煤化學(xué) 第二章課件

1、第二章 煤的一般性質(zhì)第一節(jié) 煤的宏觀特征和微觀特征 第二節(jié) 煤的物理性質(zhì)第三節(jié) 煤的固態(tài)膠體性第四節(jié) 煤的化學(xué)性質(zhì) 第一節(jié) 煤的宏觀特征和微觀特征 一、煤巖學(xué)概念1、什么是煤巖學(xué)？ 用巖石學(xué)的觀點和方法研究煤的物質(zhì)組成、性質(zhì)和工藝用途，進(jìn)而確定其成因及合理用途的科學(xué)。2、煤巖學(xué)研究方法 宏觀方法用肉眼或放大鏡觀察煤，根據(jù)其顏色、條痕色、 光澤、硬度、斷口等特征，識別煤巖類型、判斷煤的性質(zhì)。 微觀方法用顯微鏡研究煤的顯微組成的方法。 二、 煤的宏觀特征 1.宏觀煤巖成分 用肉眼或放大鏡可以區(qū)分的煤的基本組成單位，包括鏡煤、亮煤、暗煤和絲炭。（1）鏡煤：煤中顏色最黑、光澤最亮的宏觀煤巖成分。（2）

2、亮煤：光澤僅次于鏡煤、具有微細(xì)層理、最常見的宏觀煤巖成分。（3）暗煤：光澤暗淡、堅硬、表面粗糙的宏觀煤巖成分。（4）絲炭：有絲絹光澤、纖維狀結(jié)構(gòu)、性脆的、單一的宏觀煤巖成分。2.宏觀煤巖類型 宏觀煤巖成分在煤層中的自然共生組合稱為宏觀煤巖類型。代替宏觀煤巖成分作為肉眼觀察研究煤層酌單位。（1）亮 煤：煤層中總體相對光澤最強(qiáng)的類型。（2）半亮煤：煤層中總體相對光澤較強(qiáng)的類型。（3）半暗煤：煤層中總體相對光澤較弱的類型（4）暗淡煤：煤層中總體相對光澤最弱的類型三、 煤的顯微組分 煤的顯微組分，是指煤在顯微鏡下能能夠區(qū)別和辨識的基本組成成分。分為：在顯微鏡下能觀察到的煤中成煤原始植物組織轉(zhuǎn)變而成的顯

3、微組分。在顯微鏡下能觀察到的無機(jī)礦物質(zhì)。 1.煤的有機(jī)顯微成分 GB/T15588-2013 三組： （1）鏡質(zhì)組（凝膠化組分）：60-80% （2）惰質(zhì)組（絲炭化組分）：10-20% （3）殼質(zhì)組（穩(wěn)定組）：含量不多結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 徐州夏橋徐州夏橋 太原組太原組16煤層煤層 透射光透射光 95無結(jié)構(gòu)無結(jié)構(gòu)均質(zhì)鏡質(zhì)體均質(zhì)鏡質(zhì)體 徐州張小樓徐州張小樓 下石盒子組下石盒子組1煤層煤層 透射光透射光 135 無結(jié)構(gòu)無結(jié)構(gòu)均質(zhì)鏡質(zhì)體均質(zhì)鏡質(zhì)體 湖南漣邵恩口湖南漣邵恩口 龍?zhí)督M龍?zhí)督M2煤層煤層 油浸反射光油浸反射光 270 ，絲質(zhì)體微絲煤，絲質(zhì)體微絲煤 山西朔縣楊澗山西朔縣楊澗 山西組山西組4煤層煤層 透射光

4、透射光55 絲質(zhì)體絲質(zhì)體“星狀星狀”結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 貴州盤縣貴州盤縣 龍?zhí)督M龍?zhí)督MC12煤層煤層 油浸反射光油浸反射光 270 孢子體孢子體 孢子囊孢子囊 徐州張小樓徐州張小樓 山西組山西組7煤層煤層 反射熒光反射熒光 藍(lán)光激發(fā)藍(lán)光激發(fā)135角質(zhì)體角質(zhì)體 滲出瀝青體滲出瀝青體 徐州張小樓徐州張小樓 山西組山西組7煤層煤層 反射熒光反射熒光 藍(lán)光激發(fā)藍(lán)光激發(fā) 230 2.煤的無機(jī)顯微成分煤中的礦物質(zhì) 煤的無機(jī)顯微成分主要是指粘土礦物、黃鐵礦、 石英、方解石等，在顯微鏡下可以進(jìn)行區(qū)分。 粘土類礦物：高嶺石，伊利石，水云母， 硫化物類礦物：黃鐵礦，白鐵礦， 碳酸鹽類礦物：方解石，菱鐵礦， 氧化物類礦物：石

