《煤化學(xué)(朱銀惠)（第四版）》課后參考答案4-7章 朱銀惠、郭立達(dá)主編

第四章復(fù)習(xí)思考題答案1.煤的基本結(jié)構(gòu)單元可分為哪幾部分？它們與煤化程度的關(guān)系如何？答：煤是許許多多的基本結(jié)構(gòu)單元組合而成的大分子結(jié)構(gòu)?；窘Y(jié)構(gòu)單元包括規(guī)則部分和不規(guī)則部分。規(guī)則部分為結(jié)構(gòu)單元的核心部分，由幾個(gè)或十幾個(gè)苯環(huán)、脂環(huán)、氫化芳香環(huán)及雜環(huán)（含氮、氧、硫）所組成。隨著煤化程度的增大，苯核逐漸增多。隨著煤化程度的增大，苯核逐漸增多。煤結(jié)構(gòu)單元的不規(guī)則部分主要是含氧官能團(tuán)、含硫官能團(tuán)、含氮官能團(tuán)和烷基側(cè)鏈。通常它們的數(shù)量隨著煤化程度增加而減少。2.為什么說(shuō)煤的有機(jī)質(zhì)部分不是單一的化合物？答：煤是以有機(jī)體為主，并具有不同的分子量、不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的一組“相似化合物”的混合物。它不象一般的聚合物，是由相同化學(xué)結(jié)構(gòu)的單體聚合而成的。因此，構(gòu)成煤的大分子聚合物的“相似化合物”被稱作基本結(jié)構(gòu)單元。也就是說(shuō)，煤是許許多多的基本結(jié)構(gòu)單元組合而成的大分子結(jié)構(gòu)。所以說(shuō)煤的有機(jī)質(zhì)部分不是單一的化合物。3.煤結(jié)構(gòu)單元周圍的含氧官能團(tuán)有哪些？它們與煤化程度的關(guān)系如何？答：煤結(jié)構(gòu)單元周圍的含氧官能團(tuán)有羧基、酚羥基、羰基、醌基和甲氧基等，煤化程度越低，這一部分的比例越大。隨煤化程度增大，含氧管能團(tuán)比例降低。4.煤的基本結(jié)構(gòu)單元與有機(jī)高分子中的單體有何不同？答：煤是許許多多的基本結(jié)構(gòu)單元組合而成的大分子結(jié)構(gòu)。所以說(shuō)煤的有機(jī)質(zhì)部分不是單一的化合物。而有機(jī)高分子中的單體是由相同化學(xué)結(jié)構(gòu)的單體聚合而成的。5.煤結(jié)構(gòu)中的橋鍵主要有哪些類型？答：煤結(jié)構(gòu)中的橋鍵有以下四類：（1）次甲基鍵—CH2—，—CH2—CH2—，—CH2—CH2—CH2等；（2）醚鍵和硫醚鍵—O—，—S—，—S—S—等；（3）次甲基醚鍵—CH2—O—，—CH2—S—等；（4）芳香碳-碳鍵Car—Car。6．簡(jiǎn)述煤有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本概念。答：煤是以有機(jī)體為主，并具有不同的分子量、不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的一組“相似化合物”的混合物。煤的分子結(jié)構(gòu)的基本單元是大分子芳香族稠環(huán)化合物，也稱大分子六碳環(huán)平面網(wǎng)格。在大分子綢環(huán)周圍，連接有很多烴類側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，氧鍵和各種官能團(tuán)，側(cè)鏈和氧鍵又將大分子碳網(wǎng)格在空間以不同角度互相連接起來(lái)，構(gòu)成了煤的復(fù)雜的大分子結(jié)構(gòu)。碳原子大部分集中在六碳環(huán)平面網(wǎng)格內(nèi)，氫、氧等基本上集中在平面網(wǎng)格周圍的側(cè)鏈中。7．煤的基本結(jié)構(gòu)單元的參數(shù)有哪些？答：芳碳率、芳?xì)渎?、芳環(huán)率、環(huán)縮合度指數(shù)、環(huán)指數(shù)、芳環(huán)緊密度、芳族大小、聚合強(qiáng)度、聚合度。8．不同煤化程度煤的結(jié)構(gòu)有何差異？答：低煤化程度的煤含有較多的非芳香結(jié)構(gòu)和含氧基團(tuán)，芳香核心較小。除化學(xué)交聯(lián)發(fā)達(dá)外，分子內(nèi)和分子間的氫鍵力對(duì)其也有重要影響，其結(jié)構(gòu)無(wú)方向性，孔隙度和比表面積較大。中等變質(zhì)程度的煙煤（肥煤和焦煤）的含氧基團(tuán)和烷基側(cè)鏈減少，結(jié)構(gòu)單元間的平行定向程度有所提高。