煤化学试题库教学内容

1、煤化学试题库4 4 . .目前，我国煤炭消费主要集中在电力、钢铁、石油加工、水泥、化学原赴五大行业，用煤比重达到 78%78%5 5 . .煤化学研究煤的生成、组成、结构、性质、分类、煤炭转化等6 6 . .煤的组成和性质受多种因素的影响：成煤原始植物的种类、植物遗体堆积和积聚的环境、埋藏深度、沉积时间、地壳运动、地下水质、水流等7 7 . .煤的组成和性质是煤化学研究的核心也是指导煤炭加工利用的基础8 8 . .煤是古代植物体在不透空气或空气不足的情况下受到地下的高温和高压而变质形成的。9 9 . .在几乎所有的煤田中发现了各种各样的植物或动物的化石如树干、上桩、树皮、灌木、草本植物、藻类、

2、菌类等等、使得这一学说很自然地为许多业内学者所接受。1010 .煤是植物遗体经过生物化学一物理化学的作用而转变成的沉积有机矿物,是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。它是极其重要的能源和工业原料。1111 . .从植物死亡、堆积到转变为煤经过一系列复杂的演变过程、这个过程称为成煤作用。1212 .成煤作用过程1313 .第一个阶段植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖,其遗体在微生物参与下不断分解、1 1. .中国富煤少油，是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家。自从 19891989 年煤炭产量超过 1010 亿 t t 后，一直稳居世界第一， 煤炭消费始终占一次能源的 7 70 0减上。2

3、 2. .解释右图我国能源结构3 3. .我国煤炭资源的分布呈明显的北多南少、西多东少的特点25002000，5001000其他百万吨料Y量，丘天然气布力化合、堆积的过程1414 . .泥炭1515 . .第二阶段一一煤化作用阶段泥炭和腐泥由于地壳的下沉等原因而被上覆沉积物所掩埋时，成煤作用转化为煤1616 . .从泥炭到褐煤的变化过程是成岩作用， 从褐煤到烟煤、 无烟煤的变化过程称为变质作用。1717 . .煤与煤之间的性质千差万别， 不同煤田的煤质差别较大;同一煤田中不同煤层的煤质， 具差异也很大；同一煤田同一煤层不同地点采样，具煤质也有较大的差别；同一煤田、同一煤层、同一地点采样，将煤层

4、从上到下分成若干个分层采样，各分层的煤质也有差别。1818 .引起煤质千差万别的原因，与成煤物质、成煤环境和成煤作用有关。1919 . .我国有四个聚煤作用最强的时期,分别为：晚侏罗世一早白垩世，早、中侏罗世，晚二叠世，晚石炭世一早二叠世2020 .与煤的形成和聚集有直接的关系：菌藻植物时代，裸蕨植物时代，蕨类和种子植物时代，裸子植物时代，被子植物时代2121 .腐植煤:由高等植物形成的煤，腐泥煤：由低等植物形成的煤,腐植腐泥煤:由高等植物、低等植物共同形成的煤2222 .成煤环境植物遗体堆积弁转变为泥炭，需要一定的条件：大量植物的持续繁殖，植物遗体没有被全部氧化分解，能够保存下来。具备这样条

5、件的场所沼泽2323 . .从植物到煤经历了泥炭化作用、煤化作用、成岩作用和变质作用四个成煤作用过程，简述从植物到无烟煤的变化及这四个过程的关系。2424 . .煤岩学的概念2525 . .煤岩学的意义2626 . .宏观煤岩成分有镜煤、亮煤、暗煤和丝炭2727 . .宏观煤岩类型有光亮煤、半光亮煤、半暗煤和暗淡煤2828 . .煤的有机显微组分2929 .煤的无机显微组分一矿物组即煤中的矿物质，常见有四类：（1 1）烈士娄：高岭土（2Q2Q 2222 2H2H2 2。、水云母（水云母族（也称伊利石族）矿物的总称）、伊利石（水白云母）等；（2 2）硫化物类:黄铁矿、白铁矿等；（3 3）硫酸盐类

