煤炭如何生产成碳纤维（煤炭提取碳纤维）
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煤炭可以做什么新材料
煤基新材料简介
煤作为一种复杂有机碳烃大分子物质，具有从石油或人工合成难以得到的特殊芳香结构。目前新的高性能聚合材料大都具有复杂芳香结构单元，这无疑为煤基聚合物材料的开发带来新的机遇。在深入了解煤结构及其性质基础上，充分认识和利用煤的特殊性必然为煤的利用开辟独具特色的新途径。80 年代以来在高分子材料科学领域一个最引人瞩目的发展方向就是煤基碳素材料（碳纤维、针状焦、炭黑） 。煤基碳素材料不仅具有单一聚合物无法比拟的优良性能，而且制备工艺简单，开发周期短，生产费用低，有极高的性能 /性价比，市场前景广阔，因此聚煤基碳素材料在国内外的发展极为广泛、迅速。
近年来随着煤焦油深加工行业的兴起， 我们以煤化学与高分子科学的交叉领域作为加工
利用的新生长点，在煤基聚合物材料方面进行了研究，在石油能源日益紧张的形势下，日本、
德国等发达国家也在积极地寻求石油替代能源，其中煤基材料是一个热门研究方向。目前主要的研究项目有：碳纤维、针状焦、炭黑。
1.碳纤维是一种含碳量高于 90％的无机高分子纤维，可通过对煤炭的深加工获得。作为一种力学性能优异的复合材料，它是一种强度比钢大、密度比铝小、比不锈钢耐腐蚀、比耐热钢耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料，被广泛应用于航天、航空等尖端领域，在工程等方面具有广阔的应用前景，市场需求旺盛。11月 16 日， 河南煤业化工集团永煤千吨级碳纤维项目成功产出合格 MH300 高性能碳纤维产品。
这也标志着国内最大的高性能碳纤维生产基地的建成。该项目由河南煤化集团与中科院山西煤化所合作建设，建成投产后的永煤碳纤维公司将是河南省唯一一家生产碳纤维制品的企业。该项目一期工程投资 7.4 亿元，年生产 MH300 高性能碳纤维 500 吨。与此同时，由日本华联株式会社社长久间章生、 中国华正公司董事长孙含率领的中日合资煤炭深加工碳纤维项目考察团来到山西省阳泉市，就在阳泉市投资开发这一项目的相关事宜进行考察调研。
2011 年 2 月中旬，山西宏特煤化工有限公司投资 10 亿元的 5000 吨煤系沥青基碳纤维项目在交城经济开发区开工建设。预计将于今年 7 月建成投产，该项目占地 500 亩，投产后可实现年产值 15 亿元，这将终结我国煤系沥青基碳纤维长期依靠进口的历史，打破了国外企业对该产品的垄断。科研团队在北京化工大学炭纤维开发研究所名誉所长、博士生导师沈曾民教授，国家炭纤维工程技术研究中心首席科学家叶裕章教授的带领下，倾尽全力，使得该项目仅用一年的时间就在实验室试验获得成功。
2.针状焦，是制造高功率和超高功率电极的优质材料，用针状焦制成的石墨电极具有耐热冲击性能强、机械强度高、氧化性能好、电极消耗低及允许的电流密度大等优点。目前生产的针状焦根据使用的原料可分为石油系和煤系两类。石油系以美国为代表，煤系则以日本为代表。日本的三菱化成和新日化公司的生产装置于 20 世纪 70 年代末和 80 年代初投产。
美国大湖炭素公司却在 1950 年首先开发成功。1964 年美国联合碳化物公司成功地以针状焦为原料制造出超高功率电极。据最新统计，国内高功率和超高功率电极的需求量为 6～10万 t/a，相应的针状焦需要量为 6～12 万 t/a。目前，因进口的针状焦数量有限，锦州石化公司的产量也只有 3 万 t/a。因此国内超高功率电极的产量只好由针状焦的数量来决定。针状焦的生产工艺主要有：真空蒸馏法、溶剂萃取法、M-L 法、闪蒸-缩聚法。目前，宝山钢铁股份公司化工分公司正在进行中试，且针状焦质量已达到与日本新日化和三菱的相当。鞍山热能研究院也在进行中试并取得了较大进展。 山西朔州三元碳素股份有限公司的小试报告也已通过了山西省科技厅的鉴定。山西宏特煤化工有限公司已投入工业化试生产，虽然 CTE未完全达标，但已有近 3000 吨的产品供兰州炭素厂及南通炭素厂作为生产 400 的高功率电极的原料。
