煤炭中有机物含量一般有多少？

专家解说：煤的成分很复杂，是多种有机物和无机物的混合物。煤的主要组成元素是碳，还有少量的氢、氧、硫、氮、硅、铝、钙、铁等元素。为了方便和简化，有时化学题中的“煤”也用碳（C）的化学式，实际上，这是不科学的。 煤干馏后可以得到三种状态的产物：固态的焦炭、液态的煤焦油和粗氨水、气态的焦炉气等。焦炭为灰黑色多孔状固体，是冶金工业的燃料和还原剂。煤焦油为黑色粘稠液体，是重要的化工原料，从中可以提取苯、萘、蒽、酚等数百种产品，粗氨水可制化肥。焦炉气的主要成分是氢气、甲烷、一氧化碳等，可作气体燃料自然界的各种煤尽管种类不同，但都是由有机物质、无机物质和水分等三部分组成。 （1）碳 是煤中有机质的主要成分。煤的含碳量随变质程度加深而有规律地增加，所以含碳量的多少可以代表煤的变质程度。 （2）氢 也是煤中有机质的主要元素。煤的含氢量是随变质程度加深而减少。 （3）氧 氧在燃烧过程中并不放出热量，含氧多的煤热值较低。煤在变质过程中不断脱出二氧化碳和水，从泥炭到无烟煤，氧含量由30％～40％（质量分数）逐渐降到5％左右。 （4）氮 是组成有机物的次要元素，煤中含氮较少，约1％～3％（质量分数），且变化不大。氮在燃烧时常以游离状态分解出来，炼焦时因高温作用，氮转化为氨和其它含氮化合物。 （5）水分 煤中水分有内在水分和外在水分的区别，内在水分系煤风干后，加热至102～105℃时逸出的水分，是依靠吸附力保持在煤粒内部气孔的水分；外在水分系保持在煤粒表面和煤粒之间的水滴，风干时即可除掉。二者之和即为总水分。 （6）矿物质 煤中的矿物质组分十分复杂，含量变化也很大，主要由铁、铝、钙、镁等以碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐及硫化物等形式存在，矿物质含量和成分和成煤过程有关。煤在燃烧过程中，矿物质发生一系列的变化，燃烧后的残留物叫灰分。一般灰分含量可以反映出矿物质的大致含量，因此有时把矿物质笼统地叫做灰分。对工业用煤来讲，灰分是有害的东西，在炼焦过程中灰分全部转入焦炭，不但降低焦炭强度，也降低焦炭的固定碳含量。灰分高的煤发热量都较低，因此灰分是降低煤质的一个重要指标。 （7）硫 煤中的硫是以有机硫及无机硫的形式存在的。硫是煤中有害的成分，在煤储存过程中，因黄铁矿氧化放热而加速了煤的氧化变质；在炼焦时产生的硫化物气体对设备腐蚀很厉害，残留在焦炭中的硫使焦炭质量变坏。 （8）磷 存在于矿物质中，一般含量很低，最高不超过1％（质量分数），但危害却很大，炼焦时全部转入焦炭，炼铁时又转入生铁使它变脆。 以上组成是按元素分析的结果，但因元素测定手续复杂，在工业上很少应用，目前工业上评定煤的品质，大都采用工业分析来测定煤的发热量、挥发分、固定碳、水分和灰分等项目

专家解说：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。