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煤化学课后习题1.什么是腐植煤和腐泥煤？答:由高等植物形成的煤称为腐植煤；由低等植物(以藻类为主)和浮游生物经过部分腐解而形成的煤称为腐泥煤，有藻煤，胶泥煤，油页岩等。2.由高等植物形成煤，要经历哪些过程和变化？答：由高等植物形成煤，要经历泥炭化作用和煤化作用两个过程。泥炭化作用过程：高等植物→泥炭;煤化作用过程又分为成岩作用和变质作用两个阶段。成岩作用阶段：泥炭→褐煤；变质作用阶段：褐煤→无烟煤。3.影响煤变质作用的因素答：影响煤变质作用的因素主要有：温度、时间和压力。温度是影响煤变质作用的主要因素。转变为不同煤化阶段所需的温度大致为：褐煤：40～50℃，长焰煤：100℃，典型烟煤：200℃，无烟煤：350℃。时间是影响煤的重要因素。温度、压力相同，时间越长，变质程度越高；温度不同，短时间较高温度与长时间较低温度可达到相同的变质程度。压力也是煤变质不可缺少的条件。在压力作用下，煤的形态发生变化，主要是压紧、失水、孔隙率降低，并使煤岩组分沿垂直压力的方向呈定向排列。4.各显微组分元素含量的特点，及在透射光、反射光下的特征及其随煤化程度的变化规律。答：透射光：镜质组，橙红色、棕红色、棕黑色、黑色；壳质组，从低级烟煤到中级烟煤，呈透明到半透明，轮廓清晰，外形特殊;惰质组，棕黑色到黑色，微透明或不透明。反射光：镜，灰黑至浅灰，随煤级增高，反射色变浅；壳，呈灰黑色，大多数有突起；惰，白色至亮白色，具有较高凸起和较高反射率。元素含量：镜含氧量最高，壳含氢量最高，惰含碳量最高。5.煤的工业分析将煤分为哪几个组分？各代表煤的什么特性？答：煤的工业分析是指煤的水分、灰分、挥发分和固定碳四种组分。水分：煤炭质量的重要指标。煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。灰分：是指煤完全燃烧后剩下的残渣。挥发分：煤的挥发分，即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体或液体）中减掉水分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。固定碳：煤中去掉水分、灰分、挥发分，剩下的就是固定碳。煤的固定碳与挥发分一样，也是表征煤的变质程度的指标。6.反映煤分子结构的参数有哪些？P36答：煤的结构参数有芳碳率、芳氢率和芳环数。芳碳率是指煤的基本结构单元中属于芳香族结构的碳原子数与总碳原子数之比。芳氢率是指煤的基本结构单元中属于芳香族结构的氢原子数与总氢原子数之比。芳环数是指煤的基本结构单元中芳香环数的平均数量。7.煤的挥发分受哪些因素的影响？答：测定条件：如加热温度、时间、速度，加热炉的大小、形状等；煤化程度：煤的挥发分随煤化程度的提高而下降；成因类型和煤岩组分，腐植煤的挥发分大于腐泥煤，煤岩组分中各类挥发分壳质组镜质组惰质组；矿物质，8.煤分子结构理论的主要观点有哪些？P46答：⑴煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩聚物⑵煤分子基本结构单元的规则部分⑶煤分子基本结构单元的不规则部分⑷连接基本结构单元的桥键⑸氧、硫和氮的存在形式⑹低分子化合物⑺煤化程度对煤结构的影响9.比较各种显微组分的反射率及随煤化程度的变化答：当煤化程度相同时，惰质组I镜质组V壳质组E。随着煤化程度的增加，镜质组的反射率呈线性增加，增率明显；壳质组的反射率增加明显，低煤化程度时呈线性增加；惰质组的反射率略有增加，但增率很小。大约Cdaf95%后，三种显微组分的反射率趋于一致。10.什么是分析煤样?答：粒度小于0.2mm的空气干燥基煤样。11.什么是空气干燥基水分？收到基全水分？