3. 炭黑主要用于橡胶制品，炭黑的粒径越细，其补强性能越优越；炭黑结构度越高，其定伸应力及模量越高。 细粒径的补强性品种主要用于轮胎胎面， 赋予轮胎优良的耐磨性能。
轮胎的其他部位，如胎侧、帘布层、带束缓冲层和内衬层，要求胶料耐曲挠龟裂、耐臭氧氧化、具有良好的回弹性和较低的生热性能，一般选用较粗粒径的半补强型（比表面积低于40m2/g）炉黑。
由于橡胶市场将从经济危机低谷中反弹，2010 年出现 7.3%的增长，再加上随之而来的从 2010 年到 2015 年的 3.6%的长期增长，预测 2015 年全世界炭黑消耗量将达到 1150 万吨。
进展将来自于亚洲，特别是中国、印度、印度尼西亚和泰国的拉动。Notch 咨询集团目前预测，中国的炭黑需求总量在 2015 年将达到 370 万吨。随着轿车子午线轮胎产量增大正在成为主要拖动力，中国市场的各个领域正在扩张。由于全球对添加炭黑填料的主要产品的需求不旺，特种炭黑产品市场已经有所滞后。
由此可见，煤基新材料在今后的煤化工行业具有明显的发展优势，也是煤焦油深加工科技升级的一个重要方向。煤基新材料在能源替代、环境保护及新材料优异性能方面成为了众多煤化工专家关注、研究的热点。
煤的工业利用
各国的能源构成不同，消费构成也不同。我国能源以煤为主，约占70%，煤炭的消费构成大体如下:火力发电31%，各种工业锅炉31%，民用20%，炼焦8%，蒸汽机车4%，化工3%，出口3%。不同部门对煤质的要求不同。
1.炼焦用煤
焦炭用于炼铁、铸造、生产电石、气化以及金属的冶炼等。炼焦是在炼焦炉的炭化室内进行的。炭化室宽0.45m，高4.3～5.5m，长14～16m，可装煤18～27t，炭化室两边为燃烧室，温度达1300℃，隔着耐火砖把炭化室加热至1100℃，煤在炭化室中隔绝空气干馏，大约经过14～16h，煤就炼成焦炭。炼焦产品中焦炭约占75%，焦炉煤气18%，煤焦油4%，还有粗苯、氨、硫等。每座焦炉有炭化室几十个至上百个。焦炉煤气热值很高，是很好的气体燃料。煤焦油经分馏后可得到很多有用的化工产品，如汽油、煤油、柴油、润滑油、沥青等，粗苯和氨也是主要的化工原料。我国每年生产的焦炭5000×104t以上，其中大部分用于高炉炼铁。焦炭在炼铁高炉中所起的作用主要有三:一是还原剂，与铁矿石中的氧作用生成CO和CO2，把铁还原出来;二是热源，焦炭燃烧时产生高温(炼铁高炉温度约1600℃)，保证化学反应的进行，使铁矿石熔化;三是支撑剂，焦炭在高温下不变形，保证高炉中气流畅通、生产正常地进行。所以炼铁必须有一定粒度的高强度、低灰低硫的优质焦炭。为保证焦炭的质量，对炼焦用煤有如下的要求:
1)有较强的结焦性和粘结性:炼焦用煤一般都要用多种煤配合炼焦;强粘结性煤如肥煤、焦煤要占50%～60%，而粘结性差的煤如气煤、瘦煤用量为40%～50%，有时也可用一部分弱粘煤代替气煤。配煤后的胶质层厚度Y为16～20mm为佳。
2)煤的灰分要低:炼焦煤的灰分增加0.8%，焦炭的灰分就增加1%，焦炭的强度会下降2%，炼铁时的焦比(炼1t铁所需焦炭量与铁的比值)要增高2%～2.5%，生铁产量要下降2.55%～3%，高炉排渣量要增加2.7%～2.9%。所以要求炼焦煤的灰分越低越好。但为了保证精煤的回收率，所以煤焦配煤的灰分Ad≤10%为宜。由于我国的气煤多，而焦煤少，所以我国焦煤、肥煤的灰分可放宽至12%，气煤的灰分则要小于9%。不管原煤灰分多低，炼焦用煤都要进行洗选，不但降低了灰分，而且可脱除大部分丝质体和半丝质体等不粘结组分，使镜质组富集而提高煤的粘结性。
3)煤的硫分要低:炼焦煤中的硫有80%进入焦炭，焦炭在炼铁时，硫进入生铁。生铁中含硫大于0.07%，即为废铁，不能炼钢，因炼出的钢具热脆性，易脆裂。为了脱硫，要在高炉中加入石灰石、白云石等熔剂与硫形成炉渣(CaS)排出。通常炼焦煤的硫增加0.1%，焦炭中的硫增高0.08%，石灰石用量就增加1.6%，焦比上升1.2%，高炉的生产能力就降低1.6%～2.0%。所以要求炼焦配煤后的硫含量St，d≤1.2%。有些工业先进国家，要求配煤的硫含量要小于0.5%。煤中的磷在炼焦时也会进入焦炭，焦炭炼铁时磷进入铁中。磷也会使铁变脆，其危害比硫更大。炼焦配煤中要求磷含量Pd≤0.1%。我国煤中的磷含量一般都不高。
