組成中的氧含量有區(qū)別。對(duì)高變質(zhì)煙煤和無煙煤：鏡質(zhì)組＞惰質(zhì)組＞殼質(zhì)組。

成因類型。腐植煤的氧含量＞腐泥煤。④氮元素氮也是組成煤有機(jī)質(zhì)元素之一。主要存在于雜環(huán)和氨基上。煤中氮元素含量一般為％。煤中氮在煤燃燒時(shí)不放熱，通常以N2的形式進(jìn)入廢氣，也可轉(zhuǎn)化為氮氧化物。煤煉焦時(shí)，煤中氮部分形成NH3，HCN及其它含氮化合物，其余則留在焦炭中。⑤硫元素硫是煤中主要的有害元素，其主要存在形態(tài)是無機(jī)硫和有機(jī)硫，兩者合稱為全硫。全硫St無機(jī)硫有機(jī)硫（Sor：與煤的有機(jī)質(zhì)結(jié)合，參與煤的大分子結(jié)構(gòu)）{{硫化物硫Spy硫酸鹽硫Ss煤種Cdaf，%Hdaf，％Odaf，％Ndaf，％泥炭55～625.3～6.527～341～3.5年輕褐煤60～705.5～6.620～231.5～2.5年老褐煤70～76.54.5～6.015～201～2.5長(zhǎng)焰煤77～814.5～6.010～150.7～2.2氣煤79～855.4～6.88～121～1.2肥煤82～894.8～6.04～91～2焦煤86.5～914.5～5.53.5～6.51～2瘦煤88～92.54.3～5.03～50.9～2貧煤88～92.74.0～4.72～50.7～1.8無煙煤189～933.3～4.02～40.8～1.5無煙煤293～952.0～3.22～30.6～1.0無煙煤395～980.8～2.01～20.3～1.0腐泥煤75～806.5～7.0––3）煤中元素隨煤化程度的變化規(guī)律各元素間的數(shù)量關(guān)系表達(dá)式（不同方法）主要有：

Mad+Aad+Sad+Cad+Had+Oad+Nad=100%

Ad+Sd+Cd+Hd+Od+Nd=100%

Sdaf+Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf=100%

GB/T3715-2007規(guī)定：煤的元素分析是碳、氫、氧、氮和硫5個(gè)分析項(xiàng)目的總和。首先采用儀器測(cè)定C、H、N、S四個(gè)元素，O是通過上述公式由差減法獲得。4）各元素之間的數(shù)量關(guān)系5）煤中主要元素的分析方法①碳、氫元素的測(cè)定（了解）電量-重量法是我國(guó)獨(dú)有的碳?xì)錅y(cè)定方法，它以電量法（即庫(kù)侖法）測(cè)氫，重量法測(cè)碳。具有測(cè)定速度快，準(zhǔn)確度、精密度高，取樣量少等特點(diǎn)。1）電量-重量法2）電量法煤樣經(jīng)高溫燃燒，氫生成水，碳生成的二氧化碳與氫氧化鋰反應(yīng)后也生成水，分別送入相應(yīng)的電解池電解，測(cè)量電解所消耗的電量，依照法拉第電解定律計(jì)算出樣品中氫和碳的含量。②硫元素的測(cè)定（了解）雙管定硫儀

1）雙管定硫儀法

庫(kù)侖滴定法自動(dòng)測(cè)定煤的全硫含量2）庫(kù)侖滴定法6）煤中的其它微量有害元素及伴生元素煤中的有害元素主要有硫、磷、氯、砷、氟等，它們的危害主要表現(xiàn)在煤炭應(yīng)用過程中產(chǎn)生有害的物質(zhì)，對(duì)人體造成損害、對(duì)環(huán)境造成污染，或是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成危害。煤中的伴生元素煤中常見的伴生元素有鈾、鍺、鎵、釩、釷、錸、鈦、鈹、鍶、鋰等。由此衍生出粉煤灰綜合利用交叉學(xué)科方向。5.4煤質(zhì)分析中的基準(zhǔn)及其相互換算基準(zhǔn)的概念：計(jì)算某指標(biāo)的百分比時(shí)，有一個(gè)計(jì)算的基準(zhǔn)（basis），也就是說“提及某指標(biāo)的百分?jǐn)?shù)時(shí)，是指它占某個(gè)具體的對(duì)象的百分?jǐn)?shù)，這個(gè)對(duì)象就是基準(zhǔn)”。基準(zhǔn)的劃分方法首先要了解與煤基準(zhǔn)有關(guān)的煤組成的含義。煤質(zhì)分析時(shí)，煤炭組成有兩種劃分法：（1）有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)（2）可燃質(zhì)（V、FC）和不可燃質(zhì)（M、A）1）基準(zhǔn)概念及劃分2）基準(zhǔn)種類

煤質(zhì)分析測(cè)定時(shí)，煤樣通常都是處于空氣干燥狀態(tài)，以此煤樣測(cè)得的結(jié)果，就是以空氣干燥煤樣重量為基準(zhǔn)。但空氣干燥基的數(shù)據(jù)往往不能正確反映本質(zhì)，需要換算到其他基準(zhǔn)表示的數(shù)據(jù)?；鶞?zhǔn)的名稱與符號(hào)（新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比）空氣干燥基（分析基）：Mad+Aad+Vad+FCad＝100%

或Mad+Aad+Cad+Had+Oad+Nad+Sad＝100%

干燥基（干基）：Ad+Vd+FCd＝100%

或Ad+Cd+Hd+Od+Nd+Sd＝100%干燥無礦物質(zhì)基（有機(jī)基）：Vdmmf+FCdmmf＝100%

或Cdmmf+Hdmmf+Odmmf+Ndmmf+Sdmmf＝100%干燥無灰基（可燃基）：Vdaf+FCdaf＝100%

或Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf＝100%收到基（應(yīng)用基）：Mar+Aar+Var+FCar＝100%

或Mar+Aar+Car+Har+Oar+Nar+Sar＝100%常用基準(zhǔn)定義以及煤在各基準(zhǔn)下的工業(yè)分析和元素分析組成表述如下：3）基準(zhǔn)之間的關(guān)系A(chǔ)SsSoSpMfMinhCHON收到基ar空氣干燥基ad干燥基d干燥無灰基