第5章 煤的工艺性质
煤化学课后习题
第一章煤的种类，特征和生成1 按成煤植物的不同，煤可以划分几大类，其主要特征有何不同？2 按煤化程度，可以将腐殖煤划分为几大类，请两两比较其区分标志。
3 主要的成煤期及其代表性植物是什么？4 低等植物与高等植物的族组成有何区别？5 植物的族组成在成煤过程中发生了什么变化？6 成煤的地质年龄与煤的变质程度是否一致，为什么？7 腐殖煤的成煤过程主要分哪两个阶段，各阶段发生的主要变化是什么？8 泥炭化阶段发生的主要生物化学变化有哪几种类型？9 在泥炭化阶段，为什么氧化分解一般不会进行到底？10 煤的变质因素有哪些？对煤的变质程度有何影响？11 煤化度与变质程度有何异同？12 煤的变质类型对成煤有什么意义？13 泥炭的堆积环境对煤质有什么影响？14 何谓煤的还原程度，强还原妹有什么特征？15 凝胶化与丝炭化对煤中显微组分的形成有什么作用？16 什么是中国煤的多阶段变质演化，它对中国煤质分布有什么影响？17 什么是煤化作用跃变，分哪几个阶段？18 煤化作用跃变对煤质有什么影响？19 影响成煤期有哪些主要因素？20 中国有哪几个主要的聚煤期，列举各主要的聚煤期的5个著名煤田。
第二章煤的工业分析和元素分析1 试述煤的工业分析的基本思想2 煤的元素分析的基本思想3 煤中水分存在的形态分哪几种，他们与水分脱除的难易程度有什么关系？4 最高内在水分MHC与煤的煤化度有什么关系？5 煤中矿物质有哪几种来源，洗选脱除的难易程度有什么不同，矿物质的来源与煤中灰分的种类有什么关系？6 煤中矿物质的化合物类型有哪几种？请写出其代表性化合物的名称与分子式7 选煤有哪几种工业生产方式，一般选煤工艺有哪些产品和副产品8 灰分的组成与灰熔点有什么关系，这种关系有何工业意义？9 煤中常量元素与微量元素是如何分类的，各有哪些主要的元素10 煤中有哪些主要的有害微量元素，按危害程度应如何分类11 煤中碳和氢的测定的原理，并说明试验中可能产生的误差及减小误差的方法12 煤中的氮完全以有机氮的形式存在，对否？理由13 没中毒额硫有哪几种存在形态，煤中的硫分队煤的应用有什么影响？14 没种的硫或磷过多时，通过焦炭与高炉冶炼进入钢铁后，对产品质量有什么影响15 什么是基准，煤的分析数据为何要用基准表示？16 基准的常用形式因利用场合不同而异，请写出各种基准的适用场合17 画出基准关系图，并说明换基计算的基本思想和适用场合18第三章煤的物理性质和物理化学性质1 为什么说煤的所有宏观性质均在一定程度上与煤的密度有关2 煤的密度有哪几种表示方法，与煤的空隙率有何关系3准确测定TRD的前提条件是什么，为什么4 影响煤密度的因素有哪些5 煤在机械力作用下的表现可以用哪些性质来表征6 为什么煤的唯氏显微硬度Hm与煤化度的关系图示为著名的椅式曲线7 室温下煤的质量热容是多少，受哪些因素的影响，如何影响？8 煤的导温系数的物理意义是什么，它表示煤的什么性质或能力？9 煤（镜质组）的反射率和折射率随煤化度如何变化，从煤结构分析为何会有这种变化10 各种煤的透光率有什么不同，Pm为什么可以作为褐煤与长炎煤的区分指标11 什么是煤的荧光性，煤的荧光性如何表征，它们与煤的性质有什么关系？12 煤的导电性与煤化度有什么关系，为什么会有这种关系13煤的介电常数与煤化度有什么关系，为什么会有这种关系14 煤的磁性质与煤化度有什么关系，它对煤结构的研究有什么意义15 为什么说煤只有固态胶体性质，水与苯对煤的湿润角随煤化度的变化有什么不同？16 从内表面积和孔隙率解释，为什么说煤是一种多孔材料第四章化学方法研究煤1 煤中有哪些含氧官能团，它们在煤中的相对含量及随煤化度的变化有什么规律2 煤中含氧官能团的含量如何测定3 煤中大致有哪些含硫官能团和含氮官能团4 煤中含硫官能团和含氮官能团随煤化度的变化有什么规律5 煤的高真空热分解的目的及工作原理是什么6 煤的高真空热分解得出了什么结果7 煤的溶剂抽提有什么意义，已有的溶剂抽提方法分为哪几种类型8 如何理解煤的抽提机理9 从煤的溶剂抽提，得到了哪些有关煤结构的信息，有哪些证据可以证明这些煤结构信息10 什么叫超临界抽提，它需要什么条件，有什么优点，烟煤的超临界得到什么产物11 为什么要进行煤的加氢研究，可达到什么目的12 煤的加氢可能发生哪些主要化学反应13 煤的深度嘉庆与煤的轻度加氢各需要什么条件，加氢使煤发生哪些变化，可达到什么目的14 煤的氧化分为哪几个阶段，分别得到哪些主要反应产物15何为腐殖酸，再生腐植酸，它可以分为哪几个主要组分？写出其分离流程16 腐植酸具有哪些主要性质，腐植酸具有什么用途17 简述煤深化氧度的目的，氧化剂，主要产物及哪些产物的产率随煤化度的变化18 从煤的氧化可以得到哪些有关煤的结构信息19 风化对煤质有什么影响20 哪些因素影响煤的风化与自燃，如可减少煤的风化与自燃21 煤一般进行哪些卤化反应？试述各种卤化反应的原理及产物用途22 试述煤磺化反应的原理及产物用途第五章煤的工艺性质1 煤的黏结性与结焦性概念有何异同2 实验室测定煤的黏结性有哪些方法，他们各表征了煤的哪方面的性质3 黏结指数如何表征炼焦煤的粘结性，其测定原理是什么4 黏结指数在罗加指数测定方法的基础上有哪些修改，这些修改有什么意义5 奥阿膨胀度表证了炼焦煤的那些性质，各种典型炼焦煤的奥阿膨胀曲线有什么特点6 胶质层厚度表征了炼焦煤的那些性质，各种代表性体积曲线类型说明了什么问题7 测定煤的结焦性有哪些方法，它们各表征了煤的哪方面的性质8 为了更好地表征的炼焦煤的结焦性，试试设计一种模拟高炉环境表征焦炭性质的测定方法9 为什么要选煤，通过选煤可以得到哪些产品和副产品10 可选性曲线是如何制作的，各曲线表示什么含义11 我国可选性标准是如何表示的12 影响煤气化的工艺性质有哪些，如何影响煤的气化13 煤的发热量有哪几种表示方法，它们之间有什么关系？14 煤的发热量有哪几种经验计算公式，你认为它们是怎样得到的15 煤的发热量随煤化度如何变化第六章煤的言相组成、性质与应用1 煤研学研究的对象与方法有什么不同2 试比较四类煤岩成分的外观和一般特性3 煤化学通常以什么显微组分作为煤的代表，试述其理由4 试举例说明那些性质是综合煤样的平均性质5 从煤岩学的观点来看，用综合煤样的平均性质来表征煤质有什么局限性6 判断煤的煤化度或变质程度的指标有哪些，为什么说镜质组反射率是表征煤化度的科学指标7 我国冶金系统如何对煤的显微组分进行分类，其活性组分和惰性组分如何计算8 试比较各种显微组分的化学组成及其随煤化度的变化9 试比较各种显微组分的干馏性质及其随煤化度的变化10 对于同一煤化度的煤，各种有机显微组分Vdaf的相对大小是怎么样的11 对于同一煤化度的煤，各种有机显微组分Fa的相对大小是怎么样的12 惰质组不具有黏结性，是否在炼焦配煤中的比例煤中越少越好，为什么13 事比较各种显微组分的反射率及其随煤化度的变化14 煤岩学应用于炼焦配煤的基本思想是什么15 举例说明煤岩学的应用第七章煤分类、煤质评价与中国的煤炭资源1 为何要进行煤的分类，分类指标有哪几类2 中国煤分类采用哪些分类指标、分类符号与编码表示什么意思3 《中国煤分类》将烟煤分为几个大类几个小类，如何划分的4 国际煤分类采用哪些分类指标，如何进行煤分类5 如何进行煤质评价6 中国煤炭资源及其分布有什么特点7 中国炼焦煤的煤种分布有什么特点8 在我国炼焦煤储量中，气煤有多少，你认为在配煤炼焦工艺中，采取哪些措施有利于多用气煤9 怎样的煤属于高硫煤，高硫煤在利用中存在什么问题10 从保护环境和产品质量的角度，谈谈如何合理利用高硫煤第八章煤的化学结构概念及其研究方法1 