4)配煤的挥发分要合适:配煤的挥发分过高，会降低焦炭强度;挥发分过低，虽可提高焦炭的强度和块度，但炼焦时膨胀压力过大，推焦困难，而且挥发分低，化学产品的回收率低，使炼焦成本提高。一般配煤的挥发分Vdaf为28%～32%较合适。若生产铸造焦，挥发分可低一点(Vdaf=28%)，可得较多的大块焦。化工用焦，焦炭强度可稍降低，故挥发分可高些，灰、硫的要求也可放宽一些。
5)其他指标要求:要求配煤总水分Mt在7%～10%之间。因水分高，消耗热量，需要延长炼焦时间，降低焦炭的产量。炼焦配煤的粒度，要求小于3mm占80%以上。粒度太大，煤料混合不均匀，炼出焦炭强度受影响;粒度太小，增加磨煤费用和电耗，而且装炉煤的堆密度变小，会减少焦炭产量，降低焦炭质量。配煤的粘结性较差时，可用捣固的办法增加堆密度，减少颗粒间的间隙，改善煤的粘结性，也可加入沥青等粘结剂来改善粘结性。煤料挥发分高，收缩太大时，可加入细粉碎无烟煤、半焦等瘦化剂，以提高焦炭强度。
2.气化用煤
煤直接燃烧效率低，热能利用率仅15%～18%，且污染大气。我国每年燃烧煤炭排入大气的烟尘量达1200×104t，SO2达1800×104t，占排入大气污染物总量的60%～80%。全国有几十个城市出现酸雨，近40%的国土受酸雨的污染，酸雨主要是硫酸(90%)，其次为硝酸和弱酸。大气中含硫0.8mg/m3就会使人致病，酸雨使湖泊酸化、鱼藻死亡、农作物枯萎、土壤中养分流失，还破坏金属构件、建筑物，文物古迹、油漆、衣物也受其腐蚀。酸雨给国民经济造成巨大损失，已成为国际上重大的环境污染问题。用煤生产煤气作为燃料称为煤的气化，是减少对大气和环境污染的办法。煤气的热效率高达55%～60%，比直接燃煤提高3倍，洁净、空气污染小，运送方便，生产工艺和设备比较简单。煤的气化是使煤与氧气、空气、水蒸气等反应，生成含有CO和H2等可燃气体的工艺过程，即把固态的煤变成可燃气体的过程。
2C+O2→2CO+Δ
C+H2O→CO+H2－Δ
式中:Δ表示无效成分。
据气化剂的不同，煤气可分为空气煤气、水煤气和半水煤气等。以空气作为气化剂生产出来的煤气称为空气煤气，但有效成分H2和CO含量只有12%，发热量太低，用处不大;以水蒸气、氧气作为气化剂生产出来的煤气称为水煤气，有效成分CO和H2的含量可达86%，发热量高，可作燃料和化工原料，也是工业用氢的来源;以空气和水蒸气作为气化剂生产出来的煤气称为半水煤气，有效成分H2和CO的含量达70%，N2含量为20%，发热量中等，是合成氨的原料，也可作燃料。
气化用的炉型不同，对煤质的要求也不一样。常见的有固定床气化炉、沸腾床气化炉和悬浮床气化炉。
(1)固定床气化炉
固定床气化炉为圆形炉子，煤由炉子上方加入，在炉栅上进行燃烧气化。气化剂从炉栅下部向上通入，生成的煤气从上方导出。炉栅附近温度高，为氧化层，向上温度逐渐降低，分别为还原层、干馏层和干燥层。
固定床气化炉必须用块煤，粒度最好为25～50mm，其次为13～50mm，13～25mm，25～75mm等。煤种以低煤级的褐煤、不粘煤、长焰煤、弱粘煤、气煤为佳。要求煤的抗碎强度较高，热稳定性要好(TS+6＞70%)，煤的活性好，灰分Ad＜25%，硫分St，d＜2%，固态排渣炉要求煤灰的软化温度ST＞1200℃，液态排渣炉要求煤灰的熔化温度FT＜1300℃，要求烟煤胶质层厚度Y＜16mm。
(2)沸腾床气化炉
煤在炉上呈浮动的状态，就像沸腾的水，故称沸腾床气化炉。用粒度＜8mm的煤，而＜1mm的粉煤越少越好，不然飞灰的损失大，影响煤的有效利用率。煤种以低煤级的褐煤、长焰煤或不粘煤为佳。要求煤的水分Mt≤12%，灰分Ad≤25%，硫分St，d＜2%，活性要好，a＞60%(950℃时CO2的还原率)，煤灰软化温度ST＜1200℃。