5、英， 硫酸鹽類礦物：石膏， 四、 煤巖學(xué)的應(yīng)用 在顯微鏡下觀察煤的薄片,可以確定成煤植物的種類， 根據(jù)煤中保存的植物遺體(表皮,孢子,花粉)，確定成煤植物的種屬。 煤中礦物質(zhì)的種類、粒度、數(shù)量及其分布特征對煤的可選性影響極大。通過研究顯微組分(包括無機(jī)顯微組分)的組成與其可選性關(guān)系的研究，可以預(yù)測煤的可選性，選擇合理的破碎粒度、選煤工藝和流程。 在煤質(zhì)評價和指導(dǎo)煤炭加工利用時，經(jīng)常出現(xiàn)一些僅用化學(xué)分析的方法所不能解釋的現(xiàn)象，而需應(yīng)用煤巖學(xué)的方法才能解決。第二節(jié) 煤的物理性質(zhì)一、煤的密度1. 真(相對)密度 True Relative Density, TRD (真密度) 1.1 的概念：20時

6、煤的質(zhì)量與同體積(不包括煤的所有孔隙)水的質(zhì)量之比。1.2 真密度的用途： 真密度是煤的主要物理性質(zhì)之一，在研究煤的分子結(jié)構(gòu)、確定煤化程度、制定煤的分選密度時，都會用到煤的真密度。 1.3 的概念：在研究煤質(zhì)時，為了排除煤中礦物質(zhì)的影響，有時用到純煤真密度的概念。它是指煤的有機(jī)質(zhì)的真密度，用(TRD)da表示。 可從TRD和煤的灰分等進(jìn)行計算。1.4 影響煤真密度的因素 影響煤真密度的因素有成因類型、煤巖組成、礦物質(zhì)、煤化程度等。 腐植煤的真密度一般不低于1.25g/cm3，而腐泥煤僅為1.00g/cm3左右。 惰質(zhì)組的密度最大，鏡質(zhì)組次之，殼質(zhì)組最低，隨煤化程度的提高這種差別減小，到無煙煤階

7、段趨于一致。 從低煤化度開始，隨煤化程度的提高，煤的真密度緩慢減小，到碳含量為8689之間的中等煤化程度時，煤的真密度最低，約為1.30g/cm3左右，此后，煤化程度再提高，煤的真密度急劇提高到1.90g/cm3左右。殼質(zhì)組殼質(zhì)組 鏡質(zhì)組鏡質(zhì)組 惰質(zhì)組惰質(zhì)組 煤真密度隨煤化程度的變化是煤分子結(jié)構(gòu)變化的宏觀表現(xiàn)。從化學(xué)結(jié)構(gòu)的角度看，煤的真密度反映了煤分子結(jié)構(gòu)的緊密程度和化學(xué)組成的特點。其中是影響煤真密度的關(guān)鍵因素。（1）分子結(jié)構(gòu)的影響（2）化學(xué)組成的影響 2 煤的視(相對)密度 ARD 2.1 20時單位體積（僅包括煤的內(nèi)部孔隙，不包括顆粒間的空隙）煤的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之比。2.2 視密度的

8、用途煤的視密度可用于計算煤的埋藏量。計算煤的孔隙率3 . 煤的堆積密度(BRD) 3.1 煤的堆積密度是指20下煤的質(zhì)量與同體積包括煤的內(nèi)外孔隙和煤粒間的空隙） 水的質(zhì)量之比。用BRD表示。堆積密度的大小除了與煤的真密度有關(guān)外，主要決定于煤的粒度組成和堆積的密實度。 BRD 是條件性指標(biāo)，受容器的大小、形狀、裝煤方法、煤的水分、粒度等因素的影響。測定容器越大，準(zhǔn)確性越高。 3.2 堆積密度的用途：堆積密度對煤炭生產(chǎn)和加工利用部門在設(shè)計礦車、煤倉、估算煤堆重量、煉焦?fàn)t炭化室和氣化爐的裝煤量等都有很大的實用意義。 二、 煤的機(jī)械性質(zhì) 煤的機(jī)械性質(zhì)是指煤在機(jī)械力作用下，所表現(xiàn)的各種特性，如硬度、脆度

9、、可磨性等，這些性質(zhì)對煤的開采、破碎、燃燒、氣化和成型等工藝過程有實用意義。1. 煤的硬度 刻劃硬度 顯微硬度1.1 煤的刻劃硬度 采用一套具有標(biāo)準(zhǔn)硬度的礦物刻劃煤，得到粗略的相對硬度，稱為刻劃硬度，又叫莫氏硬度。標(biāo)準(zhǔn)礦物的莫氏硬度劃分，煤的硬度一般為14。煤的硬度與煤化程度有關(guān)，中等煤化程度的焦煤，硬度較小，約為22.5，隨著煤化程度的提高，硬度增加，無煙煤的硬度最大，約為4左右。同一煤化程度的煤，惰質(zhì)組的硬度最大，穩(wěn)定組最小，鏡質(zhì)組居中?？虅澯捕鹊臏?zhǔn)確性較差，在科學(xué)研究上采用顯微硬度的指標(biāo)。 表表43 標(biāo)準(zhǔn)礦物的莫氏硬度標(biāo)準(zhǔn)礦物的莫氏硬度礦礦 物物硬度級別硬度級別礦礦 物物硬度級別硬度級別