什么是煤的化学结构2 煤的化学结构研究方法分为哪几类型3 X射线是研究晶体的常用仪器，为什么用它来研究煤4 X射线的衍射峰、晶体参数与煤的结构性质有什么对应关系5红外光谱主要研究煤结构的哪方面的问题67 从煤的仪器分析，已经得出了哪些有关煤结构的信息8 煤有哪些结构参数，主要你结构参数之间有什么关系9 什么是统计结构解析法，如何通过结构解析法来计算煤的结构参数1011 煤的结构参数与煤质有什么关系12 为什么说煤化学结构具有相似性特征13 为什么说煤化学结构具有高分子聚合物特性14 什么是煤中的低分子化合物，他有什么特点和性质15 煤有哪些代表性的化学结构模型16 煤有哪些代表性的物理结构模型17 稳定组有哪些主要结构特点18 惰质组有哪些主要结构特征19 煤的化学结构如何随煤化度变化20 简介归纳煤化学结构的基本概念第九章煤的热解和黏结成焦1 了解煤的热解过程，煤的热解有哪些基本反应2 黏结性烟煤额热解过程三个阶段热效应有何不同，为什么3 黏结性烟煤额热解过程三个阶段相应的过程本质有什么不同，为什么4 已有那些理论解释煤的热解成焦机理，各有什么理论要点5 煤的黏结成焦溶剂抽提机理的主要论据是什么6 煤的黏结成焦物理黏结理论的主要论据是什么7 胶质体成焦理论的主要论据是什么8 中间相成焦理论的主要论据是什么9 什么是煤的胶质体，来源是什么10 胶质体性质的完整表征应包括数量与质量两个方面，其质量包括哪些性质11 胶质体的质量如何表征，胶质体的变化与煤的黏结成焦有什么关系12 半焦的收缩与裂纹的形成机理是什么13 不同煤种在炼焦过程中，其半焦收缩动态和裂纹生成过程有什么关系，为什么14 我国如何划分焦炭光学组织15 煤岩显微组分与焦炭光学组织有什么关系16 哪些因素影响焦炭光学组织的组成，如何影响17 焦炭光学组织有什么用途18 影响焦炭质量的因素有哪些，如何影响19 适当提高加热速度，有利于提高弱黏结性煤的黏结性，为什么20 提高煤料的散密度，可以提高焦炭质量，为什么21 适当增减煤料的细度有利于提高焦炭的强度，为什么22 为了使配煤活性成分与惰性成分达到平衡，可配入的活性组分有哪些物质，各有什么特点23 为了使配煤活性成分与惰性成分达到平衡，可配入的惰性组分有哪些物质，各有什么特点24 列表比较常用炼焦煤：气煤，肥煤，焦煤，瘦煤的结焦性及其在炼焦配煤中的作用第十章煤制化学品与高碳物料1 煤的液化有哪几种途径，哪一种煤液化方法比较有前途，为什么2 煤液化生产化工原料的技术关键是什么3 煤液化及其衍生物可以合成哪些芳香高聚物，它们各有什么用途4 用煤直接制取塑料采用什么原理和方法5 水煤浆有什么性质和用途6 水煤浆的质量用哪些参数表征，为什么7 原料煤的煤化度，组成与性质对水浆煤的质量有什么影响8 什么叫超纯煤，有什么用途，其制备方法有哪些，各有什么特点9 什么叫高碳物料，用哪些方法分别可以制取哪些高碳物料10 煤沥青基炭纤维有什么用途，简述其工艺流程11 MCMR有哪些特性和用途12 用哪些煤种可以制得活性炭与炭分子筛，煤制活性炭与炭分子筛有什么特性13 什么是富勒烯，他们的化学结构有什么特点14 以煤作为原材料合成富勒烯时可能具有怎样的生成机理，联系没结构，简述你的看法15 富勒烯有哪些特殊的性质，从富勒烯的结构解释这些特点16 富勒烯有哪些潜在的应用前景17 什么是炭纳米管，他们的化学结构有什么特点18 关于煤基炭纳米管的生长机理有哪几种观点，你偏向那种，为什么19 煤基碳纳米管的工艺方法有哪些主要控制参数20 炭纳米管有哪些突出的性质，列举说明本书中没有说到的性质及应用前景绪论1 归纳我国煤炭利用历史的大事表2 煤化学学科的发展大体经历了哪几个阶段，归纳煤化学历史大事表3 我国是世界上最早采煤和用煤的国家，但是为什么煤化学却没有从我国诞生4 迄今为止，可以载入史册的煤化学里程碑研究成果主要有哪些5 进入21世纪以来，煤化学有哪些主要研究热点及成果6 简述煤化学的研究现状7 煤化学今后主要有哪些研究方向8 煤炭与中国社会的可持续发展有什么关系9 煤炭与环境保护有什么关系10 煤炭综合利用有什么意义，有哪些工艺方法11 洁净煤技术有什么意义，有哪些研究内容12 煤的干馏如何分类，其温度和加工产物有什么不同。
煤的工艺性质
煤的工艺性质为了提高煤的综合利用价值，必须了解、研究煤的工艺性质，以满足各方面对煤质的要求。
煤的工艺性质主要包括：粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度和可选性等。
1.粘结性和结焦性性是指煤在干馏过程中，由于煤中有机质分解，熔融而使煤粒能够相互粘结成块的性能。
结焦性是指煤在干馏时能够结成焦炭的性能。
煤的粘结性是结焦性的必要条件，结焦性好的煤必须具有良好的粘结性，但粘结性好的煤不一定能单独炼出质量好的焦炭。
这就是为什么要进行配煤炼焦的道理。
粘结性是进行煤的工业分类的主要指标，一般用煤中有机质受热分解、软化形成的胶质体的厚度来表示，常称胶质层厚度。
胶质层越厚，粘结性越好。
测定粘结性和结焦性的方法很多，除胶质层测定法外，还有罗加指数法、奥亚膨胀度试验等等。
粘结性受煤化程度、煤岩成分、氧化程度和矿物质含量等多种因素的影响。
煤化程度最高和最低的煤，一般都没有粘结性，胶质层厚度也很小。
2.发热量是指单位重量的煤在完全燃烧时所产生的热量，亦称热值，常用106J/kg表示。
它是评价煤炭质量，尤其是评价动力用煤的重要指标。
国际市场上动力用煤以热值计价。
我国自1985年6月起，改革沿用了几十年的以灰分计价为以热值计价。
发热量主要与煤中的可燃元素含量和煤化程度有关。
为便于比较耗煤量，在工业生产中，常常将实际消耗的煤量折合成发热量为2.930368×107J/kg的标准煤来进行计算。
3.化学反应性又称活性。
是指煤在一定温度下与二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反应能力。
它是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。
反应性强弱直接影响到耗煤量和煤气的有效成分。
煤的活性一般随煤化程度加深而减弱。
4.热稳定性又称耐热性。
是指煤在高温作用下保持原来粒度的性能。
它是评价气化用煤和动力用煤的又一项重要指标。
热稳定性的好坏，直接影响炉内能否正常生产以及煤的气化和燃烧效率。
5.透光率指低煤化程度的煤(褐煤、长焰煤等)，在规定条件下用硝酸与磷酸的混合液处理后，所得溶液对光的透过率称为透光率。
煤化学 第五章(三)
流动度曲线
3.几种烟煤的基氏流动度曲线
图5-10
几种烟煤的基氏流动度曲线
四、罗加指数
1.测定罗加指数的方法要点：
将空气干燥煤样和标准无烟煤， 在坩埚内混合均匀并铺平，加上钢质 砝码，在850℃下焦化、后，称量m； 筛分→筛上物 m1 →筛上物装入罗加转 鼓中转磨→筛分→筛上物 m2 →筛上物 在转鼓中重复转动→筛分→筛上物 m3 →筛上物再一次进行转鼓试验→筛 上物m4。
图5-6为一典型烟煤的体积膨胀曲线示意图。 T1——软化温度，即膨胀杆下降 0.5m时的温度（℃）； T2—— 开始膨胀温度，即膨胀杆下降到最低点后开始上 升的温度（℃）； T3——固化温度，膨胀杆停止移动时的温度（℃）； a——最大收缩度，%； b——煤的膨胀度，%。
图 a 为典型烟煤的体积膨胀曲线，煤的膨胀曲线 超过零点后达到水平，这种情况称为“正膨胀”；
煤的黏结性和结焦性关系： 结焦性包括保证结焦过程能够顺利进 行的所有性质，黏结性是结焦性的前提和 必要条件。
