2025煤焦分析试题及答案

2025煤焦分析试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.测定煤中全硫时，艾氏卡法中加入MgO的作用是A.提高熔点 B.固定硫酸盐 C.催化氧化 D.吸收水分答案：B解析：MgO与Na₂CO₃形成低熔点混合物，使煤样在800℃下充分熔融，将有机硫、硫化物硫全部转化为可溶性硫酸盐，便于后续BaSO₄沉淀测定。2.煤的镜质组反射率测定所用标准物质为A.蓝宝石 B.钇铝榴石 C.立方氧化锆 D.金刚石答案：B解析：钇铝榴石（YAG）反射率标准值0.908%（546nm），热稳定性好，被ISO74045列为一级校准物质。3.焦炭反应性CRI的试验温度与反应时间分别为A.1100℃，2h B.1000℃，1h C.950℃，30min D.850℃，3h答案：A解析：GB/T4000规定粒度2325mm焦样200g，在1100℃下与5L/minCO₂反应120min，失重百分数即为CRI。4.煤中氯的测定采用艾氏卡法时，最后滴定使用的指示剂是A.酚酞 B.二苯卡巴腙 C.溴甲酚绿 D.淀粉答案：B解析：氯以NaCl形式进入溶液，用Hg(NO₃)₂标准溶液滴定，过量Hg²⁺与二苯卡巴腙生成蓝紫色络合物指示终点。5.下列哪项不是煤的宏观煤岩类型A.镜煤 B.亮煤 C.暗煤 D.丝煤答案：A解析：镜煤为微观组分，宏观肉眼可分光亮型、半亮型、半暗型、暗淡型四类，无“镜煤”一词。6.测定胶质层最大厚度Y值时，记录笔出现“之”字形波动，最可能原因是A.炉温过高 B.煤样氧化 C.压盘重量偏大 D.煤样粒度偏粗答案：B解析：煤样氧化使胶质体黏度异常，导致活塞抖动，曲线呈锯齿状，Y值失真。7.焦炭转鼓强度M40的转鼓内径与转速为A.Φ1000mm，25r/min B.Φ1000mm，20r/min C.Φ1300mm，25r/min D.Φ1300mm，20r/min答案：A解析：GB/T2006规定米库姆转鼓Φ1000×1000mm，25r/min，旋转4min共100转。8.煤的哈氏可磨性指数HGI与下列哪项因素负相关最显著A.水分 B.灰分 C.挥发分 D.镜质组含量答案：B解析：灰分增高意味着矿物质增多，硬度增大，可磨性下降，HGI与Ad呈显著负线性关系（r≈0.85）。9.煤焦工业分析中，挥发分测定恒温时间为A.7min B.10min C.15min D.20min答案：A解析：GB/T212规定900±10℃下隔绝空气灼烧7min，减少热解二次反应。10.焦炭光学组织测定中，镶嵌结构属于A.各向同性 B.细粒镶嵌 C.中粒镶嵌 D.粗粒镶嵌答案：B解析：粒径<1μm为细粒镶嵌，15μm为中粒，>5μm为粗粒，镶嵌越细，反应性越高。11.煤中微量元素汞的测定常用A.原子吸收 B.原子荧光 C.ICPOES D.中子活化答案：B解析：冷原子荧光法（CVAFS）检出限低至0.01ng/g，基体干扰小，为EPA7473首选。12.焦炭气孔率计算式为A.(1ρa/ρt)×100 B.(ρt/ρa1)×100 C.(ρaρt)/ρa×100 D.ρt/(ρa+ρt)×100答案：A解析：ρa为表观密度，ρt为真密度，气孔率=(1ρa/ρt)×100%，体现开孔与闭孔总和。13.煤的奥阿膨胀度b值>0表示A.仅收缩 B.软化无膨胀 C.膨胀 D.不软化答案：C解析：b值为膨胀度，>0表示胶质体膨胀超过原始高度，适合炼焦配煤。14.下列哪种煤最适合作为直接液化原料A.无烟煤 B.贫煤 C.长焰煤 D.褐煤答案：C解析：长焰煤H/C原子比高，活性高，氧含量低，油收率可达60%以上，褐煤氧高易缩合。15.焦炭灰分中哪种氧化物对焦炭热强度危害最大A.SiO₂ B.Al₂O₃ C.Fe₂O₃ D.K₂O答案：D解析：K₂O催化焦炭溶损反应，生成插层化合物，使焦炭结构粉化，CRI升高，CSR下降。16.煤的恒容高位发热量Qgr,v换算为恒压低位发热量Qnet,p时，需减去A.