煤化学讲义-PPT课件
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第七章煤的化学性质第一节煤的氧化性质一、不同氧化条件下煤的氧化产物煤的氧化是研究煤结构和性质的重要方法,同时又是煤炭加工利用的一种工艺。
煤的氧化是在氧化剂作用下煤分子结构从复杂到简单的转化过程。
氧化的温度越高、氧化剂越强、氧化的时间越长,氧化产物的分子结构就越简单,从结构复杂的腐植酸到较简单的苯羧酸,直至最后被完全氧化为二氧化碳和水。
常用的氧化剂有:高锰酸钾、重铬酸钠、双氧水、空气、纯氧、硝酸等。
煤的氧化可以按其进行的深度或主要产品划分为表面氧化、轻度氧化中度氧化、深度氧化和完全氧化。
(一)煤的表面氧化氧化条件较弱,一般是在100 ℃以下的空气中进行,氧化反应发生在煤的内外表面,主要形成表面碳氧络合物。
这种络合物不稳定,易分解为CO、CO2和H2O等。
煤经氧化后易于碎裂,表面积增加,使氧化加快。
煤的表面氧化虽然氧化程度不深,但却使煤的性质发生较大的变化,如热值降低、黏结性下降甚至消失、机械强度降低等,对煤的工艺应用有较大的不利影响。
(二)煤的轻度氧化1.轻度氧化条件及产物氧化条件有所增强,一般是在100~300 ℃的空气或氧气中氧化、100~200 ℃的碱溶液中用空气或氧气氧化或在80~100 ℃的硝酸溶液中氧化。
氧化的产物主要是可溶于碱液的高分子有机酸,称为再生腐植酸。
再生腐植酸与煤中的天然腐植酸结构和性质相似,通过研究再生腐植酸可以得到煤结构的信息,同时,腐植酸又有许多用途,如作为肥料使用,可刺激植物生长、改良土壤、蔬菜病虫害防治、饲料添加剂等;在工业上可用做锅炉除垢剂、混凝土减水剂、硬水软化剂、型煤黏结剂、水煤浆添加剂等。
泥炭、褐煤、风化煤被碱所抽提的物质称为腐植酸。
腐植酸具有弱酸性,它不是单一的化合物,是由多种结构相似但又不相同的高分子羟基芳香酸所组成的复杂混合物。
它的组分既不具有塑性,也不具有弹性,而是一种高分子的非均一缩聚物。
它既不溶解于水,又不结晶,是一种无定形的高分子胶体。
按腐植酸在不同溶剂中的溶解度和颜色,一般可分成三个组分,即黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸(见图7-1)。