【正文】 程的能力。 關(guān)系：結(jié)焦性描述的范圍比黏結(jié)性寬，溫度不同；粘結(jié)性好是結(jié)焦性好的重要條件，但不是充分條件。例粘結(jié)性最好 —— 肥煤，結(jié)焦性最好 —— 焦煤。 30 為什么要選煤，通過選煤可以得到哪些產(chǎn)品和副產(chǎn)品 ? 答：原煤含有較多的灰分和硫分，直接使用效率低、污染大、質(zhì)量差，不能滿足使用要求，因此需要通過選煤將煤中的灰分和無機(jī)硫降低到一定的水平。 原煤選除部分礦物質(zhì)后的產(chǎn)品是洗精煤或精煤，選 煤時(shí)的副產(chǎn)品有中煤、煤泥和矸石。 31 為什么說鏡質(zhì)組是煤的代表組分 ? 答：煤化學(xué)通常以鏡質(zhì)組作為煤的代表組分，其理由如下： （ 1）鏡質(zhì)組是煤的顯微組分中含量最多的組分； （ 2）鏡質(zhì)組是煤的顯微組分主要的活性組分，煙煤的鏡質(zhì)組在干餾過程中起主要粘結(jié)作用； （ 3） 鏡質(zhì)組反射率 隨煤化度線形變化，可以很好地表征煤的煤化度。 32 為什么說鏡質(zhì)組反射率是表征煤化度的科學(xué)指標(biāo)？ 答： 鏡質(zhì)組反射率是公認(rèn)的的科學(xué)指標(biāo) ，其原因如下： 18 （ 1）鏡質(zhì)組是煤中的代表性顯微組分； （ 2） 鏡質(zhì)組反射率 隨煤化度線形變化 （ 3）用 鏡質(zhì)組反射 率 表征煤化度可以避免煤巖顯微組成異常的影響。 33 中國(guó)煉焦煤的煤種分布有什么特點(diǎn) ? 答： 中國(guó)煉焦煤的煤種分布的特點(diǎn)是 煉焦煤品種齊全，但分布也不平衡。 全國(guó)：氣煤大于 50%，其他均小于 20%。 按煤種，氣煤：東北、華北較多； 肥煤：中南較多； 焦煤、瘦煤：中南、西南較多。 且在中國(guó)煉焦煤中，粘結(jié)性與結(jié)焦性較好的肥、焦煤可選性較差，高硫煤（ St， d 大于 2%）的含量也偏高。 34 為什么說煤是一種多孔材料 ? 答：煤一般內(nèi)表面積比外表面積大很多，以致外表面積經(jīng)?？梢院雎?。 煤的孔徑有微孔φ＜ ；過渡孔（中孔）φ ~30nm 和大孔φ＞ 30nm。 孔徑分布隨 rank 變化： Cdaf ＜ 75%時(shí)，大孔占優(yōu)； Cdaf 75%~82% 時(shí)，中、微孔發(fā)達(dá)； Cdaf ＞ 82%時(shí)，微孔占優(yōu)。因此可以說煤 是一種多孔材料 。 35 煤的宏觀性質(zhì)與煤的密度 是否 有關(guān) ? 答：煤的宏觀性質(zhì)包括煤的顏色、光澤、機(jī)械性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和電、磁性質(zhì)等。這些性質(zhì)都在一定 程度上決定于煤分子空間排列的緊密度，而煤的密度正是煤分子空間排列的緊密度的表征。因此可以說 煤的所有宏觀性質(zhì)均在一定程度上與煤的密度有關(guān) 。 36 煤的導(dǎo)溫系數(shù) a 的物理意義是什么 ?它表示煤的什么性質(zhì)或能力 ? 答： 煤的導(dǎo)溫系數(shù) a 與導(dǎo)熱系數(shù)λ成正比，與 cρ 成反比。導(dǎo)熱系數(shù)λ可以表示物體的散熱能力， cρ表示物體的蓄熱能力，因此 導(dǎo)溫系數(shù) a 表示了物體散熱能力與蓄熱能力之比。在此，煤的 導(dǎo)溫系數(shù) a 表示了煤的溫度改變的性質(zhì)。 37 煤中合氧官能團(tuán)的測(cè)定方法采用什么原理？ 答：測(cè)定方法基本原理： 官能團(tuán) +試劑 —— 特征反應(yīng) —— 產(chǎn)量 等量關(guān)系 —— 官能團(tuán)的質(zhì)量 /反應(yīng)煤量 —— 官能團(tuán)的百分含量 %。 38 煤的高真空熱分解的工作原理是什么 ? 答：分子蒸餾原理：分子蒸餾面與冷凝面間距小于分子平均自由路徑，以使分子在冷凝前不發(fā)生熱分解與熱縮聚。 