测定煤黏结性和结焦性的方法可以分为 以下三类： （1）根据胶质体的数量和性质进行测定，如 胶质层厚度、基氏流动度、奥亚膨胀度等。 （2）根据煤黏结惰性物料能力的强弱进行测 定，如罗加指数和黏结指数等。 （3）根据所得焦块的外形进行测定，如坩埚 膨胀序数和葛金指数等。
将粒度小于0.15mm的煤样10g与1mL
水混匀，在钢模内按规定方法压制成煤笔
（长 60mm ），放在一根内部非常光洁的标
准口径的膨胀管内，其上放置一根连有记录
笔的能在管内自由滑动的钢杆（膨胀杆）。
二、奥亚膨胀度
将上述装置放入已预热到 330℃的电炉 中加热，升温速度保持 3℃/min 。加热至 500 ～ 550℃为止。在此过程中，煤受热达 到一定温度后开始分解，首先析出一部分挥 发分，接着开始软化析出胶质体。随着胶质 体的不断析出，煤笔开始变形缩短，膨胀杆 随之下降——标志煤的收缩。
5煤化学基础-2解析
级别名称
特低全水分煤 低全水分煤
中等全水分煤 中高全水分煤
高全水分煤 特高全水分煤
代号
SLM LM MM MHM HM SHM
全水分 Mt/% ≤6.0
6.0~8.0 8.0~12.0 12.0~20.0 20.0~40.00
>40.0
9
（二）灰分
1、灰分的含义
指煤完全燃烧后剩下的残渣。几乎全部来自于矿物质。 由于残渣是煤中可燃物完全燃烧，煤中矿物质（除水分外所有 的无机质）在煤完全燃烧过程中经过一系列分解、化合反应后的 产物。灰分应称为灰分产率。
式参加矿物晶格构造的水分。如石膏CaSO4·2H2O（结晶水的 失水温度163˚C）、高岭土Al2O32SiO2·2H2O（化合水的失水温 度163˚C）分子结构中的水分。
结晶水和化合水在煤的工业分析中，一般不作测定。
2020/10/10
7
（一）水分
2、水分对煤的工业利用的影响
储存时，水分随空气湿度改变，使煤容易破裂氧化； 运输时，高寒地带由于水分的冻结，造成装卸困难； 炼焦时，水分消耗能量，延长炼焦时间，降低焦炉生产率； 作燃料时，水分的蒸发要消耗部分热量，降低有效发热量。
定，固定碳（FC）=100-W-V-A。 W、A → 无机质 V、FC → 有机质
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4
（一）水分
1、煤中水分的存在状态
根据水在煤中的存在状态，将煤中水分称为：外在水分、内在水 分以及同煤中矿物质结合的结晶水、化合水。
（1）外在水分：指煤炭开采、运输、储存及洗选过程中，附着在 煤颗粒表面和裂隙中的水分。将煤放在空气中风干，外在水分即不 断蒸发，直到与空气的相对湿度达到平衡为止，此时失去的水分， 即外在水分。
煤的工业分析和工艺性质
• 注：煤化工的重要过程之一。指煤在隔绝空气条件下加 热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气 等产物的过程。按加热终温的不同，可分为三种： 900～1100℃为高温干馏，即焦化；700～900℃为中 温干馏；500～600℃为低温干馏（见煤低温干馏）。 煤的干馏是属于化学变化
灰分（A）
• 煤中的灰分是指煤在规定条件下完全 燃烧后剩下的固体残渣。
• 外在灰分（顶板、底板和夹矸） • 内在灰分 • 灰分越高，煤质越差。但煤灰可作为
一种资源利用，如制造复合肥，提取 氯化铝以及一些稀有元素等。
挥发分（V）
• 煤在隔绝空气的条件下，在900摄氏度加减10摄氏度的 情况下，加热7分钟，从煤中分解出来的液体（蒸汽状 态）和气体产物。
• 例如：某煤样：灰分17.5%，挥发分25.7%，水分 0.49%则固定碳为100-17.5-25.7-0.49=56.31，即为 56.31%
煤的工艺性质指标
• 煤的工艺性质是评价煤的深加工和综合利用方向的指标。 煤的工艺性质主要包括：
• 1、发热量 • 2、粘结性和结焦性 • 3、热稳定性 • 4、机械强度 • 5、可选性
发热量（Q）
• 发热量是指单位重量的煤，在完全燃烧时所产生的热量。 • 依据煤的分类，按照发热量的大小： • 褐煤：25.10--30.50MJ/kg • 烟煤：30.50--37.20MJ/kg • 无烟煤：32.20--36.10MJ/kg
粘结性和结焦性
• 粘结性：煤在干馏过程中，煤中有机质分解、熔融而使 煤粒粘结呈块的性能。
热稳定
• 煤的热稳定是指煤在燃烧或气化过程中， 在高温环境下保持原来煤块粒度的程度。
煤化学 第05章 煤的工业分析和元素分析
Mf,ar 简写 Mf
简写
Minh，ar
Minh
煤中的全水分计算举例
[例5-1]某收到基煤样重1000.0 g， 风干后重900.0 g。用两份风干煤 样各10.000 g测定内在水分，即在 105℃干燥后得到的两份煤样分别 重9.512 g和9.484 g。问该煤样的
M inh,ad
M M inh,ad1
级别名称
1 特低全水分煤
代号 SLM
分级范围（Mt,%） ≤6.0
2 低全水分煤
LM
>6.0~8.0
3 中等全水分煤
MLM
>8.0~12.0
4 中高全水分煤 5 高全水分煤 6 特高全水分煤
MHM HM SHM
>12.0~20.0 >20.0~40.0
>40.0
试验方法 GB/T 211
（六）煤中水分对煤利用的影响
inh,ad 2
2
4.88 5.16 5.02% 2
全水分？ 解：（1）计算该煤样的外在水分
（3）计算该煤样的全水分 按式（5-6）：
M
f
,ar
1000.0 900.0 1000.0
100%
10.0%
M t,ar
M f ,ar
M inh,ad
100 M 100
f ,ar
试验室条件下测定的煤质分析项 目通常是以空气干燥基为基准测得 的。但在表示煤质分析报出的结果 时，国家标准通常规定将空气干燥 煤样基准的各个指标换算成收到基、 干燥基煤样、干燥无灰基煤样为基 准的指标；在实际工作中，有时也 需要把一些指标换算成其它基准 （例如：工业上计算物料平衡或热 平衡时，就需将有关指标换算成收 到基，以求得每吨原料煤能产生多 少热量、多少煤灰、含多少碳等）。 为此，必须了解各种指标、各种基 准之间的关系和换算。
煤化学-复习要点汇总知识讲解
绪论煤化学的概念：煤化学是研究煤的生成、组成、结构、性质、分类以及他们之间的相互关系的科学。
煤的主要用途：燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化以及其他深加工产品等。
煤炭的产量逐年增加的原因：钢材、水泥、焦炭、电力、电解铝。
CCT（洁净煤技术）是指在煤炭开采、加工、转化、利用的过程中减少污染和提高效率的新技术的总称。
主要包括①煤炭开采②煤炭加工③煤炭燃烧④煤炭转化⑤ 污染物排放控制与废弃物处理第一章煤的生成煤的定义：煤是植物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学的作用而转变成的沉积有机矿产。
我国的主要聚煤期：新生代中生代古生代（晚古生代、早古生代）植物的有机族可以分为四类1、糖类以及衍生物（碳水化合物）2、木质素3、蛋白质4、脂类化合物（包括脂肪、树脂、蜡质、角质、和孢粉质）成煤环境1、首先需要大量的植物的持续繁衍2、其次是植物遗体不致全部被氧化分解3、地质作用的配合煤炭的成因类型：根据形成的物质基础而划分的煤炭的类型称为成因类型。
主要是：腐植煤、腐泥煤、残植煤、腐植腐泥煤。