分子間交聯(lián)最少，附在芳香結(jié)構(gòu)上的環(huán)烷環(huán)較多，有較強(qiáng)的供氫能力。這種煤的許多性質(zhì)在煤化過(guò)程中處于轉(zhuǎn)折點(diǎn)。更高煤化程度的煤向高度縮合的石墨化結(jié)構(gòu)發(fā)展，芳香碳-碳交聯(lián)增加，物理上出現(xiàn)各向異性，化學(xué)上具有明顯的惰性。9．煤結(jié)構(gòu)中的氧存在形式有哪些？有機(jī)硫的存在形式有哪些？答：煤結(jié)構(gòu)中氧的存在形式有含氧官能團(tuán)如羧基、酚羥基、羰基、醌基和甲氧基，還有醚鍵和雜環(huán)；有機(jī)硫的存在形式有巰基、硫醚和噻吩等；什么是煤的環(huán)縮合度指數(shù)？如何表示？它和芳碳率的關(guān)系如何？答：煤的環(huán)縮合度指數(shù)2（）2（)——其中N(R)為基本結(jié)構(gòu)單元中縮合環(huán)的數(shù)目，N(C)為基本結(jié)構(gòu)單元中的碳原子數(shù)。環(huán)縮合度指數(shù)與芳碳率f之間有如下的關(guān)系：2（）=2－f－煤的工藝性質(zhì)復(fù)習(xí)思考題參考答案：1．什么是煤的熱解？黏結(jié)性煙煤的高溫干餾過(guò)程分為哪幾個(gè)階段？每個(gè)階段各有什么特征？答：將煤在惰性氣氛中（隔絕空氣的條件下）持續(xù)加熱至較高溫度時(shí)發(fā)生的一系列物理變化和化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜過(guò)程稱為煤的熱解，或稱熱分解或干餾。黏結(jié)性煙煤的高溫干餾過(guò)程大致可分為三個(gè)階段：第一階段：室溫～活潑分解溫度Td（300～350℃），這一階段主要是煤的干燥脫吸階段。在這一過(guò)程中，煤的外形基本上沒(méi)有變化，一定溫度下進(jìn)行脫水、脫氣。第二階段：活潑分解溫度（Td～600℃），這一階段的特征是活潑分解，以分解和解聚反應(yīng)為主，生成或排出大量揮發(fā)物（煤氣或焦油）。第三階段（600～1000℃），這一階段又稱二次脫氣階段，以縮聚反應(yīng)為主，半焦分解生成焦炭，析出的焦油量極少。題1圖典型煙煤的熱解過(guò)程煤在熱解過(guò)程中主要發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)？答：①分解溫度（<300～350℃）以下的反應(yīng)： ②活潑分解階段（分解溫度Td～550℃）的主要化學(xué)反應(yīng)包括煤有機(jī)質(zhì)的裂解反應(yīng)、一次熱解產(chǎn)物中的揮發(fā)物在逸出過(guò)程中的分解及化合反應(yīng)和裂解殘留物的縮聚反應(yīng)。Ⅰ.裂解反應(yīng)Ⅱ.一次熱解產(chǎn)物的二次熱解反應(yīng) 裂解反應(yīng)產(chǎn)物中的揮發(fā)性成分在析出過(guò)程中受到更高溫度的作用產(chǎn)生二次熱解反應(yīng)。其主要反應(yīng)有a．裂解反應(yīng)b．芳構(gòu)化反應(yīng)：c．加氫反應(yīng)d．縮合反應(yīng)e．橋鍵分解（3）二次脫氣階段的反應(yīng)（約550～900℃）當(dāng)熱解溫度升高到約550℃時(shí)，膠質(zhì)體開始固化形成半焦，縮聚反應(yīng)已經(jīng)開始。在700℃以上，主要是多環(huán)芳香核的縮合程度急劇增加，一些低相對(duì)分子質(zhì)量的芳香化合物如苯、萘、聯(lián)苯甚至乙烯等也參與了縮聚反應(yīng)，并在反應(yīng)中放出大量的氫氣。如：什么是膠質(zhì)體？通常從哪幾個(gè)方面描述膠質(zhì)體的性質(zhì)？答：當(dāng)煤樣在隔絕空氣條件下加熱至一定溫度時(shí)，煤粒開始分解并有氣體產(chǎn)物析出，隨著溫度的不斷上升，有焦油析出，在350～420℃時(shí)，煤粒的表面上出現(xiàn)了含有氣泡的液相膜，此時(shí)液相膜開始軟化，許多煤粒的液相膜匯合在一起，形成了氣、液、固三相為一體的黏稠混合物，這種混合物稱為膠質(zhì)體。膠質(zhì)體的性質(zhì)通常從溫度間隔、透氣性、流動(dòng)性和膨脹性等方面進(jìn)行描述。什么是煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性？它們有何區(qū)別和聯(lián)系？