煤的固定碳和煤中含碳元素有何区别

元素分析碳含量与工业分析的固定碳含量的概念有何区别~

煤的固定碳时工业分析组成的一项成分，它具有规范性，时一定试验条件下的产物。而煤中所含的元素碳时煤中的主要元素。固定碳除含碳元素外，还含有少量硫何极少量未分解彻底的碳氢物质，所以，不能把煤的固定碳简单地认为是煤的碳元素，两者是截然不同的。（天源仪器煤质化验仪器）

通常说煤炭，有的地方习惯叫石炭。但煤不是碳。煤是由古代植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的。是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物，主要含有碳元素，此外还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质（主要含硅、铝、钙、铁等元素）。煤的结构复杂。视频（煤的组成和分类）

无烟煤
（含碳量95%左右）

煤的主要成分

煤的组成以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。煤中存在的元素有数十种之多，但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。在煤中含量很少，种类繁多的其他元素，一般不作为煤的元素组成，而只当作煤中伴生元素或微量元素。
一、煤中的碳
一般认为，煤是由带脂肪侧链的大芳环和稠环所组成的。这些稠环的骨架是由碳元素构成的。因此，碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。同时，煤中还存在着少量的无机碳，主要来自碳酸盐类矿物，如石灰岩和方解石等。碳含量随煤化度的升高而增加。在我国泥炭中干燥无灰基碳含量为55～62％；成为褐煤以后碳含量就增加到60～76.5％；烟煤的碳含量为77～92.7％；一直到高变质的无烟煤，碳含量为88.98％。个别煤化度更高的无烟煤，其碳含量多在90％以上，如北京、四望峰等地的无烟煤，碳含量高达95～98％。因此，整个成煤过程，也可以说是增碳过程。
二、煤中的氢
氢是煤中第二个重要的组成元素。除有机氢外，在煤的矿物质中也含有少量的无机氢。它主要存在于矿物质的结晶水中，如高岭土(Al203·2Si02·2H2O)、石膏(CaS04·2H20 )等都含有结晶水。在煤的整个变质过程中，随着煤化度的加深，氢含量逐渐减少，煤化度低的煤，氢含量大；煤化度高的煤，氢含量小。总的规律是氢含量随碳含量的增加而降低。尤其在无烟煤阶段就尤为明显。当碳含量由92%增至98％时，氢含量则由2.1%降到1%以下。通常是碳含量在80～86％之间时，氢含量最高。即在烟煤的气煤、气肥煤段，氢含量能高达6.5％。在碳含量为65～80％的褐煤和长焰煤段，氢含量多数小于6％。但变化趋势仍是随着碳含量的增大而氢含量减小。
三、煤中的氧
氧是煤中第三个重要的组成元素。它以有机和无机两种状态存在。有机氧主要存在于含氧官能团，如羧基(--COOH)，羟基(--OH)和甲氧基（--OCH3)等中；无机氧主要存在于煤中水分、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氧化物中等。煤中有机氧随煤化度的加深而减少，甚至趋于消失。褐煤在干燥无灰基碳含量小于70％时，其氧含量可高达20％以上。烟煤碳含量在85％附近时，氧含量几乎都小于10％。当无烟煤碳含量在92％以上时，其氧含量都降至5%以下。
四、煤中的氮
煤中的氮含量比较少，一般约为0.5～3.0％。氮是煤中唯一的完全以有机状态存在的元素。煤中有机氯化物被认为是比较稳定的杂环和复杂的非环结构的化合物，其原生物可能是动、植物脂肪。植物中的植物碱、叶绿素和其他组织的环状结构中都含有氮，而且相当稳定，在煤化过程中不发生变化，成为煤中保留的氮化物。以蛋白质形态存在的氮，仅在泥炭和褐煤中发现，在烟煤很少，几乎没有发现。煤中氮含量随煤的变质程度的加深而减少。它与氢含量的关系是，随氢含量的增高而增大。
五、煤中的硫
煤中的硫分是有害杂质，它能使钢铁热脆、设备腐蚀、燃烧时生成的二氧化硫(SO2)污染大气，危害动、植物生长及人类健康。所以，硫分含量是评价煤质的重要指标之一。煤中含硫量的多少，似与煤化度的深浅没有明显的关系，无论是变质程度高的煤或变质程度低的煤，都存在着有机硫或多或少的煤。 煤中硫分的多少与成煤时的古地理环境有密切的关系。在内陆环境或滨海三角训平原环境下形成的和在海陆相交替沉积的煤层或浅海相沉积的煤层，煤中的硫含量就比较高，且大部分为有机硫。 根据煤中硫的赋存形态，一般分为有机硫和无机硫两大类。各种形态的硫分的总和称为全硫分。所谓有机硫，是指与煤的有机结构相结合的硫。有机硫主要来自成煤植物中的蛋白质和微生物的蛋白质。煤中无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物，一般又分为硫化物硫和硫酸盐硫两种，有时也有微量的单质硫。硫化物硫主要以黄铁矿为主，其次为白铁矿、磁铁矿((Fe3O4)、闪锌矿(ZnS)、方铅矿(PbS)等。硫酸盐硫主要以石膏(CaSO4·2H20)为主，也有少量的绿矾 (FeSO4·7H 20 )等。


