煤化學(xué)總復(fù)習(xí)

1、一、煤的種類和外表特征,1.煤的成因類型,,腐植煤類：,腐泥煤類：,腐植腐泥煤類：,由高等植物遺體經(jīng)過泥炭化作用和煤化作用形成的煤?？煞譃楦裁汉蜌堉裁骸?由低等植物和少量浮游生物經(jīng)腐泥化作用和煤化作用形成的煤。 包括藻煤和膠泥煤。,是腐植煤與腐泥煤中間的過渡類型，是由高等植物遺體和低等植物遺體共同形成的煤。主要有燭煤和煤精兩種。,2.腐植煤的外表特征,,煤化程度,泥炭：,泥炭是植物向煤轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)物 。,褐煤：,泥炭沉積后經(jīng)脫

2、水、壓實轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C生物巖的初期產(chǎn)物 。,煙煤：,煙煤的煤化度低于無煙煤而高于褐煤，因燃燒時煙多而得名。氣、肥、焦、瘦,無煙煤：,無煙煤是煤化程度最高的一種腐植煤，因燃燒時無煙而得名。,泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤四類煤的外表特征。,3、成煤過程,1）成煤條件,（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。,（2）氣候條件,兩方面：一、影響植物的繁殖；二、控制著泥炭沼澤的發(fā)育 。,（3）自然地理條件

3、,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,對自然地理環(huán)境起控制作用；直接影響泥炭層的沉積厚度。,2）成煤過程,根據(jù)成煤過程中影響因素和結(jié)果的不同，成煤過程大致可分為泥炭化作用（或腐泥化作用）和煤化作用兩個階段。,（1）泥炭化作用與腐泥化作用,泥炭化作用指高等植物殘骸在泥炭沼澤中，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。,腐泥化作用是指低等植物的遺體經(jīng)復(fù)雜的生物化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成腐泥的過程。,

4、（2）煤化作用,指泥炭轉(zhuǎn)變成腐植煤的過程，或由腐泥轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗝旱倪^程。,根據(jù)作用條件的不同，可以劃分為成巖作用和變質(zhì)作用。,A、成巖作用,無定型的泥炭轉(zhuǎn)變成具有生物巖特征的褐煤的過程。,B 、變質(zhì)作用：褐煤轉(zhuǎn)變成無煙煤、煙煤的過程,影響變質(zhì)作用的因素主要有溫度、時間和壓力。,成煤過程示意圖,（了解）,第一章 煤的外表特征和生成,1.煤巖學(xué)的概念：利用研究巖石的方法研究煤的組成。 （了解）,研究方法：微觀研究法和宏觀研究法,2.煤的宏

5、觀特征（了解）,用肉眼可以將腐植煤分為鏡煤、亮煤、暗煤和絲炭四種煤巖成分。,鏡煤：黑色，光澤很強，質(zhì)地均勻，易碎，主要由植物的木質(zhì)素 經(jīng)凝膠化作用形成。,亮煤：黑色，光澤弱于鏡煤，是最常見的一種宏觀煤巖成分。,暗煤：灰黑色，光澤暗淡，堅硬，密度大，易碎，性質(zhì)差異大。,絲炭：灰黑色，外觀與木炭類似，質(zhì)地疏松多孔，由植物的木質(zhì) 纖維經(jīng)絲炭化作用形成。,3、煤的微觀特征,可分為有機顯微組分和無機顯微

6、組分。,（1）.煤的有機顯微組分：,在顯微鏡下能識別的煤中由植物有機質(zhì)轉(zhuǎn)變而成的組分。,(1)國際硬煤（煙煤）顯微組分的分類與命名：側(cè)重化學(xué)工藝性質(zhì),鏡質(zhì)組、殼質(zhì)組及惰質(zhì)組,(2)中國煙煤顯微組分的分類與命名：研究和應(yīng)用兩個方面,鏡質(zhì)組、半鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組及殼質(zhì)組,(3)我國冶金系統(tǒng)煉焦煤顯微組分的分類與命名：煤應(yīng)用（煉焦）,鏡質(zhì)組、半鏡質(zhì)組、穩(wěn)定組、絲質(zhì)組及礦物五組,有機顯微組分的命名方法：,(2).煤的無機顯微組分：煤中的礦物質(zhì),（3

