煤化学复习资料

1、煤化学1、 能源种类、可再生能源的种类。能源的种类：核能、化石能（又包括石油、煤炭、天然气）、可再生能源（包括生物质能、太阳能、风能、潮汐能、水能）。2、 我国的煤炭储量、产量、资源特点。1) 煤炭资源总量5.57万亿吨，保有储量10032.6亿吨（可采储量2000-3000亿吨），年产36亿吨以上。2) 煤炭资源的特点a) 煤炭资源虽然丰富，勘探程度低b) 煤炭品种齐全，从褐煤到无烟煤均有分布。c) 煤炭质量有很大差异，秦岭以南地区，除少数煤田外，多数煤田的煤质差，含硫高。d) 资源分布极不均匀。南贫北丰、西多东少。e) 煤系伴生矿产资源丰富3、 煤化工的三大方向。焦化、液化（加氢液化、间接

2、液化）、气化。4、 煤炭利用的环境问题（P5）1) 固体废物的危害：自然排放烟尘、CO等有害物质；利用：建材、化工产品、发电。2) 废水危害：污染矿区地下水源和江河水体；利用：水处理工艺。3) 煤层气危害：对区域环境造成严重影响，而且也影响全球大气环境；利用：燃料。4) 大气污染：烟尘、SO2、NOX、二氧化碳的温室效应。第二章 煤炭的特征和生成1、 成煤植物的有机族组成包括那几类？怎样参与成煤炭1) 糖类及其衍生物包括：纤维素、半纤维素、果胶质等参与成煤：当环境缺氧时，厌氧细菌使纤维素发酵生成甲烷、二氧化碳、乙酸等，形成更复杂的物质参与成煤。2) 木质素:经微生物的作用易氧化成芳香酸和脂肪酸

3、。3) 蛋白质：水解生成氨基酸。4) 酯类化合物：脂肪、树脂、蜡质、交织、木栓质、孢粉质等。脂肪受生物化学作用可被水解，生成脂肪酸和甘油，前者参成煤作用，而树脂、蜡等比较稳定。2、 成煤炭必须具备的条件有哪些古气候因素：温暖潮湿的气候古植物因素：高大的大本植物繁殖堆积古地理因素：泥炭沼泽古构造因素：下降的速度最好与植物残骸堆积的速度大致平衡。3、 成煤阶段，每个阶段的作用1) 泥炭化阶段：是指高等植物残骸在泥炭沼泽中，经过生物化学和地球化学作用演变成泥炭的过程。（纤维素分解为丁酸、乙酸；蛋白质分解为氨基酸；脂肪分解为脂肪酸）2) 煤化阶段：在物理化学和化学作用下，泥炭开始向褐煤、烟煤、无烟煤转

4、变的过程称为煤化阶段。（由于作用因素和结果的不同，煤化阶段可以划分为成岩阶段和变质阶段）4、 根据成因将煤炭分为哪些具体种类3) 腐殖煤类：高等植物形成的煤称为腐殖煤类。（腐殖煤类包括腐殖煤和残殖煤）腐殖煤是由木质素和纤维素等形成的。残植煤是由树皮、角质、孢子形成的。4) 腐泥煤：由低等植物和少量浮游生物形成的煤。（腐泥煤包括：藻煤、胶泥煤、油页岩、石煤）5、 什么是腐泥煤，什么是腐殖煤？腐泥煤：由低等植物和浮游植物经腐泥化作用和煤化作用形成的煤。腐殖煤：由高等植物的遗体经过泥炭化作用和煤化作用形成的煤。6、 泥炭化作用，成岩作用和变质作用的本质是什么?1) 泥炭化阶段：高等植物残骸在泥炭沼泽

5、中，经过生物化学和地球化学作用演变成泥炭的过程。在这个过程中，植物的的有机组分和泥炭沼泽中的微生物都参与了成煤作用。2) 成岩作用：在上覆沉积物的巨大压力作用下，泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列物理和物理化学变化，逐渐变成较为致密的岩石状的褐煤。3) 变质作用：当褐煤继续沉降到地壳深处时，褐煤受到深部不断增高的地热和高压的作用，分子结构和组成产生了较大的变化。褐煤逐渐演变成烟煤，最终变成了无烟煤。第三章 煤的岩相组成与应用1、 四类宏观煤岩和煤岩类型宏观煤岩成分：镜煤、亮煤、暗煤、丝碳煤岩基本类型：光亮煤、半亮煤、半暗煤、暗淡煤2、 以何种显微组分作为煤的代表，试述其理由.镜质组。