(3)悬浮床气化炉
把煤磨成粉，喷至炉内呈悬浮状态进行燃烧气化。煤要磨得很细，＜200网目(筛孔边长为0.074mm)的煤粒要＞90%。煤粉在炉中1s内完成氧化反应，炉中温度高达1400～1500℃。生成煤气可供生产合成氨。该炉对煤种不限，对粘结性等无要求，但煤的水分要尽量少，Mt＜5%。悬浮床气化炉生产能力大，1h可生产5×104～12×104m3的煤气。
(4)生产合成氨对煤质的要求
我国中型化肥厂生产合成氨的气化炉一般用固定床气化炉，对煤质有严格要求。要用无烟煤，块煤粒度为25～50mm，或15～100mm，13～25mm，13～70mm;含矸率(粒度大于50mm的矸石量百分比)小于4%，限下率(小于粒度下限的煤百分比)为15%～21%;Mt＜6%;Vdaf≤10%，Ad为16%～24%，St，d≤2.0%，ST≥1250℃，TS+6≥70%，抗碎强度(大于25mm)不小于65%。
3.液化用煤
煤的液化就是将煤中的有机质转化成液态产物的加工过程。煤炭液化的主要目的是为了获得液体燃料，如汽油、柴油、煤油等，也可将液态产物加工成无灰焦炭，用以制造电极、碳纤维、粘结剂，生产有机化工产品，煤液化的副产品煤气可作为气体燃料。
煤液化的方法可分3类:煤直接加氢液化(如高压加氢法，溶剂精炼煤法);煤间接液化(先将煤气化为水煤气，然后合成液态产物);煤的部分液化(即低温干馏法)。
(1)煤直接加氢液化
煤是固体，碳含量高、氧含量高(15%～25%)、氢含量低(＜7%)、原子比小，煤的分子结构为高分子缩聚物，结构单元为缩合芳香环，环上带有直链烃侧链和各种含氧、氮、硫的官能团，各结构单元通过醚键或非芳香烃连接，煤分子量很大，一般认为＞5000。石油是液体，氢含量高(11%～14%)，氧含量低(＜1%)，H/C原子比大，石油分子结构以烷烃、环烷烃为主，分子量小，约200。煤的直接加氢液化，实质就是煤在溶剂、催化剂和高压氢存在的条件下，切断煤的化学键，在键的断裂处用氢来补充，使煤变成低分子量、含氢高的油和气。加氢液化时，煤要破碎至＜0.3mm，与蒽油(或四氢萘)混合制成煤糊，反应塔中温度为400～480℃，有CoMo催化剂，10～20MPa压力，煤糊在反应塔中被裂解，加氢液化，生成的液态产物可分馏出各种组分，气态产物可作燃料气用。据需要可改变反应温度和压力，生产产品可以液态为主，也可以固态为主。固态产品称溶剂精炼煤，是优质清洁燃料和化工原料，可用于炼焦配煤，做型煤的粘结剂，生产高级碳素材料、碳素纤维等。
加氢液化要采用低煤级的煤，如褐煤、长焰煤或Vdaf＞35%的气煤。碳氢比要小，C/H＜16，壳质组和镜质组含量要高，惰质组含量要低(I＜10%，因其不液化)，煤的灰分要低(Ad＜5%)，灰熔点要高(ST＞1200℃)。
(2)煤间接液化(又称一氧化碳加氢法)
其原理是先将煤气化得原料气(CO+H2)，然后在一定温度和压力下经催化合成，得到液态烃和液化石油气。产品有合成石油气、汽油、柴油、燃料油、蜡、醇、酸、酮等。目前南非有正式生产厂，年产量超过200×104t。
煤间接液化对煤质的要求与气化炉有关。如移动床加压气化炉，要求用块状无烟煤或焦炭，粒度均匀，灰分低，灰熔点高，抗碎强度高，热稳定性好，硫分低，水分低，挥发分低。
(3)煤的部分液化
即低温干馏，要用含油率高的褐煤或高挥发分烟煤，如长焰煤、气煤等。
4.火力发电用煤
我国约有30%的煤用于火力发电，年耗煤约4×108t，是用煤大户。我国火力电厂大多采用粉煤锅炉，装机容量越大的发电厂，对煤的热值及可磨性要求越高。煤的粒度越细越好，要求＜200网目(筛孔边长＜0.074mm)的粉煤要占85%以上(褐煤80%以上)，所以要求煤的可磨性越大越好，可减少电耗。影响电厂用煤指标的主要有挥发分(Vdaf)、灰分(Ad)、水分(Mar)、硫分(St，d)、发热量(Qnet，ar)、灰熔点(DT，ST，FT)等。
1)发热量等级(表7-10):不同煤级的煤，挥发分不同，发热量不同，要根据不同炉型的煤来燃烧。如用任意煤级的煤，则燃烧的稳定性及效率会受影响。
