《煤化學(xué)(朱銀惠)（第四版）》課后參考答案1-3章 朱銀惠、郭立達主編

第一章復(fù)習(xí)思考題答案1.植物有機組成主要包括哪幾類？它們在成煤過程中怎樣變化并參與成煤？答：植物有機組成主要包括：糖類及其衍生物；木質(zhì)素；蛋白質(zhì)和脂類化合物四類。糖類及其衍生物含有碳、氫、氧三種元素，包括纖維素、半纖維素和果膠等；木質(zhì)素主要分布在高等植物莖部的細胞壁中，包圍著纖維素并填充其間隙，以增加莖部的堅固性；蛋白質(zhì)是構(gòu)成植物細胞原生質(zhì)的主要成分，也是有機體生命起源的最重要物質(zhì)。在低等植物中，蛋白質(zhì)含量較高，而在木本植物中，蛋白質(zhì)含量不高。在泥炭沼澤中，蛋白質(zhì)可水解成簡單的氨基酸，參與成煤；脂類化合物通常指不溶于水，而溶于苯、醚和氯仿等有機溶劑的一類有機化合物。不同種類的植物，其有機組分的含量相差懸殊，相同植物的不同部分有機組分的含量也不相同；而且，不同植物的元素組成有差異，不同類型的有機組分其元素組成也有較大變化，從理論上講，各種植物，植物的各個部分，分解后的產(chǎn)物及參與分解的微生物都能參與成煤。但是，由于成煤植物及植物的不同部分在有機組成上存在差異，也由于不同有機組分在化學(xué)性質(zhì)、元素組成上的差異，使得不同植物和植物的不同部分的分解、保存和轉(zhuǎn)化存在很大差別，以至于形成不同種類組成復(fù)雜的煤類。2.成煤必須具備的條件有哪些？答：成煤條件必須具備四個條件：（1）古植物條件植物是成煤的物質(zhì)基礎(chǔ)，只有植物大量繁殖的時期才是成煤的有利時期，且持續(xù)繁殖才能形成儲量豐富的煤田。（2）氣候條件氣候成煤的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：首先，氣候能影響植物的繁殖。研究表明，干旱的氣候環(huán)境，不利于植物的生長，植被稀少；寒冷地區(qū)，植物生長緩慢，只有溫暖、潮濕的氣候環(huán)境最適易植物的生長繁殖，植物非常茂盛。其次，氣候控制著泥炭沼澤的發(fā)育，溫暖、潮濕的氣候條件最適易成煤。（3）自然地理條件要想形成分布面積廣，具有開采價值的煤層，必須有既適宜植物大量繁殖，又能使植物遺體得以保存的良好自然地理環(huán)境。自然界中，只有泥炭沼澤具備這種條件。因為沼澤是地表常年積淺水，氣候非常濕潤的洼地，沼澤環(huán)境很適宜植物的生長、繁殖，通常植物叢生，當(dāng)植物死亡后，又能及時被沼澤中的水掩蓋，避免植物全部氧化，所以，泥炭沼澤是發(fā)生聚煤作用的良好古地理環(huán)境。（4）地殼運動條件地殼運動是地球運動、發(fā)展、變化的一種表現(xiàn)形式。①地殼運動對自然地理環(huán)境起控制作用。當(dāng)?shù)貧ぐl(fā)生沉降運動時，可以使近海平原或內(nèi)陸洼地積水，引起沼澤化，形成沼澤。而且沼澤的面積大小、覆水深度、演化過程都受地殼運動控制。②地殼沉降速度直接影響泥炭層的沉積厚度。當(dāng)?shù)貧さ某两颠M度與植物遺體的堆積速度大致相等時，沼澤基底沉降的空間恰好被植物遺體的堆積所充填，沼澤中積水的深度基本保持不變，繼續(xù)維持沼澤環(huán)境，這種平衡持續(xù)時間越長，泥炭層的堆積厚度就越大。當(dāng)?shù)貧こ两邓俣刃∮谥参镞z體堆積速度時，沼澤基底沉降的空間不足以充填植物遺體，相當(dāng)于沼澤中積水的深度變淺，這種狀況持續(xù)一段時間后，沼澤被植物遺體填滿，后續(xù)植物死亡后不能被水掩蓋，遭受氧化而破壞，無法形成較厚的泥炭層。當(dāng)?shù)貧こ两邓俣却笥谥参镞z體堆積速度時，沼澤基底沉降的空間不能被植物遺體填滿，相當(dāng)于沼澤中積水的深度增大，這種狀況持續(xù)一段時間后，沼澤逐漸演變?yōu)楹?，植物的生長繁殖受到限制，泥炭層的沉積中斷，不能形成較厚的泥炭層，轉(zhuǎn)而沉積泥砂物質(zhì)。綜上所述，在地質(zhì)歷史時期，聚煤盆地只有同時具備植物、氣候、古地理和地殼運動這四個條件，且相互配合默契、持續(xù)時間長，才能形成煤層多、儲量大的重要煤田。3.成煤過程包括哪幾個階段？每一個階段的主要作用是什么？答：成煤過程可分為泥炭化作用和煤化作用兩個階段。（1）泥炭化作用是指高等植物的遺體經(jīng)過復(fù)雜的生物化學(xué)變化和物理化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成泥炭的過程。根據(jù)引起變化的微生物類型又可分兩個階段。第一階段：植物遺體被沼澤中的水掩蓋后，最初是處于泥炭沼澤的表層，由于表層覆水淺、陽光充足、空氣流通，又有大量的有機質(zhì)提供養(yǎng)料，很適易微生物的生存，水中含有大量的需氧細菌，植物遺體在需氧細菌的作用下發(fā)生氧化分解和水解作用，轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)簡單、化學(xué)性質(zhì)活潑的有機化合物。