6、镜质组是煤的显微组分中含量最多的组分，随着变质程度变化，其变化最大。3、 煤岩配煤的基本思路是什么？a) 活性组分是决定炼焦煤性质首要指标 (活性成分=镜质组+稳定组+1/3半镜质组)b) 惰性组分同样是配煤中不可缺少的成分(惰性成分=丝质组+2/3半镜质组+矿物)c) 煤岩配煤过程：活性组分与惰性组分的最佳配比4、 镜质组、惰质组和壳质组的定义及镜下特征1) 镜质组：由成煤植物的木质纤维组织，在泥炭化阶段经腐殖化作用和凝胶化作用而形成的显微组分组。镜下特征：低煤化烟煤中，透光色为橙色橙红色，油浸反射光下呈深灰色，无突起。随煤化程度增加，反射力增大，反射色变浅，可由深灰色变为白色；透光色变深，

7、可由橙红色变为棕色，直至不透明；正交偏光下光学各向异性明显增强。有时具弱荧光性。2) 惰质组：是主要由成煤植物的木质纤维组织受丝炭化作用转化形成的显微组分组。镜下特征：油浸反射光下呈灰白色亮白色或亮黄白色，反射力强，中高突起。透射光下呈棕黑色黑色，透明或不透明，一般不发荧光。3) 壳质组：主要来源于高等植物的繁殖器官、保护组织、分泌物和菌藻类，以及这些物质相关的降解物。镜下特征：从低煤级烟煤到中煤级烟煤，壳质组在透射光下呈柠檬黄色黄色橘黄色红色，大多轮廓清楚。外形特征明显；在油浸反射光下呈灰黑色到深灰色，反射率比煤中其他显微分组都低，突起由中高突起降到微突起。5、 什么是镜质组反射率和反射率分

8、布图 a) 镜质组反射率定义：反射光强度与入射光强度之比R=IrIi100%镜质组反射率是表征煤变质程度的最佳指标，随着变质程度变化，其变化最大b) 反射率分布图：以随机反射率为横坐标，各组分分布频率为纵坐标的分布直方图6、 平均随机反射率与平均最大反射率的关系当Rmax0(平均值)<2.5%时：当Rmax0=1.0645×Rran0当Rmax0(平均值)为2.5%6.5%时：当Rmax0=1.2858×Rran00.39631) 入射光的偏振方向平行于层理时，可测得最大反射率（是在偏光下测得）2) 在非偏光下测定的反射率，不转动显微镜物台，在煤的任意切面上测得的反射

9、率，称为随机反射率。（在自然光下测得任意切面的反射率）7、 煤岩显微镜组分有哪些分离方法1) 初步分离：手选：光泽及物理特征差别，壳质组集中于暗淡性煤中，镜质组集中于光良型煤中。筛选：丝碳最脆，集中在最小的粒级；镜煤抗破碎性弱，富集在较小的筛级中；暗煤抗破碎性强，集中在粗粒级。2) 精细分离：有机密度液中自然沉降或离心分离第四章 煤的一般性质补充常用基本符号a) 收到基（ar），以收到状态煤为基础b) 空气干燥基（ad），空气干燥状态的煤c) 干燥基（d），无水状态的煤为基准d) 干燥无灰基（daf），无水、无灰状态的煤e) M：水分；A：灰分；V：挥发分；FC：固定碳1、 什么是煤的空气干燥

