煤的組成

　煤的組成以有機質(zhì)為主體，構(gòu)成有機高分子的主要是碳、氫、氧、氮等元素。煤中存在的元素有數(shù)十種之多，但通常所指的煤的元素組成主要是五種元素、即碳、氫、氧、氮和硫。在煤中含量很少，種類繁多的其他元素，一般不作為煤的元素組成，而只當作煤中伴生元素或微量元素而測量這些則需要一些煤質(zhì)檢測儀器。

一、煤中的碳

    一般認為，煤是由帶脂肪側(cè)鏈的大芳環(huán)和稠環(huán)所組成的。這些稠環(huán)的骨架是由碳元素構(gòu)成的。因此，碳元素是組成煤的有機高分子的最主要元素。同時，煤中還存在著少量的無機碳，主要來自碳酸鹽類礦物，如石灰?guī)r和方解石等。碳含量隨煤化度的升高而增加。在我國泥炭中干燥無灰基碳含量為55～62％；成為褐煤以后碳含量就增加到60～76.5％；煙煤的碳含量為77～92.7％；一直到高變質(zhì)的無煙煤，碳含量為88.98％。個別煤化度更高的無煙煤，其碳含量多在90％以上，如北京、四望峰等地的無煙煤，碳含量高達95～98％。因此，整個成煤過程，也可以說是增碳過程。
 

二、煤中的氫

    氫是煤中第二個重要的組成元素。除有機氫外，在煤的礦物質(zhì)中也含有少量的無機氫。它主要存在于礦物質(zhì)的結(jié)晶水中，如高嶺土(Al203•2Si02•2H2O)、石膏(CaS04•2H20 )等都含有結(jié)晶水。在煤的整個變質(zhì)過程中，隨著煤化度的加深，氫含量逐漸減少，煤化度低的煤，氫含量大；煤化度高的煤，氫含量小?？偟囊?guī)律是氫含量隨碳含量的增加而降低。尤其在無煙煤階段就尤為明顯。當碳含量由92%增至98％時，氫含量則由2.1%降到1%以下。通常是碳含量在80～86％之間時，氫含量最高。即在煙煤的氣煤、氣肥煤段，氫含量能高達6.5％。在碳含量為65～80％的褐煤和長焰煤段，氫含量多數(shù)小于6％。但變化趨勢仍是隨著碳含量的增大而氫含量減小。

　
    三、煤中的氧　

    氧是煤中第三個重要的組成元素。它以有機和無機兩種狀態(tài)存在。有機氧主要存在于含氧官能團，如羧基(--COOH)，羥基(--OH)和甲氧基（--OCH3)等中；無機氧主要存在于煤中水分、硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽和氧化物中等。煤中有機氧隨煤化度的加深而減少，甚至趨于消失。褐煤在干燥無灰基碳含量小于70％時，其氧含量可高達20％以上。煙煤碳含量在85％附近時，氧含量幾乎都小于10％。當無煙煤碳含量在92％以上時，其氧含量都降至5%以下?！?/P>

    四、煤中的氮　

    煤中的氮含量比較少，一般約為0.5～3.0％。氮是煤中唯一的完全以有機狀態(tài)存在的元素。煤中有機氮化物被認為是比較穩(wěn)定的雜環(huán)和復雜的非環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物，其原生物可能是動、植物脂肪。植物中的植物堿、葉綠素和其他組織的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中都含有氮，而且相當穩(wěn)定，在煤化過程中不發(fā)生變化，成為煤中保留的氮化物。以蛋白質(zhì)形態(tài)存在的氮，僅在泥炭和褐煤中發(fā)現(xiàn)，在煙煤很少，幾乎沒有發(fā)現(xiàn)。煤中氮含量隨煤的變質(zhì)程度的加深而減少。它與氫含量的關(guān)系是，隨氫含量的增高而增大。　

    五、煤中的硫　

    煤中的硫分是有害雜質(zhì)，它能使鋼鐵熱脆、設(shè)備腐蝕、燃燒時生成的二氧化硫(SO2)污染大氣，危害動、植物生長及人類健康。所以，硫分含量是評價煤質(zhì)的重要指標之一。煤中含硫量的多少，似與煤化度的深淺沒有明顯的關(guān)系，無論是變質(zhì)程度高的煤或變質(zhì)程度低的煤，都存在著有機硫或多或少的煤。 煤中硫分的多少與成煤時的古地理環(huán)境有密切的關(guān)系。在內(nèi)陸環(huán)境或濱海三角訓平原環(huán)境下形成的和在海陸相交替沉積的煤層或淺海相沉積的煤層，煤中的硫含量就比較高，且大部分為有機硫。 根據(jù)煤中硫的賦存形態(tài)，一般分為有機硫和無機硫兩大類。各種形態(tài)的硫分的總和稱為全硫分。所謂有機硫，是指與煤的有機結(jié)構(gòu)相結(jié)合的硫。有機硫主要來自成煤植物中的蛋白質(zhì)和微生物的蛋白質(zhì)。煤中無機硫主要來自礦物質(zhì)中各種含硫化合物，一般又分為硫化物硫和硫酸鹽硫兩種，有時也有微量的單質(zhì)硫。硫化物硫主要以黃鐵礦為主，其次為白鐵礦、磁鐵礦((Fe7S8)、閃鋅礦(ZnS)、方鉛礦(PbS)等。硫酸鹽硫主要以石膏(CaSO4•2H20)為主，也有少量的綠礬 (FeSO4•7H 20 )等。煤質(zhì)分析儀器