答：煤的黏結(jié)性是指煤在隔絕空氣條件下加熱時(shí)，形成具有可塑性的膠質(zhì)體，黏結(jié)本身或外加惰性物質(zhì)的能力。煤的結(jié)焦性是指在工業(yè)條件下將煤煉成焦炭的性能。二者的區(qū)別和聯(lián)系：煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性關(guān)系密切，結(jié)焦性包括保證結(jié)焦過(guò)程能夠順利進(jìn)行的所有性質(zhì)，黏結(jié)性是結(jié)焦性的前提和必要條件。黏結(jié)性好的煤，結(jié)焦性不一定就好（如肥煤）。但結(jié)焦性好的煤，其黏結(jié)性一定好。膠質(zhì)層指數(shù)用哪些指標(biāo)來(lái)描述？簡(jiǎn)述膠質(zhì)層指數(shù)測(cè)定的方法要點(diǎn)。答：膠質(zhì)層指數(shù)用膠質(zhì)層最大厚度Y，最終收縮率X，體積曲線三個(gè)指標(biāo)來(lái)描述。膠質(zhì)層指數(shù)測(cè)定的方法要點(diǎn)：將煤置于底部帶有小孔眼的活底特制鋼杯中，上部壓帶有小孔眼的活塞，活塞與裝有砝碼的杠桿相連，對(duì)煤施加0．1Mpa的壓力，對(duì)煤樣從底部單向加熱。膠質(zhì)層最大厚度Y值與煤質(zhì)有何關(guān)系？用它反映煤的黏結(jié)性有何優(yōu)點(diǎn)和局限性？答：膠質(zhì)層最大厚度Y值與煤質(zhì)的關(guān)系：膨脹度大，所測(cè)的Y值顯著偏高，而煤的粘結(jié)性主要與液體的量關(guān)，煤在熱解過(guò)程中所產(chǎn)生的液體量越多，煤的粘結(jié)性越好。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)定簡(jiǎn)單，重現(xiàn)性好，對(duì)中等煤化程度煤的粘結(jié)性區(qū)分能力強(qiáng)；用本法所測(cè)膠質(zhì)層指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)煤的粘結(jié)性和煉焦配煤基本適用，且煤樣的Y值具有加和性，對(duì)配煤有一定的幫助；不僅可以測(cè)定Y值,而且可以確定膠質(zhì)體溫度間隔，最終收縮度，體積曲線和焦塊特征等。局限性:膠質(zhì)層厚度Y值只能表示膠質(zhì)體的數(shù)量而不能反應(yīng)膠質(zhì)體的質(zhì)量。舉例說(shuō)明體積曲線是如何反映煤的膠質(zhì)體性質(zhì)的。答：體積曲線的形狀與煤在膠質(zhì)體狀態(tài)的性質(zhì)有直接關(guān)系，它取決于膠質(zhì)體分解時(shí)產(chǎn)生的氣體析出量、析出強(qiáng)度、膠質(zhì)層厚度和透氣性以及半焦的裂紋等。如題7圖所示，如果膠質(zhì)體透氣性很好，且煤的主要熱分解是在半焦形成之后進(jìn)行的，則體積曲線呈平滑下降形；如果膠質(zhì)體不透氣，底部半焦層的裂紋又比較少，再加上熱解氣體無(wú)法逸出，煤杯內(nèi)煤樣的體積就隨溫度升高而增大，直到膠質(zhì)體全部固化后體積才減小，這時(shí)曲線呈“山”型；如果膠質(zhì)體膨脹不大，氣體逸出也慢，那么煤的體積曲線呈波形下降；如果膠質(zhì)體不透氣，底部半焦裂紋又比較多，膠質(zhì)體體積膨脹，聚集的氣體從半焦的裂隙中逸出，則體積下降，但隨著溫度的升高，很快又生成新的膠質(zhì)體和大量的氣體，這些氣體又在膠質(zhì)體內(nèi)部重新聚集，使膠質(zhì)體體積膨脹，當(dāng)氣體聚集到一定程度時(shí)，半焦又產(chǎn)生裂紋，所聚集的的氣體從半焦的裂隙中逸出，則體積又下降，這個(gè)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行，使膠質(zhì)體體積曲線時(shí)起時(shí)伏呈“之”字型；除此之外，還有其它的一些類型的曲線如“之”、“山”混合形、微波型等。題題7圖膠質(zhì)層體積曲線類型圖什么是羅加指數(shù)？它是如何測(cè)定的？它和煤質(zhì)有何關(guān)系？答：羅加指數(shù)是測(cè)試煙煤黏結(jié)能力的指標(biāo)，是基于有黏結(jié)能力的煙煤在煉焦過(guò)程中具有黏結(jié)本身或惰性物質(zhì)（如無(wú)煙煤）的能力。