10、煤样水分和收到基水分？区别含有外在水分的煤称为收到煤，仅失去外在水分的煤称为空气干燥煤空气干燥煤样水分是指外内水分，收到基水分是指全水分2、 全水分为什么不能说外水内水加和？补充水分的危害1) 因为全水分等于外在水分和内在水分之和，但外在水分以收到基为基准，而内在水分以空气干燥基为准，因基准不同，不能直接相加，必须经过换算，将空气干燥基内在水分换算成收到基内在水分，才能与收到基外在水分相加得出全水分，及收到基全水分。2) 水分的危害a) 增加运输负荷，冻结装卸困难b) 贮存时，水分挥发，煤易破裂，加速氧化c) 机械加工困难，造成粉碎，筛分困难，容易损坏设备，降低生产效率d) 炼焦：蒸发需要消耗

11、热量，延长了结焦时间；会损坏焦炉，焦炉使用年限缩短；转入焦化剩余氨水，增大废水处理负荷e) 降低了煤的有效发热量。3、 什么是灰分、什么是矿物质，关系。补充灰分的危害1) 煤的矿物质是指煤中的无机物质，不包括游离水，但包括化合水，主要包括粘土或页岩、方解石、黄铁矿及其其他微量成分。2) 煤的灰分确切地说是指煤的灰分产率。它不是煤中固有成分，而是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物，记做A。即煤中矿物质在一定温度下经一系列分解、化合等复杂剩下的残渣。3) 关系灰分全部来自矿物质，但组成和质量又不同于矿物质，煤的灰分与煤中矿物质关系密切，对煤炭利用都有直接影响，工业上常用灰分产率估算煤中矿物质的含量。

12、4) 灰分的危害：储存和运输负担；炼焦时，降低焦炭质量，炼铁时使高炉生产能力降低，影响铁的质量，增加炉渣；对于气化和燃烧，降低了热效率，增加原料消耗；液化时，煤中碱金属和碱土金属使催化剂活性降低；造成环境污染4、 最高内在水分和挥发分的关系相对湿度为96%，温度为30%，煤样内部毛细孔吸附的水分达到平衡状态时，内在水分达到最大值。1) 挥发分Vdaf 为25±5%时，最高内在水分<1%，为最小值；2) 挥发分Vdaf >30%的低煤化度煤，最高内在水分随着挥发分的增加而增加；（挥发分>40%时，最高内在水分增加较快，且多超过5%；最高可达20%30%；）3) 对于低

13、挥发分（Vdaf<20%）的高煤化度煤，最高内在水分随着挥发分的降低又略有增高。5、 煤质分析的基准，如何表示收到基（ar）、空气干燥基（ad）、干燥基（d）、干燥无灰基（daf）、干燥无矿物质基（dmmf）恒湿无灰基（maf）6、 计算题P607、 挥发分和固定碳的定义和公式1) 挥发分：煤在高温（900±10）下，隔绝空气加热（7min），并进行水分校正后的挥发物质产率称为挥发分，简称VVad=m1m×100MadVad空气干燥试样的挥发份m空气干燥煤样的质量m1煤样加热后减少的质量Mad空气干燥煤样的水分2) 固定碳：从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物

14、称为固定碳，简记符号为FCFCad=100-（Mad+Aad+Vad）FCad空气干燥煤样的固定碳含量Mad空气干燥煤样的水分含量Aad空气干燥煤样灰分产率Vad空气干燥煤样挥发分产率8、 挥发分指标的三个应用1) 表征煤的煤化程度作为煤的分类标准2) 确定煤的加工利用途径3) 估算煤的发热量和干馏时各主要产物的产率4) 作为制定环境保护法的依据。1、 硫分的测定方法及三种原理（补充），危害 P751) 艾氏卡法：将煤样与艾士卡试剂混合燃烧，煤中的硫生成硫酸盐，以硫酸钡沉淀质量法测定生成的硫酸盐，再换算出含硫量。2) 库伦法：煤样在催化剂作用下，在净化空气流中燃烧（1150）分解，煤中各种形态