6、:方解石（3 3）、菱铁矿（即碳酸亚铁 3 3）等；（4 4）氧化物类:石英、玉髓（隐品质石英）、蛋白石（22。）等3030 . .鉴定煤岩类型的鉴定标志有颜色、条痕色、光泽、硬度和端口形状等。3131 .煤岩学微观研究工具：光学显微镜、荧光显微镜、图象分析仪、电子显微镜。3232 . .煤岩学微观研究鉴定标志颜色：透光色、反光色（灰度）；形态：显微成分的形态轮廓；结构：显微成分的内部形态、大小特征与成煤结构来源，泥炭化阶段的凝胶化与丝炭化有关，如细胞腔的变化、填充与否；突起：各显微组分因硬度不同，在煤中抛光面上产生凹凸不平的现象;反射率：反射光强度占入射光强度的百分率。常测油浸下最大平均反射

7、率或随机反射率3333 .镜质组反射率可以作为表征的科学指标原因：1 1）V V 为煤中含量最多的代表性显微组分；2 2）V V 的反射率随线性变化；3 3）用镜质组反射率表征煤化度，可以避免煤岩组成异常时，挥发分、碳含量等综合煤样平均性质错误表征煤化度的可能。3434 .煤岩学应用包括：煤田地质、可选性研究、煤分类、煤质评价3535 .煤的结构参数：芳碳率（）:芳香碳与总的碳原子数之比；芳氢率（）:芳香结构的氢原子数与总的氢原子数之比；芳环率（）:芳香环数与总环数之比；环缩合度指数2 2（1 1）:基本结构中的环形成缩合环的程度。R R为缩合环数，C C 为碳原子个数。3636 . .煤的基

8、本结构单元3737 . .煤分子上的官能团主要是：含氧官能团，如:羟基（- -）；竣基（- -）；被基（）；甲氧基（-3）；氧醴等。煤中含氧官能团随煤化程度提高而减少。其中甲氧基消失得最快，在年老褐煤中就几乎不存在了；其次是竣基，到中等煤化程度的烟煤时，竣基已基本消失；羟基和埃基在整个烟煤阶段都存在，甚至在无烟煤阶段还有发现。含硫官能团，如:硫醇（一）;硫醴（R-S-RR-S-R。）；二硫化物（-S-S-S-S-）;嚷吩等；含氮官能国，如：叱咤、喽琳的衍生物；胺基（-2）、亚氨基、睛基和五元杂环等3838 . .煤中的低分子化合物3939 . .氧、氮、硫的存在形式：氧的存在形式除了官能团外,

9、还有醴键和杂环；硫的存在形式有航基、硫醴和嚷吩等；氮的存在形式有叱咯环、胺基和亚胺基等。4040 .煤化程度对煤结构的影响：（1 1）低煤化程度的煤含有较多非芳香结构和含氧基团，芳香核的环数较少。除化学交联键外，分子内和分子间的氢键力对煤的性质也有较大的影响。（2 2）由于年轻煤的规则部分小，侧链长而多，官能团也多，因此形成比较疏松的空间结构，具有较大的孔隙率和较高的比表面积。 （3 3）中等煤化程度的煤（肥煤和焦煤）含氧官能团和烷基侧链少，芳核有所增大，结构单元之间的桥键减少，使煤的结构较为致密，孔隙率低，故煤的物化性质和工艺性质在此处发生转折，出现极大值或极小值。（4 4）年老煤的缩合环显

10、著增大，大分子排列的有序化增强，形成大量的类似石墨结构的芳香层片，同时由于有序化增强，使得芳香层片排列得更加紧密，产生了收缩应力，以致形成了新的裂隙。这是无烟煤阶段孔隙率和比表面积增大的主要原因。4141 .煤化学是从化学的角度研究煤的化学及元素组成、工艺性质和分类及合理应用的边缘学科。4242 . .煤的工业分析4343 . .煤的元素分析4444 . .煤的工艺性质4545 . .各煤质分析项目的结果都是用一定的符号表示。通常是由煤质分析项目的符号、分析项目存在状态或操作条件的符号、分析项目基准的符号这三类符号构成了煤质分析结果的表示符号4646 .基准：煤质分析项目的基准即煤样的基准，是