10、滑滑 石石1長長 石石6石石 膏膏2石石 英英7方解石方解石3黃黃 晶晶8氟氟 石石4剛剛 玉玉9磷灰石磷灰石5金剛石金剛石10 1.2 煤的顯微硬度 顯微硬度屬于壓入硬度的一種。一般采用特殊形狀（如角錐形、圓錐形等）而又非常堅硬的壓入器，施加一定的壓力，使壓入器壓入到樣品表面，形成壓痕，卸除壓力后用顯微鏡測量壓痕的尺寸，如用方形棱錐形金剛石壓入器時，測量壓痕對角線的長度，即可計算出顯微硬度值。 顯微硬度隨煤化程度的變化： 從褐煤開始，顯微硬度隨煤化程度提高而上升，在碳含量為75 % 80 %(長焰煤、氣煤)之間有一個極大值；此后，顯微硬度隨煤化程度提高而下降，在碳含量達(dá)到85%左右最低；煤化

11、程度再提高，顯微硬度又開始上升，到無煙煤階段，顯微硬度幾乎隨煤化程度提高而直線增加。 1.3 煤的可磨性 煤的可磨性是指煤磨碎成粉的難易程度。目前，國際上普遍采用哈特葛羅夫法評定煤的可磨性(Hardgrove grindability index , HGI )。 其基本依據(jù)是研磨煤粉所消耗的功與新產(chǎn)生的表面積成正比。哈特葛羅夫法評定煤可磨性的測定要點是： 將美國某礦區(qū)的煙煤作為標(biāo)準(zhǔn)煤，其可磨性指數(shù)定為100。測定時，先將四個一組可磨性指數(shù)各不相同的標(biāo)準(zhǔn)煤樣，在哈氏可磨儀上研磨，該標(biāo)準(zhǔn)煤樣在規(guī)定條件下，經(jīng)過一定破碎功的研磨，以標(biāo)準(zhǔn)煤的200目篩下物質(zhì)量為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的可磨性指數(shù)為橫坐標(biāo)得一直線

12、，此直線就是該哈氏可磨儀的校準(zhǔn)圖。被測煤樣在哈氏可磨儀上研磨后，根據(jù)200目篩下物的質(zhì)量在校準(zhǔn)圖上即可查出相應(yīng)的可磨性指數(shù)，用HGI表示。HGI越大，表示煤的可磨性越好，煤越容易被磨碎。 可磨性與煤化程度的關(guān)系： 在低煤化度階段，隨煤化程度的增加，煤的可磨性緩 慢 增 加 ， 在 碳 含 量 為87%90%時，可磨性迅速增大，在碳含量為90%左右達(dá)到最大值，此后隨煤化程度的進(jìn)一步提高而迅速下降。 HGI,%HGI,%殼質(zhì)組殼質(zhì)組 鏡質(zhì)組鏡質(zhì)組 惰質(zhì)組惰質(zhì)組密度硬度可磨性三 、 煤的熱性質(zhì) 煤的熱性質(zhì)比熱，導(dǎo)熱性，熱穩(wěn)定性 煤的熱穩(wěn)定性的概念： 煤的熱穩(wěn)定性是塊煤在高溫下保持原來粒度的能力，用T

13、S（Thermal Stability）表示。 熱穩(wěn)定性的用途：固定床燃燒或氣化用燃煤的重要指標(biāo)。煤化程度的影響煤化程度的影響 指在一定溫度范圍內(nèi)，單位質(zhì)量的煤，溫度升高1所需要的熱量（一） 煤的比熱容 cJ Jg g-1-1-1-1 （二）煤的熱重分析在分解溫度（350400）以下，失重量很小200，脫羧基300，開始熱解450，焦油量最大450550，析氣量最大550，縮聚反應(yīng)為主1500，石墨化階段，生產(chǎn)炭素制品熱分解溫度熱分解溫度T Td d：350350400400四、煤的電性質(zhì) 煤的電性質(zhì)包括導(dǎo)電性和介電常數(shù)。1、煤的導(dǎo)電性1.1煤的導(dǎo)電性的概念 煤的導(dǎo)電性是指煤傳導(dǎo)電流的能力。導(dǎo)

