一、煤的工業(yè)分析
煤的工業(yè)分析也叫技術分析或?qū)嵱梅治觯褐兴?、灰分、揮發(fā)分的測定及固定碳的計算。煤的工業(yè)分析是了解煤質(zhì)特征的基礎指標，也是評價煤質(zhì)的基本依據(jù)，根據(jù)工業(yè)分析的各項測定結(jié)果可以初步判斷煤的性質(zhì)、種類及其工業(yè)利用途徑。
1. 煤的水分
煤里面都含有水分，水分的含量和存在狀態(tài)與外界條件和煤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關。根據(jù)水在煤里面的存在狀態(tài)，將煤中水分分別稱為外在水分、內(nèi)在水分以及同煤中礦物質(zhì)結(jié)合的結(jié)晶水、化合水。
①外在水分是附著在煤的表面和被煤的表面大毛細管吸附的水。當煤放在空氣中存放時，煤中的外在水分很容易蒸發(fā)，蒸發(fā)到煤表面的水蒸氣壓和空氣的相對濕度平衡時為止。失去外在水分的煤叫空氣干燥煤，當這種煤制成粒度為分析用的試樣時，就叫分析煤樣。用空氣干燥狀態(tài)煤樣化驗所得的結(jié)果，就是空氣干燥基（原稱分析基）的化驗結(jié)果。
②內(nèi)在水分是指吸附和凝聚在煤顆粒內(nèi)部的毛細管中的水，在常溫下這部分水不能失去，只有加熱到一定溫度時，才能失去。
當煤顆粒中的毛細管吸附的水分達到飽和狀態(tài)時，內(nèi)在水分達到最高值，這種水分稱為最高內(nèi)在水分。由于煤的孔隙率同煤化程度間有一定規(guī)律關系，所以最高內(nèi)在水分能在一定程度上表示煤化程度，能較好地區(qū)分變質(zhì)程度較淺的煤。
③結(jié)晶水和化合水是指煤中礦物質(zhì)里以分子形式和離子形式參加礦物晶格構(gòu)造的水分，
如石膏（CaSO4?H2O）、高嶺土Al4【Si4O10】（OH）8。分子結(jié)構(gòu)中的水分。結(jié)晶水和化合水通常要在200℃以上才能分解析出，在煤的工業(yè)分析中，一般不作測定。
在煤的工業(yè)分析中測定的水分可分為收到基煤樣水分及分析煤樣水分兩種。收到基煤樣水分是指即將應用的煤的全水分，它包括內(nèi)在水分和外在水分。
煤中的水分對工業(yè)利用是不利的，它對運輸、儲存和使用都有一定影響。同一種煤，其發(fā)熱量將隨水分的升高而降低。煤在燃燒時，需要消耗很多熱量來蒸發(fā)其中的水分，從而增加了煤耗水分高的煤，不僅增加了運輸成本，同時給儲存帶來一定困難。水分高還容易使煤碎裂。
2. 煤的灰分產(chǎn)率
煤的灰分產(chǎn)率是指煤完全燃燒后剩下來的殘渣，一般常被稱為灰分。這些殘渣幾乎全部來自煤中的礦物質(zhì)。煤中礦物質(zhì)來源有三：
①原生礦物質(zhì)，即成煤植物中所含的無機元素；
②次生礦物質(zhì)，即煤形成過程中混入或與煤伴生的礦物質(zhì)；
③外來礦物質(zhì)，即煤炭開采和加工處理中混人的礦物質(zhì)。
煤的灰分是另一項在煤質(zhì)特性和利用研究中起重要作用的指標。一般來說，煤中礦物質(zhì)不利于煤的加工利用，含量愈低愈好，由于煤灰是煤中礦物質(zhì)熱分解后的殘留物，因此可以用它來推算煤中礦物質(zhì)含量。煤的灰分越高，有效碳的含量就越低。煤的灰分與煤的其他特性如元素成分、發(fā)熱量、結(jié)渣性、活性及可磨性等有不同程度的依賴關系。此外，由于煤中灰分測定簡單而礦物質(zhì)在煤中的分布又常常不均勻，因此在煤炭采樣和制樣方法研究中，一般都由灰分來評定方法的準確度和精密度。在煤炭洗選中，一般也以洗煤灰分作為一項評價洗選效果的指標。
3.煤的揮發(fā)分和固定碳