11、表示煤质分析化验结果是以什么状态下的煤样为基础而测得的。4747 .常用基准的含义及使用意义。收到基（）：是以收到状态的煤样为基准（包含了煤的全部组分）。用于销售煤，物料平衡、热平衡及热效率计算。空气干燥基（）：是以与空气湿度达到平衡状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分）。多用于试验室煤质分析项目测定的基础。干燥基（d d）: :是以假想无水状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分和内在水分）。主要用于比较煤的质量，用于表示煤的灰分、硫分、磷分、发热量等。干燥无灰基（）：是以假想无水无灰状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分和内在水分及灰分）。主要用于了解和研究煤的有机质。干燥无矿物质基（）：是以假

12、想无水无矿物质状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分和内在水分及矿物质）。主要用于高硫煤的有机质研究。恒湿无灰基（）：恒湿状态（温度 2020C C、空气湿度 96%96%和假想无灰状态下的煤样分析基准。主要用于表示煤的发热量（作为煤工业分类指标）。恒湿基4848 .进行基准换算时要注意以下三个问题：（1 1）换算的煤质分析指标必须含于对方的基准中，否则就不能换算。如：中包含了，它们之间可用公式 5-15-1 进行换算；和之间就不能换算，因为干燥无灰基中不存在灰分。（2 2）用以上公式换算时各煤质分析测定结果不代入百分符号，但写答案时要把百分号加上。（3 3）基准不相同的数据不能直接加减。494

13、9 . .煤中水分的来源与分类5050 .煤的最高内在水分5151 .煤中水分对煤利用的影响：一般来说，水分是煤中的有害成分，对煤的工业利用是不利的；但水分对煤的工业利用也有好的一方面。1 1.水分对煤工业利用的危害：（1 1）在煤的运输中，增加了无效运输量和运输成本；（2 2）燃烧时，降低了煤的发热量；（3 3）贮存时，使煤易碎裂、加速煤的氧化和自燃，在冬季使煤装卸困难；222-424（4 4）炼焦时，延长炼焦时间，弁使焦炉的使用寿命缩短；（5 5）机械加工中，水分高的煤难于破碎和筛分，不仅降低生产效率，还可能损坏设备。2.2.水分对煤工业利用的益处：（1 1）在燃烧粉煤时，煤中含有适量的水

14、分，可以防止粉煤的散失，弁适当改善炉膛的辐射能；（2 2）水分可作为加氢液化和气化的供氢体。5252 . .煤的灰分不是煤中固有的成分，而是煤中的矿物质在煤燃烧时经过失水、分解、氧化、化合等变化而产生的固态混合物,因此，严格地讲不能叫“煤中的灰分”,而应叫“煤的灰分产率”。5353 . .煤中的矿物质及与灰分的关系5454 .煤的灰分对煤利用的影响一般来说，矿物质或灰分是煤的有害成分，灰分越高，煤质越差。灰分可降低煤的发热量、增加运输成本、增多出渣量、降低焦炭的质量和焦炉的生产效率、加速煤的风化和自燃等。煤灰渣也可用作为一种资源开发利用，如用作建材原料和从煤灰中提取聚合铝、氯化铝、稀有分散元素

15、等。5555 .煤的挥发分是煤样在一定条件下隔绝空气加热，煤中的有机物在特定条件下热分解“挥发”出来的产物。煤的挥发分产率是将 l l0.1g0.1g 空气干燥基煤样， 置于带盖的瓷生期中， 在隔绝空气和 90090010c10c 的温度下加热 7 7,以煤样失去的质量占煤样质量的百分数减去空气干燥基水分的百分含量即为该煤样的挥发分产率（）。5656 .煤干燥无灰基挥发分的使用意义：（1 1）我国煤炭分类的重要指标之一；（2 2）工业上在选择气化、液化、动力和炼焦用煤时，都要首先考虑挥发分是否符合要求。5757 .影响煤干燥无灰基挥发分（）的因素主要有：煤的成因类型、煤化程度、煤岩成分、矿物质