表7-10 火力发电用煤对发热量的要求
2)灰分等级(Ad):分3等:A1≤24%;A2为24%～34%;A3为34%～46%。灰分降低发热量，粘污设备，造成显热损失，故对灰分有一定的要求。
3)水分等级(Mt%):
Vdaf≤40%时，M1≤8%，M2在8%～12%范围内;
Vdaf＞40%时，M1≤22%，M2在22%～40%范围内。
煤中含水分Mt＞60%时，要先干燥，不能直接燃烧。
4)硫分等级(St，d%):S1≤1.0%或S2在1.0%～3.0%之间。硫分高于3.0%会造成严重的腐蚀和环境污染。
5)灰熔点(ST):固态排渣炉要求高的灰熔点，液态排渣炉要选用低灰熔点的煤。当Qnet，ar＞12.54MJ/kg时，要求ST＞1350℃;当Qnet，ar≤12.54MJ/kg时，对灰熔点不限。
5.铁路机车用煤
机车锅炉的烟道较短，要求水蒸气的蒸发量大(70～80kg/(M2·h))，通风强度大，流速快(＞30m/s)，故需使用块煤。如果用末煤就会产生飞扬损失，粉煤没充分燃烧即被吹出，热能不能得到充分利用，损失率可达15%～20%，大供气时可达25%～30%。块煤的粒度以6～50mm为好。块煤供应不足时，也可供原煤，但含矸率要不大于1%，用混煤则要粒度为0～50mm。供应颗粒煤时限下率要小于15%，含末率要小，含末率增大1%，则煤耗增加0.4%。煤种可用长焰煤、弱粘煤、1/2中粘煤、1/3焦煤、气煤、肥煤、气肥煤等，要求挥发分大一些(Vdaf≥20%)。一般不使用褐煤，褐煤燃烧时火力不猛，使蒸气压力达不到要求。
机车用煤的硫分要低(St，d＜1.5%)，隧道多的地方要求St，d＜1.0%，灰分要低(Ad≤24%)。煤的灰熔点越高越好，要求软化温度ST＞1200℃，以免结渣影响炉子通风。煤的发热量分3级:①Qnet，ar为20.9～23.00MJ/kg;②Qnet，ar为23.00～25.09MJ/kg;③Qnet，ar≥25.09MJ/kg。用弱粘结性煤较好，用不粘结煤易漏失，用强粘结性煤则阻碍炉子通风。
6.船舶用煤
船舶用煤对质量要求更严，因船的体积小，供煤不方便，故要求高热值的低灰块煤。粒度为13～50mm间的小块和中块煤或者混块煤，灰分Ad＜14%，发热量Qnet，ar≥25MJ/kg，挥发分(Vdaf)最好在25%～40%之间，煤灰熔点ST≥1250℃。可采用单种煤，也可用配煤燃烧，一般无烟煤和褐煤不宜做船舶用的配煤。
7.高炉喷吹用煤
为了降低高炉炼铁时的焦比，国内外普遍采用喷吹无烟煤粉、天然气和重油等燃料来代替部分焦炭，可降低生铁的成本，每喷吹1t优质无烟煤可节约焦炭800～900kg。喷煤粉率可达24%～30%，比用焦炭成本低一半。
喷吹用的无烟煤，要求可磨性好，HGI指数越大越好，可减少磨煤电耗;灰分、硫分要低，Ad≤12.5%，St，d＜1.0%，Vdaf=10%左右，Mt＜8%。水分高的无烟煤粉在喷吹时的黏滞力大，甚至使煤粉粘在一起而无法喷吹。煤灰成分中SiO2/CaO要小于1，因为CaO增高有助于降低酸性炉渣的黏度。无烟煤粉的细度，要求大于160网目的数量小于10%，最高不超过15%。我国新密、阳泉、汝箕沟、焦作、晋城等地的无烟煤可用于喷吹。低灰、低硫、强爆炸性的烟煤也可用于喷吹，如山西大同优质的弱粘煤。高变质的超无烟煤由于不易研磨成粉，一般不用于高炉喷吹。
8.烧结矿用煤
炼铁时对品位高的铁矿石经一定的破碎和筛分即可入炉冶炼，但对含铁量较低的贫矿则要预先破碎、洗选，提高品位后，把精矿粉与无烟煤和溶剂等在温度1300℃左右烧结成球，再送入高炉冶炼，把精料烧结成块，即为烧结矿。烧结用煤质量的好坏，将直接影响生铁的质量。烧结用的无烟煤粒度为0～3mm，灰分，硫分要低(Ad≤15%，St，d≤1.0%)，发热量要高。
9.制活性炭用煤
活性炭是一种带有活性的炭制品，具有强吸附作用。活性炭是黑色、无味、无嗅的固体，不溶于一般有机溶剂。它具有发达的微孔结构，具有巨大的比表面积，每克活性炭比表面积可达500～1500m2，最高可达2500m2，使活性炭具有很高的吸附能力。活性炭的化学稳定性高，可在很广的酸碱度范围内使用。