工業(yè)分析測定的揮發(fā)分，不是煤中原來固有的揮發(fā)性物質(zhì)，而是在嚴格的規(guī)定條件下加熱煤炭時，產(chǎn)生的熱分解產(chǎn)物。揮發(fā)分主要由熱解水、氫、碳的氧化物和碳氫化合物組成，但煤中物理吸附水（包括外在水分和內(nèi)在水分）和礦物質(zhì)CO2不屬于揮發(fā)分之列，必須從中扣除。因此在測定揮發(fā)分產(chǎn)率時，都要同時測定煤的水分，碳酸鹽含量大于2%的，還要測定碳酸鹽，以便對揮發(fā)分進行校正。
揮發(fā)分產(chǎn)率隨煤化程度增高而降低的規(guī)律十分明顯，可用以初步估計煤的種類，而且揮發(fā)分測定方法簡單、快速、易于標準化，所以，幾乎世界各國的煤炭工業(yè)分類都采用揮發(fā)分作為第一分類指標。
根據(jù)揮發(fā)分產(chǎn)率和測定揮發(fā)分后的焦渣特征可以初步確定煤的加工利用途徑。揮發(fā)分與其他煤質(zhì)特性指標如發(fā)熱量、碳和氫含量都有較好的相關關系。利用揮發(fā)分可以計算煤的熱量和碳、氫、氮含量及焦油產(chǎn)率。
二、煤的元素組成和元素分析
煤的組成以有機質(zhì)為主體，煤的工藝用途主要是由煤中有機質(zhì)的性質(zhì)決定的，因此了解煤中有機質(zhì)的組成很重要。根據(jù)現(xiàn)有的分析方法，還不能夠直接測定煤中有機質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單元的組成和性質(zhì)，而是通過元素分析、有機化合物分離以及官能團測定等方法研究煤中的有機質(zhì)。生產(chǎn)中也主要是利用這些方法研究煤中的有機質(zhì)。煤中有機質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮、硫5種元素組成。其中又以碳、氫、氧為主，其總和占有機質(zhì)95%（質(zhì)量分數(shù)）以上。有機質(zhì)的元素組成與煤的成因類型、煤巖組成及煤化程度等因素有關，所以它是煤質(zhì)研究的重要內(nèi)容。
煤的元素組成，是指組成煤的有機質(zhì)的一些主要元素，即碳、氫、氧、氮、硫5種元素。磷、氯、砷等含量極微的其他元素，一般不得列入元素組成之內(nèi)。
煤的元素分析，就是確定煤中有機物碳、氫、氧、氮、硫等含量的百分比，作為煤的有機質(zhì)特性。
元素組成可以用來計算煤的發(fā)熱量，估算和預測煤的煉焦化學產(chǎn)品、低溫干餾產(chǎn)物和褐煤蠟的產(chǎn)率，為煤的加工工藝設計提供必要的數(shù)據(jù)。煤的元素組成數(shù)據(jù)也可以作為煤炭科學的分類指標之一。
由于在煤的無機質(zhì)中也含有少量碳、氫、氧、硫等元素，因此在了解煤中有機質(zhì)的元素組成及進行煤的分類時，應以在重液（相對密度為1.4）中洗選后的精煤來測定，采用干燥無灰基指標。
1.碳
碳是煤中最重要的組成部分，是組成煤炭的大分子骨架，是煤在燃燒過程中產(chǎn)生熱量的重要元素之一。煤的碳含量隨煤化程度的加深而增高。泥炭的碳含量（質(zhì)量分數(shù)，余同）為50%～60%，褐煤為60%～77%，煙煤為74%～92%，而無煙煤為90%～98%。在煤化程度相同的煤中，鏡質(zhì)組的碳含量比惰質(zhì)組低。
2.氫
氫是煤中第二個重要組成元素，也是煤中可燃部分，其燃燒時可放出大量的熱量。煤中氫的含量雖然不高，但它的發(fā)熱量高，所以在判斷煤燃料質(zhì)量時，應予以考慮。氫含量與成煤原始物質(zhì)密切相關。腐泥煤的氫含量（質(zhì)量分數(shù)）普遍比腐植煤高，一般都在6%以上，有時達11%。在腐植煤中，穩(wěn)定組分的氫含量最高，鏡質(zhì)組次之，而惰質(zhì)組最低。隨著煤化程度逐漸加深，氫含量有逐漸減少的趨勢。