測(cè)定羅加指數(shù)的方法要點(diǎn)為：將1g粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣和5g標(biāo)準(zhǔn)無(wú)煙煤（標(biāo)準(zhǔn)無(wú)煙煤是指Ad<4%、Vdaf在4%～5%、粒度在0.3～0.4mm的無(wú)煙煤，中國(guó)現(xiàn)在都用寧夏汝箕溝的無(wú)煙煤并經(jīng)1.7g·cm-3重液洗選，下同）在坩堝內(nèi)混合均勻并鋪平，加上鋼質(zhì)砝碼，在850℃下焦化15min后，取出冷卻至室溫，稱量得殘焦的總質(zhì)量為m；用1mm的圓孔篩篩分，稱量得篩上物的質(zhì)量為m1；將篩上物裝入羅加轉(zhuǎn)鼓中以（50±2）r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)磨5min，再用1mm圓孔篩篩分，稱量得篩上物質(zhì)量為m2；將篩上物在轉(zhuǎn)鼓中重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)5min后再次篩分，稱量得篩上物質(zhì)量為m3；將篩上物再一次進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)，稱量得篩上物質(zhì)量為m4，按下面公式計(jì)算羅加指數(shù)：式中m——焦化后焦渣總量，g；m1——焦渣過(guò)篩，其中大于1mm焦渣的重量，g；m2——第一次轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)后過(guò)篩，其中大于1mm焦渣的質(zhì)量，g；m3——第二次轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)后過(guò)篩，其中大于1mm焦渣的質(zhì)量，g；m4——第三次轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)后過(guò)篩，其中大于1mm焦渣的質(zhì)量，g。它和煤質(zhì)的關(guān)系：中國(guó)不同煤化程度煤的羅加指數(shù)煤種長(zhǎng)焰煤氣煤肥煤肥氣煤焦煤瘦煤貧煤年輕無(wú)煙煤R.I.0～1515～8575～9040～8560～855～60≤50題題9圖煤的黏結(jié)指數(shù)與羅加指數(shù)的關(guān)系黏結(jié)指數(shù)和羅加指數(shù)有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：黏結(jié)指數(shù)和羅加指數(shù)的區(qū)別和聯(lián)系：黏結(jié)指數(shù)對(duì)強(qiáng)黏結(jié)性和弱黏結(jié)性的煤區(qū)分能力都有所提高，而且黏結(jié)指數(shù)的測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性好。與羅加指數(shù)的測(cè)定比較，黏結(jié)指數(shù)的測(cè)定更為簡(jiǎn)便。黏結(jié)指數(shù)與羅加指數(shù)的相關(guān)關(guān)系見題9圖。簡(jiǎn)述奧亞膨脹度測(cè)定的方法要點(diǎn)，測(cè)定結(jié)果可得到哪些指標(biāo)？舉例說(shuō)明膨脹曲線與煤質(zhì)間的關(guān)系。答：奧亞膨脹度測(cè)定的方法要點(diǎn)：將粒度小于0.15mm的煤樣10g與1mL水混勻，在鋼模內(nèi)按規(guī)定方法壓制成煤筆（長(zhǎng)60mm），放在一根內(nèi)部非常光潔的標(biāo)準(zhǔn)口徑的膨脹管內(nèi)，其上放置一根連有記錄筆的能在管內(nèi)自由滑動(dòng)的鋼桿（膨脹桿）。將上述裝置放入已預(yù)熱到330℃的電爐中加熱，升溫速度保持3℃/min。加熱至500～550℃為止。測(cè)定結(jié)果可得到的指標(biāo)有：軟化溫度T1、開始膨脹溫度T2、固化溫度T3、最大收縮度a和膨脹度b。煤的性質(zhì)不同，膨脹的高低、快慢也不相同。換句話說(shuō)，膨脹桿運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和位置與煤的性質(zhì)（氣體析出速度、塑性體的量、黏度、熱穩(wěn)定性等）有密切的關(guān)系。