煤炭的成煤过程：植物——泥炭——褐煤——烟煤、无烟煤泥炭化煤化作用泥炭的有机组成主要包括：1、腐植酸2 、沥青质3 、未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素、果胶质和木质素4 、变化不多的壳质组，如角质膜和孢粉等变质作用因素：影响变质作用的因素主要有温度、压力和时间第二章煤的工业分析和元素分析煤的的组成及其复杂，是由无机组成和有机组成构成的混合物。
无机组成主要包括黏土矿、石英、方解石、石膏、黄铁矿等矿物质和吸附在煤中的水；有机组分主要是由C、H ON S等元素构成的复杂高分子有机化合物的混合物。
工业分析是确定煤化学组组成的最基本方法，他是在规定的条件下，将煤的组分分为水分、灰分、挥发分、固定碳。
煤炭中的水分可分为游离水和化合水。
煤中的游离水是指与煤呈物理态结合的水，它吸附在煤的外表面和内部空隙中。
煤中的游离水可以分为两类，即在常温的大气中易失去的水分和不易失去的水分。
煤的工艺性质
柠檬K24
煤的工艺性质
煤的工艺性质
炼焦煤工艺性质
根据胶质层数量和性质
奥亚膨胀度 b&a
基氏流动度 α max 胶质层厚度 ymax 罗加指数 R.I 粘结指数 G.R.I 坩埚自由膨胀序数 CSN 葛金指数/葛金焦型 G-K
根据煤粘结惰性物料的能力强弱 根据试验所得焦块外形
气化用煤的工艺性质
无缝隙1块；少缝隙26块；多缝隙6块以上
小孔隙；小孔隙带大孔 隙；大孔隙
无绽边；低绽边；高绽 边；中等绽边 黑色；深灰；银灰
熔合情况
粉状；凝结；部分熔合； 全部熔合
体积曲线
——典型曲线制定
平滑下降——瘦焦煤
平滑斜降——贫煤、瘦煤
波形——主焦煤
微波行——主焦煤
大之字——气煤 之字型 小之字——1/3焦煤
>85 >85 >85 ＞85 ＞50-65 ＞35-50 ＞50-65 ＞65 ＞30-50
肥煤Ⅰ 肥煤Ⅱ 肥煤Ⅲ 气肥煤 气煤Ⅰ 气煤Ⅱ 气煤Ⅲ 气煤Ⅳ 1/2中粘煤 弱粘煤 不粘煤 长焰煤 褐煤
ymax >25 ymax >25 ymax >25 ymax >25
ymax ≤25
其他 烟煤
＞5-30 ≤5 ≤5或＞5-30
t1-开始软化温度；t2-开始膨胀温度；t3-固化温度 b-最大膨胀度（%）；a-最大收缩度（%）
基氏流动度 α max
——表征煤的粘结性
将煤样装入有垂直搅拌器的特制煤杯中，对搅拌器加一恒定力矩并在规 定条件下加热，煤受热软化后，搅拌器开始旋转，待到塑性固化后停止旋转。 在塑性期间定期记录旋转角速度。
表征烟煤粘结性的一种指标，现在已作为我国区分煤的粘结性和结焦性能烟 煤的重要分类指标之一。 主要以1g粒度<0.2mm（具体为0.1-0.2mm占30%，＜0.1mm占70%）与5g或 3g标准无烟煤（宁夏汝箕沟平峒二层无烟煤，标准水份、灰份等）混合均匀后放入专用 马弗炉中，850℃快速加热15min，所得焦炭在特定转鼓中进行二次转鼓试 验，测定G.R.I值。
电子教案与课件：煤化学 课件 第五章 第七节煤的发热量
➢煤的热解 ➢煤的黏结与成焦机理 ➢煤的黏结性（结焦性）指标 ➢煤炭气化和燃烧的工艺性质 ➢煤的铝甑低温干馏试验 ➢煤的可选性 ➢煤的发热量
第七节 煤的发热量
煤的发热量是指单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量， 用符号Q表示。发热量的国际单位是J/g，有时常用MJ（兆焦） /kg表示，其换算关系是1MJ/kg=103J/g。
煤的恒容低位发热量是指单位质量的煤在充有过量氧气的氧弹 内燃烧工，其燃烧产物组成为O2、N2、CO2、SO2和气态H2O以及 固态灰时放出的热量。也即由高位发热量减去水（煤中原有的 水和煤中氢燃烧生成的水）的气化热后得到的发热量，用符号 Qnet,v,ad表示。其计算公式如下：
Qnet,v,ad Qgr,v,ad 25[( M ad 9ad (H )]
也可用公式5-9直接计算收到基煤样的恒容低位发热量：
Qnet,v,ar
[Qgu,v,ad
206 ad
(H
)]
100 100
M M
ar ad
23M ar
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5-9
Qnet,v,ad—空气干燥基煤样恒容低位发热量，J/g； Qnet,v,ar—收到基煤样恒容低位发热量，J/g； Qgr,v,ad—空气干燥基煤样恒容高位发热量，J/g； Mad—空气干燥基煤样的水分，%； Mar—收到基煤样的水分，%； ωad（H）—空气干燥基煤样氢的质量分数，%；
➢煤的弹筒发热量比煤在空气中燃烧产生的实际热量高，必须 对弹筒发热量进行校正，使发热量的数值尽量接近煤在工业锅 炉内燃烧所产生的实际热量。
3、煤的恒容高位发热量和恒容低位发热量
煤的恒容高位发热量：单位质量的试样在充有过量氧气的氧 弹内燃烧，其燃烧产物组成为O2、N2、CO2、SO2和液态H2O 以及固体灰时放出的热量。也即由弹筒发热量减去硝酸生成 热和硫酸校正热后得到的发热量，用符号Qgr,v,ad表示。其 计算公式如下：
煤化学第5章
Coal chemistry
5.1.2.4 吉氏流动度
该法首先由德国人吉泽勒提出，1954年，美国 材料试验协会（ASTM）制定了吉氏流动度的测 试标准，后来，波兰和日本也制定了标准，国 内在这方面的研究较少，目前尚无国家标准， 仪器设备需从国外进口，比较昂贵，测试费用 较高。
测定原理：将煤样装入预先装有搅拌桨的钢锅 中，对搅拌桨施加恒力矩。在盐浴中以3℃/min 加热煤样，随着温度的升高煤料软化、熔融产 生了塑性变化，使搅拌桨的运动呈现有规律的 变化。它开始由不动到转动，转动速度逐渐增 至最大，而后又渐变慢，直至停止。根据恒力 矩下搅拌桨的转动特性，测定煤在可塑状态的 流动性。
5 煤的工艺性质
指煤在一定加工工艺与转化进程中表现的性质 加工与转化 选煤 高温干馏 气化、燃烧 炼油、液化、 低温干馏 工艺性质 可选性 粘结性、结焦性 反应性，机械强度，热稳定性 结渣性，灰熔点，灰粘度，发热量 低温干馏性
2011 版
了解煤的工艺性质，是合理选择煤的利用途径的前提
3
Coal chemistry
15
Coal chemistry
5.1.2.5 胶质层指数测定-GB/T 479
2011 版
实践表明，Y值多数情况下能表示胶质体的数量但不一定能反映其 质量。 Y值的测定主观因素大，煤样用量大，仪器的规范性很强。 当Y值小于10 mm和Y值大于25 mm时。数据的重现性较差。 近年，通过对该仪器测试的自动化等项改进，使测试结果的精度提 高较大。
煤种可以较广泛。而有些气肥煤的αmax虽 很大。但曲线陡而尖(t 较小)，说明它处 于较大流动性的时间较短，影响了它的相 容性。 吉氏流动度指标能同时反映胶质体的数量 和性质，具有明显的优点。 流动度是研究煤的流变性和热分解动力学 的有效手段，可用于指导配煤和预测焦炭 强度。
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第1章煤的种类，特征和生成1 按成煤植物的不同，煤可以划分几大类，其主要特征有何不同？2 按煤化程度，可以将腐殖煤划分为几大类，请两两比较其区分标志。