當(dāng)蒸餾壓強(qiáng)為 133Pa（真空度為 101325Pa— 133Pa=101200Pa）時(shí)，分子自由路徑為 5cm，蒸餾面與冷凝面的設(shè)計(jì)間距應(yīng)小于此值。 39 為什么要進(jìn)行煤的加氫研究，可達(dá)到什么目的 ? 答：煤與石油類液烴在元素組成上最顯著的差異是 H 含量不同。一般規(guī)律是氫含量越高， 分子量越小，物質(zhì)的密度也越小。 顯然，要 使煤液化，必經(jīng)加氫、且轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分子量越小，加氫的程度越深。 煤的加氫研究的目的是 研究煤結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，煤液化制清潔燃料等。 40 煤加氫常用哪些供氫溶劑，寫出其供氫反應(yīng)。 答：常用的供氫溶劑有四氫化萘、 9,10 二氫 菲和四氫喹啉等， 其供氫反應(yīng)為： 4 H + 4 H 19 2 H+ 2 H N4 H+ 4 HN 41 煤加氫的脫雜原子反應(yīng)有什么規(guī)律？ 答：加氫雜原子反 應(yīng)的一般規(guī)律： 官能團(tuán)、橋鍵中雜原子易脫除，環(huán)內(nèi)雜原子難脫除。 O、 S 含量較大，多的官能團(tuán)、橋鍵形式存在易脫除， N 含量低，多以環(huán)內(nèi)雜原子形式存在，難脫除。 42 風(fēng)化對(duì)煤質(zhì)有什么影響 ? 答：風(fēng)化對(duì)煤質(zhì)有如下影響： （ 1） 化學(xué)組成： C、 H 減小， O 增大，含氧官能團(tuán)增大。 （ 2） 物理性質(zhì)：溫度、硬度減小，易碎，潤(rùn)濕性增大。 （ 3） 化學(xué)性質(zhì)：生成再生腐殖酸，發(fā)熱量減小，著火溫度減小。 （ 4） 工藝性質(zhì)：粘結(jié)性減小，焦油產(chǎn)率減小，揮發(fā)物中 CO、 CO2 增加，可選性變壞。 43 如何減少煤的風(fēng)化與自燃 ? 答：減少風(fēng)化與自燃的方法主要有： （ 1） 隔斷法 水、惰氣中保存（可減少氧的作用）。 （ 2） 換氣法 風(fēng)筒（換氣筒）散熱降溫，可防自燃，但可能氣化、風(fēng)化。 （ 3） 堆煤高度和時(shí)間 合理的堆高與儲(chǔ)煤時(shí)間。 （ 4） 堆煤方式 小堆薄層壓緊為好。 44 統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)解析法原理是什么？ 答： 分子由原子構(gòu)成，兩者性質(zhì)間的關(guān)系有兩種極端情況。 加和性質(zhì)：分子性質(zhì)是組成原子性質(zhì)的匯合與繼續(xù)。例：分子量 =∑原子量 。 結(jié)構(gòu)性質(zhì)：由于原子的鍵合方式不同，使分子具有原子所沒有的性質(zhì)，如反應(yīng)性。分子的其他性質(zhì)則介于加和性質(zhì)與結(jié)構(gòu)性質(zhì)之間。 煤的統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)解析法原理，就是 利用煤的 加和性質(zhì)來計(jì)算結(jié)構(gòu)參數(shù)，并根據(jù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)來修正結(jié)構(gòu)參數(shù) ，從而研究煤結(jié)構(gòu)的方法，如 密度法和揮發(fā)分法 。 45 簡(jiǎn)述煤的基本結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)。 答：煤的基本結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)分為三個(gè)層次： 基本結(jié)構(gòu)單元的核、基本結(jié)構(gòu)單元的外圍的烷基側(cè)鏈和各種官能團(tuán)和基本結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵。 