14、電性常用電阻率或?qū)щ娐剩娮杪实牡箶?shù)）表示。導(dǎo)電率越大，煤的導(dǎo)電能力越強(qiáng)。利用導(dǎo)電性可以進(jìn)行選煤。 煤的導(dǎo)電有離子導(dǎo)電和電子導(dǎo)電兩種形式，無煙煤以電子導(dǎo)電為主，褐煤是離子導(dǎo)電為主。 1.2 煤導(dǎo)電性的隨煤化程度的變化規(guī)律 褐煤的電阻率較低，隨著，到長焰煤時達(dá)到最大，此后煤化程度加深，煤的電阻率呈緩慢下降趨勢，到碳含量達(dá)到90以上的無煙煤時，電阻率迅速下降。 煤的導(dǎo)電性屬于半導(dǎo)體或?qū)w的范圍。 在中、低變質(zhì)程度階段：煤的電阻率隨礦物質(zhì)含量的增加而減少;在高變質(zhì)程度階段：煤的電阻率隨礦物質(zhì)含量的增加而增大。2、煤的介電常數(shù) 物質(zhì)的介電常數(shù) 是指當(dāng)物質(zhì)介于電容器兩極板間的蓄電量和兩板間為真空時的蓄電

15、量之比。 是綜合反映物質(zhì)極化行為的宏觀物理量。 物質(zhì)在電場作用下，介電常數(shù) 的值越大，導(dǎo)電性越好。 煤化程度是影響煤的介電常數(shù)的主要因素，隨煤化程度的加深，煤的介電常數(shù)減少，在含碳87左右達(dá)到最小，然后又急劇增大。因為年輕煤的極性含氧官能團(tuán)多，極性大，所以 較大；隨煤化程度的加深，含氧官能團(tuán)減少，介電常數(shù)也減少；而年老煤的 增大是因為其導(dǎo)電性增大之故。五、煤的光學(xué)性質(zhì) 煤的透光率：是指煤樣在100的稀硝酸溶液中處理90min，所得有色溶液對一定波長（475nm）的光的透過率。有色溶液透光率的測定有兩種。分光光度計法因其重現(xiàn)性差，一般用得不多，我國國家標(biāo)準(zhǔn)采用目視比色法測定有色溶液的透光率，用P

16、M表示。 PM的用途 ：年輕煤煤化程度指標(biāo)，用于分類。一般年輕褐煤的PM小于30，年老褐煤在3050之間；長焰煤的PM通常大于50；氣煤的PM一般大于90。六、 煤的磁性質(zhì) 煤的有機(jī)質(zhì)一般具有抗磁性，即在外磁場的作用下產(chǎn)生的附加磁場與外磁場的方向相反。磁化率是指磁化強(qiáng)度I（抗磁性物質(zhì)是附加磁場強(qiáng)度）與外磁場強(qiáng)度H之比，用K表示：K=I/H。 在化學(xué)上常用比磁化率表示物質(zhì)磁性的大小。比磁化率是指在高斯磁場強(qiáng)度下，1g物質(zhì)的磁化率。 煤的比磁化率隨煤化程度的提高而直線增加，在碳含量在7991之間出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，增大幅度減緩，此后則急劇增大。即煤的比磁化率在煙煤階段增大幅度較小，無煙煤階段最大，褐煤階段居

17、中。 利用煤與礦物質(zhì)在磁性上的差異，將它們分離開來，即磁選法選煤。 1、 煤的潤濕性 當(dāng)液體和固體接觸時，如果固體分子與液體間的作用力大于液體分子間的作用力，則固體可被液體潤濕，反之，則不能潤濕。 通常采用接觸角表示煤的潤濕性的大小，接觸角越大，煤的潤濕性越差。第三節(jié) 煤的固態(tài)膠體性質(zhì) 煤的潤濕性 g-sg-sl-s2、 煤的潤濕性的隨煤化程度變化規(guī)律 對水而言：隨煤化程度加深，接觸角增大，潤濕性降低； 對苯而言：隨煤化程度加深，接觸角減小，潤濕性提高。 通常，年輕煤對水介質(zhì)的親和性較強(qiáng)，中等以上煤化程度的煤對水的親和性較差。 在煤的浮選脫灰過程中，就是利用煤與礦物質(zhì)親水性的差異進(jìn)行分離的。礦

18、物質(zhì)表現(xiàn)為親水性，而煤一般表現(xiàn)為疏水性，但年輕煤由于分子中含有大量的極性含氧官能團(tuán)，表現(xiàn)為較強(qiáng)的親水性，因而其可浮性較差，不宜采用浮選工藝。 二、 煤的潤濕熱 3.1 潤濕熱的概念：煤被液體潤濕時會釋放出熱量，通常用1g煤被潤濕時釋放出的熱量作為煤的潤濕熱。3.2 潤濕熱的本質(zhì)：年輕煤的潤濕熱較高，但隨著煤化程度的提高而急劇下降，在碳含量為90左右達(dá)到最低值，以后又有所上升。潤濕熱的產(chǎn)生實際上是液體在煤的孔隙內(nèi)表面上發(fā)生吸附作用的結(jié)果。吸附作用越強(qiáng)，比表面積越大，潤濕熱就越高。 3.3 潤濕熱的影響因素 介質(zhì)的種類、礦物質(zhì)的含量等均有影響，但主要與比表面積有關(guān)。試驗表明，煤的潤濕熱大致為0.3