16、含量、测试条件等。5858 .煤的固定碳是指从煤中除去水分、灰分和挥发分后的残留物。煤的干燥无灰基固定碳与干燥无灰基挥发分产率之比是煤的燃料比。5959 . .煤的元素分析是测定碳、氢、氧、氮、硫五种元素的含量的过程。通常，只对碳、氢、氮、硫四种元素进行测定,氧含量则采用减差法求得。煤元素分析时用空气干燥基（）煤样测定，但结果常用干燥无灰基（）（）或干燥基（d d）表示。6060 . .煤中硫的分类6161 .发热量是指单位质量的煤完全燃烧时放出的热量。6262 . .煤的恒容高位发热量是煤样在氧弹内燃烧时产生的热量减去硫酸和硝酸生成热后的热量。计算公式如下：Qgr,adQb,ad（95Sb,

17、adQb,ad）式中：9595 一硫酸生成热校正系数，它是煤中每 1%1%（0.01g0.01g）的硫生成硫酸的生成热和硫酸溶于水的溶解热之和，J J; ;一弹筒洗液中测得的硫，%（当煤中 W4%4%和14.6014.60 时，可用代替）；a a 一硝酸生成热校正系数（当16.7016.70 时，a a 取值为 0.0010;0.0010;当 16.7016.70V V25.1025.125.10 0时，a a 取值为 0.00160.0016）。6363 . .煤的恒容低位发热量是煤的恒容高位发热量减去煤样中内在水分和氢燃烧时生成水的液化热后的热值。6464 .煤发热量与煤类的关系：煤的发热

18、量是煤质特性的综合指标、受到多种因素的影响。在煤化程度相同时，腐泥煤和残植煤的发热量比腐植煤低。在腐植煤中，发热量和煤化程度之间呈现规律性的变化关系。从褐煤一焦煤阶段，煤的发热量逐渐增加，在焦煤阶段达到了最大值；此后，从瘦煤一无烟煤，煤的发热量略有下降。6565 .煤中硫对煤加工利用的危害：在燃烧和气化时.煤中的硫转变成的二氧化硫、硫化氢，既腐蚀设备又污染环境，还使催化剂中毒，影响生产正特性，如硬度、脆度、可磨性等,这些性质对煤的开采、破碎、燃烧、气化和成型等工艺过程有实用意义 o o常进行和产品质量。用于炼焦时，其中 70%70%80%80%的硫转入焦炭，焦炭用于冶金，使炼出的生铁含硫较多而

19、具有热脆性，不仅使生铁的质量差，而且还使高炉的生产能力下降弁严重腐蚀设备。因此，要求炼焦用煤的硫分应小于 1.01.0%。在煤的储存时，煤中的 2 2 能促进煤的氧化和自燃等。煤中的硫含量越多，煤的质量越差，对煤加工利用带来的危害也越大。6565 . .煤的物理性质和物理化学性质包括哪些？煤的密度、煤的机械性质、煤的热性质、煤的电性质、煤的光学性质、煤的润湿性、煤的孔隙率和比表面积6666 .真密度的概念：20c20c 时煤的质量与同体积（不包括煤的所有孔隙）水的质量之比。影响煤真密度的因素有成因类型、煤岩组成、矿物质、煤化程度等。6767 . .右图为煤的不同煤岩组分随煤化程度的变化曲线，试

20、进行解释:6868 .视密度的概念：20c20c 时煤的质量与同体积（仅包括煤粒的内部孔隙）水的质量之比。6969 .堆积密度的概念：煤的堆积密度是指 20c20c 下煤的质量与同体积（包括煤的内外孔隙和煤粒间的空隙）水的质量之比。7070 .机械性质的概念：煤的机械性质是指煤在机械力作用下，所表现的各种=-1工期阜整7171 .煤的硬度：刻划硬度，显微硬度7272 . .解释如图所示煤的显微硬度随煤化度的变化曲线。7373 . .煤的可磨性是指煤磨碎成粉的难易程度。国际上普遍采用哈特葛罗夫法评定煤的可磨性，即利用球磨法将一定粒度的煤在磨机中在给定转速和转数的情况下，测定物料粒度组成的变化。7