題10圖a為典型煙煤的體積膨脹曲線，煤的膨脹曲線超過(guò)零點(diǎn)后達(dá)到水平，這種情況稱為“正膨脹”；若膨脹曲線在恢復(fù)到零點(diǎn)線前達(dá)到水平，則稱之為“負(fù)膨脹”，見題10圖b；若收縮后沒(méi)有回升，則結(jié)果以“僅收縮”表示，見題10圖-c；如果最終的收縮曲線不是完全水平的，而是緩慢向下傾斜，規(guī)定以500℃處的收縮值報(bào)出，見題10圖-d。題10圖題10圖典型膨脹曲線示意圖簡(jiǎn)述基氏流動(dòng)度測(cè)定的方法要點(diǎn)。測(cè)定結(jié)果可得到哪些指標(biāo)？基氏流動(dòng)度與煤質(zhì)有何關(guān)系？答：基氏流動(dòng)度測(cè)定的方法要點(diǎn)：將5g粒度小于0.425mm粉煤裝入煤甑中，煤甑中央沿垂直方向裝有攪拌器，向攪拌器軸施加恒定的扭矩。將煤甑放入已加熱至規(guī)定溫度的鹽浴內(nèi)，以3℃/min的速度升溫。題11圖幾種煙煤的基氏流動(dòng)度曲線測(cè)定結(jié)果可得到下列指標(biāo)：軟化溫度Tp，最大流動(dòng)溫度Tmax，固化溫度Tk題11圖幾種煙煤的基氏流動(dòng)度曲線基氏流動(dòng)度與煤化程度有關(guān)，見題11圖所示。一般氣肥煤的流動(dòng)度最大，肥煤的曲線平坦而寬，它的膠質(zhì)體停留在較大流動(dòng)時(shí)的時(shí)間較長(zhǎng)。有些肥氣煤的最大流動(dòng)度雖然很大，但曲線陡而尖，說(shuō)明該膠質(zhì)體處于較大流動(dòng)性的時(shí)間較短。什么是煤的篩分實(shí)驗(yàn)？篩分實(shí)驗(yàn)?zāi)軐⒚悍譃槟男┝６燃?jí)別，有何意義？答：煤的篩分實(shí)驗(yàn)是測(cè)定煤炭粒度組成和各粒級(jí)質(zhì)量的一種基本方法，是將煤試樣由最大孔到最小孔逐級(jí)進(jìn)行篩分。根據(jù)篩孔大?。?50mm、100mm、50mm、25mm、13mm、6mm、3mm、1mm、0.5mm（根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，可取消或增加某些篩孔的篩子），將煤樣分為若干個(gè)粒度級(jí)別。如>150mm、150～100mm、100～50mm、50～25mm、25～13mm、13～6mm、6～3mm、3～1mm、1～0.5mm、<0.5mm十個(gè)粒度級(jí)，將這十個(gè)粒級(jí)的煤分別稱重，就可得到各粒級(jí)在總煤樣中的百分含量即為煤的粒度組成。什么是煤的浮沉實(shí)驗(yàn)？浮沉實(shí)驗(yàn)有何實(shí)際意義？答：煤的浮沉實(shí)驗(yàn)是指：實(shí)驗(yàn)時(shí)把原煤樣放在不同密度的溶液中，從最低密度逐級(jí)向最高密度進(jìn)行浮沉，將煤分成若干個(gè)密度級(jí)別，并對(duì)每一個(gè)密度級(jí)別的煤進(jìn)行采樣化驗(yàn)，最終得出不同密度級(jí)別的產(chǎn)率和質(zhì)量特征。通過(guò)浮沉實(shí)驗(yàn)，測(cè)定原煤的密度組成。可以了解不同密度成分在原煤中的數(shù)量和質(zhì)量，據(jù)此判斷重選的難易程度，即確定物料的可選性。同時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品的浮沉實(shí)驗(yàn)，對(duì)重選工藝效果進(jìn)行評(píng)定，從而對(duì)分選過(guò)程實(shí)行最佳控制。什么是煤的可選性？可選性曲線是怎樣繪制的？分別說(shuō)明它們的意義。答：煤的可選性是指通過(guò)分選改善原煤質(zhì)量的難易程度，也即原煤的密度組成對(duì)重力分選難易程度的影響。繪制可選性曲線：一般采用200mm×200mm的坐標(biāo)紙，左側(cè)縱坐標(biāo)從上到下表示浮物的題14圖煤的可選性曲線題14圖煤的可選性曲線分別說(shuō)明煤的可選性曲線的意義：①原煤灰分分布曲線λ：表示原煤灰分在各密度級(jí)中的分布情況，或初步判斷原煤的可選性。當(dāng)曲線垂直部分突然轉(zhuǎn)變?yōu)樗剑怪辈糠炙拿娣e甚小，表示各累計(jì)浮物（精煤）灰分小，所以容易洗選。若灰分特性曲線接近于直線型，表示各累積浮物與沉物的灰分接近，則煤的可選性差。②浮物曲線β：反映浮上物的累計(jì)質(zhì)量百分率與其平均灰分之間的關(guān)系，即每一點(diǎn)都是表示從最低密度開始到該點(diǎn)為止的總浮物的平均灰分。