19、90.42J/m2。利用潤濕熱可以大致估計煤的比表面積，但不準(zhǔn)確。 三、 煤的孔隙率和比表面積1、 煤的孔隙率：煤是一種固態(tài)膠體物質(zhì)，其內(nèi)部存在著很多毛細(xì)管和孔隙。 煤內(nèi)部孔隙的體積占煤的整個體積的百分?jǐn)?shù)，稱為孔隙率。 煤中孔隙的孔徑并不均勻，通常根據(jù)孔徑大小將其劃分為大孔、中孔和微孔，分別用Vmac、Vmes和Vmic表示，總孔容用Vt表示?？讖?的劃分如下表所示： 孔類型孔類型孔徑孔徑 ( (nm) )大孔大孔( (macropore) )中孔中孔( (mesopore) )微孔微孔( (micropore) )50502 2505022煤的孔隙率隨煤化程度的變化規(guī)律煤的孔隙率隨煤化程度的

20、變化規(guī)律2、煤的比表面積：單位質(zhì)量的煤內(nèi)部孔隙的面積，m2/g。 煤的比表面積是煤內(nèi)部孔隙的表面積的反映。測定煤比表面積最簡單的方法是甲醇潤濕熱法，這一方法誤差較大，已不再使用，現(xiàn)在多用吸附法測定煤的比表面積，常用的吸附介質(zhì)是氮、氦、氪、氙和二氧化碳。吸附介質(zhì)不同時，測定結(jié)果差別很大。從孔的可接近性和擴(kuò)散活化能來看，多數(shù)人認(rèn)為-78下用二氧化碳測定的結(jié)果較為可靠。表表 用不同吸附介質(zhì)在不同溫度下測得的煤比表面積，用不同吸附介質(zhì)在不同溫度下測得的煤比表面積，m2/gC %dafN2196Kr78CO278CO225Xe095.03417624622422690.009614614614186.2

21、03410712510983.6020801046279.21117921328472.71284198139149第四節(jié) 煤的化學(xué)性質(zhì) 引言： 煤的化學(xué)性質(zhì)是指煤與各種化學(xué)試劑在一定條件下發(fā)生不同化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)。 煤的化學(xué)性質(zhì)研究一向是研究煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)的主要方法，同時也是煤的轉(zhuǎn)化技術(shù)和直接化學(xué)加工利用的基礎(chǔ)。一、 煤的氧化（一）煤氧化的程度 煤的氧化是在一定條件下，氧化劑氧化了煤分子，使結(jié)構(gòu)從復(fù)雜到簡單的轉(zhuǎn)化過程。 氧化的溫度越高、氧化劑越強(qiáng)、氧化的時間越長，氧化產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)就越簡單，從結(jié)構(gòu)復(fù)雜的腐植酸到較簡單的苯羧酸，直至最后被完全氧化為二氧化碳和水。 常用的氧化劑為：高錳酸鉀、重鉻酸鈉

22、、雙氧水、空氣、純氧、硝酸等。一般將煤的氧化分為表面氧化、輕度氧化、中度氧化、深度氧化和完全氧化。煤的氧化程度劃分氧化氧化階段階段主要氧化條件主要氧化條件主要氧化產(chǎn)物主要氧化產(chǎn)物I從常溫到從常溫到100左右，空氣或氧氣氧化左右，空氣或氧氣氧化表面碳氧絡(luò)合物表面碳氧絡(luò)合物煤的表面氧化II100300 被空氣或氧氣氧化；被空氣或氧氣氧化；100 200在堿溶液中被空氣或氧氣氧化；在堿溶液中被空氣或氧氣氧化；80 100被硝酸氧化被硝酸氧化溶于堿的高分子有機(jī)酸溶于堿的高分子有機(jī)酸(再生腐植酸再生腐植酸)煤的輕度氧化可控III200 300在堿溶液中，用空氣或氧氣加壓氧化；在堿溶液中，用空氣或氧氣加壓

23、氧化；堿性介質(zhì)中，用堿性介質(zhì)中，用KMnO4或或H2O2氧化氧化溶于水的復(fù)雜有機(jī)酸溶于水的復(fù)雜有機(jī)酸(次有機(jī)酸次有機(jī)酸)煤的深度氧化可控IV條件與條件與III相同相同,但增加氧化劑用量但增加氧化劑用量,延長反應(yīng)時間延長反應(yīng)時間可溶于水的苯羧酸可溶于水的苯羧酸煤的深度氧化可控V完全氧化完全氧化CO2和和H2O煤的完全氧化（二）煤的風(fēng)化 1、煤風(fēng)化的概念 煤的風(fēng)化是指離地表較近的煤層，經(jīng)受風(fēng)、雪、雨、露、冰凍、日光和空氣中氧等的長時間作用，使煤的性質(zhì)發(fā)生一系列不利變化，如發(fā)熱量下降、灰分增加、黏結(jié)性消失等，這種現(xiàn)象稱為煤的風(fēng)化。 被開采出來存放在地面上的煤，經(jīng)長時間與空氣作用，也會發(fā)生緩慢的氧化作