7、）.顯微組分的定量分析（了解）,測定原理：先測定出各組分所占的百分?jǐn)?shù)，此百分?jǐn)?shù)與體積 百分?jǐn)?shù)成正比，若已知各組分的密度，可以換算 成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。常用的方法是計點法：,第二節(jié) 煤的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),一、煤的密度,1.煤的真相對密度（TRD）,（一）煤的密度的四種表示方法,室溫下測定時需要校正。,式中：Kf－t℃下溫度校正系數(shù),2.煤的視相對密度(ARD),在20℃

8、時，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)量與同體積水的質(zhì)量之比，用符號ARD表示。,應(yīng)用：煤的埋藏量、儲煤倉的設(shè)計、煤的運輸、磨碎、 燃燒等過程計算,3.煤的堆密度（散密度）,指單位體積（包括煤粒間的空隙也包括煤粒內(nèi)的孔隙）煤的質(zhì)量，即單位體積散裝煤的質(zhì)量。,即用自由堆積方法裝滿容器的煤粒的總質(zhì)量與容器的體積比。,4.純煤真密度,指除去礦物質(zhì)和水分后煤中有機質(zhì)的真密度。,（二）影響煤的密度的因

9、素（了解）,,成因類型,煤化程度,煤巖組成,礦物質(zhì),水分及風(fēng)化,腐植煤的真密度高于腐泥煤腐泥煤。,隨著煤化程度的增高，真密度逐漸增大。,絲炭的真密度最大。,水分越高，密度越大；風(fēng)化作用使密度增加,含量越高，密度越大。,二、煤的機械性質(zhì),指煤在機械力作用下所表現(xiàn)出的各種特性。,（一）煤的硬度：煤抵抗外來機械作用的能力。,原理和方法,,劃痕硬度（莫氏硬度）,顯微硬度 對堅硬物體壓入的對抗能力 （壓痕硬度）：,一般在2－4

10、之間,煤的顯微硬度與煤化程度之間是靠背椅式的變化規(guī)律（圖2-3）。,（二）煤的可磨性（HGI) （了解）,指煤被磨碎成粉的難易程度。,這是一個與標(biāo)準(zhǔn)煤比較而得出的相對指標(biāo)。,測定方法廣泛采用哈特格羅夫法。,（三）煤的抗碎強度（了解）,指一定粒度的煤樣自由落下后破碎的能力。,可磨性與抗碎強度的區(qū)別：從試驗方法加以區(qū)別,煤的可磨性將煤磨成細(xì)粉，該指標(biāo)對于非煉焦煤的制粉工藝較合適；,利用煤的抗碎強度測定的煤的脆度所用粒度范圍與煉焦煤較為接近，

11、該指標(biāo)對于煉焦煤的制粉工藝較合適；,五、煤的熱性質(zhì)（了解）,（一）煤的比熱容（質(zhì)量熱容）,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，稱為煤的比熱容，也稱煤的熱容量，kJ/（kg. ℃）或J/(（g. ℃）。,（二）煤的導(dǎo)熱性,,導(dǎo)熱系數(shù)λ（熱導(dǎo)率）,導(dǎo)溫系數(shù)α（熱擴散率）,熱量在物體中直接傳到的速度，可表示煤的散熱能力,物體散熱和儲熱能力之比，是物體在溫度變化時顯示出的物理量,,（三）煤的熱穩(wěn)定性,指塊煤在高溫下

12、，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。以TS+6表示,六、煤的電性質(zhì)和磁性質(zhì)（了解）,,電子導(dǎo)電性：,依靠煤的基本物質(zhì)成分中的自由電子導(dǎo)電,離子導(dǎo)電性：,依靠煤的孔隙中水溶液的離子導(dǎo)電,（三）煤的磁性質(zhì),磁化強度：在外磁場作用下的附加磁場強度，用M表示 。,磁化率：磁化強度M和外磁場強度H的比，用K表示，,七、煤的光學(xué)性質(zhì)（了解）,（一）煤的反射率,反射光下顯微組分表面的反射光強度與入射光強度的百分?jǐn)?shù)。,

13、第四節(jié) 煤的化學(xué)性質(zhì),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)。,深度或主要產(chǎn)品,,階段I：表面氧化，形成不穩(wěn)定的碳氧配合物,階段II：輕度氧化，可溶于堿的再生腐植酸,階段III：深度氧化，可溶于水的較復(fù)雜的次生腐植酸。,階段IV ：深度氧化，溶于水的有機酸。,階段V：徹底氧化 ，CO2，H2O，NOX，SOX,（二）煤的風(fēng)化、自燃及預(yù)防（了解）,1.煤的風(fēng)化,靠近地表的煤層或堆放過程中受到大氣因素的綜合