當(dāng)產(chǎn)率為100%時(shí)，則表示全部煤的平均灰分，即原煤的灰分。β曲線灰分最低點(diǎn)和λ曲線上的最低點(diǎn)兩者將重合在一起。這樣就很容易從β曲線上查出某一精煤灰分時(shí)產(chǎn)率，或某一產(chǎn)率時(shí)精煤灰分。③沉物曲線θ：可反映沉物累計(jì)產(chǎn)率和其平均灰分的關(guān)系。沉物曲線的灰分最低點(diǎn)應(yīng)是原煤灰分，灰分最高點(diǎn)應(yīng)與λ曲線終點(diǎn)重合。④密度曲線δ：反映任一密度的浮物或沉物的累計(jì)產(chǎn)率。密度曲線上任一點(diǎn)在橫坐標(biāo)（密度坐標(biāo)）上的讀數(shù)表示某一理論上的分選密度，該點(diǎn)在曲線左邊縱坐標(biāo)上的讀數(shù)是小于這個(gè)分選密度的精煤量，在右邊的縱坐標(biāo)上的讀數(shù)是大于這個(gè)密度的尾煤量。何為煤對(duì)二氧化碳的反應(yīng)性？它與煤質(zhì)有何關(guān)系？答：煤對(duì)二氧化碳的反應(yīng)性是指以二氧化碳的還原率來(lái)表示煤的反應(yīng)性。題15圖煤的反應(yīng)性曲線煤對(duì)二氧化碳的反應(yīng)性與煤質(zhì)的關(guān)系：不同煤化程度的煤及其干餾所得的殘焦或焦炭的氣孔率、題15圖煤的反應(yīng)性曲線什么是煤的燃點(diǎn)？它與煤質(zhì)有何關(guān)系？煤的燃點(diǎn)測(cè)定有何實(shí)際意義？答：煤的燃點(diǎn)是將煤加熱到開始燃燒時(shí)的溫度，叫做煤的燃點(diǎn)（也稱著火點(diǎn)，臨界溫度或發(fā)火溫度）。煤的燃點(diǎn)與煤質(zhì)的關(guān)系是：煤的燃點(diǎn)隨煤化程度的增加而增高。不同煤化程度煤的燃點(diǎn)見下表：煤種褐煤長(zhǎng)焰煤氣煤肥煤焦煤無(wú)煙煤燃點(diǎn)/℃260～290290～330330～340340～350370～380～400煤的燃點(diǎn)測(cè)定的實(shí)際意義：①煤受到氧化或風(fēng)化后燃點(diǎn)明顯下降，據(jù)此能判斷煤的氧化程度或確定采樣點(diǎn)是否已通過(guò)風(fēng)化、氧化帶；②還可以根據(jù)氧化煤樣與還原煤樣的燃點(diǎn)溫度之差值△T（℃）來(lái)判斷煤自燃的難易程度。從煤的分子結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)出發(fā)，說(shuō)明為什么中等煤化程度的煤黏結(jié)性好。答：煤黏結(jié)性的好壞，取決于煤熱分解過(guò)程中形成膠質(zhì)體的數(shù)量和質(zhì)量。在相同的加熱條件下，一般煤所產(chǎn)生的液體量越多，形成的膠質(zhì)體的量也就越多，黏結(jié)性也就越好。煤熱解時(shí)產(chǎn)生的液體量的多少取決于煤的組成和結(jié)構(gòu)。而中等煤化程度的煤（如肥煤、焦煤），其側(cè)鏈數(shù)目中等，含氧量較少，煤熱分解產(chǎn)物中液體量較多且熱穩(wěn)定性高，形成膠質(zhì)體的數(shù)量多，黏結(jié)性好。復(fù)習(xí)思考題1.新的《中國(guó)煤炭分類》方案使用了哪些分類指標(biāo)？將煤分為哪些大類？答：新的《中國(guó)煤炭分類》方案使用的指標(biāo)有：干燥無(wú)灰基揮發(fā)分（表示煤化程度）、干燥無(wú)灰基氫含量（劃分無(wú)煙煤小類）、恒濕無(wú)灰基高位發(fā)熱量、透光率（劃分褐煤和長(zhǎng)焰煤）、黏結(jié)指數(shù)（表示煙煤的黏結(jié)性）、膠質(zhì)層最大厚度和奧亞膨脹度（區(qū)分強(qiáng)黏結(jié)煤）。依據(jù)以上分類指標(biāo)，將煤劃分為14大類、17小類。14大類按照煤化程度由高到低的順序依次為：無(wú)煙煤、貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、氣肥煤、氣煤、1/2中黏煤、弱黏煤、不黏煤及長(zhǎng)焰煤、褐煤。2.《中國(guó)煤炭分類》方案中，褐煤、煙煤、無(wú)煙煤的數(shù)碼編號(hào)中個(gè)位數(shù)字和十位數(shù)字各代表什么意義？答：褐煤的兩位數(shù)碼中，十位上的數(shù)值是“5”，以此表示褐煤；個(gè)位上的數(shù)值（1~2）表示煤化程度，且數(shù)值越大，煤化程度越高。