答：空气干燥基水分是在一定条件下煤样在空气干燥状态下保持的水分，这部分水在105～110℃下加热可以除去。将应用煤样送到化验室后称为收到煤样，它含有的水分占到煤样质量的百分数称为煤的收到基全水分。12.煤中的内在水分与煤化程度的关系？为什么？答：煤中各种水分的多少在一定程度上反映了煤质状况。煤中的内在水分，与煤化度密切相关。低煤化度煤结构疏松，结构中极性官能团多，内部毛细管发达，内表面积大，因此内在水分大。随着煤化度的提高，内在水分减少。在烟煤中的肥煤与焦煤变质阶段，内在水分达到最小值（小于1%)。到高变质的无烟煤阶段，由于缩聚的收缩应力使煤粒内部的裂隙增加，内在水分又有所增加，内在水分可达到4％左右。煤的最高内在水分与煤化度的关系基本与内在水分相同，具有明显的规律性。13.煤中矿物质的来源？答：来源：黏土矿物；碳酸盐矿物；硫化物；氧化物；石英；磷酸盐；重矿物和其他矿物。14.什么是煤的元素分析？煤由那几种元素组成？答：对碳、氢、氧、氮、硫五个项目煤质分析的总称。主要由碳、氢、氧、氮、硫五种元素组成。15.煤中的硫可分为哪几种？硫如何进入煤中？答：硫在煤中以三种形式存在，即有机硫、硫铁矿硫和硫酸盐硫。煤中硫的来源有两种：一是成煤植物本身所含有的硫--原生硫;另一种是来自成煤环境及成岩过程中加入的硫--次生硫。16.什么是煤的溶剂抽提？常用的溶剂有哪些？答：通过对煤有一定溶解能力的溶剂进行抽提分离即是溶剂抽提。常用的溶剂有：中性溶剂（脂肪烃类，芳香烃类，含氧化合物，含氯化合物）；碱性溶剂（含氮化合物）；酸性溶剂（各种酚类）；混合溶剂（二硫化碳）。17.煤的氧化深度分为哪几级?煤的氧化在工农业生产上有何重要意义？答：分为：表面氧化，轻度氧化，中度氧化，深度氧化，完全氧化。在农业上，腐植酸是有机质的重要组成部分，由于自身独特的化学组成和物理性质，对于提高土壤肥力有着重要意义。在工业上，腐植酸类物质一般包括腐植酸类本身及其重要的衍生物硝基腐植酸两大类，这两大类的酸和他们的一些盐类或螯合物在工业上有着广泛的应用。18.风化对煤的性质和应用有哪些影响？答：化学组成方面：碳、氢含量减少，氧含量增加，活性酸性基团增加。物理性质方面：煤炭的强度和硬度减小，易碎，吸湿性增加，表面的酸性基团增加，润湿性增加，其浮选性能变坏。应用方面：在其元素组成和热值没有发生显著变化之前，煤炭的黏结性会降低，甚至丧失；低温干馏气体的组成中CO2和CO的体积百分率增加，而H2和烃类减少。风化煤炭的性质发生变化，对于作为炼焦用煤炭和燃烧用煤炭都是不利的。因风化过度，热量不能及时散发而引起白燃，有发生火灾的危险。19.煤的自燃过程有哪几个阶段？各阶段的特点？答：分为准备期、自热期、燃烧期三个阶段。在准备期，煤与氧的作用是以物理吸附为主，放热很小，无宏观效应；经过潜伏期后煤的燃点降低，表面的颜色变暗。在自热期，（1）氧化放热较大煤温及其环境（风、水、煤壁）温度升高；（２）产生ＣＯ、CO2和碳氢（CmHn)类气体产物，并散发出煤油味和其它芳香气味；（３）有水蒸水汽生成，火源附近出现雾气，遇冷会在巷道壁面上凝结成水珠。（４）微观构发生变化。在燃烧期，煤温达到其自燃点后，若能得到充分的供氧，则发生燃烧，出现明火。这时会生成大量的高温烟雾，其中含有CO、CO2以及碳氢类化合物。若煤温达到自燃点，但供风不足，则只有烟雾而无明火，此即为干馏或阴燃。煤炭干馏或阴燃与明火燃烧稍有不同，ＣＯ多于ＣＯ2，温度也较明火燃烧要低。20.如何防止煤的氧化，自燃？答：（1）开拓开采技术措施；（2）防止漏风；（3）通风散热；（4）隔断空气；（5）不易储存太久。21.什么是煤的发热量？答：（1）单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。