第二階段：隨著地殼的沉降和植物遺體堆積，分解產(chǎn)物和未分解的植物遺體被埋到泥炭沼澤的中層和底層，氧化環(huán)境逐漸被還原環(huán)境取代，這時需氧細菌的數(shù)量不斷減少，厭氧細菌的數(shù)量顯著增多，在厭氧細菌的作用下，植物有機組分發(fā)生厭氧分解，其中纖維素、果膠經(jīng)厭氧分解生成丁酸、醋酸等產(chǎn)物，蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生氨基酸，脂肪分解成脂肪酸，在厭氧細菌的作用下分解產(chǎn)物之間，分解產(chǎn)物與植物殘體之間又不斷發(fā)生一系列復(fù)雜的生物化學(xué)變化，逐漸化合形成腐植酸、腐植酸鹽、瀝青質(zhì)、硫化氫、二氧化碳、甲烷、氫等，其中一部分不穩(wěn)定的氣體逸出后，剩下的物質(zhì)沉積成泥炭。（2）煤化作用主要發(fā)生物理化學(xué)變化和化學(xué)變化。根據(jù)作用條件的不同，煤化作用可分為成巖作用和變質(zhì)作用兩個階段。①成巖作用泥炭層沉積之后，由于地殼持續(xù)沉降，泥炭層被埋到地下一定深度，泥炭在以壓力、溫度為主的物理化學(xué)作用下，逐漸被壓緊，失去水分，密度增大。當(dāng)生物化學(xué)作用減弱以至消失后，泥炭中碳元素的含量逐漸增加，氧、氫元素的含量逐漸減少，腐植酸的含量不斷降低直至完全消失，經(jīng)過這一系列的復(fù)雜變化，泥炭變成了褐煤，這種由泥炭變成褐煤的過程稱為煤的成巖作用。②變質(zhì)作用褐煤形成后，由于地殼繼續(xù)沉降，使褐煤層被埋到地下更深的地方，褐煤繼續(xù)受到深部不斷增高的溫度和壓力的作用，進一步引起煤中有機質(zhì)分子的重新排列，聚合程度增高，使煤的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化；同時元素組成的含量也在改變，其中碳含量進一步增加，氧和氫的含量逐漸減少；揮發(fā)分和水分的含量減少，腐植酸完全消失，煤的光澤增強，密度進一步增大，褐煤逐漸演變成煙煤、無煙煤。這個變化過程稱為煤的變質(zhì)作用。4.根據(jù)成因可將煤分成哪幾類？答：根據(jù)成因，煤原始物質(zhì)和堆積環(huán)境的不同，可把煤分成腐殖煤和腐泥煤兩大類。腐殖煤：由高等植物的遺體經(jīng)過泥炭化作用和煤化作用形成的煤。腐泥煤：由低等植物和浮游生物經(jīng)腐泥化作用和煤化作用形成的煤。5.影響煤變質(zhì)的因素有哪些？它們對煤的變質(zhì)作用有哪些影響？答：影響煤變質(zhì)的因素主要有溫度、壓力和時間。溫度：是影響煤變質(zhì)的主要因素。隨煤層的埋藏深度增加，地溫增高，煤化程度增高。壓力：壓力也是引起煤變質(zhì)的因素之一。由于上覆巖層沉積厚度不斷增大，使地下的巖層、煤層受到很大的靜壓力，導(dǎo)致煤和巖石的體積收縮，在體積收縮過程中，發(fā)生內(nèi)摩擦而放出熱量，使地溫升高，間接地促進煤的變質(zhì)。時間：時間是影響煤變質(zhì)的另一重要因素。在溫度、壓力大致相同的條件下，煤化程度取決于受熱時間的長短，受熱時間越長，煤化程度越高，受熱時間短，煤化程度低。6.簡述泥炭、褐煤、煙煤及無煙煤在組成和煤質(zhì)上的差異？答：泥炭呈棕褐色或黑褐色，無光澤，質(zhì)地柔軟且不均勻，水分含量較高，一般可達85%~95%。自然干燥后，水分可降低至25%~35%。風(fēng)干后的泥炭為棕褐色或黑褐色土狀碎塊。泥炭的有機組成包括以下幾個部分：腐植酸；瀝青質(zhì)；未分解或分解不完全的纖維素、半纖維素、果膠和木質(zhì)素；角質(zhì)、樹脂、孢子等穩(wěn)定組分。褐煤是泥炭沉積后經(jīng)脫水、壓實轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C生物巖的初期產(chǎn)物。褐煤大多數(shù)無光澤，外觀呈褐色或黑褐色，真密度1.10~1.40g/cm3。褐煤含水量較高，達30%~60%，自然干燥后水分降至10%~30%。褐煤易風(fēng)化變質(zhì)，含原生腐植酸，含氧高，化學(xué)反應(yīng)性強，熱穩(wěn)定性差。煙煤呈黑色，水分含量較低，真相對密度1.2~1.45，硬度較大，隨著煤化程度的增加，煤的光澤逐漸增強，條帶狀結(jié)構(gòu)明顯。無煙煤呈灰黑色，具有金屬光澤，真相對密度1.4~1.8，硬度大，燃點高，高達360~410℃以上。因燃燒時無煙而得名。是煤化程度最高的腐植煤。7.簡述成煤原始物質(zhì)對煤質(zhì)的影響？答：地質(zhì)歷史時期，植物的演化、發(fā)展經(jīng)歷了幾個大的階段，在不同的地質(zhì)時期生物群的面貌存在很大差異。由于不同種類的植物，其有機組分的百分含量相差懸殊，相同植物的不同部分有機組分的百分含量也不相同，而且，不同植物的元素組成有差異，從理論上講，各種植物，植物的各個部分，分解后的產(chǎn)物及參與分解的微生物都能參與成煤。