活性炭是一种疏水性的吸附剂，能在气体和污水净化中发挥作用。它能从被污染的潮湿空气中吸附SO2，NO2，CO2，H2S，氯、汞蒸气以及苯、醇、醛、酚、汽油等多种气态烃，及多种细菌、病菌、臭气，还能吸附污水中各种化学物质、石油和细菌、病毒等，使水净化至地面水标准。活性炭又是一种优良的催化剂及载体，用于氧化、还原、脱氢、合成等化学反应中。活性炭广泛应用于食品、医药、工业用油剂、橡胶加工、石油炼制、染色、无机试剂的制备、有机合成、气体净化、溶液中贵金属和溶剂的回收、防毒面具、解毒剂以及航空、军工、消防等方面。
活性炭的品种有粉状和粒状等。生产时先将煤在温度600℃下进行干馏，除去挥发分，然后将碳化物在温度900℃下进行焙烧，用含氧气体和水蒸气、ZnCl2等活性剂进行活化，清除被吸附在碳表面的各种污染物，把被堵塞的微孔打开，从而增加活性炭的内表面积，恢复其活性。
各种煤都可作为生产活性炭的原料。高煤级烟煤和无烟煤制出的活性炭微孔发育，中孔少，适于气体和蒸汽的吸附，也可作催化剂载体，用于水的净化。低煤级烟煤和褐煤制成的活性炭中孔发育，微孔少，适于气体脱硫、脱色及大孔径的催化剂载体。对原料煤的要求是灰分越低越好，最高不超过10%，硫分越低越好，制颗粒状活性炭，则要求无烟煤的热稳定性要好。
10.制造电石用煤
在电炉内2200℃的高温下，将生石灰与焦炭进行反应，生成电石(CaC2)。电石与水反应，生成乙炔(C2H2)，乙炔在氧气中燃烧可产生3500℃的高温，可用来切割金属;电石还可用于制造塑料、合成纤维、合成橡胶、化肥和农药等。
制造电石可用焦炭或无烟煤。对无烟煤的质量要求:固定碳含量要高，挥发分Vdaf＜10%，灰分要低(Ad＜7.0%)，全硫St，d≤1.5%，磷含量Pd＜0.04%，煤的密度以小于1.6g/cm3为佳，粒度最好是3～40mm。
11.制腐植酸用煤
制造腐植酸一般采用腐植酸含量高的泥炭、年轻褐煤和风化烟煤及严重风化的无烟煤。要求煤的腐植酸产率大于30%，煤的灰分不宜超过40%。煤灰成分中以含氧化钾和五氧化二磷较多为好，这样可制成含多种肥效的复合肥料。
12.提取褐煤蜡用煤
褐煤蜡是轻工业、化学工业中不可缺少的原料，制电缆、皮鞋油、复写纸、电子产品都少不了它。适于提取褐煤蜡的煤是年轻褐煤，要求苯抽提物EB，d＞3%，灰分不宜太高。老褐煤的蜡含量低，不宜作为原料。
13.水泥工业用煤
大、中型水泥厂的砖窑烧成用煤对煤质的要求较高。首先是煤的灰分越低越好，一般要求Ad在20%～26%的范围内。灰分太高，煤的发热量太低，达不到熟料的烧成温度(1450℃以上，燃烧火焰温度达1600～1700℃)，要求煤的发热量＞21MJ/kg，温度低影响熟料的矿物成分和结晶状态，使水泥的安定性强度(标号)降低;要求灰分的成分稳定，因为煤灰成分会影响水泥的配料，煤的挥发分以Vdaf＞25%为宜，但不要超过40%。挥发分适中，火焰明亮，升温快，熟料的质量好，煤的硫含量St，d＜3%;煤种以焦煤、1/3焦煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤等较合适，也可采用配煤的方式。粒度以末煤、粉煤、混煤等小粒度最适宜，可减少磨煤电耗，粒度过细，易发生自燃爆炸，不安全。
14.陶瓷工业窑炉用煤
陶瓷工业窑炉可以用柴、煤、油、煤气、天然气作为燃料，也可用电。以煤作为燃料对煤质的要求是:发热量Qnet，ar≥21MJ/kg，挥发分Vdaf为25%～30%，灰分Ad≤20%，灰熔点ST≥1300℃，硫分St，d＜2%。
15.工业锅炉的用途与用煤量
(1)工业锅炉
锅炉是生产水蒸气和热水的设备，按用途可分为动力锅炉(火力发电厂)、工业锅炉和采暖锅炉、废热锅炉。动力锅炉产生高温、高压过热蒸汽，工业锅炉产生饱和蒸汽或中、低压过热蒸汽，采暖锅炉只产生低压饱和蒸汽和热水。工业锅炉广泛用于化学工业、造纸、印染、纺织等行业。我国工业采暖锅炉有几十万台，年耗煤近4×108t。约占我煤产量的30%。