21、474 . .煤的热稳定性的概念：煤的热稳定性是块煤在高温下保持原来粒度的能力，用表示。7575 .煤的透光率：是指煤样在 100c100c 的稀硝酸溶液中处理 90,90,所得有色溶液对一定波长（475475）的光的透过率。有色溶液透光率的测定有分光光度计法和目视比色法两种。分光光度计法因其重现性差，一般用得不多，我国国家标准采用目视比色法测定有色溶液的透光率，用表示。7676 .煤的氧化是在一定条件下，氧化剂氧化了煤分子，使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竣酸，直至最后被完全氧化为二氧化碳和水

22、。7777 .煤的风化是指离地表较近的煤层，经受风、雪、雨、露、冰冻、日光和空气中氧等的长时间作用，使煤的性质发生一系列不利变化，如发热量下降、灰分增加、粘结性消失、强度块度下降等，这种现象称为煤的风化。7878 .煤风化后的变化：化学组成的变化:碳元素和氢元素含量下降，氧含量增加，腐植酸含量增加；物理性质的变化：光泽暗淡，机械强度下降、硬度下降，疏松易碎，表面积增加；强度和硬度降低，吸湿性增大；工艺性质的变化：干储时的焦油产率下降、发热量降低，粘结性煤的粘结性下降甚至消失，对水的润湿性增大使煤的可浮性变差，精煤脱水困难。化学性质变化：风化煤含再生腐植酸，发热量降低，着火点下降7979 . .

23、自燃发生的原因：煤风化过程的实质是煤的氧化过程,也就是一个放热过程。如果煤氧化释放的热量不能及时散发，则会被煤吸收而使煤的温度提高。温度的提高又促使了煤更加剧烈的氧化，放出的热量就更多。当温度达到煤的着火点时就会发火燃烧，这一过程称为煤的自燃。自燃是煤贮存过程中经常发生的现象。8080 .煤加氢的概念：在一定条件下，通过化学反应在煤的有机质分子上增加氢元素的比例，以改变煤的分子结构和性质。煤加氢分轻度加氢和深度加氢两种。轻度加氢几乎不破坏煤的大分子结构，而深度加氢则会对煤的大分子结构彻底破坏，形成小分子化合物。8181 .煤的萃取分类：根据溶剂种类、萃取温度和压力条件等的不同，煤的溶剂萃取可分

24、为以下 5 5 类：（1 1）普通萃取：用低分子普通有机溶剂苯、氯仿、乙醇等进行低温萃取。萃取物较少，不是煤的代表性结构部分。（2 2）特定萃取：采用具有电子给予体性质的亲核性溶剂，如叱咤类，酚类和胺类等，在 200200c c以下对煤进行萃取，萃取率可达 20-40%,20-40%,甚至 50%50%萃取物基本无结构变化，对煤的结构研究较重要。（3 3）热解萃取：以多环芳煌菲、慈、喽琳或焦油储分等，在 300c300c 以上对煤进行萃取，由于常常伴有热解反应。故称热解萃取。萃取率一般在 60%Z60%Z 上，少数甚至高达 80%80%溶剂分解液化法即由此而来。（4 4）超临界萃取：以甲苯、二

25、甲苯、异丙醇或水为溶剂，在超过溶剂气-液临界温度下进行萃取。温度一般在 400c400c 以上，萃取率可达 30%30%现在，超临界萃取已经发展为溶剂分解液化法。（5 5）加氢液化：300c300c 以上，采用供氢溶剂，如四氢蔡、9,10-9,10-二氢菲等，或采用非供氢溶剂但在氢气存在下进行萃取。萃取中伴有热解和加氢反应，是典型的煤液化方法，因此萃取率很高。8282 .煤的工艺性质是指在一定的条件下，煤加工转化成产物及其转化过程所呈现的特征。煤的工艺性质是选择煤的最佳加工利用途径、正确评价煤质及合理利用煤炭资源的依据。煤的工艺性质很多，主要有以下几类：（1 1）燃烧和气化用煤的工艺性质：煤的

26、发热量、煤的热稳定性、煤的化学反应性、煤的燃点、煤灰熔融性、煤的机械强度等。（2 2）炼焦用煤的工艺性质：煤的粘结性和结焦性等。 （3 3）其它用煤的工艺性质：煤的低温干储焦油产率、腐植酸产率、苯萃取物产率、煤的粒度组成、煤的密度组成、煤的可选性、煤的透光率等。8383 .煤的热解过程大致可分为三个阶段:第一阶段：室温人活泼分解温度（300-350C300-350C）o o这一阶段主要是煤的干燥脱吸阶段； 第二阶段：550-600C550-600C）o o 特征是活泼分解； 第三阶段：（温度范围为 600-1000C600-1000C）o o 称为二次脱气阶段8484 .影响煤热解的因素：煤化