●煤的分类：
根据含碳量的多少，可以把煤分为如下几类：无烟煤（含碳95%左右）、烟煤（含碳70~80%）、褐煤（含碳50~70%）、泥煤（含碳50~60%）。煤的含碳量越高，燃烧热值也越高，质量越好。

燃料
碳／％
氢／％
氧和氮／％
低发热量 *

木材
50
6
44
13900-18400

泥炭
60-70
5-6
26-38
8380-10500

褐煤
70-80
5-6
16-27
10500-16700

烟煤
80-90
4-5
6.2-16.7
20900-29300

无烟煤
90-98
1-3
1.2-4.3
20900-25100


*应用基燃料实测值，即包括全部水分和灰分在内，以所有燃料成分的总

褐煤
（含碳量50%-70%）

工业分析值：
内含水分3-4%，灰分10-25%，挥发分35-40%，固定碳45-50%，发热量5800-6800cal/g，硫分 1-4%，燃料比0.8-1.2，自由膨胀指 .

元素分析值：
碳72-80%，氢5-7%，氧10-12%，氮1.5-2.0%
煤灰之矿物成分：
SiO2 55-65%，Al2O3 18-36%， Fe2O3 36-25%,碱金属3-5%

物 理 性 质：黑色、褐色之固体，易裂开成鳞片状、块状或粉状，韧度微弱至致密强韧，钝至无光泽，具平滑或贝壳状断口，下部系煤呈参差断口，比重1.25-1.40，易磨性指数50-60。

化 学 性 质：煤之化学性质甚为安定，耐酸、耐碱，具易燃性而产生高热量，粘结性煤具有热熔融性，可炼成焦炭，在高温高压下，加氢可使之液化或气化。

岩相：
以镜煤素群为主68-96%，其次为膜煤素群0.8-13%，惰煤素群在5%以下，镜煤素之平均反射率 0.42-0.66。

煤的固定碳是工业分析组成的一项成分，它具有规范性，是一定试验条件下的产物。而煤中所含的元素碳是煤中的主要元素。固定碳除含碳元素外，还含有少量硫和极少量未分解彻底的碳氢物质，所以，不能把煤的固定碳简单地认为是煤的碳元素，两者是截然不同的。煤的灰分越大，说明煤中矿物质成分越多，则煤的可燃组分就相对地减少，煤燃烧后所排出的炉渣就越多，即降低了锅炉燃烧的热效率并增加了锅炉的排渣量，还可能出现对锅炉的腐蚀、沾污和结渣等问题。

