煤化学第四版张双全重点总结

植物主要化学组成及贡献：木质素》糖类及其衍生》脂类化合物》蛋白质、/ 煤的成因类型：腐殖煤、腐泥煤、残殖煤、腐殖腐泥煤/ 高等植物形成煤经历过程：泥炭化作用（生物化学作用）和煤化作用，煤化作用又分成岩（物理化学）和变质（化学）作用/ 煤变质作用的因素是什么：温度压力和时间，最重要的是温度，通常认为，煤化程度是煤受热温度和持续时间的函数。温度越高，变质作用的速度越快，因为变质作用的实质是煤分子的化学反应，温度高促进了化学反应速度的提高/ 希尔特定律：煤变质程度的垂直分布规律，指在同一煤田大致相同的构造条件下，随着煤层埋深的增加，煤的挥发分逐渐减少，变质程度逐渐增加。水平分布规律，在同一煤田中，同一煤层或煤层组原始沉积时沉降幅度可能不同，成煤后下降的深度也可能不同。这一煤层和煤层组在不同深度上变质程度也就不同，反映到平面上即为变质程度的水平分布规律/ 煤化程度：在褐煤向烟煤、无烟煤转化的过程中，由于地质条件和成煤年代的差异，使煤处于不同的转化阶段。煤的这种转化阶段称为煤化程度，有时称为变质程度或煤级/ 煤层气如何产生及区别：在煤化作用过程中，随着上覆地层的不断加厚以及所承受温度的和压力的不断增加，成煤物质发生了一系列的物理和化学变化，挥发份和含水量减少，发热量和固定碳含量增加，同时也生成以甲烷为主的气体煤型气，煤型气经过转运并聚集成藏成为大型煤气藏，仍然保存在煤层中的称为煤层气/ 煤大分子结构的概念：煤的大分子是由多个结构相似的基本结构单元通过桥键连接而成，分为规则部分和不规则部分/ 煤分子结构理论的主要观点有哪些，随着煤化程度的提高，煤分子结构呈现怎样的规律性变化：①煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩合物②煤分子基本结构单元的核心是缩合芳香核③基本结构单元上的不规则部分包括烷基侧链和官能团④基本结构单元之间通过桥键连接成煤的大分子，桥键是连接相邻基本结构单元的原子或原子团⑤氧的存在形式除了官能团外，还有醚键和杂环；硫的存在形式有硫醚以及噻吩等；氮的存在形式有有吡咯环、胺基等⑥在煤的高分子化合物的缝隙中还独立存在着具有非芳香结构的低分子化合物，他们主要是脂肪族化合物⑦随着煤化程度的提高，构成核的环数不断增多，连接在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少/ 宏观煤岩成分：根据煤的颜色、光泽、硬度、裂隙和断口等，利用肉眼和放大镜可以区分的煤的基本组成单位显微煤岩成分：在显微镜下才能识别的煤的基本组成单位凝胶化作用：指泥炭作用阶段，成煤植物的木质纤维组织在积水较深、气流闭塞的沼泽环境下被微生物分解、水解等综合作用，植物的细胞结构受到破坏的过程丝炭化作用：成煤植物的组织在积水较少、湿度不足的条件下，木质纤维组织经过脱水作用和缓慢的氧化作用后，又转入缺氧的环境，进一步经煤化作用后转化为惰质组分/ 镜煤：颜色最黑，光泽最亮，质地均匀，常具有内生裂隙的宏观煤岩成分亮煤：光泽仅次镜煤，较脆，内生裂隙较发育，程度次于镜煤，有时有贝壳状断口暗煤：光泽暗淡，呈灰黑色，结构致密，密度大，硬度韧性较大，断面较粗糙，一般不发育内生裂隙丝炭：外观像木炭，颜色灰黑，脆，具有明显的纤维状结构和微弱的丝绢光泽的宏观煤岩成分/ 有机显微组分包括镜质组、壳质组、惰质组/ 凝胶化组分与丝炭化组分的区别：丝炭化作用可作用于已受不同程度凝胶化作用的组分上，但丝炭化作用后的组分不能再发生凝胶化作用/ 在常温的大气中易失去的水分叫外在水分，不易失去的叫内在水分，内外之和叫全水分/ 煤的最高内在水分与煤化程度有何关系：从褐煤开始，随煤化程度提高，煤的内在水分逐渐下降，到中等煤化程度的肥煤和焦煤阶段，内在水分最低，此后随煤化程度提高，内在水分又有所上升。由于煤的内在水分吸附于煤的孔隙内表面上，内表面积越大，吸附水分的能力就越强，煤的水分就越高。此外煤分子结构上极性的含氧官能团的数量越多，煤吸附水分的能力也越大。低煤化程度的煤内表面积发达，分子结构上含氧官能团的数量也多，因此内在水分就较高。随煤化程度的提高，煤的内表面积和含氧官能团均呈下降趋势，因此，煤中的内在水分也是下降的。到无烟煤阶段，煤的内表面积有所增大，因而内在水分有所提高/ 挥发分产率与煤化程度有何关系，为什么：挥发分随煤化程度的提高而下降，褐煤的挥发分最