14、影響所發(fā)生的一些列物理、化學(xué) 和工藝性質(zhì)的變化，稱為風(fēng)化。,2.煤的自燃,由于煤的低溫氧化、自熱而引起的燃燒，稱為煤的自燃。,三、煤的氯化（了解）,1.水介質(zhì)中的煤氯化反應(yīng),主要反應(yīng)：取代、加成、氧化和鹽酸生成反應(yīng)。,四、煤的磺化（了解）,煤的磺化是煤與濃硫酸或發(fā)煙硫酸作用的反應(yīng)。,主要反應(yīng)：磺化反應(yīng),2.煤的磺化工藝條件,1）原料煤,2）硫酸濃度和用量,3）反應(yīng)溫度 110－160℃,4）反應(yīng)時間 一般共9h左右。,第三章

15、煤的工業(yè)分析和元素分析,工業(yè)分析：水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳的分析,元素分析：碳、氫、氧、氮、硫等元素的測定,一、煤樣的采集 （了解）,煤樣：從煤中采取的具有代表性的用來進(jìn)行煤質(zhì)檢驗的煤。,1.基本概念,(1)批 指需要進(jìn)行總體煤質(zhì)特性測定的一個獨立煤量。,(2)采樣單元 指從一批煤中所采總樣所代表的煤量 ，其單位為t。,(3)子樣 指應(yīng)用采樣工具或機械操作一次或截取一次煤流全斷面 所采取的一份煤樣。

16、,子樣必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求才能采集。,（4）總樣 指從一個采樣單元取出的全部子樣合成的煤樣。,(5)分樣分樣 由若干個子樣組成，代表整個采樣單元的一部分 試樣。,分樣應(yīng)保持與總樣一致的性質(zhì)。,(6)采樣精密度 指單次采樣測定值與對同一煤（同一來源，相 同性質(zhì)）進(jìn)行無數(shù)次采樣的測定值的平均值的

17、 差值（在95％概率下）的極限值。,采樣精密度通常用煤的灰分進(jìn)行評定。,2.采樣的基本原理,基于煤質(zhì)的不均一性，在一批煤的各規(guī)定位置上分別采取一定量的若干個子樣，由此匯集成一個總樣。,二、商品煤樣采取方法,1.子樣數(shù)目和質(zhì)量,A、1000t煤應(yīng)采取的最少子樣數(shù)目,B、煤量超過1000t的子樣數(shù)目,C、煤量少于1000t時,子樣數(shù)目按比例遞減，但最少不能少于表3-3規(guī)定的數(shù)目。,原煤：1000t子樣數(shù)為60，按照遞減規(guī)律，800

18、t子樣數(shù)為48,500t子樣數(shù)為30，300t子樣數(shù)為18，,但少于300t時，根據(jù)表3-3子樣數(shù)不應(yīng)少于18,2.火車頂部采取商品煤樣,斜線三點法、斜線五點法、五點循環(huán)法。,1.精煤、其他洗煤和粒度大于100mm的煤塊以五點循環(huán)方 式，每車取1個子樣，各車的對角線方向一致。,2.當(dāng)以不足6車皮為一采樣單元時，依據(jù)“均勻布點”原則。,3.原煤、篩選煤至少取18個子樣。,4.精煤、其他洗煤和粒度大于100mm的煤至少取6個子樣。,

19、5.多于3個或5個的子樣可均勻分布在交叉的對角線上或車皮平分線上。,注意：,4.縮分：將試樣分成具有代表性的幾部分，使一份或多份留下 來用于煤樣分析的操作過程。,,人工縮分法,機械縮分法,堆錐四分法,,棋盤縮分法,九點縮分法,二分器,二、煤樣的制備（了解）,三、 煤質(zhì)分析中常用的基準(zhǔn)和符號（了解）,所謂基準(zhǔn)（簡稱“基”）就是表示分析結(jié)果是以什么狀態(tài)下的煤樣為基礎(chǔ)而得出的。,1.煤質(zhì)分析中常用基準(zhǔn),1）空氣干

20、燥基（air dried basis）,簡稱空干基，指以與空氣濕度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號為ad。,2）干燥基（dry basis）,指以假想無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號為d 。,3）收到基（ as received basis）,指以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號為ar,4）干燥無灰基（dry ash free basis）,指以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號為daf。,5）干燥無礦物質(zhì)基（dry mineral ma