3 主要的成煤期及其代表性植物是什么？4 低等植物与高等植物的族组成有何区别？5 植物的族组成在成煤过程中发生了什么变化？6 成煤的地质年龄与煤的变质程度是否一致，为什么？7 腐殖煤的成煤过程主要分哪两个阶段，各阶段发生的主要变化是什么？8 泥炭化阶段发生的主要生物化学变化有哪几种类型？9 在泥炭化阶段，为什么氧化分解一般不会进行到底？10 煤的变质因素有哪些？对煤的变质程度有何影响？11 煤化度与变质程度有何异同？12 煤的变质类型对成煤有什么意义？13 泥炭的堆积环境对煤质有什么影响？14 何谓煤的还原程度，强还原妹有什么特征？15 凝胶化与丝炭化对煤中显微组分的形成有什么作用？16 什么是中国煤的多阶段变质演化，它对中国煤质分布有什么影响？17 什么是煤化作用跃变，分哪几个阶段？18 煤化作用跃变对煤质有什么影响？19 影响成煤期有哪些主要因素？20 中国有哪几个主要的聚煤期，列举各主要的聚煤期的5个著名煤田。
第二章煤的工业分析和元素分析1 试述煤的工业分析的基本思想2 煤的元素分析的基本思想3 煤中水分存在的形态分哪几种，他们与水分脱除的难易程度有什么关系？4 最高内在水分MHC与煤的煤化度有什么关系？5 煤中矿物质有哪几种来源，洗选脱除的难易程度有什么不同，矿物质的来源与煤中灰分的种类有什么关系？6 煤中矿物质的化合物类型有哪几种？请写出其代表性化合物的名称与分子式7 选煤有哪几种工业生产方式，一般选煤工艺有哪些产品和副产品8 灰分的组成与灰熔点有什么关系，这种关系有何工业意义？9 煤中常量元素与微量元素是如何分类的，各有哪些主要的元素10 煤中有哪些主要的有害微量元素，按危害程度应如何分类11 煤中碳和氢的测定的原理，并说明试验中可能产生的误差及减小误差的方法12 煤中的氮完全以有机氮的形式存在，对否？理由13 没中毒额硫有哪几种存在形态，煤中的硫分队煤的应用有什么影响？14 没种的硫或磷过多时，通过焦炭与高炉冶炼进入钢铁后，对产品质量有什么影响15 什么是基准，煤的分析数据为何要用基准表示？16 基准的常用形式因利用场合不同而异，请写出各种基准的适用场合17 画出基准关系图，并说明换基计算的基本思想和适用场合18第三章煤的物理性质和物理化学性质1 为什么说煤的所有宏观性质均在一定程度上与煤的密度有关2 煤的密度有哪几种表示方法，与煤的空隙率有何关系3准确测定TRD的前提条件是什么，为什么4 影响煤密度的因素有哪些5 煤在机械力作用下的表现可以用哪些性质来表征6 为什么煤的唯氏显微硬度Hm与煤化度的关系图示为著名的椅式曲线7 室温下煤的质量热容是多少，受哪些因素的影响，如何影响？8 煤的导温系数的物理意义是什么，它表示煤的什么性质或能力？9 煤（镜质组）的反射率和折射率随煤化度如何变化，从煤结构分析为何会有这种变化10 各种煤的透光率有什么不同，Pm为什么可以作为褐煤与长炎煤的区分指标11 什么是煤的荧光性，煤的荧光性如何表征，它们与煤的性质有什么关系？12 煤的导电性与煤化度有什么关系，为什么会有这种关系13煤的介电常数与煤化度有什么关系，为什么会有这种关系14 煤的磁性质与煤化度有什么关系，它对煤结构的研究有什么意义15 为什么说煤只有固态胶体性质，水与苯对煤的湿润角随煤化度的变化有什么不同？16 从内表面积和孔隙率解释，为什么说煤是一种多孔材料第四章化学方法研究煤1 煤中有哪些含氧官能团，它们在煤中的相对含量及随煤化度的变化有什么规律2 煤中含氧官能团的含量如何测定3 煤中大致有哪些含硫官能团和含氮官能团4 煤中含硫官能团和含氮官能团随煤化度的变化有什么规律5 煤的高真空热分解的目的及工作原理是什么6 煤的高真空热分解得出了什么结果7 煤的溶剂抽提有什么意义，已有的溶剂抽提方法分为哪几种类型8 如何理解煤的抽提机理9 从煤的溶剂抽提，得到了哪些有关煤结构的信息，有哪些证据可以证明这些煤结构信息10 什么叫超临界抽提，它需要什么条件，有什么优点，烟煤的超临界得到什么产物11 为什么要进行煤的加氢研究，可达到什么目的12 煤的加氢可能发生哪些主要化学反应13 煤的深度嘉庆与煤的轻度加氢各需要什么条件，加氢使煤发生哪些变化，可达到什么目的14 煤的氧化分为哪几个阶段，分别得到哪些主要反应产物15何为腐殖酸，再生腐植酸，它可以分为哪几个主要组分？写出其分离流程16 腐植酸具有哪些主要性质，腐植酸具有什么用途17 简述煤深化氧度的目的，氧化剂，主要产物及哪些产物的产率随煤化度的变化18 从煤的氧化可以得到哪些有关煤的结构信息19 风化对煤质有什么影响20 哪些因素影响煤的风化与自燃，如可减少煤的风化与自燃21 煤一般进行哪些卤化反应？试述各种卤化反应的原理及产物用途22 试述煤磺化反应的原理及产物用途第五章煤的工艺性质1 煤的黏结性与结焦性概念有何异同2 实验室测定煤的黏结性有哪些方法，他们各表征了煤的哪方面的性质3 黏结指数如何表征炼焦煤的粘结性，其测定原理是什么4 黏结指数在罗加指数测定方法的基础上有哪些修改，这些修改有什么意义5 奥阿膨胀度表证了炼焦煤的那些性质，各种典型炼焦煤的奥阿膨胀曲线有什么特点6 胶质层厚度表征了炼焦煤的那些性质，各种代表性体积曲线类型说明了什么问题7 测定煤的结焦性有哪些方法，它们各表征了煤的哪方面的性质8 为了更好地表征的炼焦煤的结焦性，试试设计一种模拟高炉环境表征焦炭性质的测定方法9 为什么要选煤，通过选煤可以得到哪些产品和副产品10 可选性曲线是如何制作的，各曲线表示什么含义11 我国可选性标准是如何表示的12 影响煤气化的工艺性质有哪些，如何影响煤的气化13 煤的发热量有哪几种表示方法，它们之间有什么关系？14 煤的发热量有哪几种经验计算公式，你认为它们是怎样得到的15 煤的发热量随煤化度如何变化第六章煤的言相组成、性质与应用1 煤研学研究的对象与方法有什么不同2 试比较四类煤岩成分的外观和一般特性3 煤化学通常以什么显微组分作为煤的代表，试述其理由4 试举例说明那些性质是综合煤样的平均性质5 从煤岩学的观点来看，用综合煤样的平均性质来表征煤质有什么局限性6 判断煤的煤化度或变质程度的指标有哪些，为什么说镜质组反射率是表征煤化度的科学指标7 我国冶金系统如何对煤的显微组分进行分类，其活性组分和惰性组分如何计算8 试比较各种显微组分的化学组成及其随煤化度的变化9 试比较各种显微组分的干馏性质及其随煤化度的变化10 对于同一煤化度的煤，各种有机显微组分Vdaf的相对大小是怎么样的11 对于同一煤化度的煤，各种有机显微组分Fa的相对大小是怎么样的12 惰质组不具有黏结性，是否在炼焦配煤中的比例煤中越少越好，为什么13 事比较各种显微组分的反射率及其随煤化度的变化14 煤岩学应用于炼焦配煤的基本思想是什么15 举例说明煤岩学的应用第7章煤分类、煤质评价与中国的煤炭资源1 为何要进行煤的分类，分类指标有哪几类2 中国煤分类采用哪些分类指标、分类符号与编码表示什么意思3 《中国煤分类》将烟煤分为几个大类几个小类，如何划分的4 国际煤分类采用哪些分类指标，如何进行煤分类5 如何进行煤质评价6 中国煤炭资源及其分布有什么特点7 中国炼焦煤的煤种分布有什么特点8 在我国炼焦煤储量中，气煤有多少，你认为在配煤炼焦工艺中，采取哪些措施有利于多用气煤9 怎样的煤属于高硫煤，高硫煤在利用中存在什么问题10 从保护环境和产品质量的角度，谈谈如何合理利用高硫煤第8章煤的化学结构概念及其研究方法1 什么是煤的化学结构2 煤的化学结构研究方法分为哪几类型3 X射线是研究晶体的常用仪器，为什么用它来研究煤4 X射线的衍射峰、晶体参数与煤的结构性质有什么对应关系5红外光谱主要研究煤结构的哪方面的问题67 从煤的仪器分析，已经得出了哪些有关煤结构的信息8 煤有哪些结构参数，主要你结构参数之间有什么关系9 什么是统计结构解析法，如何通过结构解析法来计算煤的结构参数1011 煤的结构参数与煤质有什么关系12 为什么说煤化学结构具有相似性特征13 为什么说煤化学结构具有高分子聚合物特性14 什么是煤中的低分子化合物，他有什么特点和性质15 