3.氧
氧也是組成煤有機質(zhì)的一個十分重要的元素。煤中氧含量變化很大，并隨著煤化程度加深而降低。變質(zhì)程度越低的煤，氧元素所占的比例也就越大。當煤受到氧化時，氧含量迅速增高，而碳、氫含量則明顯降低。氧元素在煤的燃燒過程中不產(chǎn)生熱量，但能與產(chǎn)生熱量的氫生成水，使燃燒熱量降低，是動力用煤的不利因素。同時氧是煤中反應能力最強元素。因此，當煤用于熱加工時，煤中氧含量對熱加工影響較大。
煤中氧一般都不進行直接測定，而用差額法計算得出。
4.氮
煤的有機質(zhì)中氮含量比較少，它主要來自成煤植物中的蛋白質(zhì)。煤中氮含量（質(zhì)量分數(shù)）多在0.8%～1.8%的范圍內(nèi)變化，通常也是隨煤化程度增高而稍有降低，隨煤化程度而變化的規(guī)律性不很明顯。煤中氮在燃燒時一般不氧化，而呈游離狀態(tài)Nx，進入廢氣中，當煤作為高溫熱加工原料進行加熱時，煤中氮的一部分變成N2、NH3、HCN及其他一些含氮化合物逸出，而這些化合物可回收制成氮肥（硫酸銨、尿素、氨水等）、硝酸等化學產(chǎn)品。其余部分則留在焦炭中，以某些結(jié)構(gòu)復雜的氮化合物形態(tài)出現(xiàn)。
5.硫在下面專門敘述。
三、煤中的硫
硫是煤中最有害的雜質(zhì)。作動力燃燒時，煤中硫燃燒生成二氧化硫，它不僅腐蝕金屬設備，而且污染環(huán)境，造成“公害”。作為合成氨原料氣時，由含硫煤產(chǎn)生的H2S不僅腐蝕金屬設備，且會使催化劑中毒，影響操作及產(chǎn)品質(zhì)量。作為生產(chǎn)冶金焦用原料時，煤中的硫大部分轉(zhuǎn)入焦炭，直接影響鋼鐵質(zhì)量。因此，各項工業(yè)用煤對硫含量都有嚴格的要求。
煤中硫分按賦存狀態(tài)可分為有機硫和無機硫兩大類，有時也有微量的單質(zhì)硫。煤中各種硫分的總和稱為全硫含量，以“St”表示。
①煤中的無機硫又分為硫化物硫及硫酸鹽硫兩種。
硫化物硫（Sp）絕大部分是以黃鐵礦硫形式存在，有時也有少量的白鐵礦等硫化物硫。硫化物硫清除的難易程度與礦物顆粒大小及其分布狀態(tài)有關。顆粒大的可利用黃鐵礦與有機質(zhì)相對密度的不同予以清除，而顆粒極細又均勻分布的難以清除。當煤中全硫含量大于1%時，在多數(shù)情況下，是以硫化物硫為主，一般洗選后全硫含量會有不同程度的降低。
硫酸鹽硫（Ss）的主要存在形式是石膏，也有綠礬等極少數(shù)的硫酸鹽礦物。我國煤中硫酸鹽硫含量（質(zhì)量分數(shù)）較小，大部分小于0.1%，部分煤為0.1%～0.3%，一般硫酸鹽硫含量高的煤，可能曾受過氧化。
②煤質(zhì)有機質(zhì)中所含的硫稱為有機硫，以“S。”表示。
有機硫主要來自成煤植物中的蛋白質(zhì)和微生物中的蛋白質(zhì)。有機硫組成很復雜，主要由硫醚、硫化物、二硫化物、硫醇、硫酮、噻吩類雜環(huán)硫化物及硫醌化合物等組分和官能團構(gòu)成。有機硫與有機質(zhì)緊密結(jié)合，分布均勻，很難清除。一般在低硫煤中，往往以有機硫為主，經(jīng)過洗選后，精煤的全堿含量反而增高。
在評價煤質(zhì)時，必須測定全硫含量，并以干燥基表示。由于不同形態(tài)的硫?qū)γ嘿|(zhì)的影響不同，在選煤時的脫硫效果也不同，因此全硫含量在1.5%~2.0%以上的煤，還應測定各種形態(tài)的硫，作為評價除硫難易程度和考慮除硫方法的依據(jù)。
來源：現(xiàn)代煤化工技術手冊
