煤化学资料

1、煤是由什么形成的？煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成的沉积有机岩。2、成煤植物的主要化学组成是什么？它们各自对成煤的贡献如何？（1）碳水化合物（包括纤维素、半纤维素及果胶质）纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容易水解。在活的植物中，纤维素对于微生物的作用很稳定，但当植物死亡后，在氧化性条件下，易受微生物作用而分解成CO2、CH4和水。在泥炭沼泽的酸性介质中，纤维素可以分解为纤维二糖和葡萄糖等简单化合物。半纤维素：的化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易分解或水解为糖类和酸。果胶：糖的衍生物，呈果冻状。在生物化学作用下，水解成一系列单糖和糖醛酸。（2）木质素木本植物的木质素含量高，木质素是具有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基、羟基等官能团。木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分子，比纤维素稳定，不易水解，易于保存下来。在泥炭沼泽中，在水和微生物作用下发生分解，与其他化合物共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为煤。所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机组分（3）蛋白质高等植物中蛋白质含量少；低等植物中蛋白质含量高。植物死亡后，完全氧化条件下，蛋白质完全分解为气态物质；在泥炭沼泽和湖泊的水中，蛋白质分解成氨基酸、喹啉等含氮化合物，参与成煤作用，但对煤的性质没有决定性的影响。煤中硫、氮元素的来源之一。（4）脂类化合物脂肪：属于长链脂肪酸的甘油酯。高等植物中含量少(1-2%)，低等植物含量高(20%左右)。在生化作用下在酸性或碱性溶液中分解生成脂肪酸和甘油，参与成煤作用。蜡质：主要是长链脂肪酸与含有24～26个碳原子的高级一元醇形成的脂类，化学性质稳定，不易受细菌分解。树脂:树脂是植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，胶状的树脂不断分泌出来保护伤口。针状植物含树脂较多，低等植物不含树脂。树脂不溶于有机酸，不易氧化，微生物也不能破坏它，因此能很好地保存在煤中。角质和木栓质、孢粉质：化学性质十分稳定，不溶于有机酸，微生物也难以作用，在成煤过程中能保存下来。3.试述各显微组分在透射光反射光下的特征及其随煤化程度的变化规律。4、什么是腐泥煤、什么是腐植煤？（1）腐植煤：由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。（2）腐泥煤：主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。★11、由高等植物形成煤，要经历哪些过程和变化经历泥炭化作用阶段和煤化作用阶段泥炭化作用：高等植物死亡后在生物化学作用下，变成泥炭的作用。植物体发生两个变化：1）高等植物中的化学物质在微生物的作用下分解、水解及腐殖酸等新物质的合成2）植物的组织器官遭受破坏和消失。煤化作用：包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。1）成岩作用：泥炭在沼泽中层层堆积，越级越厚，在上覆沉积物的压力作用下，泥炭发生压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化的作用。此过程中微生物的作用逐渐减弱消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密的岩石装褐煤。2）变质作用：当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力逐渐增大，地温逐渐升高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产生了较大的变化的过程。此过程中，煤的含碳量明显增加，含氧量迅速减少并很快消失，褐煤逐渐烟煤。