煤有哪些代表性的化学结构模型16 煤有哪些代表性的物理结构模型17 稳定组有哪些主要结构特点18 惰质组有哪些主要结构特征19 煤的化学结构如何随煤化度变化20 简介归纳煤化学结构的基本概念第9章煤的热解和黏结成焦1 了解煤的热解过程，煤的热解有哪些基本反应2 黏结性烟煤额热解过程三个阶段热效应有何不同，为什么3 黏结性烟煤额热解过程三个阶段相应的过程本质有什么不同，为什么4 已有那些理论解释煤的热解成焦机理，各有什么理论要点5 煤的黏结成焦溶剂抽提机理的主要论据是什么6 煤的黏结成焦物理黏结理论的主要论据是什么7 胶质体成焦理论的主要论据是什么8 中间相成焦理论的主要论据是什么9 什么是煤的胶质体，来源是什么10 胶质体性质的完整表征应包括数量与质量两个方面，其质量包括哪些性质11 胶质体的质量如何表征，胶质体的变化与煤的黏结成焦有什么关系12 半焦的收缩与裂纹的形成机理是什么13 不同煤种在炼焦过程中，其半焦收缩动态和裂纹生成过程有什么关系，为什么14 我国如何划分焦炭光学组织15 煤岩显微组分与焦炭光学组织有什么关系16 哪些因素影响焦炭光学组织的组成，如何影响17 焦炭光学组织有什么用途18 影响焦炭质量的因素有哪些，如何影响19 适当提高加热速度，有利于提高弱黏结性煤的黏结性，为什么20 提高煤料的散密度，可以提高焦炭质量，为什么21 适当增减煤料的细度有利于提高焦炭的强度，为什么22 为了使配煤活性成分与惰性成分达到平衡，可配入的活性组分有哪些物质，各有什么特点23 为了使配煤活性成分与惰性成分达到平衡，可配入的惰性组分有哪些物质，各有什么特点24 列表比较常用炼焦煤：气煤，肥煤，焦煤，瘦煤的结焦性及其在炼焦配煤中的作用第10章煤制化学品与高碳物料1 煤的液化有哪几种途径，哪一种煤液化方法比较有前途，为什么2 煤液化生产化工原料的技术关键是什么3 煤液化及其衍生物可以合成哪些芳香高聚物，它们各有什么用途4 用煤直接制取塑料采用什么原理和方法5 水煤浆有什么性质和用途6 水煤浆的质量用哪些参数表征，为什么7 原料煤的煤化度，组成与性质对水浆煤的质量有什么影响8 什么叫超纯煤，有什么用途，其制备方法有哪些，各有什么特点9 什么叫高碳物料，用哪些方法分别可以制取哪些高碳物料10 煤沥青基炭纤维有什么用途，简述其工艺流程11 MCMR有哪些特性和用途12 用哪些煤种可以制得活性炭与炭分子筛，煤制活性炭与炭分子筛有什么特性13 什么是富勒烯，他们的化学结构有什么特点14 以煤作为原材料合成富勒烯时可能具有怎样的生成机理，联系没结构，简述你的看法15 富勒烯有哪些特殊的性质，从富勒烯的结构解释这些特点16 富勒烯有哪些潜在的应用前景17 什么是炭纳米管，他们的化学结构有什么特点18 关于煤基炭纳米管的生长机理有哪几种观点，你偏向那种，为什么19 煤基碳纳米管的工艺方法有哪些主要控制参数20 炭纳米管有哪些突出的性质，列举说明本书中没有说到的性质及应用前景绪论1 归纳我国煤炭利用历史的大事表2 煤化学学科的发展大体经历了哪几个阶段，归纳煤化学历史大事表3 我国是世界上最早采煤和用煤的国家，但是为什么煤化学却没有从我国诞生4 迄今为止，可以载入史册的煤化学里程碑研究成果主要有哪些5 进入21世纪以来，煤化学有哪些主要研究热点及成果6 简述煤化学的研究现状7 煤化学今后主要有哪些研究方向8 煤炭与中国社会的可持续发展有什么关系9 煤炭与环境保护有什么关系10 煤炭综合利用有什么意义，有哪些工艺方法11 洁净煤技术有什么意义，有哪些研究内容12 煤的干馏如何分类，其温度和加工产物有什么不同。
《煤化工工艺学》__煤的气化
a
② 外热式煤的水蒸气气化（原理如图）
Ⅰ：气化剂：H2O(气) Ⅱ：主要反应： C+H2O→CO+H2 -Q
Ⅲ：煤气主要可燃成分：CO、H2
Ⅳ：特点： 气化炉外部供热（煤仅与水蒸气反应）； 气化炉传热差，不经济。
③ 煤的加氢气化（原理如图）
Ⅰ:气化剂：H2 Ⅱ：主要反应：C+H2→CH4 +Q Ⅲ：煤气主要可燃成分：CH4 Ⅳ：特点：
煤气主要由CH4组成（代用天然气）； 产生残焦（含碳残渣），煤与H2加压生成CH4
的反应性比煤与水蒸汽的反应性小。
a
④ 煤的水蒸气气化和加氢气化相结合制造代用天然气
放大容量： 5000吨/日*负荷 跟踪好（50%） *煤种适应性广
>1500
煤种适应性广 *气化效率高
⑶各种床层气化炉的比较（续）
项目 缺点
固定床
*不适于焦结 性强的煤
*低温干馏产 生煤焦油、
沥青等 *单段炉不易
大型化， 1200吨/日
流化床
*容量较小 1500吨/日 *飞灰中未 燃尽碳多 （第二代利 用灰团聚功
6. 基本化学反应
（1）基本化学反应 ① 基本化学反应：主反应
供热和吸热组合， 对自热式气化起
重要作用
氧化反应： C+O2→CO2 +Q 2C+O2→2CO +Q H2+ O2 →H2O +Q CO+H2O→CO2+H2 +Q
水煤气主要成 分：CO和H2
煤的粘结性
煤的工艺性煤的工艺性质包括：（1）煤的粘结性和结焦性指数；（2）煤的发热量和燃点；（3）煤的反应性；（4）煤灰熔融性和结渣性等1、煤的粘结性和结焦性煤的粘结性和结焦性，是两个有联系、有区别，又难以严格区别开来的概念。
煤的粘结性是煤粒（d<0.2mm）在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质（即无粘结力的物质）成焦块的性质；煤的结焦性是煤粒隔绝空气受热后能否生成优质焦炭的性质。
两者都是炼焦煤的重要特性之一。
煤在干馏结焦过程中，一般要经过软化、熔合、膨胀、固化和收缩几个阶段，最后生成品质不同的焦炭。
当温度等于或高于煤的软化点（一般为315～350c）时，煤都软化成胶质体。
当温度等于或高于煤的固化点（一般为420c～450c）时，煤都结成半焦。
从软化到固化的时间愈长，煤就熔化得愈好，焦炭结构愈均匀。
为了了解煤的结焦性，人们设计了许多实验室方法，直接测试模拟工业焦化条件下所得焦炭品质（2200Kg小焦炉试验）；或测试上述胶质体的某一性质也有的直接观察实验室所得焦块的性质，表征煤的结焦性。
本节只阐述与我国煤的现行分类有关的几个测试指标。
（1）煤的胶质层指数煤的胶质层指数，又称煤的胶质层最大厚度，或Y值。
它是原苏联、波兰等国家煤的分类指标之一，也是我国煤的现行分类中区分强粘结性的肥煤、气肥煤的一个分类指标。
煤的胶质层指数，是原苏联列.姆.萨保什尼可夫和列.帕.巴齐列维奇提出的。
它的测试要点是根据不同结焦性的煤在干馏过程中胶质层的厚度、收缩情况和膨胀曲线的不同，测试胶质层的最大厚度（Y值）、最终收缩度（X值）和体积曲线，来表征煤的结焦性。
其中，Y值应用的最广。
Y值是通过测试胶质层的上部层面高度和下部层面高度得出的（一般出现在520～630C之间），X值是曲线终点与零点线间的距离。
Y值、X值和体积曲线都是通过胶质层指数测试仪上的记录转筒和记录笔记记录下来的。
胶质层指数测试曲线如图30-11所示。
胶质层曲线类型如图30-12所示。
第五章 煤的化学性质
9
煤的氧化
煤的轻度氧化 过程：煤轻度氧化研究的对象是褐煤和烟煤。氧化后生成不溶 于水，能溶于碱液或某些有机溶剂的再生腐殖酸。 再生腐殖酸性质：其组成和性质与泥炭和褐煤中的原生腐殖酸 相类似，为了与原生腐殖酸相区别，故称再 生腐殖酸。再生腐殖酸基本保存煤原有结构 特征，是研究煤结构的重要方法。
煤的氧化
23
24
4
煤的氧化