22：煤在氧弹中燃烧与在大气中燃烧的区别答：（1）煤在氧弹中燃烧时放出较多的热量（2）煤中的可燃硫（有机硫和硫铁矿硫）在氧弹中燃烧时，使煤在氧弹中燃烧释放出的热量大于煤在大气中燃烧释放的热量。（3）由于水的存在形态不同，使得煤在氧弹中燃烧后释放出的热量大于在大气中燃烧所释放出的热量。（4）煤在氧弹中燃烧是恒容燃烧，在大气中燃烧是恒压燃烧。23.高位发热量?？低位发热量?恒湿无灰基高位发热量?答：高位发热量：从弹筒发热量中扣除稀硫酸和稀硝酸生成热低位发热量：从恒湿高位发热量中扣除水（煤中的吸附水和氢燃烧生成的水）的汽化热。恒湿无灰基高位发热量：煤样中含有最高内在水分但不含灰分的一种假想状态，只含有可燃质和最高内在水分24.影响煤炭发热量的因素有哪些？煤炭发热量随煤化程度有何变化？答：因素：1.成因类型的影响2.煤化程度的影响3.煤岩组成的影响4.矿物质的影响5.风化的影响变化：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。刀肥煤，焦煤阶段，发热量达到最大，可达37KJ/g,其后，随煤化程度的提高，煤的发热量则呈下降趋势25.什么是煤的黏结性，结焦性？黏结性：指烟煤在受热时本体粘结或与外加惰性物质粘结的能力。结焦性：指在模拟工业焦炉条件下，或在半工业性试验焦炉内，煤结成焦炭时的性能，26.胶质体的来源和胶质体的性质答：胶质体的性质（1）稳定性：温度间隔△T（2）透气性：阻碍气体析出的难易程度（3）流动性：流动度（4）膨胀性：膨胀压力。来源（1）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，其中一部分分子量不太大，含氢较多，使自由基稳定化，形成液体产物；（2）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；（3）煤中原有的低分子量化合物——沥青受热熔融变为液态；（4）残留固体部分在液态产物中部分溶解和胶溶。27.煤的黏结性和结焦性关系：答：结焦性包括保证结焦过程能够顺利进行的所有性质。黏结性是结焦性的前提和必要条件。黏结性好的煤，结焦性不一定就好（如肥煤）。但结焦性好的煤，其黏结性一定好。28.测定煤黏结性和结焦性的方法答：一：罗加指数二：黏结指数三：胶质层指数四：奥亚膨胀度五：坩埚膨胀序数六：格金焦型七：吉氏流动度29.黏结指数与罗加指数的区别：答：（1）专用无烟煤粒度由罗加法的0.3～0.4mm改用0.l～0.2mm，以扩大强黏结煤的测值范围，同时因无烟煤与烟煤粒度相近易于混匀而减小了试验误差；（2）对G＜18的弱黏结煤，将无烟煤与烟煤的配比改为3：3以提高对弱黏结煤的区分能力和测定的准确度；（3）实现了煤样的机械搅拌混合，改善了试验条件，减少了人为误差；（4）转鼓试验次数由罗加法的三次改为两次，并改变了计算公式简化了操作与计算。30.煤的反应性答：定义：煤的反应性又称煤的化学活性，是指在一定温度下煤与不同气体介质相互作用的反应能力。煤对CO2的还原率随反应温度的升高而加强。煤对CO2的还原率越高，表示煤的反应性越强。各种煤的反应性随变质程度的加深而减弱。31.煤的着火点答：定义：煤的燃点是将煤加热到开始燃烧时的温度，叫做煤的燃点（也称着火点，临界温度或发火温度）。与煤质的关系：1.煤的燃点随煤化程度的增加而增高。2.不同煤化程度煤的燃点见表。煤种褐煤长焰煤气煤肥煤焦煤无烟煤燃点/℃260～290330～340340～350370～380～40032.工业用途对煤质的要求？蒸汽机车：Vdaf20%的长焰煤、弱粘煤、气煤等，灰分24%，Qnet,ar20.91MJ/kg,6~50mm的块煤，软化温度1200，St,d1%水泥回转窑：Ad20%,Qnet,ar23.00MJ/kg的烟煤煤粉作燃料。制造活性炭：Ad10%,固定碳含量要高，煤的反应要好，硫分要低，热稳定性好