影响变质作用的因素是温度、时间和压力。12、煤化程度由低到高，煤种的序列是什么？褐煤、烟煤（长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤）、无烟煤13、泥炭化作用、成岩作用和变质作用的本质是什么？本质是生物化学作用、物理化学作用和化学变化。1、煤的工业分析将煤分为哪几个组分？工业分析可以将煤的组成区分为水分、灰分、挥发分和固定碳。2、什么是外在水分、内在水分和全水分？在计算煤的全水分时，为什么不能将内在水分和外在水分直接相加来计算？外在水分Mf：吸附在煤粒外表面和较大的毛细孔隙中的，常温的大气中易于失去的水分内在水分Minh：吸附在煤粒较小的孔隙中，常温的大气中不容易失去的水分全水分Mt或Mar：内在水分和外在水分的总和就是煤的全水分煤的外在水分是以收到煤样或应用煤样为基准物质的，而煤的内在水分是以空气干燥基为基准物质的，两者的基准不同，故不能直接相加换算公式100·,%100farinhfMMMM4、什么是空气干燥基水分？什么是收到基水分？表示符号是什么？空气干燥煤样的水分也可称为空气干燥基(airdriedbasis)水分，用Mad表示，它的大小与Minh相同。按照一定的采样标准从商品煤堆、商品煤运输工具或用户煤场等处所采煤样，称为应用煤样，将应用煤样送到化验室后称为收到煤样，它含有的水分占收到煤样质量的百分数称为收到基(asreceivedbasis)水分，也称全水分，用Mt或Mar表示。6、煤中的内在水分与煤化程度有何关系？为什么？（1）从褐煤开始，随煤化程度的提高，煤的内在水分是逐渐下降的，到中等煤化程度的肥煤和焦煤阶段，内在水分最低，此后，随煤化程度的提高，内才水分又有所上升。（2）由于煤的内在水分吸附于煤的孔隙内表面上，内表面积越大，吸附水分的能力就越强，煤的水分就越高。此外，煤分子结构上极性的含氧官能团的数量越多，煤吸附水分的能力也越大。低煤化程度的煤内表面积发达，分子结构上含氧官能团的数量也多，因此内在水分就较高。随煤化程度的提高，煤的内表面积和含氧官能团均呈下降趋势，因此，煤中的内在水分也是下降的。到无烟煤阶段，煤的内表面积有所增大，因而煤的内在水分也有所提高。7、什么是煤的灰分？它与煤中的矿物质有何关系？在比较不同煤种灰分时为什么要用干燥基的灰分产率进行比较？煤的灰分(ash)：煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残渣。该残渣的质量占测定煤样质量的百分数称为灰分产率，简称为灰分。煤的灰分不是煤中的固有组成，而是由煤中的矿物质转化而来的。煤的灰分与矿物质有很大的区别，首先是灰分的产率比相应的矿物质含量要低，其次是在成分上有很大的变化。矿物质在高温下经分解、氧化、化合等化学反应之后才转化为灰分。矿物质转化为灰分的过程中发生的有代表性的反应是：CaCO3CaO+CO2FeS2+O2SO2+Fe2O3CaSO4.H2OCaSO4+H2O由于空气干燥煤样中的水分是随空气湿度的变化而变化的，因而造成灰分的测值也随之发生变化。但就绝对干燥的煤样来说，其灰分产率是不变的。所以，在实用上空气干燥基(drybasis)的灰分产率只是个中间数据，一般还需换算为干燥基的灰分产率Ad。换算公式如下：adadd100100AMA%9、什么是煤的挥发分和固定碳？在高温条件下，将煤隔绝空气加热一定时间，煤的有机质发生热解反应，形成部分小分子的化合物，在测定条件下呈气态析出，其余有机质则以固体形式残留下来。呈气态析出的小分子化合物占测定煤样质量的百分数称为挥发分，以固体形式残留下来有机质占煤样的百分数称为固定碳。实际上，固定碳不能单独存在，它与煤中的灰分一起形成焦渣，从焦渣中扣除灰分就是固定碳了。挥发分用V表示，固定碳用FC表示。10、煤的挥发分与煤化程度有何关系？为什么？变化规律：挥发分随煤化程度的提高而下降。褐煤的挥发分最高，通常大于40％，无烟煤的挥发分最低，通常小于10％。挥发分的成因：主要由煤分子上的脂肪侧链、含氧官能团断裂后形成的小分子化合物和煤有机质高分子缩聚时生成的氢气。挥发分变化规律的原因：随煤化程度的提高，脂肪侧链和含氧官能团均呈下降趋势。17、煤中的硫可分为哪几种？全硫St：有机硫So（与煤的有机质结合，参与煤的大分子结构）无机硫：硫铁矿硫Sp硫酸盐硫Ss6、什么是煤的透光率？