(2)工业锅炉分类
层燃炉:燃料在炉排上铺成层状，空气由炉排下送入。燃料一部分在炉排上燃烧，一部分在炉膛中燃烧，可储存较多的煤，燃烧稳定。按操作方式可分为手烧炉、链条炉、抛煤机炉、振动炉排炉等。
悬燃炉:又称煤粉炉，没有炉排，燃料在炉内呈悬浮状态燃烧，燃烧稳定性差，但燃烧效果好，机械化程度高，适于大炉。
沸腾炉:把煤料破碎至一定粒度，从炉排下送入压力较高的空气，将燃料层吹到一定高度燃烧。燃料在炉内上下翻滚，完成燃烧过程。该炉可烧劣质煤、油页岩、煤矸石、石煤，但飞灰量大，热损失大，耗电量大。管道易磨损。
(3)各种工业锅炉对煤质的要求
链条炉:煤的发热量Qnet，ar一般在19～21MJ/kg之间，挥发分Vdaf＞15%，灰熔点ST＞1200℃，弱结渣性;用烟煤，粒度为10～50mm。适于10～75t/h蒸汽量的中型锅炉。
振动炉排炉:用于容量2～10t/h的锅炉，适于低挥发分的烟煤和无烟煤，不宜用粘结性强、灰熔点低、水分高的煤。炉排振动易漏煤、飞灰多。
往复推动炉排炉:可用高灰分、高水分低煤级煤，不宜用无烟煤及粘结性强的烟煤，用于6t/h的小锅炉。
抛煤机炉:适用各种煤种，但粒度要在30～40mm范围内，水分Mt≤15%。适于蒸发量＜10t/h的锅炉。
悬燃炉;适于任何煤种，但要有磨煤设备，适于蒸发量大于75t/h的大中型锅炉。
沸腾炉:可用劣质煤、油页岩、石煤等。
手烧炉:条状炉排，适用褐煤和高挥发分煤;板状炉适用无烟煤。
16.生活用煤
包括居民生活用煤、服务行业、机关团体用煤、冬季采暖用煤、城乡小企业生产用煤，约占我国煤年产量的20%，每年用煤超过2×108t。
烧散煤热效率仅为10%，煤球为20%，蜂窝煤为30%，上点火蜂窝煤达40%～50%。上点火蜂窝煤对煤质的要求是:易燃、上火快，发热量高，硫低，火旺耐烧，使用方便，发热量Qnet，ar在23～25MJ/kg之间，Vdaf在15%～20%范围内，St，d＜0.5%，着火点低。
从煤中可以提炼出哪些提炼物？
煤液化：煤气。
煤干馏：焦炉气、粗氨水、粗苯（主要成分：苯、甲苯、二甲苯）、煤焦油（主要成分：苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青）、焦炭。
煤
煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩，这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。因为后来暴露于升高的温度和压力下，较硬的形式的煤可以被认为是变质岩，例如无烟煤。煤主要是由碳构成，连同由不同数量的其它元素构成，主要是氢，硫，氧和氮。
煤炭的优缺点
优点：煤炭资源量丰富，且因世界各地都有煤炭矿藏，因此开采及供给皆很稳定，价钱也较石油及天然气便宜。
缺点：煤炭的发热量比石油或天然气小，煤炭在燃烧时，所排放出的二氧化碳量高于石油及天然气。产量有限，是不可再生能源。
用途
煤做为燃料
煤用于炼焦，可以产生煤焦油及氨水。焦碳是用于炼铁的重要原料。煤焦油可提取多种工业用的重要化合物。很多人以为煤气是从煤制造出来的，但事实是煤气是从原油提炼出来的石脑油再加以提炼而成的。煤也可以直接汽化，生成水煤气（一氧化碳和氢的混合物），直接用做清洁燃料。
煤，尤其是烟煤（任何挥发分较高的煤）直接作为燃料会冒出黑烟，浪费其中挥发分并造成大气污染，英国由于气候多雾，对污染尤其敏感，早在20世纪初即颁布法律禁止将原煤直接作为燃料，只能燃烧焦碳或半焦。
焦煤和焦炭利用
焦碳作为炼铁的重要原料，对生铁的质量有关键的作用，如果含硫和磷高，会严重降低生铁质量，灰分高会降低热值。因此用于炼焦的煤必须经过洗选，以降低其灰分和硫含量。炼出的焦碳必须选大块坚实的，不能在高炉中被压碎，以便可以通风。选出的碎焦只能做燃料，碎焦做燃料发热量大，不冒烟，是很好的燃料。
煤的气化