24、用，使煤質(zhì)發(fā)生變化，這一過程也稱為風(fēng)化作用。 煤風(fēng)化的本質(zhì)是煤的氧化作用過程。2、煤風(fēng)化后的變化 化學(xué)組成的變化：碳元素和氫元素含量下降，氧含量增加，腐植酸含量增加； 物理性質(zhì)的變化：光澤暗淡，機(jī)械強(qiáng)度下降、硬度下降，疏松易碎，表面積增加，對水的潤濕性增大； 工藝性質(zhì)的變化：干餾時的焦油產(chǎn)率下降、發(fā)熱量降低，黏結(jié)性煤的黏結(jié)性下降甚至消失，煤的可浮性變差，浮選回收率下降，精煤脫水困難。 （三）煤的自燃 1、自燃發(fā)生的原因 煤風(fēng)化過程的實質(zhì)是煤的氧化過程，也就是一個放熱過程。如果煤氧化釋放的熱量不能及時散發(fā)，則會被煤吸收而使煤的溫度提高。溫度的提高又促使了煤更加劇烈的氧化，放出的熱量就更多。當(dāng)溫度

25、達(dá)到煤的著火點時就會發(fā)火燃燒，這一過程稱為煤的自燃。 2、防止自燃的措施 防止煤自燃的措施是隔離空氣或增強(qiáng)通風(fēng)，不使熱量積聚。 煤的自燃 紅色的土壤，酥脆的巖石，大地籠罩著白煙，到了晚上可以看到地面飄著紅紅的小火苗。 從明清時期開始，有的已燃燒了幾百年，浪費了大量寶貴的煤炭資源。 20世紀(jì)60年代發(fā)生在內(nèi)蒙古的地下煤火至今困擾著中國。覆蓋4800公里長的區(qū)域，這場煤火每年估計需要消耗2000萬噸煤炭，超過德國全年產(chǎn)出。二、 煤的加氫（一）煤加氫的概念 在一定條件下，通過化學(xué)反應(yīng)在煤的有機(jī)質(zhì)分子上增加氫元素的比例，以改變煤的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 煤加氫分輕度加氫和深度加氫兩種。輕度加氫幾乎不破壞煤的

26、大分子結(jié)構(gòu)，而深度加氫則會對煤的大分子結(jié)構(gòu)徹底破壞，形成小分子化合物。（二）煤加氫的主要目的：制備液體燃料 煤與烴類的元素組成典型數(shù)據(jù)。 通過對煤加氫，可以破壞煤的大分子結(jié)構(gòu)，生成分子量小、H/C原子比大、結(jié)構(gòu)簡單的烴，從而將煤轉(zhuǎn)化為液體油。煤變油工廠 三、煤的氯化 100下在水介質(zhì)中氯化。由于水的強(qiáng)離子化作用， 氯化反就速度很快，煤的轉(zhuǎn)化深度大。 水介質(zhì)中的煤氯化反應(yīng) （1）取代反應(yīng) 氯化反應(yīng)前期主要是芳環(huán)和脂肪側(cè)鏈上的氫被氯取代， RH+Cl2RCl+HCl （2）加成反應(yīng)）加成反應(yīng) 反應(yīng)后期當(dāng)煤中氫含量大為降低后也有加成反應(yīng)產(chǎn)生反應(yīng)后期當(dāng)煤中氫含量大為降低后也有加成反應(yīng)產(chǎn)生R R R R

27、 | | C=C + Cl2 RCCR | | R R Cl Cl 所以煤在氯化中氯含量顯著增加。某褐煤在所以煤在氯化中氯含量顯著增加。某褐煤在80下氯化下氯化9小時，小時，氯化煤含氯量可達(dá)氯化煤含氯量可達(dá)30%以上。以上。四、煤的磺化 煤的磺化是煤與濃硫酸或發(fā)煙硫酸作用發(fā)生的反應(yīng)，生成磺化煤的過程。 RH + HOSO3H R-SO3H + H2O 上述磺化產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥、過篩即得氫型磺化煤，與Na交換制成鈉鹽即為鈉型磺化煤。 磺化煤的用途 磺化煤主要作為表面活性劑用于水質(zhì)軟化、 處理廢水、石油鉆井泥漿調(diào)整等。前三章的內(nèi)容出題：1.以小組為單位，每組4人，老師隨機(jī)分組。2.同組內(nèi)出題題型不

28、同：填空、選擇、判斷、問答題。3.同組出題題目不得相同。4.作業(yè)翻頁需寫參考答案。煤和烴類元素組成比較煤和烴類元素組成比較元素元素?zé)o煙無煙煤煤中揮中揮發(fā)分發(fā)分煙煤煙煤高揮高揮發(fā)分發(fā)分煙煤煙煤褐煤褐煤煤瀝煤瀝青青甲苯甲苯粗石粗石油油汽油汽油甲甲烷烷C C93.793.788.488.480.380.372.772.787.487.491.391.383.883.886867575H H2.42.45.05.05.55.54.24.26.56.58.78.711.111.114142525O O2.42.44.14.111.111.121.321.33.53.5 N N0.90.91.71.71.