15、硫均被分解为二氧化硫及少量三氧化硫，被水吸收生成亚硫酸和少量硫酸，电解碘化钾溶溴化钾溶液产生的I2和Br2进行滴定，根据电解所需电量，计算出S的含量。3) 高温燃烧中和法：煤样+催化剂三氧化钨，置于氧气流中1200高温下燃烧分解，生成三氧化硫和二氧化硫，然后用过氧化氢和水吸收氧化物使之生成硫酸，再用标准氢氧化钠滴定，测得总酸量。4) 硫分的危害a) 燃烧产生的SO2不仅严重腐蚀金属设备和设施，而且严重污染环境造成公害。b) 硫化亚铁促进煤的氧化和自燃，使煤破裂、灰分增加、热值降低c) 煤气化后的煤气含硫化氢等气体，导致催化剂中毒。d) 炼焦时，约60%的硫进入焦炭。直接影响铁的质量，硫的存在使

16、生铁具有热脆性，炼钢不能轧制成材。（焦炭中硫含量每增加0.1%，炼铁时焦炭和石灰石将分别增加2%高炉生产能力下降2%2.5%）2、 煤的元素组成、随煤化度变化规律主要污染的形成。1) 碳；随煤化度升高而增加；CO2，温室效应。2) 氢：随煤化度的增高，氢含量逐渐下降。3) 氧：随煤化度的增高而明显减少；形成废水4) 氮；随煤化度的增高而趋向减少，规律性到高变质烟煤阶段后明显；炼焦形成氨水5) 硫；无关；污染见硫分的危害。3、 碳氢测定的原理，干扰的消除方法1) 原理：一定量的煤样在氧气流中燃烧，生成的水和二氧化碳分别用吸水剂和二氧化碳吸收剂吸收，由吸收剂的增量来计算煤中碳和氢的含量。2) 干扰

17、的消除：硫和氯的干扰在三节炉中用铬酸铅和银丝卷消除，在二节炉中用高锰酸银热解产物消除；氮的干扰用粒状二氧化锰消除。4、 开氏定氮法的四个步骤。 P74消化反应、蒸馏反应、吸收反应、滴定反应计算大题：1、P82页，表格2、P102 8、11、12、133、已知Aar，推导Ad1、 真密度、视密度、堆密度区别1) 20时单位体积(不包括煤粒间孔隙)煤的质量与同体积的质量之比，表示：TRD20202) 20时单位体积（不包括煤粒间孔隙，但包括煤粒内孔隙）煤的质量与同体积水质量比。用ARD 表示3) 20时，单位体积（包括煤粒间的孔隙和煤颗粒内部的毛细孔）煤的质量，用BRD表示，单位t/m3或kg/m

18、32、 可磨性指数定义及公式1) 指煤被磨碎成粉的难易程度。2) 公式：HGI=13+6.93m HGI煤样的哈氏可磨性指数； m通过0.071mm筛孔（200目）的试样质量，g。3、 制备空气干燥煤样的粉碎设备及粒度要求颚式破碎机 （13mm）、锤式破碎机（3mm）、对锟破碎机（1mm）、振动磨（0.2mm）4、 透光率，区分年轻煤1) 煤样和稀硝酸溶液，在100下加热90min后，所产生的有色溶液，对一定波长光（475nm）透过的百分数PM2) 褐煤（小于50），长焰煤（大于50）5、 风化和自然的名词解释1) 风化：靠近地表面的煤层收到大气和雨水中氧气长时间的渗透，氧气和水解，性质发生很

19、大变化。2) 自然：在空气存在的情况下，煤的温度一单到达着火点就烧死，这是由于煤的低温氧化，自热而自燃故第五章 煤的工艺性质1、 什么是煤的热解，热解的三个阶段，主要特征1) 煤隔绝空气被加热到1000，软化、熔融并发生一系列的分解和聚合反应，放出气体（水，CO2、CO）和焦油，最后生成焦炭的过程。2) 热解三个阶段P1082、 热解的主要反应P1083、 胶质体定义煤隔绝空气加热，煤粒软化后，随着温度升高，许多煤粒的液相膜汇合在一起，形成期、液、固三相为一体的粘稠混合物。1、 粘结性和结焦性1) 煤的粘结性是指烟煤干馏时产生的胶质体粘结自身和惰性物料的能力。2) 煤在焦炉炼焦条件下粘结成块并