21、tter free basis）,指以假想無水、無礦物質(zhì)狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號為dmmf。,2.煤質(zhì)分析中的常用符號,采用各分析試驗項目的英文名詞第一個字母,各分析試驗項目的細(xì)劃分符號和基用英文在右下角標(biāo)注,第四節(jié) 煤的工業(yè)分析,A、外在水分(自由水、表面水，Mf）,附著在煤的顆粒表面以及直徑大于10-5cm的毛細(xì)孔中的水分,特點：以機械的方式與煤相結(jié)合，較易蒸發(fā) 。,B、內(nèi)在水分（Minh）,以吸附或凝聚方式存在于煤粒內(nèi)部直徑小于

22、10-5cm的小毛細(xì)孔中,僅失去外在水分的煤則稱為空氣干燥基煤。,失去內(nèi)在水分的煤稱為干燥基煤。,一、煤中的水分,最高內(nèi)在水分：煤粒內(nèi)部毛細(xì)孔吸附的水分在溫度為30℃，相對濕度為96％－97％的條件下達(dá)到相對吸濕平衡時的水分。MHC,全水分（游離水）：煤的外在水分與內(nèi)在水分的總和 ，Mt,C 、 化合水,以化學(xué)方式與礦物質(zhì)結(jié)合的，測定全水分后保留下的水分。,特點：含量不大，難除去。,MHC的大小取決于煤的內(nèi)表面積。隨煤化程度呈規(guī)律性變

23、化。,外在水與內(nèi)在水的區(qū)別：,從測量方法或測量條件來劃分。,3.全水分的測定,1）測定原理：減重法，加熱煤樣失去的重量即為水分量。,二、煤中的灰分,（1）灰分：煤在規(guī)定條件下完全燃燒后的殘留物 ， 全部來自礦物質(zhì)。,測定方法：角錐法,（2）煤灰的熔融性：煤灰熔點,變形溫度DT（T1）、軟化溫度ST（T2）、流動溫度FT（T3）。,三、煤的揮發(fā)分和固定碳,1.煤的揮發(fā)分(volatile matta

24、r，V),煤在規(guī)定條件下隔絕空氣加熱后揮發(fā)性有機物質(zhì)的產(chǎn)率,主要成分：水分、碳、氫的氧化物、碳?xì)浠衔铮ㄒ訡H4）為主,不包括物理吸附水和礦物質(zhì)中的CO2,4.煤中的固定碳(fixed carbon，F(xiàn)C),從測定煤樣揮發(fā)分的焦渣中除去灰分后的殘余物。,除含有碳元素外，還含有氫 、氧、氮和硫。,第五節(jié) 煤的元素分析,一、煤的元素組成：硫：,根據(jù)存在狀態(tài)可分為：,有機硫：,無機硫：,來自煤中的含硫礦物質(zhì),與煤中的有機質(zhì)結(jié)合的硫，So,

25、,硫酸鹽硫,硫化鐵硫,有機硫,,可燃硫,不可燃硫（固定硫）,,全硫,一、煤中碳和氫的測定,1.測定原理,利用吸收劑吸收煤燃燒時碳生成CO2，氫生成H2O，根據(jù)各吸收劑的增重，計算煤中碳和氫的含量。,2.干擾測定的因素及排除方法,硫的氧化物、氮的氧化物、氯,二、氮的測定,（1）開氏法,將煤樣加熱分解，氮轉(zhuǎn)化為硫酸氫銨，利用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。,1.測定方法,A、艾氏法,通過燃燒使煤中的全硫轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸鈉和硫酸鎂 ，加入氯化鋇溶液生

26、成硫酸鋇沉淀，利用沉淀量計算煤中全硫量。,三、煤中全硫的測定,B、庫侖滴定法,1150℃高溫和催化劑三氧化鎢作用下，各種形式的硫都被氧化為二氧化硫和少量的三氧化硫 。,C 高溫燃燒中和法,測定原理：煤樣在氧氣流中、1200℃下燃燒，可燃硫氧化，不可燃硫分解，生成SO2、SO3，經(jīng)H2O2吸收后生成硫酸，再用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定，測得總酸量 。,四.煤中各種形態(tài)硫的測定（了解）,（1）硫酸鹽硫的測定,利用硫酸鹽硫溶于稀鹽酸的性質(zhì)，

27、用稀鹽酸浸取，然后使生成硫酸鋇沉淀，根據(jù)硫酸鋇沉淀的質(zhì)量 計算硫酸鹽的質(zhì)量。,測定原理：,（2）硫化鐵硫的測定,A．氧化法：,測定原理：用稀鹽酸浸出非硫鐵礦鐵，然后用稀硝酸把其中的 硫氧化成硫酸鹽；把鐵氧化成三價鐵。得到的三價 鐵用氯化亞錫還原為二價鐵，然后用重鉻酸鉀滴定 。,B.原子吸收分光光度法,測定原理：用原子吸收分光光度法測定硝酸浸取液中的鐵含