29、91.91.21.22.22.2 0.20.2 S S0.60.60.80.81.21.20.60.60.370.37 1.01.0 H/CH/C0.310.310.680.680.820.820.860.860.90.91.141.141.761.761.941.944 44.1 煤中的官能團(tuán)分析 煤結(jié)構(gòu)單元的外圍部分除烷基側(cè)鏈外，還有官能團(tuán)，主要是含氧官能團(tuán)和少量含氮、含硫官能團(tuán)。由于煤的氧含量及氧的存在形式對煤的性質(zhì)影響很大。對低煤化度煤尤為重要，因此進(jìn)行官能團(tuán)分析時，通常把重點放在含氧官能團(tuán)上。 4.1.1 含氧官能團(tuán) 4.1.1.1 主要含氧官能團(tuán)的測定方法 方法原理： 官能團(tuán)+試劑

30、 特征反應(yīng) 量關(guān)系 官能團(tuán)的質(zhì)量/反應(yīng)煤量 官能團(tuán)的百分含量(%) 已可準(zhǔn)確測定：羥基、羧基、羰基、甲氧基、烷基側(cè)鏈、非活性氧 （1）羥基（OH）.羥基，又稱氫氧基。是由一個氧原子和一個氫原子相連組成的一價原子團(tuán)，化學(xué)式-OH。.此原子團(tuán)在有機(jī)化合物中稱為羥基，是醇（ROH）、酚（ArOH）等分子中的官能團(tuán)；在無機(jī)化合物水溶液中以帶負(fù)電荷的離子形式存在（OH-1），稱為氫氧根。當(dāng)羥基與苯環(huán)相連形成苯酚時，可使苯環(huán)致活，顯弱酸性。再進(jìn)基主要進(jìn)入其鄰位、對位。.羥基與氫氧根的區(qū)別：.雖然氫氧根和羥基均為原子團(tuán)，但羥基為官能團(tuán)，而氫氧根為離子。而且含氫氧根的物質(zhì)在水溶液中呈堿性，而含羥基的物質(zhì)的水溶

31、液則多呈偏酸性。.氫氧根和羥基在有機(jī)化學(xué)上的共性是親核性。（1）羥基（OH） 羥基在煤中含量較多，絕大多數(shù)為酚羥基，醇羥基很少。它們存在于泥炭、褐煤和煙煤中，是煙煤的主要含氧官能團(tuán)。 常用的化學(xué)測定方法是將煤樣與Ba(OH)2溶液反應(yīng)。后者可與羧基和酚羥基反應(yīng)，從而測得總酸性基團(tuán)含量，再減去羧基即得酚羥基含量。 反應(yīng)示意式如下： 而醇羥基含量可采用乙酸酐乙?；y得總羥基含量，用差減法求得。含量以m mol/g表示（其他官能團(tuán)表示法與此相同）。 （2）羧基（COOH） 有機(jī)化學(xué)中的基本酸基，所有的有機(jī)酸都可以叫羧酸，由一個碳原子、兩個氧原子和一個氫原子組成，化學(xué)式-COOH。 如醋酸（CH3C

32、OOH）、檸檬酸都含有羧基，這些羧基與烴基直接連接的化合物，叫作羧酸。 羧基是由羰基和羥基組成的基團(tuán)，但羧基的性質(zhì)并非羰基和羥基的簡單加和。確切地說羧基是一個氫原子共享2個氧原子，因為C與2個氧原子之間形成大 鍵，故2個O對H的作用是等價的。 例如，羧基中的羰基在羥基的影響下變得很不活潑，不跟HCN、NaHSO3等親核試劑發(fā)生加成反應(yīng)，而它的羥基比醇羥基容易離解，顯示弱酸性。 此外由于羧基的特殊結(jié)構(gòu)，使它還具有一定醛基（-CHO）的性質(zhì)。 （2）羧基（COOH） 在泥炭、褐煤和風(fēng)化煤中含有羧基，在煙煤中已幾乎不存在。當(dāng)含碳量大于78%時，羧基已不存在。 常用測定方法： 羧基呈酸性，且比乙酸強(qiáng)。