它有何用途？煤的透光率：是指煤样在100℃的稀硝酸溶液中处理90min，所得有色溶液对一定波长（475nm）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PM表示。PM的用途：年轻煤煤化程度指标，用于分类。一般年轻褐煤的PM小于30％，年老褐煤在30％～50％之间；长焰煤的PM通常大于50％；气煤的PM一般大于90％。1、什么是煤的发热量？氧弹法测定发热量的原理是什么？1）煤的发热量也是煤的热值，是指单位质量的煤完全燃烧后所释放出的热能。2）测定原理：a称量1g煤样至于氧弹中，并将氧弹充入2.6~3.0MPa的纯氧，然后放入有水的内筒中；b点燃煤样，煤样燃烧释放出的热量传给内筒的水；c测定内筒水温，校正热损失，即可计算出弹筒发热量，用Qb，ad表示。2、煤在氧弹中的燃烧与在大气中的燃烧有何区别？对煤的实际发热量有何影响？1）煤在氧弹中燃烧是恒容高压燃烧，在大气中燃烧是恒压常压燃烧。2）氮元素在氧弹中燃烧生成高价氮氧化物，并与水作用生成硝酸。3）煤中可燃硫在氧弹中燃烧生成SO2又转化为SO3，并与水作用生成硫酸，溶于水生成稀硫酸。4）煤中吸附水以及煤中氢燃烧后生成水在氧弹中均以液态水形式存在，而煤在大气中燃烧时水是以蒸汽形式排到大气中的。3、什么是高位发热量、低位发热量、恒湿无灰基高位发热量？1）高位发热量：在弹筒发热量中扣除稀硫酸和稀硝酸生成热，成为空气干燥基恒容高位发热量，用Qgr,v,ad表示。Qgr，v，ad=Qb,ad-(95Sb，ad+αQb，ad)2）低位发热量：从恒容高位发热量中扣除水（煤中吸附水和燃烧生成的水）的汽化热，成为空气干燥基恒容低位发热量，用Qnet,v,ad表示。Qnet,v,ad=Qgr,v,ad-206Had-23Mad3）恒湿无灰基：含有最高内在水分，但不含有灰分的假想状态的煤样。恒湿无灰基高位发热量不能直接测定，需用空气干燥基高位发热量进行换算。用Qgr，maf表示。5、影响煤炭发热量的因素有哪些？煤的发热量随煤化程度有何变化规律？为什么？（1）1）成因类型；2）煤岩组成；3）矿物质；4）风化；5）煤化程度（2）腐植煤的发热量与煤化程度有很好的关系。从低煤化程度的褐煤开始，随煤化程度的提高，煤的发热量逐渐增加，到肥煤、焦煤阶段，发热量达到最大，此后随煤化程度的提高，煤的发热量则呈下降趋势。（3）从低煤化程度的褐煤开始，随煤化程度提高，其中氧元素含量匀速下降，碳元素含量则逐渐增加，氢元素含量变化不大，所以煤的发热量是增加的，到中等煤化程度的肥煤和焦煤达到最大值。此后煤中氧元素含量减少趋缓，而氢元素含量明显下降，碳元素含量明显增加，但它的发热量仅为氢元素的1/4左右，因此煤的发热量呈下降趋势。6、什么是煤的粘结性和结焦性？煤的粘结性是指烟煤在干馏时产生的胶质体粘结自身或惰性物料的能力。煤的结焦性是指单种煤或配煤在工业焦炉或模拟工业焦炉的炼焦条件下（一定的升温速度、加温终结温度等），粘结成块并最终形成具有一定块度和强度的焦炭能力。8、胶质体有哪些性质？热稳定性、流动性、透气性、膨胀性13、粘结指数对罗加指数作了哪些改进？（1）将标准无烟煤的粒度组成降为0.1~0.2mm，一方面与试验煤样粒度接近，可防止发生煤样粒度偏析，造成两种煤样混合不均匀，影响测定结果，另一方面，降低无烟煤粒度，可以增加其吸纳胶体的能力，有利于提高对强粘结性煤的区分能力。（2）根据煤样的粘结性强弱灵活改变配比，粘结性较强的煤用1：5的比例，粘结性较差的煤用3：3的比例，可以提高强粘结性煤的区分能力和弱粘结性煤的测定准确性和重现性。（3）转鼓试验由3次改为2次，提高了测定效率。粘结指数的测定方法与罗加指数基本相同，只是取消了转磨前的筛分和一次转磨15、什么是煤的反应性？反应性随煤化程度有何变化规律？煤的反应性是指在一定温度条件下，煤炭与不同气化介质（CO2、CO、H2O）相互作用的反应能力。随煤化程度的加深，煤的反应活性逐渐降低。因为焦煤与CO2反应属于气-固多相反应，反应不仅在固体外表面进行，同时也在固体颗粒内部细微孔隙的内壁上进行。随煤化程度的加深，煤的孔隙逐渐减少，故反应性降低。到无烟煤阶段，内部孔隙虽有所增加，但由于微细孔多，CO2难易进入加，其反应性降低。当煤中矿物质含量高时，降低了固定碳含量，使其反应性降低。煤灰中碱金属和碱土金属对