衡量評價煤的特性指標(4)

8、
（二）煤中有機質的元素分析 
煤的有機質主要由碳、氫、氧、氮和硫五個元素組成，一些數量很少的元素如磷、氯和砷等一般不列入元素組成之內。通常講的煤的元素組成實際上僅指有機質的元素組成，它對研究煤的成因、類型、結構、性質和利用等都有十分重要的意義。 
1、碳和氫的分析 
燃燒法是目前測定煤中碳和氫的*通用的方法，其原理是：將盛有分析煤樣的瓷舟放入燃燒管中，通入氧氣，在800℃溫度下使煤樣充分燃燒，煤中的氫和碳分別生成水和二氧化碳，此外還生成了其它副產物： 
煤燃燒CO2/O2＋H2O十SO2十SO3十Cl2＋N2＋NO2 
用裝有無水氯化鈣和過氯酸鎂的吸收管先吸收水，再以裝有堿石棉或鈉石灰的吸收管吸收二氧化碳。根據吸收管的增重即可計算出煤中碳和氫的含量。 
為了防止煤樣燃燒不完全，在燃燒管中要充填線狀氧化銅或高錳酸銀氧化劑；為避免煤中硫和氯對測定的干擾，燃燒管內還要裝入鉻酸鉛和銀絲網（前面若用高錳酸銀，后面則可省去）。鉻酸鉛可與SOx反應生成硫酸鉛和三氧化二鉻，開放出氧氣。銀絲網可以除去氯氣。另外，煤中的氮有一部分可能生成NOX,會干擾碳的測定，故應在水分吸收管和二氧化碳吸收管之間裝一個充填粒狀MnO2的吸收管，以除去NOX。 
2、氮的分析 
煤中氮的分析，世界各國普遍采用凱氏法或改良凱氏法。此法并不能保證測出所有形式的氮，但能測出絕大部分的氮，一般已足夠準確了。它包括以下步驟： 
① 消化——用濃硫酸、硫酸鉀和硫酸銅作反應劑。濃硫酸能將煤中的碳和氫氧化為CO2和H2O，氮經過復雜的反應變為氨再與硫酸反應生成NH4HSO4。硫酸鉀的主要作用是提高硫酸的沸點，即升高消化溫度，這樣可縮短反應時間。硫酸銅可起催化作用。 
② 蒸餾——向消化后的溶液中加入過量堿并蒸出氨。 
NH4HSO4+ H2SO4 + 4NaOH（過量）=NH3 ↑+2Na2SO4+4H2O 
③ 吸收——以硼酸作吸收劑，與氨生成分子配合物。 
H3BO3＋x NH3→H3BO·xNH3 
④滴定一以標準酸滴定。 
2H3BO3·x NH3＋x H2SO4=x（NH4）2SO4＋2H3BO3

9、
3、硫的分析 
(1) 煤中硫的存在形式可分為無機硫和有機硫兩類，前者包括硫酸鹽硫(Ss)、硫鐵礦硫（SP）和元素硫（Sel)；后者包括硫醇、硫醚和噻吩等。無機硫屬礦物質，不在有機質組成之內，有機硫目前還沒有可靠的直接測定法，而是通過測定全硫和無機硫后用差減法求得。故這里有必要介紹一下全硫和無機硫的測定原理。 
(2) 全硫的測定有艾氏法、高溫燃燒法和彈筒燃燒法等。這里主要介紹高溫燃燒法。 
高溫燃燒法——使煤在高溫氧氣流中燃燒，硫都變為SO2，以雙氧水吸收后用酸堿滴定法測定生成的H2SO4量。硫鐵礦硫、元素硫和有機硫在800℃保證可完全分解，而硫酸鹽硫則要在1350℃以上才能分解。為了降低其分解溫度，保證盡可能完全分解，需要采用催化劑，如石英砂和磷酸鐵等。我國采用在煤樣上覆蓋石英砂的方法，燃燒溫度為1250℃。當煤中氯含量較高時，需要采取其他措施以消除氯的干擾，否則數據偏高。 
(3) 無機硫的測定 
各種形態的無機硫分(Ss, Sp和Sel）可用相應的方法分別測定，這里不去敘述。 
從全硫（St）中減去無機硫即為有機硫含量（So）. 
St＝Ss+Sp+Sel＋So 
(4) 硫分對煤利用的影響 
煤中的硫對于煉焦、氣化、燃燒和貯運都十分有害，因此硫含量是評價煤質的重要指標之一。煤在煉焦時，約60％的硫進入焦炭。硫的存在使生鐵具有熱脆性，用這些生鐵煉制鋼不能軋制成材。為了除去硫，在高爐生產中需要增加石灰石和焦炭用量，因而導致高爐生產能力降低，焦比升高。 
煤氣化時，由硫生成的二氧化硫不僅腐蝕設備，而且易使合成催化劑中毒，影響操作和產品質量。