煤中的碳:一般認(rèn)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(jī)高分子的最主要元素。同時(shí),煤中還存在著少量的無(wú)機(jī)碳,主要來(lái)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(guó)泥炭中干燥無(wú)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(wú)煙煤,碳含量為88.98%。個(gè)別煤化度更高的無(wú)煙煤,其碳含量多在90%以上,如北京、四望峰等地的無(wú)煙煤,碳含量高達(dá)95~98%。因此,整個(gè)成煤過(guò)程,也可以說(shuō)是增碳過(guò)程。
煤中的氫:氫是煤中第二個(gè)重要的組成元素。除有機(jī)氫外,在煤的礦物質(zhì)中也含有少量的無(wú)機(jī)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(gè)變質(zhì)過(guò)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(wú)煙煤階段就尤為明顯。當(dāng)碳含量由92%增至98%時(shí),氫含量則由2.1%降到1%以下。通常是碳含量在80~86%之間時(shí),氫含量最高。即在煙煤的氣煤、氣肥煤段,氫含量能高達(dá)6.5%。在碳含量為65~80%的褐煤和長(zhǎng)焰煤段,氫含量多數(shù)小于6%。但變化趨勢(shì)仍是隨著碳含量的增大而氫含量減小。
煤中的氧:氧是煤中第三個(gè)重要的組成元素。它以有機(jī)和無(wú)機(jī)兩種狀態(tài)存在。有機(jī)氧主要存在于含氧官能團(tuán),如羧基(--COOH),羥基(--OH)和甲氧基(--OCH3)等中;無(wú)機(jī)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(jī)氧隨煤化度的加深而減少,甚至趨于消失。褐煤在干燥無(wú)灰基碳含量小于70%時(shí),其氧含量可高達(dá)20%以上。煙煤碳含量在85%附近時(shí),氧含量幾乎都小于10%。當(dāng)無(wú)煙煤碳含量在92%以上時(shí),其氧含量都降至5%以下。