20、最终形成具有一定块度和强度的焦炭的能力3) 粘结性好，结焦性不一定好；结焦性好粘结性良好。2、 画出胶质层指数图形，三个指标1) 胶质层最大厚度Y；最终收缩度X；体积曲线类型。3、 山行、波形、之字形的形成原因。1) 不透气，半焦层裂纹又比较少，“山”型。2) 胶质体膨胀不大，气体逸出也慢，波形下降。3) 胶质体不透气，膨胀，气体逸出，则体积下降；但随温度升高，生成新的胶质体和大量气体，体积膨胀，半焦又产生裂纹，气体逸出体积又下降，“之”字型；4、 画图，奥亚膨胀曲线说明五个指标，正膨胀，负膨胀图形及原因。a-最大收缩度%，膨胀杆下降的最大距离占煤笔原始长度的百分数b-煤的膨胀度%，以膨胀杆上

21、升的最大距离占煤笔原始长度的百分数T1 软化温度T2 开始膨胀温度T3固话温度“正膨胀”，典型烟煤的体积膨胀曲线，妹的膨胀曲线超过零点后到达水平。“负膨胀”，膨胀曲线在恢复到零点前达到水平。1、 粘结指数的公式及烟煤无烟煤比例1) 煤的配比为1:5时，粘结性指数按照下式计算：GR.I. =10+30m1+70m2m2) 如果结果G<18,煤样的配比改为3:3，G按照下式计算：G R.I. =30m1+70m25m 式中：G粘结性指数 m0焦化后焦渣总质量，g； m1第一次转磨后大于1mm焦渣的质量，g； m2第二次转磨后大于1mm焦渣的质量，g。 2、 基氏流动度的5个指标1) 软化温度

22、Tp，刻度盘上指针转动1分度对应是温度，2) 最大流动温度Tmax，最大流动时对应的温度，3) 固话温度Tk，搅拌桨停止转动，流动度出现零时对应的温度，4) 最大流动度max，指针的最大角转度，分度/min.5) 胶质体温度间隔，固化温度和开始软化温度之差T=Tk-Tp3、 何为煤对二氧化碳的反应性，它与煤质有何关系1) 由于碳和CO2的反应不仅在燃料的外表面进行，而且也在燃料的内部毛细孔壁上进行，空隙率越高，反应表面积越大，反应性越强。2) 褐煤煤化度低，挥发分产率高，干馏后残渣的空隙多且孔径比较大，CO2容易进入空隙内，反应接触面大，故反应性最强，烟煤次之，无烟煤最弱4、 什么是煤的燃点，

23、它与煤质有何关系，煤的燃点测定有何实际意？1) 煤的燃点是将煤加热到开始燃烧是的温度，也称着火点，临界温度活发火温度。2) 煤的燃点随煤化程度的增加而增高。3) 煤的燃点有何实际意义a) 煤的燃点越大，煤被氧化的程度越高。b) 在煤田地质中确定采样点是否已通过风化、氧化带。c) 根据氧化煤样与还原煤样的燃点之差T判断煤自然难易。d) 煤化程度越低的煤越容易自然。5、 什么是结渣性在气化和燃烧过程中，煤种灰分在高温下会熔融而结成渣。6、什么是煤的发热量，弹筒发热量，、高位发热量、地位发热量的区别。1) 煤的发热量：单位质量的煤完全燃烧时放出的热量，符号Q，又称热值。2) 区别：a) 弹筒发热量：

24、弹筒直接测得的发热量b) 高位发热量：由弹筒发热量扣除deduct氮、硫的特殊反应。c) 低位发热量：由高位发热量扣除水的蒸发潜热。7、简述弹筒发热量的测定原理将11.1g煤样放入不锈钢的耐压氧弹中，用氧气瓶将氧弹充氧至2.62.8MPa。利用电流加热弹筒内的金属丝使煤样着火，试样在压力和过量的氧气汇总完全燃烧产生气体和灰分，产物被水吸收生成硫酸和硝酸。燃烧产生的热量被内套筒中的水吸收，根据水温的上升并进行一系列的温度校正后，可计算出单位质量煤燃烧所产生的热量，称为弹筒发热量。8、 影响发热量的因素，与煤化度的关系从褐煤到焦煤随煤化度的加深而发热量增加；焦煤出现最大值；从焦煤到无烟煤，随煤化度