但是，由于成煤植物及植物的不同部分在有機組成上存在差異，也由于不同有機組分在化學(xué)性質(zhì)、元素組成上的差異，使得不同植物和植物的不同部分的分解、保存和轉(zhuǎn)化存在很大差別，例如：低等植物中蛋白質(zhì)、脂類化合物含量高，由低等植物形成的煤（腐泥煤）中氫含量較高。導(dǎo)致煤的組成、性質(zhì)的差異，影響到煤的工業(yè)利用。所以，成煤原始物質(zhì)是影響煤質(zhì)的重要因素之一。在高等植物形成的煤中，如果成煤植物是以根、莖等木質(zhì)纖維組織為主，煤的氫含量較低；如果成煤植物是以角質(zhì)、木栓質(zhì)、樹脂、孢粉等脂類化合物為主，則煤的氫含量較高。8.中國的主要聚煤期有哪些？答：我國的主要聚煤期主要有八個：早寒武世、早石炭世、晚石炭世—早二疊世、晚二疊世、晚三疊世、早—中侏羅世、晚侏羅世一早白堊世、第三紀。第二章復(fù)習(xí)思考題答案1.研究煤的巖石組成通常采用哪兩種方法？答：研究煤的巖石組成通常用宏觀研究法和微觀研究法兩種：宏觀研究法是用肉眼或放大鏡來觀察煤，微觀研究法是利用顯微鏡來觀察煤片，識別并研究煤的顯微組分的方法。2.什么是宏觀煤巖成分？宏觀煤巖成分有哪幾種？答：宏觀煤巖成分指用肉眼可以區(qū)分的煤的基本組成單位。宏觀煤巖成分可分為鏡煤、亮煤、暗煤和絲炭四種。3.宏觀煤巖類型是根據(jù)什么劃分的？共分哪幾種？答：宏觀煤巖類型是根據(jù)相對組分的平均光澤強度、各種煤巖成分的比例和組合劃分的，共分為光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤、暗淡型煤四種。4.什么是煤的顯微組分？什么是煤的顯微組分組？答：在顯微鏡下能夠識別的煤的基本組成成分叫作煤的顯微組分。根據(jù)顯微鏡下成煤植物結(jié)構(gòu)和組成，又將煤的顯微組分分為鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組合和殼質(zhì)組三類煤的顯微組分組。5.什么是煤的有機顯微組分？答：有機顯微組分是指在顯微鏡下能識別的有機質(zhì)的基本單位。6.什么是凝膠化作用和絲炭化作用？答：凝膠化作用是指煤形成泥炭化作用階段成煤植物的組織在積水較深、氣流閉塞的沼澤環(huán)境下，產(chǎn)生極其復(fù)雜的變化，一方面植物組織在微生物作用下，分解、水解、化合形成新的化合物并破壞植物組織器官的細胞結(jié)構(gòu)，另一方面，植物組織在沼澤水的浸泡下吸水膨脹，使植物細胞結(jié)構(gòu)變形、破壞乃至消失，或進一步再分解為凝膠的過程。絲炭化作用是指成煤植物的組織在積水較少、濕度不足的條件下，木質(zhì)纖維組織經(jīng)脫水作用和緩慢的氧化作用后，又轉(zhuǎn)入缺氧的環(huán)境，進一步經(jīng)煤化作用后轉(zhuǎn)化為絲炭化組分。7.列表比較鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組、殼質(zhì)組的鏡下特征。答：鏡質(zhì)組的顯微鏡下特征主要表現(xiàn)為：在透射光下的顏色由橙色到紅色，隨煤化程度的增高逐漸加深；透明度隨煤化程度的增高而減弱，由透明到半透明；質(zhì)地均勻，有明顯的垂直裂紋。在普通反射光下，鏡質(zhì)組呈灰色，在油浸反射光下為深灰色，無突起。惰質(zhì)組的鏡下特征主要表現(xiàn)為：在透射光下，惰質(zhì)組呈黑色，不透明。在普通反射光下呈白色，突起高；在油浸反射光下，為白色到亮黃色。殼質(zhì)組的鏡下特征主要表現(xiàn)為：在透射光下，殼質(zhì)組呈黃色至棕黃色，透明到半透明，外形特殊，輪廓清楚，容易識別。在普通反射光下，呈深灰色，稍有突起；在油浸反射光下為灰黑色至黑灰色。8.煤中的礦物質(zhì)主要有哪幾類？它們的賦存狀態(tài)與煤的可選性有何關(guān)系？答：煤中的礦物質(zhì)主要有黏土類、硫化物類、碳酸鹽類和氧化硅類四類。它們的賦存狀態(tài)與煤的可選性關(guān)系密切，如果煤中礦物的粒度大、數(shù)量少、分布集中、與煤中有機質(zhì)的密度差異大，經(jīng)破碎后，礦物質(zhì)與煤中有機質(zhì)就容易分離，則煤的可選性就好。相反，如果煤中的礦物質(zhì)粒度小，數(shù)量多，均勻分布于煤的有機質(zhì)中或充填于有機質(zhì)細胞腔中，雖經(jīng)破碎，礦物質(zhì)與煤中有機質(zhì)也難以分離開，則煤的可選性差。9.煤巖學(xué)主要可應(yīng)用于哪些方面？答：在生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，已在煤田地質(zhì)、選煤、煉焦、煤質(zhì)評價和煤分類方面發(fā)揮了重要作用。10.什么是煤的真密度、視密度、堆密度和純煤真密度？它們有什么區(qū)別？與煤質(zhì)的關(guān)系如何？