水的汽化潜热+膨胀功 B.仅汽化潜热 C.仅膨胀功 D.灰分热效应答案：A解析：Qnet,p=Qgr,v25.4×(9Had+Mad)0.01×Mad×4.18，其中25.4为水的汽化潜热，0.01×Mad×4.18为膨胀功修正。17.煤焦显微硬度测定常用载荷为A.10g B.50g C.100g D.200g答案：C解析：HV0.1即100g载荷，压痕对角线2040μm，适合煤焦非均相组织。18.焦炭反应后强度CSR试样粒度为A.>40mm B.2540mm C.1025mm D.<10mm答案：C解析：CRI反应后筛分取>10mm部分，装入I型转鼓600转，筛分>10mm质量分数为CSR。19.煤的浮选理论回收率计算基于A.灰分平衡 B.热值平衡 C.硫分平衡 D.水分平衡答案：A解析：利用入料、精煤、尾煤灰分三元平衡，按式γ=(Ad尾Ad原)/(Ad尾Ad精)×100%。20.焦炉煤气中BTX指A.苯甲苯二甲苯 B.苯甲苯乙苯 C.苯酚甲苯二甲苯 D.苯乙烯甲苯二甲苯答案：A解析：Benzene、Toluene、Xylene，轻油组分，加氢脱硫后催化重整制芳烃。二、多项选择题（每题2分，共20分，多选少选均不得分）21.下列哪些属于煤的固有水分A.吸附水 B.毛细水 C.结晶水 D.化合水答案：ACD解析：毛细水为外在水分，可风干除去；吸附、结晶、化合水与煤结构结合，需105110℃干燥。22.影响焦炭光学组织发育的主要因素有A.煤化度 B.升温速率 C.惰性组分含量 D.炉顶空间温度答案：ABC解析：炉顶空间温度影响化学产品，与光学组织无直接关联；煤化度、升温速率、惰性组分决定熔融与取向。23.煤的哈氏可磨性测定中，需校准的仪器参数包括A.转数60r/min B.钢球总质量29kg±0.1kg C.筛网孔径0.071mm D.筛分时间10min答案：ABC解析：筛分时间固定10min无需校准，但转数、球重、筛网孔径需年度检定。24.焦炭气孔结构参数包括A.平均孔径 B.孔壁厚度 C.气孔率 D.比孔容积答案：ABCD解析：CT扫描或压汞法可获得四维结构，壁厚影响强度，比孔容积影响反应性。25.煤焦工业分析中，以下哪些操作会导致挥发分测定结果偏高A.坩埚盖不严 B.炉温偏低 C.煤样氧化 D.冷却时间过长答案：AC解析：盖不严空气进入，二次燃烧；氧化使额外质量损失；炉温低挥发未完全释放，结果偏低；冷却长无影响。26.焦炭溶损反应本征动力学区域可分为A.外扩散 B.内扩散 C.界面反应 D.产物层扩散答案：ABC解析：产物层扩散属内扩散子类，不再单列。27.煤的直接液化催化剂需满足A.高分散 B.耐硫 C.可再生 D.低活性答案：ABC解析：低活性与需求相反，铁系、钼系催化剂需高活性、高分散、耐硫毒。28.焦炉加热系统废气中NOx生成机理包括A.热力型 B.燃料型 C.快速型 D.催化型答案：ABC解析：焦炉以热力型为主，高温下N₂+O₂→NO；燃料型来自煤氮；快速型为烃自由基与N₂反应。29.煤的岩相分析中，下列哪些组分属于惰性组A.丝质体 B.半丝质体 C.粗粒体 D.稳定体答案：ABC解析：稳定体为壳质组，富氢，可熔融，不属惰性。30.焦炭热应力裂纹产生的原因有A.温度梯度 B.矿物相变 C.溶损反应 D.机械撞击答案：ABC解析：机械撞击属冷态物理破坏，非热应力。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）31.煤的最高内在水分MHC与煤化度呈正相关。答案：×解析：MHC随煤化度升高而降低，褐煤可达20%，无烟煤<1%。32.焦炭真密度大于表观密度。答案：√解析：真密度不含孔隙，表观密度含闭孔，故ρt>ρa。33.煤的罗加指数LR>80时，可判断为强黏结性煤。答案：√解析：LR分级：020弱，2045中，4580强，>80特强。34.焦炭灰分熔点越高，高炉透气性越差。答案：×解析：灰熔点高，渣相少，透气性好；低熔点渣堵塞焦窗。