28、 量，再以鐵的質(zhì)量計算煤中硫化鐵的含量。,六、煤中磷的測定,1.測定方法：磷鉬藍(lán)比色法，,測定原理：在酸性溶液中正磷酸與鉬酸作用生成磷鉬酸， 然后用抗壞血酸還原成藍(lán)色的磷鉬酸絡(luò)合物。,第六節(jié) 煤的發(fā)熱量,一.煤發(fā)熱量的直接測定法,測定原理（了解）,燃燒產(chǎn)生的熱量被內(nèi)套筒中的水吸收，根據(jù)水溫的上升并進(jìn)行一系列的溫度校正后，可計算出單位質(zhì)量煤燃燒所產(chǎn)生的熱量，稱為彈筒發(fā)

29、熱量,恒溫式和絕熱式的差別：,恒溫式：外筒溫度恒定不變，內(nèi)外筒間存在溫差，有熱交換。,絕熱式：外筒溫度與內(nèi)筒溫保持一致，內(nèi)外筒沒有熱交換 。,2.測量儀器：熱量計,2.測定結(jié)果的校正和計算,（1）恒溫式熱量計法,A、溫度計刻度校正、,B 、貝克曼溫度計平均分度值的校正,C 冷卻校正：對內(nèi)外筒熱交換過程散失熱量的校正,D點火絲熱量校正：,3. 煤的恒容高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量的定義（了解）,二、分析結(jié)果的基準(zhǔn)換算,常用基準(zhǔn)及換算關(guān)系。,第

30、四章 煤的有機質(zhì)結(jié)構(gòu),1.煤的基本結(jié)構(gòu)單元：構(gòu)成煤的大分子聚合物的相似物,2.結(jié)構(gòu)參數(shù)：芳碳率、芳?xì)渎?、芳環(huán)率、環(huán)縮合度指數(shù)（了解）,3.外圍部分：官能團、烷基側(cè)鏈、橋鍵,4.化學(xué)結(jié)構(gòu)模型：結(jié)構(gòu)模型的特點,5.物理結(jié)構(gòu)模型：希爾物理結(jié)構(gòu)模型的特點（了解）,第五章 煤的工藝性質(zhì),1.煤熱解的定義及分類,煤隔絕空氣維持加熱到較高溫度所發(fā)生的一系列物理變化和化學(xué)變化。,根據(jù)最終溫度可分為高溫干餾、中溫干餾和低溫干餾,2.熱解主要反應(yīng)：（

31、了解）,裂解反應(yīng)：橋鍵、脂肪側(cè)鏈、含氧官能團、低分子化合物,3.膠質(zhì)體的定義、來源,4.膠質(zhì)體的性質(zhì)：溫度間隔、透氣性、流動性、膨脹性,5.成焦機理，黏結(jié)性好需要滿足的條件：（了解）,6.黏結(jié)性指數(shù)：各種黏結(jié)性指數(shù)的測定原理,7.煤的其他工藝性質(zhì)：反應(yīng)性、潔渣性、燃點、可選性,第六章 煤的分類,1.煤的分類指標(biāo)。（了解）,煤化度指標(biāo)：R，Vdaf，Cdaf，Hdaf，Q，MHC，PM，顯微硬度,黏結(jié)性、結(jié)焦性指標(biāo),2.無煙煤、煙煤和褐煤

32、的分類：分類指標(biāo)及應(yīng)用,3.中國煤炭編碼系統(tǒng)： 8個編碼指標(biāo)，數(shù)字意義,4.國際硬煤的分類指標(biāo)：,揮發(fā)分和發(fā)熱量,坩鍋膨脹序數(shù)或羅加指數(shù),奧亞膨脹性實驗或葛金實驗,4.煉焦煤種：結(jié)合結(jié)構(gòu)說明各種煤的用途,5.配煤原則：,黏結(jié)組分－纖維質(zhì)組分配煤原則,煤巖配煤原則,常規(guī)配煤原則,6.煤質(zhì)評價：階段及任務(wù)：（了解）,。（了解）,。（了解）,第七章：1.煤氣的種類及區(qū)別。2.半水煤氣制造過程中對煤質(zhì)的要求及原因。（了解）3.三種主要氣化