答：煤的真密度是指單位體積（不包括煤的所有孔隙）煤的質(zhì)量，用符號TRD來表示；煤的視密度是指單位體積(不包括煤粒間的空隙，但包括煤粒內(nèi)的孔隙)的質(zhì)量；堆密度（散密度）：單位體積（包括煤粒間的空隙也包括煤粒內(nèi)的孔隙）煤的質(zhì)量，單位體積散裝煤的質(zhì)量；純煤真密度是指除去礦物質(zhì)和水分后煤中有機質(zhì)的真密度。它們的區(qū)別：煤的真密度是在研究煤的煤化程度、確定煤的類別、選定煤在減灰時的重液分選密度等都要涉及到煤的真密度這個指標。煤的視密度是在計算煤的埋藏量時和對儲煤倉的設(shè)計以及在煤的運輸、磨碎、燃燒等過程的有關(guān)計算都需要煤在設(shè)計煤倉、計算焦爐裝煤量和火車、輪船裝載量時要用這個指標。純煤真密度在高變質(zhì)煤中可作為煤分類的一項參數(shù)，在國外已經(jīng)有用來作為劃分無煙煤類的依據(jù)。與煤質(zhì)的關(guān)系：隨著煤化程度的增高,煤的真密度增大.煤化程度低較時真密度增加較慢;當(dāng)接近無煙煤時,真密度增加很快.煤中礦物質(zhì)對煤的密度影響很大,因為礦物質(zhì)的密度比煤中的有機質(zhì)的密度大得多.例如,常見的黏土密度為2.4~2.6g/cm3,石英為2.65g/cm3,黃鐵礦為5.0g/cm3.所以,煤中礦物質(zhì)含量越多，煤的密度越大。一般認為，灰分產(chǎn)率每增加1%，煤的真密度要增加0.01。11.影響煤密度的因素有哪些?答：煤的成因類型的影響、煤化程度的影響、巖成分的影響、礦物質(zhì)的影響。12.什么是煤的顯微硬度？與煤化程度的關(guān)系如何？為什么？答：煤的顯微硬度是指煤對堅硬物體壓入的對抗能力。它是用規(guī)定形狀的金剛石壓錐在20g靜載荷下壓入煤樣并持續(xù)15S，然后撤去荷重，在鏡下放大487倍觀測壓痕大小后求出的顯微硬度。以壓錐與煤實際接觸的單位面積上的荷重來表示（kg/mm2），它與煤化程度之間的關(guān)系是靠背椅式的變化規(guī)律，“椅背”是無煙煤，“椅面”是煙煤，“椅腿”是褐煤。褐煤階段顯微硬度隨煤化程度加深而增加，在附近有一最大值；煙煤階段顯微硬度不斷降低，在Cdaf=85%附近則有一最低值，以后又迅速升高；至無煙煤階段幾乎呈直線上升，變化幅度很大（30—200kg/mm2）。煤化程度低的褐煤由于富含塑性高的腐植酸和瀝青質(zhì)（含量達50%），結(jié)構(gòu)疏松，因此硬度較低。隨著煤化程度加深，使分子間結(jié)合力得到加強，硬度逐漸加大，到低值煙煤時，又因氧含量不斷減少，主要是煤化學(xué)分子結(jié)構(gòu)中氧鍵（—O—）減少，使分子間結(jié)合力減弱，硬度又有所下降；無煙煤具有高度縮合芳香結(jié)構(gòu)，碳綱硬度幾乎是直線升高。13.什么是煤的透光率？如何測定？為什么說用煤的透光率可以區(qū)分年輕煤？答：煤的透光率是指煤樣和稀硝酸溶液，在100℃（沸騰）的溫度下，加熱90min后，所產(chǎn)生的有色溶液，對一定波長的光（475nm）透過的百分率。煤的透光率測定方法是，將低煤階煤與硝酸和磷酸的混合酸在規(guī)定條件下反應(yīng)后產(chǎn)生的有色溶有液。根據(jù)溶液顏色深淺，以不同濃度的重鉻酸鉀硫酸溶液作為標準，用目視比色法測定煤樣的透光率，以符號PM表示。透光率能較好地區(qū)分低煤化程度的煤，是區(qū)分褐煤和長焰煤的指標。14.什么是接觸角？什么叫潤濕性？接觸角和潤濕性有何關(guān)系？答：當(dāng)固體與液體接觸時，液體的表面張力T和固體表面之間的夾角θ稱為接觸角。潤濕性是固體與液體接觸時，固體被液體潤濕的程度。如果固體分子與液體分子的作用力大于液體分子間的作用力，則固體可以被液體潤濕；反之，則不能潤濕。通常用來判斷液體對固體的潤濕程度，接觸角為銳角時能潤濕，接觸角為鈍角則不能潤濕。15.什么是煤空隙度？它與煤化程度有何關(guān)系？答：煤粒內(nèi)部存在一定的孔隙，孔隙體積與煤的總體積之比稱為孔隙度或氣孔率，也可用單位質(zhì)量煤包含的孔隙體積（厘米3/克）表示?？紫抖扰c煤化程度的關(guān)系：年青煙煤的孔隙度基本在10%以上；C含量90%附近的煤孔隙度最低，約3%；C含量90%以上，孔隙度隨煤化程度增加而增加。16.什么是煤的熱穩(wěn)定性？答：煤的熱穩(wěn)定性是指塊煤在高溫下，燃燒和氣化過程中對熱的穩(wěn)定程度，即塊煤在高溫下保持原來粒度的性能。通常熱穩(wěn)定性是在850℃下加熱煤樣，篩取大于6mm煤粒的量來量度，以TS+6表示之。顯然TS+6的值愈大，表示煤的熱穩(wěn)定性愈好。17.什么是煤的可磨性？煤的可磨性指數(shù)如何測定？它和煤化程度關(guān)系如何？答：煤的可磨性是指煤磨碎成粉的難易程度。這是一個與標準煤比較而得出的相對指標?？赡バ灾笖?shù)越大，煤越易被粉碎，反之則較難粉碎。測定時，稱取粒度為0.63～1.25mm的空氣干燥基煤礦樣50±0.01g，在規(guī)定條件下，經(jīng)過一定破碎功的研磨，用篩分方法測定新增的表面積，由此算出煤的可磨性指數(shù)值。計算公式如下：HGI=13﹢6.93m式中HGI—煤樣的哈氏可磨性指數(shù)；m—通過0.071mm篩孔（200目）的試樣質(zhì)量，g。