煤是由植物经过上亿年的高温高压条件演变而来，其组成因成煤植物和成煤环境的不确定性异常复杂，目前分子结构和模型还在争议中向真理靠近，但这并不影响对煤的宏观认识和利用。

正如图1和2所示，煤是有机质和无机质组成。而煤中的无机质包括水和矿物质。因此，煤是由水分、矿物质和有机质3部分组成。通过煤的工业分析，可以获得煤的水分、灰分、挥发分和固定碳。

通过灰分表示煤中矿物质含量，但灰是煤中矿物质通过失水、分解和化合等反应而形成的残渣。煤中水分和灰分构成了煤的不可燃质。灰分值一般比矿物质含量要小(一般小于15%)。如果采用“水分＋灰分”值作为煤中无机质含量，无机质计算值要比实际无机质含量低一些。因此，通过水分和灰分和为煤的不可燃质。

煤中无机质＝水分＋矿物质

煤不可燃质＝水分＋灰分

煤中的固定碳和挥发性物质，实际上指的是煤的有机质在隔绝空气条件下加热所产生的物质。挥发性物质(用挥发分表示其产率)是煤中有机质隔绝空气加热生成的有机气态物质(常温下可能是气体－煤气或液体－焦油)。固定碳是煤中有机质隔绝空气加热生成的有机物残渣，主要成分是元素碳，同时含有少量的氢和氧。因此，挥发分是煤中有机质轻质且高温条件下可析出的组分，而固定碳是煤中有机质重质且高温条件下不能析出的组分。

可燃质＝100－水分－灰分

有机质＝100－水分－矿物质

如果采用“100－水分－灰分”值作为煤中有机质含量，有机质计算值要比实际有机质含量高一些。因此，通过水分和灰分所计算的值称为可燃值。

因此，对于不同状态的煤样，包括收到基水分在内的工业分析指标间存在如下各恒等式：

(1)如果以收到的煤样作为整体，煤中水分为收到基水分。煤是由不可燃质(包括，收到基水Mar或全水Mt、收到基灰分Aar)和可燃质(包括，收到基挥发分Var和收到基固定碳FCar)组成。则：

Mar＋Aar＋Var＋FCar＝100

(2)如果以空气干燥煤样作为整体，煤中水分为空气干燥基水分。煤是由不可燃质(包括，空气干燥基水Mad、空气干燥基灰分Aad)和可燃质(包括，空气干燥基挥发分Vad和空气干燥基固定碳FCad)组成。则：

Mad＋Aad＋Vad＋FCad＝100

(3)如果以干燥煤样作为整体，煤中不含有水分。煤是由不可燃质(仅包括干燥基灰分Ad)和可燃质(包括，干燥基挥发分Vd和干燥基固定碳FCd)组成。则：

Ad＋Vd＋FCd＝100

(4)如果以不含无机质的煤样作为整体，煤仅由可燃质(包括，干燥无灰基挥发分Vdaf和干燥无灰基基固定碳FCdaf)组成。则：

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永修县13052059326： 元素分析碳含量与工业分析的固定碳含量的概念有何区别 - ？
爨常苦参： 元素碳分析的范围更广一些

永修县13052059326： 请问煤的固定碳有可能大于煤的碳含量吗,什么情况下大于煤的碳含量? - ？
爨常苦参：[答案] 这个怎么可能呢,煤的含碳量不仅仅包括煤的固定碳含量,还包括煤当中有机物的含碳量;而煤的固定碳指煤在隔绝空气的条件下有机物质高温分解后剩下的残余物质减去其灰分后的产物,煤的固定碳含量就仅仅是碳单质的含量,一般固定碳含量可...