25、加深发热量有逐渐减少。第六章1、 中国煤炭的分类指标包括哪些、分为哪些大类、小类 P1451) 分类指标：a) 反映煤化程度的指标：挥发分、含碳量、氢含量、发热量、镜质组反射率、透光率。b) 反映粘结性、结焦性的指标：粘结指数、罗加指数、胶质层最大厚度、自由膨胀序数、奥亚膨胀度、葛金焦型。2) 分大类：无烟煤；烟煤；褐煤3) 小类：a) 无烟煤（Vdaf、w(H)daf）：无烟煤一号、二号、三号b) 烟煤（Vdaf、G、Y、b）：贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中黏煤、弱黏煤、不黏煤、长焰煤c) 褐煤（透光率PM）：褐煤一号、二号2、 烟煤的12个品种烟煤（Vd

26、af、G、Y、b）：贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中黏煤、弱黏煤、不黏煤、长焰煤3、 炼焦煤有哪些，各自特点1) 贫瘦煤(PS)：炼焦煤中变质程度最高的一种，特点：挥发分较低，粘结性比典型瘦煤差。单独炼焦时，生成的粉焦多，配煤炼焦时配入较少比例就能起到瘦化作用，有利于提高焦炭的块度。2) 瘦煤（SM）：低挥发分、中等粘结性的炼焦煤，能产生相当数量的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度较好的焦炭，但耐磨强度较差，煤气和焦油产率也低。3) 焦煤(JM)：结焦性较强的炼焦煤，能产生热稳定性很高的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度和耐磨强度都

27、很高焦炭，是结焦性最好的煤种。但单独炼焦时膨胀压力大，有时推焦困难，一般用作配煤炼焦较好4) 肥煤(FM)：煤级和挥发分均属中等的强粘结性炼焦煤。能产生大量胶质体。单独炼焦时能生成熔融性好、强度高的焦炭，耐磨强度优于相同挥发分的焦煤炼出的焦炭，有较多的横裂纹。5) 13焦煤(13JM):中等偏高挥发分的强粘结性炼焦煤.具有较高的挥发分(类似于气煤)，较强的粘结性(类似于肥煤)和很好的炼焦性(类似于焦煤)，这也是它被称为13焦煤的原因。6) 气肥煤(QF):挥发分 (接近于气煤)和胶质层厚度都很高的强粘结性的炼焦煤，单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学产品。用于配煤炼焦可增加化学产品的回收率。7

28、) 气煤(QM)：煤化程度较低的炼焦煤，热解时能产生较多的煤气和焦油，胶质体的热稳定性较差，焦炭呈细长条且易碎，有较多纵向裂纹。4、 褐煤、烟煤、无烟煤的煤炭数码意义（十位、个位）1) 十位上的数字按煤的挥发分分组：无烟煤为0 (Vdaf<10%)；烟煤为14 (Vdaf,10%20%，20%28%，28%37%，>37%)； 褐煤为5(Vdaf>37%)十位上的数字越大，煤化程度越低2) 个位上的数字表示意义与煤类有关，不同的煤类意义不同，。无烟煤为13，表示煤化程度，1至3依次降低，烟煤为16，表示粘结性，由16粘结性依次增强；褐煤为12，数字大，煤化度高。5、 无烟煤的特征及用途a) 煤化程度最高的煤。无粘结性，燃点高，一般在370420燃烧时不冒烟，持续燃烧时间长。三最低是氢含量、氧含量和挥发分最低；五最高是碳含量、硬度、燃点、密度和煤级最高；一较高是发热量较高。b) 用途：民用煤、制造化肥，高炉喷吹和动力用煤。6、 煤的定义硬煤是指恒湿无灰基高位发热量大于24MJ/kg的烟煤和无烟煤。7、 国际煤炭分类标准ISO：11760的分类1) 媒介：镜质组随机反射率作为媒介指标表征煤的变质程度。低煤阶煤（褐煤、次烟煤）R< 0.5%；中媒介煤（烟煤）0.5%<R<2%；高煤阶煤（无烟煤）2%<R<6%