煤气化可用于产生合成气，这是一种一氧化碳(CO)和氢气(H2)气体的混合物。通常合成气被用于燃烧于燃气轮机产生电力，但是，通过费托合成工艺，合成气的通用性也允许它被转换成运输燃料如汽油和柴油。煤气化联合费托技术被南非的萨索尔化学公司使用，从煤和天然气生产汽车用的燃料。
煤的液化
煤液化被用来从煤生产液体合成燃料: 甲烷，和石油化工产品。煤液化分为直接液化和间接液化两种。直接液化意味着碳化和氢化。间接液化就是先把煤进行气化，生成水煤气，再合成乙烷、乙醇等燃料，也可以进一步合成燃油。
化工品的生产
煤炭是生产许多化肥及其它化工产品的重要原料。生产这些产品的主要途径是煤气化产生合成气。直接从合成气生产初级化学产品包括甲醇，氢气和一氧化碳，它们是化工产品的基本成分，从中可以继续生产衍生化学产品的整个化工产品频谱的制造，包括烯烃，乙酸，甲醛，氨，尿素等。作为初级化学品和高价值的衍生产品的前体，合成气的通用性提供了的一种选择，使用相对便宜的煤炭，以产生广泛的有高价值的商品。
从历史上看，煤的化工品生产已经自1950年代已经被使用，并已建立市场。根据2010年的全球气化数据库，在当前的和计划中的气化炉的调查，2004年至2007年化工生产提高了产品的气化份额从37%到45%。从2008年到2010年，22%新增气化炉是被用于化工生产。
碳纤维板的生产工艺
全世界主要生产两种碳纤维。一个是PAN基碳纤维以聚丙烯腈为原料，另一个是沥青基的碳纤维，由煤、石油利合成沥青蒸馏而成沥青，然后再聚合成纤维。
在强度上PAN基的碳纤维要优丁沥青基的碳纤维，因此在全世界的碳纤维生产中占有绝对性的压倒优势。
碳纤维的生产工艺是什么？
对于碳纤维的生产工艺，当生产PAN基碳纤维的时候，被称为"母体"的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱工艺加工聚丙烯腈而成。然后，将这些母体放入氧化炉中在200到300摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为1000到2000摄氏度间进行碳化制成碳纤维。除了常规类型的细碳纤维之外，PAN基碳纤维还包括粗纤维，被称为"人丝束类型碳纤维"，这种粗纤维的生产成本比较低。
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碳纤是碳里的物质吗？煤炭有碳纤物质吗？
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生产碳纤维的原料都有什么？大概工艺是什么？
生产碳纤维的原料
增强材料：缠绕成型用的增强材料，主要是各种纤维纱：如无碱玻璃纤维纱，中碱玻璃纤维纱，碳纤维纱，高强玻璃纤维纱，芳纶纤维纱及表面毡等。
树脂基体：树脂基体是指树脂和固化剂组成的胶液体系。
填料：填料种类很多，加入后能改善树脂基体的某些功能
生产工艺：
（1）原丝制备，聚丙烯腈和粘胶原丝主要采用湿法纺丝制得，沥青和酚醛原丝则采用熔体纺丝制得。制备高性能聚丙烯腈基碳纤维需采用高纯度、高强度和质量均匀的聚丙烯腈原丝，制备原丝用的共聚单体为衣康酸等。制备各向异性的高性能沥青基碳纤维需先将沥青预处理成中间相、预中间相（苯可溶各向异性沥青）和潜在中间相（喹啉可溶各向异性沥青）等。作为烧蚀材料用的粘胶基碳纤维，其原丝要求不含碱金属离子。
（2）预氧化（聚丙烯腈纤维200到300℃）、不融化（沥青200到400℃）或热处理（粘胶纤维240℃），以得到耐热和不熔的纤维，酚醛基碳纤维无此工序。
（3）碳化，其温度为：聚丙烯腈纤维1000到1500℃，沥青1500到1700℃，粘胶纤维400到2000℃。
（4）石墨化，聚丙烯腈纤维为2500到3000℃，沥青2500到2800℃，粘胶纤维3000到3200℃。
（5）表面处理，进行气相或液相氧化等，赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲和性。
（6）上浆处理，防止纤维损伤，提高与树脂母体的亲和性。所得纤维具有各种不同的断面结构。