将纤维素、木质素及各种煤用碱性高锰酸钾氧化所得生成物的收率 (%) 原料物质 纤维素 木质素 泥炭 泥炭和褐煤 烟煤 无烟煤 二氧化碳 48 57-60 49-61 45-47 36-42 43 醋酸 3 2.5-6.0 3.0-5.5 3.0-7.5 1.5-4.5 2 草酸 48 21-22 15-28 9-23 13-14 7 芳香族酸 12-16 10-25 22-34 39-46 50
3
煤的溶剂抽提
煤溶剂抽提法的分类（根据溶剂种类、抽提温度、压力的不同） 1. 普通抽提。 抽提温度在 100 ºC以下，用普通低沸点有机溶剂，如苯、氯 仿和乙醇等抽提。此种抽提的抽出物少，烟煤的抽提物产率 通常≤ 1-2%。抽出物是由树脂和树蜡组成的低分子有机化合 物，不是煤的代表性结构成分。 2. 特定抽提。 抽提温度为 200 ºC以下，采用具有电子给予体性质的亲核性 溶剂，如吡啶类、酚类和胺类等的抽提。抽提物产率可达 2040%，甚至超过 50%。由于抽出物数量多，抽提中基本无化 学变化，所得抽出物与煤有机质的基本结构单元类似。
19 20
煤的氧化
轻度氧化应用： 1. 由褐煤或低变质烟煤（长焰煤、气煤）制取腐殖酸 类物质，并应用于工农业和医药业上。 2. 轻度氧化可破坏煤的黏结性，所以工业上对黏结性 强的煤，有时需要进行轻度氧化，以防止此类煤在 炉内黏结挂料而影响操作。 煤的深度氧化
煤的灰熔点和煤的燃点、煤的工艺性
煤的灰熔点和煤的燃点、煤的工艺性煤的工艺性（一）煤的粘结性和煤的燃点及煤灰熔点[煤的工艺性质]煤的工艺性质包括：（1）煤的粘结性和结焦性指数；（2）煤的发热量和煤的燃点；（3）煤的反应活性；（4）煤灰熔融性（煤的灰熔点）和结渣性等1、煤的粘结性和结焦性煤的粘结性和结焦性，是两个有联系、有区别，又难以严格区别开来的概念。
煤的粘结性是煤粒（d<0.2mm）在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质（即无粘结力的物质）成焦块的性质；煤的结焦性是煤粒隔绝空气受热后能否生成优质焦炭的性质。
两者都是炼焦煤的重要特性之一。
煤在干馏结焦过程中，一般要经过软化、熔合、膨胀、固化和收缩几个阶段，最后生成品质不同的焦炭。
当温度等于或高于煤的软化点（一般为315～350c）时，煤都软化成胶质体。
当温度等于或高于煤的固化点（一般为420c～450c）时，煤都结成半焦。
从软化到固化的时间愈长，煤就熔化得愈好，焦炭结构愈均匀。
为了了解煤的结焦性，人们设计了许多实验室方法，直接测试模拟工业焦化条件下所得焦炭品质（2200Kg小焦炉试验）；或测试上述胶质体的某一性质也有的直接观察实验室所得焦块的性质，表征煤的结焦性。
本节只阐述与我国煤的现行分类有关的几个测试指标。
（1）煤的胶质层指数煤的胶质层指数，又称煤的胶质层最大厚度，或Y值。
它是原苏联、波兰等国家煤的分类指标之一，也是我国煤的现行分类中区分强粘结性的肥煤、气肥煤的一个分类指标。
煤的胶质层指数，是原苏联列.姆.萨保什尼可夫和列.帕.巴齐列维奇提出的。
它的测试要点是根据不同结焦性的煤在干馏过程中胶质层的厚度、收缩情况和膨胀曲线的不同，测试胶质层的最大厚度（Y值）、最终收缩度（X值）和体积曲线，来表征煤的结焦性。
其中，Y值应用的最广。
Y值是通过测试胶质层的上部层面高度和下部层面高度得出的（一般出现在520～630C之间），X值是曲线终点与零点线间的距离。
Y值、X值和体积曲线都是通过胶质层指数测试仪上的记录转筒和记录笔记记录下来的。
煤的工艺性质煤的粘结与成焦机理
三、买卖合同的类别
4.按照买卖的标的物的数量,买卖合同可以分为批发买卖 和零售买卖。
5.按照买卖合同是否即时清结,买卖合同可以分为即时买 卖和非即时买卖。
6.按照价金的支付次数,买卖合同可以分为一次付款买卖 和分期付款买卖。
三、买卖合同的类别
7.按照交付货物的次数,买卖合同可以分为一次供货买卖 和分期供货买卖。
第五章 煤的工艺性质
➢煤的热解 ➢煤的黏结与成焦机理 ➢煤的黏结性（结焦性）指标 ➢煤炭气化和燃烧的工艺性质 ➢煤的铝甑低温干馏试验 ➢煤的可选性 ➢煤的发热量
第二节 煤的黏结和成焦机理
黏结过程：具有黏结性的煤在高温热解时，从煤 粉分解开始，经过胶质状态到生成半焦的过程称 为黏结过程。
结焦过程：而从煤粉开始分解到最后形成焦块的 整个过程称为结焦过程。
透气性对煤黏结影响：若透气性差，则膨胀压力大，有利于黏 结（能促进煤粒间黏结）；反之，透气性好，膨胀压力小，不 易黏结。
煤化程度、煤岩组分以及加热的速度影响胶质体的够数量的液相产物，热 稳定性较好，气体不易析出，胶质体的透气性差，黏结性好。 镜质组的胶质体的透气性差、壳质组较好、惰质组不产生胶质 体。提高加热速度可使某些反应提前进行，使胶质体中的液相 量增加，使胶质体的透气性变差。
1-煤；2-含有气泡的液相胶质体；3-半焦
1、胶质体液相来源： ①煤热解时，结构单元之间结合比较薄弱的桥键断裂，生
成自由基，其中一部分分子量不太大，含氢较多，使自由 基稳定化，形成液体产物；
②在热解时，结构单元上的脂肪侧链脱落大部分挥发逸出， 少部分参加缩聚反应形成液态产物；
③煤中原有的低分子量化合物——沥青受热熔融变为液态； ④残留的固体部分在液态产物中部分溶解和胶熔。
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２．煤岩组成
镜质组和壳质组为活性组分，丝质组和矿物组为惰性 组分。 煤气产率以壳质组最高，惰质组最低，镜质组居中； 焦油产率以壳质组最高，惰质组没有，镜质组居中； 焦炭产率惰质组最高，镜质组居中，壳质组最低；
３．粒度
配煤炼焦粒度一般以3～0.5mm为宜。 过大，黏结性好的煤粒与黏结性较差的煤粒或不黏结 的惰性粒子的分布就不均匀； 过小，粒子比表面就增大，接触面增加，堆密度就会 降低，惰性粒子表面的胶质体液膜就会变薄，而胶质体是 比较黏稠的，变形粒子表面形成不连续的胶质体，所得焦 炭强度就会降低。
要使煤黏结得好，应满足下列条件： （1） 具有足够数量的高沸点液体，能将固体粒子表面润湿， 并将粒子间的空隙填满； （2） 胶质体应具有足够大的流动性、不透气性和较宽的温度 间隔； （3） 胶质体应具有一定黏度，有一定气体生成量，能产生膨 胀； （4） 黏结性不同的煤粒应在空间均匀分布； （5） 液态产物与固体粒子间应有较好的附着力； （6） 液态产物进一步分解缩合得到的固体产物和未转变为液 相的固体粒子本身要有足够的机械强度。
无烟煤
<100
～160
～170
～380
(2) 煤化程度不同的煤在同一热解条件下，所得到的热
解产物的产率是不相同的。 各种煤化程度的煤中，中等煤化程度的煤具有较好的黏 结性和结焦性。
表5-3 不同煤化程度煤干馏至500℃时热解产物的平均分布
焦油/（L/t） 轻油/（L/t） 水/（L/t） 煤气/（m3/t）
煤种
次烟煤A 次烟煤B 高挥发分烟煤A 高挥发分烟煤B 高挥发分烟煤C 中挥发分烟煤 低挥发分烟煤 86.1 64.7 130.0 127.0 113.0 79.4 36.1 7.1 5.5 9.7 9.2 8.0 7.1 4.2 — 117 25.2 46.6 66.8 17.2 13.4 — 70.5 61.5 65.5 56.2 60.5 54.9
②一次热解产物和二次热解反应 a．裂解反应：
C 5 H 2 H + C 4 2
C2H4
CH4+C
C2H6
C2H4 +H2
b．芳构化反应：
C6H12
+3H2
+H2
c．加氢反应： d．缩合反应：
+C 4H6
+H OH 2
+H2O
或
+2H2
（3） 二次脱气阶段的反应（约550～900℃）