35.煤的浮选速率常数k与煤化度呈U型关系。答案：√解析：低煤化度孔隙发达，药剂消耗高，k低；高煤化度疏水强，k高；中等煤化度k最低。36.焦炉煤气热值主要取决于CH₄和H₂含量。答案：√解析：CH₄3540%，H₂5055%，二者提供90%以上热值。37.煤的介电常数随频率升高而单调下降。答案：×解析：微波段存在色散峰，非单调。38.焦炭光学各向异性程度越高，反应性越低。答案：√解析：各向异性大，石墨化度高，碳层间距小，CO₂攻击位点少。39.煤的氧化自燃倾向指数R70表示70℃下耗氧速率。答案：√解析：R70单位为cm³/(g·h)，值越大越易自燃。40.焦炉炉墙硅砖真密度越高，抗蚀性越好。答案：×解析：真密度高说明方石英转化完全，热震稳定性差，抗蚀性下降。四、填空题（每空1分，共20分）41.煤的恒容高位发热量Qgr,v,ad换算为收到基低位发热量Qnet,ar，需先乘以______系数，再减去______潜热与______功。答案：(100Mad)/(100Mar)；水；膨胀42.焦炭气孔壁厚度t与平均孔径d的比值t/d称为______，其值越大，CSR越______。答案：结构因子；高43.煤的镜质组最大反射率Romax与碳含量Cdaf经验关系：Romax≈______×Cdaf______。答案：0.018；12.544.焦炭反应性CRI试验中，CO₂流量为______L/min，试样粒度______mm，恒温______min。答案：5；2325；12045.煤的胶质层测定中，记录笔零线以上最大距离为______值，零线以下最大距离为______值。答案：Y；X46.焦炉加热采用高低火道模式，高火道温度控制在______℃，低火道______℃，温差______℃。答案：1350；1250；10047.煤的哈氏可磨性指数HGI与Bond功指数Wi换算式：Wi≈______/HGI^______。答案：435；0.748.焦炭光学组织分类中，区域尺寸>10μm且呈条带状称为______结构，其反应性指数RI≈______。答案：流动；1.249.煤的介电常数ε′与水分M关系经验式：ε′=______+______M。答案：2.8；0.1850.浮选精煤可燃体回收率ε=γ×(100______)/(100______)，其中γ为______产率。答案：Ad精；Ad原；精煤五、简答题（每题6分，共30分）51.简述艾氏卡法测定煤中全硫的原理及主要化学反应。答案：煤样与Na₂CO₃+MgO（3:2）混合，800℃熔融，硫全部转化为SO₂并被固定为Na₂SO₄、MgSO₄；硫酸盐溶于热水，加BaCl₂生成BaSO₄沉淀，过滤灼烧称量。反应：2Na₂CO₃+2SO₂+O₂→2Na₂SO₄+2CO₂Na₂CO₃+SO₃→Na₂SO₄+CO₂Ba²⁺+SO₄²⁻→BaSO₄↓解析：熔剂碱性保证硫化物硫不被还原为H₂S；MgO提高熔渣流动性，防止Na₂SiO₃玻璃体包裹。52.说明焦炭反应后强度CSR与光学组织的关系，并给出提高CSR的配煤思路。答案：CSR与粗粒镶嵌、流动、片状组织含量正相关，与细粒镶嵌、各向同性负相关。提高思路：1)提高煤化度，Romax1.21.3%煤占4050%；2)加入510%低灰低硫石油焦，增加流动结构；3)控制惰性组分总量<30%，避免细粒镶嵌过度发育；4)炼焦终温1000℃保持2h，促进石墨化；5)干熄焦替代湿熄，减少热震裂纹。解析：流动结构碳层取向度高，溶损反应活化能高，CSR提升。53.煤的氧化自燃过程分几个阶段？各阶段特征指标是什么？答案：1)潜伏阶段：3070℃，耗氧速率R70<0.2cm³/(g·h)，自由基浓度NF缓慢上升；2)自热阶段：70120℃，R70>0.5，CO/CO₂比值突增，交叉点温度Tcr降低；3)燃烧阶段：>120℃，放热速率>10mW/g，出现烟雾，TGA失重速率峰值>5%/min。解析：Tcr与R70为评价自燃倾向核心指标，Tcr<160℃为易自燃煤。