基本結(jié)構(gòu)單元的核心部分主要是縮合芳香環(huán)，也有少量氫化芳香環(huán)、脂環(huán)和雜環(huán)。 基本結(jié)構(gòu)單元的外圍連接有烷基側(cè)鏈和各種官能團(tuán)。烷基側(cè)鏈主要有 — CH2— 、 — CH2— CH2— 等。官能團(tuán)以含氧官能團(tuán)為主，包括酚烴基、羧基、甲氧基和羰基等，此外還有少量含硫官能團(tuán)和含 氮官能團(tuán)。 基本結(jié)構(gòu)單元之間通過橋鍵聯(lián)結(jié)為煤分子。橋鍵的形式有不同長(zhǎng)度的次甲基鍵、醚鍵、次甲基醚鍵和芳香碳 — 碳鍵等。 46 簡(jiǎn)述煤中穩(wěn)定組的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其隨煤化度的變化。 答： 穩(wěn)定組脂肪和脂環(huán)結(jié)構(gòu)成分較多，芳香度低，氫含量高。在煤化過程中，其結(jié)構(gòu)和 20 性質(zhì)逐漸趨同于鏡質(zhì)組，至 C 達(dá) 90%時(shí)，兩者的差別基本消失。 47 簡(jiǎn)述煤中絲質(zhì)組的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其隨煤化度的變化。 答： 絲質(zhì)組碳含量高，氫含量低，芳香度高。隨煤化度變化的幅度很小，在各種煤化度的煤中，絲質(zhì)組的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都接近或超過無煙煤。 48 簡(jiǎn)述煉焦配煤的基本思想 。 答： 配煤的基本思想：活性組分和惰性組分達(dá)到最佳比例。惰性組分 強(qiáng) 度高。 49 適當(dāng)提高煤的加熱速度，為什么會(huì)增加煤的粘結(jié)性？ 答：煤的加熱速度加快，會(huì)使煤的粘結(jié)性增加，對(duì)弱粘結(jié)性的煤效果尤其明顯。 這是因?yàn)?升溫速度增加，液體產(chǎn)物的熱解反應(yīng)發(fā)生滯后現(xiàn)象。軟、固化溫度都提高了，而固化溫度的升高大于軟化溫度的升高，使煤的塑性區(qū)間增大；快速升溫使需要能量較多的一些反應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)獲得顯著的反應(yīng)速度，形成分子量較大，沸點(diǎn)與熱穩(wěn)定性較高且數(shù)量較多的液體。 50 提高煤料的散密度 ，為什么 提高焦炭質(zhì)量 ？ 答： 提高煤料的散密度，可提 高焦炭質(zhì)量，原因：提高煤料的散密度，煤粒間間隙減少，液相易充滿空隙，使膠質(zhì)體的膨脹性和流動(dòng)性增加。此外，散密度高，使半焦收縮縮小，半焦的裂紋少。 五 計(jì)算題（任選二題，每題 5 分，共 10 分） 1． 化驗(yàn)知某煤鏡質(zhì)組 Vdaf= %， Cdaf= %， Hdaf= %， 求 fa， 2(R1)/C? 解：由 ? ?dafdafa CVf ? ??? 124 0 120 0100 ，有 ? ? 0 120 028100 ?? ???af ∵CHfCR a ????????? ? 212，∴ ?????????? ?CR 2． 從密度 測(cè)定知，某煤用 氦 測(cè)定時(shí)密度為 ,用汞測(cè)定時(shí)密度為 ，求該煤的孔隙率？ 解：由題意，該煤真密度 = g/cm3，視（假）密度 =。 按照煤的密度與孔隙率的關(guān)系，有 該煤孔隙率 =100%（真密度 — 視密度） /真密度 =100%（ — ） /=%。 3． 某煤 Mad=%,Aad=%,Vad=%,求 FCd 和 FCdaf.？ 解：根據(jù)煤的工業(yè)分析基本思想， Mad+ Aad+ Vad+FCad=100%,故 空氣干燥基 固定碳 FCad=100%— （ Mad+ Aad+ Vad） =100%— （ 1%+%+%） =% 由換基公式，所求無水無灰基 固定碳 FCdaf.