從式中可知，HGI值越大，煤樣越易被粉碎可磨性指數(shù)和煤化程度的關(guān)系：隨著煤化程度增高，煤的可磨性指數(shù)呈拋物線變化，在碳含量90%處出現(xiàn)最大值。18.什么是煤的抗碎強度？簡述其測定原理。答：煤的抗碎強度是指一定粒度的煤樣自由落下后破碎的能力?？顾閺姸鹊臏y定原理：取一定粒度、一定質(zhì)量（或一定塊數(shù)）的煤塊，將其從規(guī)定的高度落下，然后用篩孔為25mm的篩子篩分，稱出大于25mm的篩上質(zhì)量。按下式計算煤的抗碎強度：抗碎強度=m1/m×100式中m—煤樣質(zhì)量，g；m1——試驗后大于25mm的篩上物質(zhì)量，g。19.什么是煤的顏色和光澤？兩者有何區(qū)別？答：煤的顏色是指新鮮（未被氧化）的煤塊表面的天然色彩，煤的光澤是指煤的新鮮斷面對正常可見光的反射能力，是肉眼鑒定煤的標志之一。兩者區(qū)別：煤的顏色是煤對不同波長的可見光吸收的結(jié)果，煤的光澤是對光的反射能力。20.什么是煤的斷口？有哪些類型？答：煤塊受到外力打擊后不沿層理面或裂隙面斷開，成為凹凸不平的表面，稱為煤的斷口。根據(jù)斷口表面的形狀和性質(zhì)可分為貝殼狀斷口、參差狀斷口、階梯狀斷口、棱角狀斷口、粒狀斷口和針狀斷口等。21.什么是煤的氧化？可分為哪幾個階段？各階段有哪些主要產(chǎn)物？答：煤與氧化劑發(fā)生的一系列反應(yīng)，伴隨著結(jié)構(gòu)從復(fù)雜到簡單的降解過程；煤的氧化按其進行的深度或主要產(chǎn)品分為5個階段第一階段屬于煤的表面氧化，氧化過程發(fā)生在煤的表面（內(nèi)、外表面）。首先形成碳氧絡(luò)合物，而碳氧絡(luò)合物是不穩(wěn)定化合物，易分解生成一氧化碳、二氧化碳和水等。第二階段是煤的輕度氧化，氧化結(jié)果生成可溶于堿的再生腐殖酸。第三階段屬于煤的深度氧化，生成可溶于水的較復(fù)雜的次生腐殖酸。第四階段氧化劑與第三階段相同，但增加用量，延長反應(yīng)時間，可生成溶于水的有機酸（如苯羧酸）。第五階段是最深的氧化，稱為徹底氧化，即燃燒。生成CO2和H2O，以及少量的NOx、SOx等化合物。22.什么是煤的氫化？煤的氫化發(fā)生哪些主要反應(yīng)？答：煤與供氫溶劑、高壓下的氫氣及催化劑發(fā)生的作用。煤的加氫分為輕度加氫和深度加氫兩種。①輕度加氫是在反應(yīng)條件溫和的條件下，與少量氫結(jié)合。煤的外形沒有發(fā)生變化，元素組成變化不大但不少性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化，②深度加氫是煤在激烈的反應(yīng)條件下與更多的氫反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)物和少量氣態(tài)烴。煤加氫中包括一系列的非常復(fù)雜的反應(yīng)，有熱解反應(yīng)、供氫反應(yīng)、脫雜原子反應(yīng)、脫氧反應(yīng)、脫硫反應(yīng)、脫氮反應(yīng)、加氫裂解反應(yīng)、縮聚反應(yīng)等。23.煤加氫液化有哪幾種方法？答：有三種：煤的直接加氫液化法，如高壓加氫法、溶劑精煉煤法、水煤漿生產(chǎn)法；煤的間接液化法，如水煤氣合成法；煤的部分液化法，如煤低溫干餾法。24.什么是煤的磺化？煤發(fā)生磺化反應(yīng)的條件有哪些？答：煤與濃硫酸或者發(fā)煙硫酸進行磺化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)果可使煤的縮合芳香環(huán)和側(cè)鏈上引入磺酸基(—SO3H)，生成磺化煤。煤的磺化反應(yīng)如下：工藝條件（1）原料煤采用揮發(fā)分大于20%的中等變質(zhì)程度煙煤。為了確?；腔壕哂休^好的機械強度，最好選用暗煤較多的煤種；灰分6%左右，不能太高；煤粒度2～4mm，粒子太粗磺化不易完全，粒子過細使用時阻力大。（2）硫酸濃度和用量硫酸濃度大于90%，發(fā)煙硫酸反應(yīng)效果更好。硫酸對煤的重量比一般為3～5：1。（3）反應(yīng)溫度110～160℃較適宜。（4）反應(yīng)時間反應(yīng)開始需要加熱。因磺化為放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)進行后就不需供熱。包括升溫在內(nèi)總的反應(yīng)時間一般在9小時左右。25.磺化煤有哪些主要用途？答：(1)鍋爐水軟化劑，除去Ca2+和Mg2+。(2)有機反應(yīng)催化劑，用于烯酮反應(yīng)、烷基化或脫烷基反應(yīng)、酯化反應(yīng)和水解反應(yīng)等。(3)鉆井泥漿添加劑。(4)處理工業(yè)廢水（含酚和重金屬廢水）。(5)濕法冶金中回收金屬，如Ni