+
+4H2
2
-2H
４．加热条件
表5-4 加热速度对煤热分解温度的影响
温度/℃ 气体开始析出 255 300 310 347 355 气体最大析出 435 458 486 503 515
煤的加热速度 /(℃/min)
5 10 20 40 60
随着对煤的加热速度的提高，气体开始析出和气体最大析出的温度均有高， 液态产物增加、胶质体的塑性范围加宽、黏度减小、流动度增大及膨胀度显著提 高。 煤热解的终点温度不同，热解产品的组成和产率也不相同，如下页表5-5所示。
化学反应如下：
OH+ HO 2
CO OH
CO 2
COOH+
C O
+H2O
（2） 活泼分解阶段（分解温度～550℃）的反应
①裂解反应 a．煤基本结构单元之间的桥键如-CH2-、-CH2- CH2-、 -O-、-S-、-S-S-等是煤结构中最薄弱的环节，受热 时先断裂使煤成为许多“自由基碎片”。 b．脂肪侧链裂解生成气态烃，如CH4.C2H6和C2H4等。 c．含氧官能团裂解难易程度不一致。煤中含氧官能 团的稳定顺序为。羟基不易脱除，在高温和有水存 在时生成水。羰基可在400℃左右裂解生成CO；羧 基在200℃以上即能分解生成CO2；在500℃以上含 氧杂环断开，放出CO。 d．煤中以脂肪结构为主的低分子化合物受热后不断 分解，生成较多的挥发性产物。
图5-1 典型烟煤的热解过程
析出煤气 脱气 脱水 0 100 干煤 200 300 析出焦油 (450℃最多) 400 胶质体 500 600 半焦 700 800 900 1000℃
焦炭 缩聚析气,形成焦炭
干燥脱气
解聚分解,形成半焦
二、热解过程中的化学反应
1．有机化合物热解过程的一般规律 煤的热解是煤有机质大分子中的化学键的断裂与重新组合。 有机物中主要的几种化学键的键能见表5-1 （1） 在相同条件下，煤中各有机物的热稳定次序是：芳香烃 >环烷烃>炔烃>烯烃>开链烷烃。 （2） 芳环上侧链越长越不稳定，芳环数越多其侧链越不稳定， 不带侧链的分子比带侧链的分子稳定。例如，芳香族化合物 的侧链原子团是甲基时，在700℃才断裂；如果是较长的烷 基，则在500℃就开始断裂。 （3） 缩合多环芳烃的稳定性大于联苯基化合物，缩合多环芳 烃的环数越多（即缩合程度越大），热稳定性越大。
第五章 煤的工艺性质
煤的工艺性质是指煤在一定的加工工艺条件 下或某些转化过程中呈现的特性。如煤的黏结性、 结焦性。
第一节 煤的热解 第二节 煤的黏结和成焦机理 第三节 煤的黏结性（结焦性）指标 第四节 煤的其它工艺性质
第一节 煤的热解 一、热解过程
1.煤的热解定义 将煤在惰性气氛中（隔绝空气的条件下） 持续加热至较高温度时发生的一系列物理变 化和化学反应生成气体（煤气）、液体（煤 焦油）和固体（半焦或焦炭）的复杂过程称 为煤的热解（pyrolysis）、或煤的干馏、煤 的炭化（carbonization）。
（3） 第三阶段（600～1000℃） 又称二次脱气阶段。以缩聚反应为主， 半焦分解生成焦炭，析出的焦油量极少。 一般在700℃时缩聚反应最为明显和激烈， 产生的气体主要是H2，仅有少量的CH4， 为热解二次气体。随着热解温度的进一步 升高，约在750～1000℃，半焦进一步分解， 继续放出少量气体（主要是H2）。同时分 解残留物进一步缩聚，芳香碳网不断增大， 排列规则化，密度增加，使半焦变成具有 一定强度或块度的焦炭
2.煤的热解分类
按热解终温分三类：
低温干馏（500～600℃） 中温干馏（700～800℃） 高温干馏（950～1050℃）
3.煤的热解过程大致可分为三个阶段：
（1）
第一阶段：室温～活泼分解温度Td （300～350℃） 即 煤的干燥脱吸阶段。煤的外形基本上 没有变化。在120℃以前脱去煤中的游离水； 120～200℃脱去煤所吸附的气体如CO、 CO2和CH4等；在200℃以后，年轻的煤如褐 煤发生部分脱羧基反应，有热解水生成，并 开始分解放出气态产物如CO、CO2.H2S等； 近300℃时开始热分解反应，有微量焦油产 生。烟煤和无烟煤在这一阶段没有显著变化。
第二节 煤的黏结和成焦机理 一、胶质体的来源和性质
1.胶质体的概念 当煤样在隔绝空气条件下加热至一定温度时，煤粒开始 分解并有气体产物析出，随着温度的不断上升，有焦油析 出，在350～420℃时，煤粒的表面上出现了含有气泡的液 相膜，此时液相膜开始软化，许多煤粒的液相膜汇合在一 起，形成了气、液、固三相为一体的黏稠混合物，这种混 合物称为胶质体。 2.胶质体的来源 （1） 煤热解时结构单元之间结合比较薄弱的桥键断裂，生成 自由基，其中一部分分子量不太大，含氢较多，使自由基 稳定化，形成液体产物； （2） 在热解时，结构单元上的脂肪侧链脱落，大部分挥发逸 出，少部分参加缩聚反应形成液态产物； （3） 煤中原有的低分子量化合物——沥青受热熔融变为液态； （4） 残留固体部分在液态产物中部分溶解和胶溶。
2．煤热解中的主要化学反应 （1） 分解温度（<300～350℃）以下的反应 析出的物质有CO、CO2.H2O（化学结合 的）、H2S（少量）、甲酸（痕量）、草酸 （痕量）和烷基苯类（少量）。其中CO、 CO2.H2O等主要起源于化学吸附表面配合物 （如过氧化、氢物或氢过氧化物）或包藏在 煤中的化合物。脱羟基作用、脱羧基作用和 含氧方式的 重排等。
800℃中温干馏
中温焦 75～77 6～7 200 490 中 ～5 1 50.5 15～20 1～2 30 ～5 脂肪烃、芳烃 41 38 粗苯—汽油 1.0 芳烃50%
1000℃高温干馏
高温焦 70～72 3.5 320 700 高 <2 >1 35～40 1.5 ～2 57 4～7 芳烃 55 25 粗苯 1～1.5 芳烃90%
产品性状
焦油
煤气主要成 分/% 煤气中回收 的轻油
５．压力 提高热分解过程中外部的气体压力可以使液态产物的沸点提 高，因而它们在热解过程中的煤料内暂时聚集量增大，有利于煤 的膨胀，煤的膨胀性和结焦性以及所产生的焦炭的气孔率都有所 增大。 采用捣固装煤法提高了热分解过程中的气体压力，增大了气 体析出的阻力，同时缩小了煤粒间的空隙，改善了煤粒间的接触， 因而减少了黏结所需要的液体量，从而使煤的黏结性大为改善。 ６．其他因素 煤形成过程或贮存过程中受到氧化（约在30℃开始，50℃以 上加速），会使煤的氧含量增加，黏结性降低甚至丧失； 在炼焦过程中配入某些添加剂可以改善、降低或完全破坏煤 的黏结性，添加剂可分为有机和惰性两大类。 石油沥青、煤焦油沥青、溶剂精制煤和溶剂抽提物等属于有 机添加剂，添加适量可改善煤的黏结性。 惰性添加剂如CaO、MgO、Fe3O4.SiO2.Al2O3和焦粉等，可使 配合煤瘦化
-4H
三、影响煤热解的因素 １．煤化程度 （1） 随着煤化程度的提高，煤开始热解的温度逐渐升高， 如表5-2所示。可见，各种煤中褐煤的开始分解温最低， 无烟煤最高。 表5-2 煤中有机质开始分解的温度
烟煤 种类
温度 /℃
泥炭
褐煤
长焰煤 气煤 ～210 肥煤 ～260 焦煤 ～300 瘦煤 ～320
（2） 第二阶段：活泼分解温度Td～600℃ 这一阶段的特征是活泼分解。以分解 和解聚反应为主，生成和排出大量挥发物 （煤气和焦油）。气体主要是CH4及其同系 物，还有H2.CO2.CO及不饱和烃等，为热解 一次气体。焦油在450℃时析出的量最大， 气体在450～600℃时析出的量最大。烟煤 在这一阶段从软化开始，经熔融、流动和 膨胀再到固化，出现了一系列特殊现象， 在一定温度范围内产生了气、液、固三相 共存的胶质体。