煙煤的兩位數(shù)碼中，十位上的數(shù)值（1~4）表示煤化程度，且數(shù)值越大，煤化程度越低；個(gè)位上的數(shù)值（1~6）表示黏結(jié)性，且數(shù)值越大，黏結(jié)性越好。無(wú)煙煤的兩位數(shù)碼中，十位上的數(shù)值是“0”，以此表示無(wú)煙煤；個(gè)位上的數(shù)值（1~3）表示煤化程度，且數(shù)值越大，煤化程度越低。3.中國(guó)煤炭編碼系統(tǒng)采用哪些參數(shù)？答：中國(guó)煤炭編碼系統(tǒng)采用8個(gè)參數(shù)12位數(shù)碼組成的編碼系統(tǒng)，其中鏡質(zhì)組平均隨機(jī)反射率Rran，發(fā)熱量Qgr,daf（對(duì)于低煤階煤用Qgr,maf），揮發(fā)分Vdaf和全水分Mt（對(duì)于低煤階煤）作為煤階參數(shù)；采用黏結(jié)性指數(shù)GR·I（對(duì)于高、中煤階煤）、焦油產(chǎn)率Tar,daf，（對(duì)于低煤階煤）、發(fā)熱量和揮發(fā)分作為重要工藝參數(shù)；采用灰分產(chǎn)率Ad和全硫St,d作為煤對(duì)環(huán)境影響的參數(shù)。4.國(guó)際煤分類方案中使用了哪些指標(biāo)？答：國(guó)際煤分類方案中使用的指標(biāo)包括：采用鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率作為煤階指標(biāo)，并在低煤階煤階段以煤層煤水分作為煤階輔助指標(biāo)；采用鏡質(zhì)組含量作為煤巖相組成指標(biāo)；以干基灰分產(chǎn)率作為煤的品味指標(biāo)。5.簡(jiǎn)述褐煤的煤質(zhì)特征及利用途徑。答：褐煤的煤質(zhì)特征是：水分大、孔隙大、密度小、揮發(fā)分高、不黏結(jié)，含有不同數(shù)量的腐植酸。煤中氫含量高達(dá)15%—30%，化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性差。塊煤加熱時(shí)破碎嚴(yán)重，存放在空氣中容易風(fēng)化，碎裂成小塊甚至粉末。發(fā)熱量低，煤灰溶點(diǎn)大都較低，煤灰中常有較多的氧化鈣。褐煤的利用途徑：大多用作發(fā)電廠鍋爐的燃料，也可用作化工原料，有些褐煤可用來(lái)制造磺化煤或活性碳，有些褐煤可用作提取褐煤蠟的原料，腐植酸含量高的年輕褐煤可用來(lái)提取腐植酸，生產(chǎn)腐植酸銨等有機(jī)肥料。6.簡(jiǎn)述無(wú)煙煤的煤質(zhì)特征及利用途徑。答：無(wú)煙煤的煤質(zhì)特征是：揮發(fā)分產(chǎn)率低，固定碳含量高，純煤真相對(duì)密度達(dá)到1.35—1.90，無(wú)黏結(jié)性，燃點(diǎn)高，燃燒時(shí)不冒煙。無(wú)煙煤的利用途徑包括：(1)主要供民用和做合成氨造氣的原料；(2)低灰、低硫、可磨性好的無(wú)煙煤不僅是理想的高爐噴吹和燒結(jié)鐵礦石的燃料，而且還可制造各種碳素材料（碳電極、炭塊、陽(yáng)極糊和活性炭等）；(3)某些無(wú)煙煤制成的航空用型煤還可用作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛馬達(dá)的保溫材料。7.什么是配煤煉焦？簡(jiǎn)述采用常規(guī)配煤方法煉焦的基本原理。答：配煤煉焦是把不同煤化程度的煤按比例配合起來(lái)，利用各種煤在性質(zhì)上的互補(bǔ)原理，生產(chǎn)符合質(zhì)量要求的焦炭。常規(guī)配煤方法煉焦的基本原理是：在設(shè)計(jì)配煤方案時(shí)，必須要保證配合煤的灰分、硫分、水分、揮發(fā)分、鏡質(zhì)組反射率、黏結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層厚度、膨脹壓力、煤的細(xì)度等指標(biāo)符合對(duì)配煤的質(zhì)量要求。上述配煤指標(biāo)可以直接測(cè)得，也可以通過(guò)配合煤的灰分、硫分、膠質(zhì)層厚度、揮發(fā)分等指標(biāo)具有加和性的基礎(chǔ)上計(jì)算得出 式中x—配合煤的某一項(xiàng)指標(biāo)；Xi—各單種煤的同一指標(biāo)；Ci—各單種煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。