= FCad100/（ 100— Mad— Aad） =% 100/（ 100— 1— ） =%。 4． 某煤鏡質(zhì)組 50%，半鏡質(zhì)組 20%，絲質(zhì)組 20%，穩(wěn)定組 5%，礦物組 5%，求其惰性成分含量 ? 解： ∑I=202/3+20+5=（ %）。 5． 某原煤 Mar=%,Mad=%,Aad=%,燃燒后灰渣夾碳 3%，欲求 1000Kg 原煤燃燒后產(chǎn)生多少干灰渣？ 解：解法 1：由題意，該煤收到基水分 Mar=%， 空氣干燥基水分 Mad=%， 21 空氣干燥基灰分 Aad=%， 煤燃燒后形成的灰渣中灰分占 100%— 3%=97%。 為求該煤燃燒后產(chǎn)生多少干灰渣，應(yīng)先求其收到基灰分。 收到基灰分 Aar=Aad（ 100— Mar） /（ 100— Mad） =%（ 100— 10） /（ 100— 1） =10% 1000Kg 該煤燃燒后產(chǎn)生的干灰渣 =1000 10% 100/97=。 解法 2：為求該煤燃燒后產(chǎn)生多少干灰渣， 應(yīng)先求其干基灰分。 干基灰分 Ad= Aad100/（ 100— Mad） =11%100/（ 100— 1） =% 1000Kg 該煤相當(dāng)?shù)母擅毫?=1000 Mar/100=900Kg 1000Kg 該煤燃燒后產(chǎn)生的干灰渣 =900 Ad 100/97=900 % 100/97=。 注：兩種解法的差別為計(jì)算器誤差。 6. 某煤 Mar=%,Mad=%,Ad=%,Vdaf=%,計(jì)算其 Mf和 FCad。 解：依題意， arff MM ,? 。由公式（ 234），有 ? ? ? ? MM100Madadarar,f ?? ??? ?? ， %； M100AA addad ??????? ， %； MA100VV adadda fad ????????? ， %； ? ? ? ? 0 0MAV1 0 0FC adadadad ????????? ， %。 7. 某煤樣 Mad=%， Aad=11%， Vad=%，試求 FCad、 FCd、 FCdaf。 解：依題意， ????????? adadadad VAMFC ， % 3100 10011100 100 ??????? adadd MAA， % 3100 10024100 100 ??????? adadd MVV， % 100 ??????? dddaf AVV， % ??????? ddd VAFC ， % ????? dafdaf VFC ， %，解畢。 8. 某配合煤 Vd， coal=%， Vd， coke=%，求全焦率 Kd？ 解：由全焦率計(jì)算公式，有 V100Kd,c o ked,c o a ld ???????????? 22 9. 已知某煤 Mad=%,Aad=%,稱取該煤樣 克，在 900177。 10℃溫度下隔絕空氣加熱 7分鐘，加熱后試樣殘重 ， 求該煤樣的 Vad、 FCad？ 解：依題意，在 900177。 10℃溫度下隔絕空氣加熱 7分鐘為測(cè)定揮發(fā)分實(shí)驗(yàn)。 由公式（ 2－ 10），有： adad MmmV ??? 10021 ?????， % FCad = 100－（ Mad+ Aad+ Vad） =100－（ ++） = ,% 解畢。 10. 已知某煤 Mad= %， Aad= %，稱取該煤樣 克，在 900177。 10℃溫度下隔絕空氣加熱 7分鐘，加熱后試樣殘重 ， 求該煤樣的 Vad、 FCad？ 解：依題意，在 900177。 10℃溫度下隔絕空氣加熱 7分鐘為測(cè)定揮發(fā)分實(shí)驗(yàn)。 由公式（ 2－ 10），有： adad MmmV ??? 10021 ?????， % FCad = 100－（ Mad+ Aad+ Vad） =100－（ ++） = ， % ，解畢。 解畢。 11. 已知某煤 Mad=%， Ad=%， Vd=%，求 Vad和 Vdaf？ 解：依題意， ??????? addad MVV,% 100 ??????? dddaf AVV,%