54.写出焦炭气孔率、比孔容积、平均孔径的测定原理及计算公式。答案：原理：氦气置换法测真密度ρt；汞intrusion测孔径分布，Washburn方程P=4γcosθ/d，γ=485dyn/cm，θ=140°。公式：气孔率η=(1ρa/ρt)×100%比孔容积Vp=1/ρa1/ρt(cm³/g)平均孔径dav=4Vp/S，S为BET比表面积解析：压汞法测开孔，氮吸附测微孔，二者互补。55.解释煤的镜质组反射率分布图“双峰”现象的成因及对炼焦的影响。答案：双峰反映混煤，低峰为低煤化度气煤，高峰为焦煤。混煤导致：1)胶质体温度区间拉宽，塑性层厚薄不均，膨胀压力不足；2)界面结合差，焦炭裂纹多，M40下降58%；3)光学组织混杂，各向同性比例升高，CSR降低。解决：采用预粉碎+选择性絮凝分选，使Romax分布标准差<0.1%。六、计算题（每题10分，共30分）56.某煤样工业分析结果：Mad1.50%，Ad9.20%，Vdaf28.5%；元素分析Cdaf82.4%，Hdaf5.2%，Ndaf1.6%，St,ad0.55%，Qgr,v,ad27.10MJ/kg。求：(1)收到基低位发热量Qnet,ar（MJ/kg）；(2)干燥无灰基氢含量Hdaf校正值（按ISO1928）；(3)理论空气量V₀（m³/kg，标态）。答案：(1)Qnet,ar=(Qgr,v,ad25.4×(9Had+Mad))×(100Mad)/(100Mar)0.01×Mad×4.18先求Had=Hdaf×(100AdMad)/100=5.2×0.893=4.64%Qnet,ar=(27.1025.4×(9×0.0464+0.015))×0.8980.063=25.17MJ/kg(2)按ISO1928，Hdaf>5%需校正：Hdaf′=Hdaf0.01×(Vdaf30)=5.20.01×(28.530)=5.215%(3)V₀=0.0889×Cdaf+0.265×Hdaf0.033×(OdafSt,daf)Odaf=10082.45.2151.60.55=10.235%V₀=0.0889×82.4+0.265×5.2150.033×(10.2350.55)=7.33+1.380.32=8.39m³/kg解析：低位发热量需逐项扣除水分、氢生成水及膨胀功；理论空气量按元素守恒计算。57.某焦化厂配煤比：气煤30%，肥煤25%，焦煤35%，瘦煤10%；对应Romax：0.80%，0.95%，1.25%，1.65%；单种煤Y值：10mm，22mm，18mm，5mm。求：加权平均Romax、加权Y值，并预测CSR范围。答案：Romax=0.3×0.80+0.25×0.95+0.35×1.25+0.1×1.65=0.24+0.2375+0.4375+0.165=1.08%Y=0.3×10+0.25×22+0.35×18+0.1×5=3+5.5+6.3+0.5=15.3mm经验式：CSR=60.8+6.2×Romax+0.9×Y0.15×Ad（取Ad=10%）CSR=60.8+6.2×1.08+0.9×15.31.5=60.8+6.7+13.81.5≈79.8预测范围：7882%解析：Romax1.01.2%、Y1516mm为优质炼焦配煤区间，CSR>78%满足大型高炉需求。58.某焦炭试样200g，CRI试验后残留168.5g；将>10mm部分150g装入I型转鼓，600转后筛得>10mm112.5g。求：CRI、CSR，并判断焦炭等级。答案：CRI=(200168.5)/200×100=15.75%CSR=112.5/150×100=75.0%按GB/T1996：CRI≤20%且CSR≥70%为一级冶金焦；该焦CRI15.75%，CSR75%，判定一级。解析：CRI低、CSR高表明焦炭骨架致密，溶损弱，抗碎强。七、综合论述题（20分）59.结合煤焦产业链，论述“双碳”背景下焦化企业如何通过煤焦微观结构调控实现碳减排与效益双赢，要求给出技