上述各指標(biāo)（特別是y值和Vdaf）符合要求后，需進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)室規(guī)模小焦?fàn)t和200Kg焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)，最后還要進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。如果工業(yè)試驗(yàn)煉出的焦炭符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，才能說(shuō)明這種配煤方案可行。8.什么是煤質(zhì)評(píng)價(jià)？煤質(zhì)評(píng)價(jià)分哪幾個(gè)階段？煤質(zhì)評(píng)價(jià)的方法有哪些？答：煤質(zhì)評(píng)價(jià)是指根據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果，正確地評(píng)定煤炭質(zhì)量及其工業(yè)利用價(jià)值。煤質(zhì)評(píng)價(jià)分為煤質(zhì)初步評(píng)價(jià)、煤質(zhì)詳細(xì)評(píng)價(jià)、煤質(zhì)最終評(píng)價(jià)三個(gè)階段。煤質(zhì)評(píng)價(jià)的方法主要有化學(xué)方法，煤巖學(xué)方法、工藝方法、物理及物理化學(xué)方法等。9.根據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，判定下列煤的類別及代號(hào)。1）Vdaf=6.64%，Hdaf=2.80%；解：根據(jù)Vdaf=6.64%＞6.5%，應(yīng)劃分為03號(hào)無(wú)煙煤，根據(jù)Hdaf=2.80%（位于2.0～3.0），應(yīng)劃分為02號(hào)無(wú)煙煤，兩者矛盾，以氫含量劃分為準(zhǔn)，最終確定為02號(hào)無(wú)煙煤。2）Vdaf=14.52%，GR·I=12；解：根據(jù)煙煤的分類標(biāo)準(zhǔn)，Vdaf=14.52%（位于10.0～20.0），GR·I=12（位于5～20），可以判定為12號(hào)貧瘦煤。3）Vdaf=25.85%，GR·I=87，y=28.3mm，b=145%；解：因?yàn)镚＞85，應(yīng)用y和b作為分類指標(biāo)，根據(jù)y＞25，Vdaf為25.85%，應(yīng)劃分為肥煤26號(hào)，根據(jù)b＜150，Vdaf為25.85%，應(yīng)劃分為焦煤25號(hào)，兩者矛盾，以y值為準(zhǔn)，最終確定為26號(hào)肥煤。4）Vdaf=41.36%，GR·I=4，PM=42.3%，Qgr,maf=26.15MJ/kg。解：根據(jù)Vdaf＞37%，G=4＜5，可初步確定該煤為長(zhǎng)焰煤41號(hào)長(zhǎng)焰煤或褐煤，此時(shí)，可根據(jù)PM確定。PM＞50%一定是長(zhǎng)焰煤，PM≤30%，一定是褐煤，而PM＞30%~50%時(shí)，可能是長(zhǎng)焰煤，也可能是褐煤，該煤即是這種情況，這時(shí)，就應(yīng)根據(jù)Qgr,maf進(jìn)行劃分，Qgr,maf≤24MJ/kg為褐煤，Qgr,maf＞24MJ/kg為長(zhǎng)焰煤，該煤Qgr,maf=26.15＞24MJ/kg所以最后確定為41號(hào)長(zhǎng)焰煤。10.某低煤階煤的煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)為：Rran=0.34%，Qgr,maf=13.9MJ/Kg，Vdaf=54.01%，Mt=51.02%，Tardaf=10.90%， Ad=28.66%，St,d=3.64%，試對(duì)該煤進(jìn)行編碼。解：Rran=0.34% 03Qgr,daf=13.9MJ/Kg 13Vdaf=54.01% 54Mt=51.02% 5Tardaf=10.90% 2Ad=28.66% 28St,d=3.64 36該煤的編碼為：031354522836第七章煤炭的綜合利用復(fù)習(xí)思考題參考答案：什么是煤炭的綜合利用？煤炭的綜合利用途徑主要有哪些？答：煤炭的綜合利用是指充分合理地利用各種煤炭資源（包括石煤、煤矸石等劣質(zhì)煤），使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。煤炭的綜合利用途徑主要有：①煤炭