33、 因此羧酸可以與乙酸鈣反應(yīng)然后以標(biāo)準(zhǔn)堿溶液滴定生成的乙酸，反應(yīng)式如下： 羰基無酸性，在煤中含量雖少，但分布很廣。從泥炭到無煙煤都含有羰基，但在煤化度較高的煤中，羰基大部分以醌基形式存在。 比較簡便的測定方法是使煤樣與苯肼溶液反應(yīng)，反應(yīng)如下： 過量的苯肼溶液可用菲啉溶液氧化，測定N2的體積即可求出與羰基反應(yīng)的苯肼量。也可測定煤在反應(yīng)前后的氮含量，根據(jù)氮含量的增加計算出羰基含量，其反應(yīng)式： 煤的浮選示意圖煤的浮選示意圖煤加氫的主要化學(xué)反應(yīng)（4）加氫裂解反應(yīng)煤加氫的主要反應(yīng)，包括芳環(huán)、脂環(huán)的氫化、開環(huán)等，加氫反應(yīng)示例： （5）縮聚反應(yīng) 加氫中，若氫量不足，或溫度太高，或反應(yīng)時間太長，都會發(fā)生加氫裂解

34、的逆反應(yīng)，即縮聚反應(yīng)。其結(jié)果是煤發(fā)生脫氫炭化，生成半焦乃至焦 水 墨 商 業(yè) 計 劃 書水 墨 商 業(yè) 計 劃 書A business planLOREM IPSUM DOLOR Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation Lorem ipsum dolor sit amet, consec

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38、um dolor sit amet, consectetur adipisicing elit , sed do eiusmodLOREM IPSUM DOLORLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua.1. 年度工作概述年度工作概述2. 成功項目展示成功項目展示3. 工作存在不足工作存在不足4. 明年工作計劃明年工作計劃CONTENTS01年 度 工 作 概 述年 度 工 作 概 述A n

39、 n u a l w o r k s u m m a r yTEXTTEXTTEXTA man is not old as long as he is seeking something. A man is not old until regrets take the place of dreams. I can make it through the rain. I can stand up once again on my own. Ones real value first lies in to what degree and what sense he set himself.ADD

40、YOUR TEXT TEXTTEXTTEXTA man is not old as long as he is seeking something. A man is not old until regrets take the place of dreams. I can make it through the rain. I can stand up once again on my own.ADD YOUR TEXT Please add your titleADD TITLEIt was the best of times, it was the worst of times; it

41、was the age of wisdom, it was the age of foolishness. ADD TITLEIt was the best of times, it was the worst of times; it was the age of wisdom, it was the age of foolishness. ADD TITLEIt was the best of times, it was the worst of times; it was the age of wisdom, it was the age of foolishness. Please a

42、dd your title1Enter textAlbert Einstein: Logic will get you from A to B. Imagination will take you everywhere.2Enter textAlbert Einstein: Logic will get you from A to B. Imagination will take you everywhere.ADD YOUR TEXTADD YOUR TEXTADD YOUR TEXTADD YOUR TEXTIt was the best of times, it was the wors

43、t of timesIt was the best of times, it was the worst of timesIt was the best of times, it was the worst of timesIt was the best of times, it was the worst of timesPlease add your titleClick here to add your title.Click here to add your title.Here add your title.Click here to add your title.Click her

44、e to add your title.Click here to add your title.Here add your title.1擁有1ADD YOUR TEXTRAPIDPPT differs from the traditional production model, and create a new PPT experience. RAPIDPPT differs from the traditional production model, and create a new PPT experience.2. 1ADD YOUR TEXTRAPIDPPT differs fro

45、m the traditional production model, and create a new PPT experience. RAPIDPPT differs from the traditional production model, and create a new PPT experience. RAPIDPPT differs from the traditional production model, and create a new PPT experience.2Please add your titleADD TITLEIt was the best of time

46、s, it was the worst of times;ADD TITLEIt was the best of times, it was the worst of timesPlease add your titleIt was the best of times, it was the worst of times; it was the age of wisdom, it was the age of foolishness It was the best of times, it was the worst of times; it was the age of wisdom, it

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54、ck here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.ADD TITLEPlease add your titleClick here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.單擊編輯標(biāo)題單擊編輯標(biāo)題A man is not old as long as he is see

55、king something A man is not old as long as he is seeking something。 add your title A man is not old as long as he is seeking something A man is not old as long as he is seeking something A man is not old as long as he is seeking somethingPlease add your title124CLICK TO ADD YOUR TEXT HEREA man is no

56、t old as long as he is seeking something. A man is not old until regrets take the place of dreams. I can make it through the rain. I can stand up once again on my own. Ones real value first lies in to what degree and what sense he set himself.A man is not old as long as he is seeking something. A ma

57、n is not old until regrets take the place of dreams. I can make it through the rain. I can stand up once again on my own. Ones real value first lies in to what degree and what sense he set himself.Click here to add your title Click here to add your title ADD TITLEADD TITLEADD TITLEADD TITLEClick here to add your title Click here to add your title Click here to add your title Click here to add your title Click here to add your title Click here to add your title A man