、Ca、Li等。(6)制備活性炭。26.氯化煤有哪些主要用途？答：（1）氯化煤的溶劑抽提物可作涂料和塑料的原料。（2）氯化煤可作水泥分散劑、鞣革劑和活性炭等。（3）利用氯化時副產(chǎn)的鹽酸可以分解磷礦粉，生產(chǎn)腐植酸—磷肥。（4）煤在高溫下氣相氯化可制取四氯化碳。27.什么是煤的風(fēng)化？什么是煤的自燃？答：靠近地表的煤層受大氣和雨水中氧長時間的滲透、氧化和水解，性質(zhì)發(fā)生很大變化，這個過程稱為煤的風(fēng)化，經(jīng)過風(fēng)化的煤稱為風(fēng)化煤。在有空氣存在的情況下，煤由于低溫氧化、自熱，溫度一旦達到著火點就會燃燒，稱為自燃。28.影響煤的風(fēng)化和自燃的因素有哪些？如何預(yù)防煤的風(fēng)化和自燃？答：影響煤風(fēng)化和自燃的影響因素：煤的類型和煤化程度、巖相組成、黃鐵礦含量、散熱與通風(fēng)條件。采取以下措拖可以減少和防止煤的風(fēng)和自燃：隔斷空氣在水中或惰性氣體中儲存（適合于實驗室保存試樣）；儲煤槽密閉；煤堆盡量壓緊，上面蓋以煤粉、煤泥、粘土或重油；通風(fēng)散熱不能隔斷空氣時可以采用換氣筒等使煤堆通風(fēng)散熱，不讓煤堆溫度升高；通過洗選減少黃鐵礦含量；不要儲存太久，尤其是年青煤應(yīng)盡可以縮短儲存期。復(fù)習(xí)思考題（第三章）1.解釋下列名詞或術(shù)語：子樣、總樣、分樣、批、采樣單元、時間基采樣、質(zhì)量基采樣、系統(tǒng)采樣、分層隨機采樣答：（1）子樣：指采樣器具操作一次或截取一次煤流全橫截斷面所采取的一份樣。（2）總樣：從一個采樣單元取出的全部子樣合并成的煤樣。（3）分樣：是由均勻分布于整個采樣單元的若干初級子樣組成的煤樣。（4）批：需要進行整體性質(zhì)測定的一個獨立煤量。（5）采樣單元：指從一批煤中采取一個總樣的煤樣，一批煤可以是一個或多個采樣單元。（6）時間基采樣。：從煤流中采取子樣，每個子樣的位置用一時間間隔來確定，子樣質(zhì)量與采樣時的煤流量成正比。（7）質(zhì)量基采樣：從煤流或靜止煤中采取子樣，每個子樣的位置用一質(zhì)量間隔來確定，子樣質(zhì)量固定。（8）系統(tǒng)采樣：按相同的時間、空間或質(zhì)量間隔采取子樣，但第一個子樣在第一間隔內(nèi)隨機采取，其余的子樣按選定的間隔采取。（9）分層隨機采樣：在質(zhì)量基采樣和時間基采樣中，在預(yù)先劃分的質(zhì)量或時間間隔內(nèi)隨機采取一個子樣。2.簡述煤炭采樣的目的及基本原要求。答：煤炭采樣的目的是為了獲得一個試驗結(jié)果能代表整批被采樣煤的試驗煤樣。煤炭采樣的基本要求是被采樣批煤的所有顆粒都可能進入采樣設(shè)備，每一個顆粒都有相等的機率被采人試樣中。3．什么是商品煤樣？商品煤樣采集地點有哪些？答：代表商品煤平均性質(zhì)的煤樣稱為商品煤樣。商品煤樣采集地點包括輸送機的煤流中、火車等運輸工具以及煤堆上。在煤流中采取商品煤樣最具代表性。4．什么是煤層煤樣？它可分為哪幾種？分別如何編號表示？答：按規(guī)定在采掘工作面，探巷或坑道中從一個煤層采取的煤樣稱為煤層煤樣。煤層煤樣包括分層煤樣和可采煤樣兩種。分層煤樣編號：×—分—X。例：2—分—4表示第二號煤層的第四個分層煤樣?？刹擅簶泳幪枺骸痢伞?、2、3……。例：2—可—1、2、3……表示第二號煤層的可采煤樣，包括1、2、3……分層。5．什么是生產(chǎn)煤樣？采取生產(chǎn)煤樣的目的是什么？答：生產(chǎn)煤樣是煤礦在正常生產(chǎn)條件下，在一個整班的采煤過程中采出的能代表生產(chǎn)煤層的物理、化學(xué)性質(zhì)和工藝特性的煤樣。采取生產(chǎn)煤樣的目的：生產(chǎn)煤樣經(jīng)分析試驗后，可了解生產(chǎn)礦井的煤炭質(zhì)量指標，掌握煤炭的洗選性能，確定煤炭的合理利用途徑。6．如何確定商品煤樣的采樣單元及其子樣數(shù)目？答：1）采樣單元數(shù)目的確定：（1）商品煤分品種以1000t為一基本采樣單元。當(dāng)批煤量不足1000t或大于1000t時，可根據(jù)實際情況，以一列火車裝載的煤、一船裝載的煤、一車或一船艙裝載的煤、一段時間內(nèi)發(fā)送或接收的煤為一采樣單元。（2）批煤采樣單元數(shù)的確定一批煤可作為一個采樣單元，也可按下式劃分為m個采樣單元：式中M——被采樣煤批量，t。將一批煤分為若干個采樣單元時，采樣精密度優(yōu)于作為一個采樣單元時的采樣精密度。2）采取的子樣數(shù)目視分析化驗單位和煤的品種等的不同而不同。（1）基本采樣單元子樣數(shù)原煤、篩選煤、精煤及其他洗煤〈包括中煤〉的基本采樣單元子樣數(shù)見表1。表1基本采樣單元最少子樣數(shù)品種灰分范圍Ad采樣地點煤流火車汽車煤堆船舶原煤、篩選煤>20%6060606060≤20%3060606060精煤—1520202020其他洗煤〈包括中煤〉—2020202020（2）采樣單元煤量少于1000t時的子樣數(shù)采樣單元煤量少于1000t時子樣數(shù)根據(jù)表1規(guī)定子樣數(shù)按比例遞減，但最少不應(yīng)少于表2規(guī)定數(shù)。