永修县13052059326： 固定碳、焦炭和煤的含碳量是不是一回事? - ？
爨常苦参： 煤中的碳、固定碳、焦炭.都是由煤中的碳引发出来的,都与碳的关系,三者的数量和物理意义又不相同:煤的含碳量是碳在煤中的质量百分数,包括煤中全部碳量.煤在加热后,水分首先析出,随着温度的升高,挥发分渐析出,煤中的一部分碳也要挥发成气体,没有挥发的碳称之为固定碳.换句话说,固定碳的含量是指工业分析中四种成分,(水分、挥发分、灰分、固定碳)中的碳的含量.工业分析中,水分、挥发分析出后剩余的部分称为焦炭,焦炭是由固定碳和灰分所组成.

永修县13052059326： 煤中的固定碳,焦炭,煤的含碳量是否相同?为什么 - ？
爨常苦参： 煤中的固定碳,焦炭和煤中含碳量是否相同?为什么 含碳量不等于固定碳,含碳量是总碳要大于固定碳. 在煤炭工业中,指挥发物逸出后所剩余的可燃碳质.在煤或焦炭中固定碳的含量用重量百分数表示,即由常样的重量中减去水分

永修县13052059326： 含碳量是否等于固定碳？
爨常苦参： 含碳量不等于固定碳,含碳量是总碳要大于固定碳. 在煤炭工业中,指挥发物逸出后所剩余的可燃碳质.在煤或焦炭中固定碳的含量用重量百分数表示,即由常样的重量中减去水分、挥发物和灰分的重量,或由于样的重量中减去挥发物和灰分的重量而得.固定碳的含量是煤的分类以及煤和焦炭等的质量指标之一.一般挥发物愈少,固定碳就愈多.实验室中将样品粉末约1克置于有盖的标准坩埚中,在850℃下加热7分钟,逐出水分和挥发物后,由剩余的重量中减去灰分而得.

永修县13052059326： 煤中固定碳有什么意思? - ？
爨常苦参： 煤中固定碳(其符号FC):指除去水分、灰分、挥发分后的残留物,从100%减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值即为煤的固定碳含量.从测定煤炭挥发分后的残留焦渣量中减去煤的灰分,也可求得煤的干燥基固定碳含量.由100%减去干燥...

永修县13052059326： 什么是固定碳 - ？
爨常苦参：[答案] 固定碳 科技名词定义 中文名称:固定碳 英文名称:fixed carbon 定义1:煤中有机质在高温下裂解,逸出气态产物后的固态产物.主要成分为碳元素.在实验室条件下,可用测定煤样挥发分后的残留物中减去灰分后的残留物表达.工业分析中,通常用...

永修县13052059326： 固定碳是什么意思! - ？
爨常苦参： 煤经热解出挥发分之后,剩下的不挥发物称为焦渣,焦渣减去灰分称为固定碳.不同煤种,固定碳含量不同.固定碳是参与气化反应的基本成分. 在煤炭工业中,指挥发物逸出后所剩余的可烯碳质.在煤或焦炭中固定碳的含量用重量百分数表...

永修县13052059326： 含碳量是否等于固定碳含碳量又是怎么计算的呢?还有可燃物含量又是指什么呢? - ？
爨常苦参：[答案] 含碳量不等于固定碳,含碳量是总碳要大于固定碳.在煤炭工业中,指挥发物逸出后所剩余的可燃碳质.在煤或焦炭中固定碳的含量用重量百分数表示,即由常样的重量中减去水分、挥发物和灰分的重量,或由于样的重量中减去挥发物...

永修县13052059326： 煤和碳有什么区别? - ？
爨常苦参： 煤是古代植物遗体埋到地底下经过一系列复杂变化形成的矿物,它的主要成分就是碳(所以有煤炭的说法),但它还含有氢,氧,氮,硫,硅,铁,铝等等元素组成,直接烧煤(煤球,泥煤)会产生二氧化硫等有害气体,它当然不适合直接熏烤食物. 日常用的碳和无烟碳是煤的工业产物,它碳元素的含量纯,产生的有害气体少. 炉灶里用煤不用碳是因为煤的成本要低得多.