27、程度，煤岩组成；粒度；加热条件；压力；其他因素8585 . .胶质体的来源:煤热解时结构单元之间结合比较薄弱的桥键断裂，生成自由基，其中一部分相对分子质量不太大、含氢较多，使自由基稳定化，形成液态产物。在热解时，结构单元上的脂肪侧链脱落，大部分挥发逸出，少部分参加缩聚反应形成液态产物。煤中原有的低分子化合物受热熔融变为液态。残留固体部分在液态产物中部分溶解和胶溶。8686 .胶质体的性质：温度间隔T;T;透气性；流动性；膨胀性8787 . .要使煤粘结得好,应满足下列条件：具有足够数量的高沸点液体，能将固体粒子表面湿润，弁将粒子间的空隙填满；胶质体应具有足够大的流动性、不透气性和较宽的温度间隔

28、；胶质体应具有一定粘度，有一定气体生成量，能产生膨胀；粘结性不同的煤粒应在空间均匀分布；液态产物与固体粒子间应有较好的附着力；液态产物进一步分解缩合得到的固体产物和未转变为液相的固体粒子本身要有足够的机械强度。8888 . .煤在隔绝空气的条件下加热时，在不同温度下发生一系列物理变化和化学反应的复杂过程称为煤的热解（热分解或干储）8989 .煤的粘结性是指煤在干储时粘结本身或外加惰性物质的能力；煤的结焦性是指煤经干储结成焦炭的性能。9090 .煤的粘结性与结焦性关系密切：粘结性是结焦性的前提和必要条件，结焦性包括保证结焦过程能够顺利进行的所有性质。 但粘结性好的煤， 结焦性不一定就好（如肥煤）

29、；结焦性好的煤，粘结性一定好。煤的粘结性和结焦性是炼焦用煤的重要工艺性质，炼焦用煤必须具有较好的粘结性和结焦性，才能炼出优质的冶金焦炭。9191 . .热解机理解释:图57股质体的生成及转化示意图】一燃*2艘质体:3-平代时转化开始阶段（bj开始唱成芈热的废（e） 段12*的轨化和半4七破裂阶段9292 .胶质层最大厚度：在测定过程中，煤杯底部由于受热最早，所以先形成一层胶质体。随着温度的不断升高，胶质层的厚度也在逐渐增加，当温度上升到固化温度时，底部的胶质体就开始固化。在煤杯的中部，胶质层的厚度比较大，再往上时胶质层的厚度在不断地变化，以测定的胶质层最大厚度（Y,Y,）作为结果。9393 .

30、 .胶质层最大厚度的优缺点：以胶质层最大厚度作为粘结性的指标,测定方法简单，重现性好，对中等粘结性煤的区分能力强。多种煤的 Y Y 值具有加和性，这是其它粘结性指标所不具备的。缺点是 Y Y 值只能反映胶质体的数量而不能反映胶质体的质量。9494 .罗加指数法是波兰煤化学家罗加提出的一种测定烟煤粘结无烟煤能力的方法。9595 .粘结指数（.）：我国煤炭科学院在分析了罗加指数的优缺点以后，提出用粘结指数作为表征烟煤粘结性的指标，用.表示（可简写为 G G）o o9696 . .奥压膨胀度9797/甘期膨胀序数又称自由膨胀序数，是表征煤的膨胀性和粘结性的指标。9898 . .葛金干储指数英国的格雷和金两人提出的一种煤的低温干储实验方法，也是测定煤炭结焦性的一种方法。9999 .煤的活性： 我国采用的是煤对二氧化碳的反应性， 以二氧化碳的还原率来表示煤的活性。100100 . .煤的热稳定性是指煤在高温下保持原来粒度的性质。101101.煤灰熔融性是指煤灰在一定温度条件下熔融的温度范围。煤灰是