表2采樣單元煤量少于1000t時的最少子樣數(shù)品種灰分范圍Ad采樣地點煤流火車汽車煤堆船舶原煤、篩選煤>20%1818183030≤20%1018183030精煤—1010101010其他洗煤〈包括中煤〉—1010101010（3）采樣單元煤量大于1000t時的子樣數(shù)采樣單元煤量大于1000t時的子樣數(shù)按下式計算： 式中N——實際應(yīng)采子樣數(shù)，個；n——表1規(guī)定的子樣數(shù)，個；M——實際被采樣煤量，t；1000——基本采樣單元煤量，t。7．什么是煤樣的制備，煤樣制備包括哪些過程？答：煤樣的制備就是使煤樣達到分析或試驗狀態(tài)的過程。煤樣的制備包括破碎、混合和縮分過程，有時還包括篩分和空氣干燥過程。8．煤樣縮分的目的是什么？方法有哪些？答：煤樣縮分的目的在于減少試樣量，而不改變物料平均組成。煤樣縮分可分為人工縮分法和機械縮分法。為減少人為誤差，應(yīng)盡量使用機械方法縮分。人工縮分法包括二分器法、條帶截取法、堆錐四分法、棋盤式縮分法和九點取樣法。9.縮分時應(yīng)注意哪些問題？答：縮分是制樣工序中產(chǎn)生誤差的最主要環(huán)節(jié)，所以要注意以下幾點：（1）為減少人為誤差，應(yīng)盡量使用機械方法縮分。（2）當(dāng)試樣明顯潮濕，不能順利通過縮分器或沾黏縮分器表面時，應(yīng)在縮分前進行空氣干燥處理。（3）當(dāng)機械縮分使試樣完整性破壞，如水分損失、粒度離析或煤的粒度過大而無法使用機械縮分時，應(yīng)該用人工方法縮分。但人工方法本身可能造成偏倚，尤其是當(dāng)縮分煤量較大時。（4）縮分可在任意階段進行，當(dāng)一次縮分后的質(zhì)量大于要求量時，可將縮分后試樣用原縮分器或下一個縮分器作進一步縮分。10．煤的工業(yè)分析包括哪些項目？答：煤的工業(yè)分析包括水分、灰分、揮發(fā)分的測定及固定碳的計算。11．煤中水分的存在形態(tài)有哪些？答：煤中水分的存在形態(tài)分為外在水分、內(nèi)在水分和化合水三種類型。12.按照國家標準，全水分測定有哪些方法？答：按照國家標準，全水分的測定方法包括兩步法、一步法和微波干燥法。其中兩步法和一步法又分別包括通氮干燥法及空氣干燥法兩種方法。13．全水分是外在水分與內(nèi)在水分之和，計算時為什么不能將它們直接相加？答：雖然全水分應(yīng)等于外在水分和內(nèi)在水分之和，但外在水分以收到基為基準，而內(nèi)在水分以空氣干燥基為基準，因基準不同，不能直接相加，必須經(jīng)過換算，將空氣干燥基內(nèi)在水分換算成收到基內(nèi)在水分，才能與收到基外在水分相加得出全水分，即收到基全水分。14．什么是煤的灰分？什么是煤的礦物質(zhì)？二者之間有什么聯(lián)系和區(qū)別？答：煤的礦物質(zhì)是指煤中的無機物質(zhì)，不包括游離水，但包括化合水，主要包括黏土或頁巖、方解石、黃鐵礦以及其他微量成分。煤的灰分確切地說是指煤的灰分產(chǎn)率，是煤在規(guī)定條件下完全燃燒后的殘留物，灰分簡記符號為A。即煤中礦物質(zhì)在一定溫度下經(jīng)一系列分解、化合等復(fù)雜反應(yīng)后剩下的殘渣。它們的區(qū)別和聯(lián)系：煤的礦物質(zhì)是煤中的固有成分，但灰分不是煤中的固有成分；灰分全部來自礦物質(zhì)，但組成和質(zhì)量又不同于礦物質(zhì)；煤的灰分與煤中礦物質(zhì)關(guān)系密切，工業(yè)上常用灰分產(chǎn)率估算煤中礦物質(zhì)的含量。15．按照國家標準，測定煤的灰分產(chǎn)率的溫度是多少？可以采用哪些方法？答：按照國家標準，測定煤的灰分產(chǎn)率的溫度為（815±10）℃，方法包括緩慢灰化法和快速灰化法。16．煤灰熔融性的測定采用什么方法？其特征溫度有哪些？答：煤灰熔融性的測定一般采用角錐法，即將煤灰和糊精混合，制成一定規(guī)格的角錐體，放入特制的灰熔點測定爐內(nèi)以一定的升溫速度加熱，觀察和記錄灰錐變化情況。煤灰熔融性的特征溫度有四種：變形溫度DT，軟化溫度ST，半球溫度HT，流動溫度FT。17.煤的揮發(fā)分的影響因素是什么？為什么說揮發(fā)分的測定是一個規(guī)范性很強的試驗項目。答：煤的揮發(fā)分的影響因素有：（1）煤化程度：煤的揮發(fā)分隨煤化程度的加深而降低；（2）成因類型：腐殖煤的揮發(fā)分低于腐泥煤；（3）煤巖組分：煤化度相同時，殼質(zhì)組的揮發(fā)分最高，鏡質(zhì)組居中，惰質(zhì)組最低。揮發(fā)分測定結(jié)果隨加熱溫度、加熱時間、加熱速度及試驗設(shè)備的形式、試樣容器的材質(zhì)、大小不同而有所差異。因此說揮發(fā)分的測定是一個規(guī)范性很強的試驗項目，只有采用合乎一定規(guī)范的條件進行分析測定，所得揮發(fā)分的數(shù)據(jù)才有可比性。18.什么是焦渣？焦渣特征有哪些類別？焦渣特征反映了煤的什么性質(zhì)？測定揮發(fā)分后，坩堝中殘留下來的不揮發(fā)物質(zhì)稱為焦渣。測定揮發(fā)分后所得焦渣特征分為八類，通常用序號1-8型作為各種焦渣特征的代號。由小到大，其光澤度、黏結(jié)性、熔融性、膨脹性依次增強。焦渣特征初步反映了煤的黏結(jié)性、熔融性和膨脹性等工藝性質(zhì)。19．固定碳與煤中碳元素的含量有何區(qū)別？從測定煤樣揮發(fā)分后的焦渣中減去灰分的殘留物稱為固定碳。固定碳和揮發(fā)分一樣不是煤中固有的成分，而是熱分解產(chǎn)物。在組成上，固定碳除含有碳元素外，還包含氫、氧、氮和硫等元素。因此，固定碳與煤中有機質(zhì)的碳元素含量是兩個不同的概念。一般而言，煤中固定碳含量小于碳元素含量，只有在高煤化程度的煤中兩者才比較接近。20．什么是燃料比？燃料比與煤化程度的關(guān)系如何？答：燃料比是指煤的固定碳含量與揮發(fā)分之比，簡記符號為FCdaf/Vdaf。它是表征煤化程度的一個指標，燃料比隨煤化程度增高而增高。21．元素分析主要包括哪些項目？答：煤的元素分析主要包括碳、氫、氧、氮、硫五個煤炭分析項目。22．碳、氫測定中的干擾元素有哪些，如何脫除？答：碳、氫測定中的干擾元素有硫氧化物、氮氧化物以及氯，需要脫除。（1）硫氧化物和氯的脫除三節(jié)爐法中，用鉻酸鉛脫除硫氧化物，以銀絲卷脫除氯：二節(jié)爐法中，用高錳酸銀的熱分解產(chǎn)物脫除硫氧化物和氯（2）氮氧化物的脫除用粒狀二氧化錳脫除氮氧化物23．煤中存在哪幾種形態(tài)的硫？答：煤中硫根據(jù)其賦存狀態(tài)可分為有機硫和無機硫兩大類，無機硫又可分為硫化物硫（主要是硫鐵礦硫）和硫酸鹽硫。所以煤中硫主要以硫酸鹽硫、硫化鐵硫和有機硫三種形態(tài)存在，偶爾還有少量的元素硫。各種形態(tài)硫的總和稱為全硫。24．煤中全硫的測定有哪幾種方法？硫?qū)I(yè)生產(chǎn)及環(huán)境有哪些不利影響？答：國家標準規(guī)定全硫的測定方法有三種，分別為艾氏法、庫侖滴定法和高溫燃燒中和法，其中艾氏法為仲裁分析法。硫是一種有害元素。含硫量高的煤，在燃燒、貯運、氣化和煉焦時都會帶來很大的危害。（1）高硫煤燃燒后產(chǎn)生的二氧化硫氣體，不僅嚴重腐蝕金屬設(shè)備和設(shè)施，而且還會形成酸雨，嚴重污染環(huán)境。（2）硫化鐵硫含量高的煤，在堆放時易于氧化和自燃，同時使煤碎裂、灰分增加、熱值降低。（3）煤的氣化中，用高硫煤制半水煤氣時，煤氣中硫化氫等氣體較多且不易脫凈，會使合成氨催化劑毒化而失效，影響操作和產(chǎn)品質(zhì)量。（4）煉焦工業(yè)中，煤在煉焦時約有60%的硫進入焦炭，從而直接影響鋼鐵質(zhì)量，鋼鐵中含硫量大于0.07%，會使鋼鐵產(chǎn)生熱脆性，為了除去硫，必須在高爐中加入較多的石灰石和焦炭，這樣就會減小高爐的有效容量，增加出渣量，從而導(dǎo)致高爐生產(chǎn)能力降低，焦比升高。煉焦配合煤要求硫分小于1%。25．煤質(zhì)分析中常用的基準有哪些？如何表示？答：煤炭分析試驗中常用的基準有空氣干燥基、干燥基、收到基、干燥無灰基、干燥無礦物質(zhì)基，此外還有恒濕無灰基和恒濕無礦物質(zhì)基。表示符號分別為空氣干燥基ad、干燥基d、收到基ar、干燥無灰基daf、干燥無礦物質(zhì)基dmmf、恒濕無灰基maf和恒濕無礦物質(zhì)基m,mmf。26．稱取一般分析試驗煤樣1.0000g，在105～110℃條件下干燥至質(zhì)量恒定，質(zhì)量減少0.0600g，求此煤樣水分。解：答：求此煤樣水分為6.00%。27．設(shè)將粒度小于6mm的測定全水分的煤樣裝入密封容器中稱量為600.00g，容器質(zhì)量為250.00g?；炇沂盏矫簶雍?，稱量裝有煤樣的容器為597.00g，測定煤樣全水分時稱取試樣10.10g，干燥后質(zhì)量減少了1.10g，則此煤樣裝入容器時的全水分是多少？解：煤樣在運送過程中的水分損失率為不考慮水分損失時測得的全水分為則此煤樣裝入容器時的全水分為答：此煤樣裝入容器時的全水分為為11.7%。28．稱取空氣干燥煤樣1.200g，測定揮發(fā)分時失去質(zhì)量為0.1420g，測定灰分時殘渣的質(zhì)量是0.1125g。如果已知此煤中Mad為4.00%，求試樣中的、、。解：答：該煤樣的為7.83%，為9.38%，為78.79%。29．已知某分析煤樣化驗結(jié)果為=3.00%、=2.52%，求=？解：答：該煤樣的為2.60%。30．某分析煤樣的=83.55%、=1.84%、=8.16%，求=？解：答：該煤樣的為92.83%。31．已知某煙煤=2.05%、=14.14%，=28.35%，求和。解：答：該煤樣的為27.77%，為33.02%。32．稱取空氣干燥煤樣1.2000g，815℃灼燒后殘余物的質(zhì)量是0.1000g，已知煤樣的空氣干燥基水分為1.50%，收到基水分為2.45%，求收到基和干燥基灰分的質(zhì)量分數(shù)。解：答：收到基灰分的質(zhì)量分數(shù)為8.25%，干燥基灰分的質(zhì)量分數(shù)8.46%。33．某空氣干燥煤樣，進行了如下分析：（1）稱