高，通常大于40%，无烟煤的挥发分最低，通常晓宇10%。主要由煤分子上的

脂肪侧链含氧官能团断裂后形成的小分子化合物和煤有机质高分子缩聚时生

成的氢气/ 煤的元素分析是对组成煤的有机质主要元素的化验分析，煤的元

素组成也就是指煤有机质的元素组成。煤的有机质主要是由CHONS组成/ 煤

的真相对密度随煤化程度有何变化规律，为什么：从低煤化度开始，随煤化程

度提高，煤的真相对密度缓慢减少，到碳含量为86%-89%之间的中等煤化程度

时，煤的相对密度最低，约为 1.3g/cm³，此后，煤化程度再提高，煤的真相

对密度急剧提高到 1.9g/cm³左右。原因：煤真相对密度随煤化程度的变化是

煤分子结构变化的宏观表现。从化学结构的角度看，煤的真相对密度反映了煤

分子结构的紧密程度和化学组成的特点。其中分子结构的紧密程度是影响煤真

相对密度的关键因素。年轻褐煤分子结构上有较多的侧链和官能团，在空间上

形成较大的空隙，难以形成致密的结构，所以密度较低，随煤化程度的提高，，

分子上的侧链和官能团呈减少趋势，同时分子上的氧元素也迅速减少，虽然侧

链和官能团的减少有利于密度的提高，但氧的相对原子质量比碳大，氧的减少

造成密度下降占优势，总体上使煤的真相对密度有所下降。到无烟煤阶段，煤

分子结构上的侧链和官能团迅速的减少，使煤的分子结构缩聚成为非常致密的

芳香结构，从而煤的真相对密度也随之迅速增大。/ 煤的硬度有哪几种表示

方法：刻划硬度、弹性回跳硬度、压入硬度、耐磨硬度常用刻划和显微/ 煤

的湿润性随煤化程度有何变化规律：随煤化程度变化规律：对水而言，随煤化

程度加深，接触角增大，湿润性降低，对苯而言，随煤化程度加深，接触角减

小，湿润性提高/ 美的湿润热主要与哪些因素有关：介质种类，矿物质含量，

主要与比表面积有关/ 煤的孔隙度随煤化程度有何变化规律，为什么：随着

煤化程度的加深，总孔容积呈下降趋势，到碳含量大于88%以后煤的孔容积又

有所提高。碳含量小于75%的褐煤，大孔占优势。碳含量75%~82%的煤，中

控微孔明显增加，碳含量为88%~91%的煤微孔占优势原因：年轻煤中的孔隙

主要是由胶体孔隙转化而来的，由于成煤作用中受到的压力较小，孔径也就较

大。到了中等煤化程度的煤，由于煤化作用，分子结构的变化会使分子变的紧

密，因而孔隙会减小。到了高煤化程度的无烟煤，煤分子缩聚加剧，使煤的体

积收缩，由于收缩不均，产生的内应力大于煤的强度时，就会在局部形成裂隙，

这些裂隙基本以微孔为主。/

什么是煤的风化，风化对煤的性质和应用有哪些影响：风化是指离地表较近的

煤层，经受风，雪，雨，露，冰冻，日光和空气中氧等的长时间作用，使煤的

性质发生一系列不利变化，如发热量下降，灰分增加，粘接性消失，强度块度

下降等，这种现象称为煤的风化。煤风化的本质是煤的氧化作用过程。影响：

①化学组成的变化：C，H含量下降，O含量增加，腐殖酸含量增加。②物理

性质的变化：光泽暗淡，机械强度下降，硬度下降，疏松易碎，表面积增加。

③工艺性质的变化：干馏时的焦油产率下降，发热量下降，粘接性煤的粘接性

下降甚至消失，对水的湿润性增大使煤的可浮性变差，精煤脱水困难。/ 煤

的自燃过程有哪几个阶段：准备期，自燃期，燃烧期/ 什么是煤的热解，并

且按温度分类：煤的热解是指煤按照一定的工艺条件隔绝氧气加热，并生成气

液固三种产物的过程。热解分为炭化和干馏。按温度分为：低温热解

(500-600℃)—以液体产物为目标中温热解(700-800℃)—制取燃料煤气高温

热解(950-1050℃)—炼焦 / 粘接性烟煤分为哪几个阶段，各阶段变化的特点

及主要产物是什么：干燥脱吸阶段(室温-300℃)煤的性质不会发生变化，煤中

吸附的水分和气体在此阶段。胶质体的生成和固化阶段(300-550℃)以煤的分

解，解聚为主。胶质体生成随后分解固化成半焦。

煤粒聚积时，液相相互融合在一起，形成气，液，固三相一体的粘稠的混合物，

即所谓的“胶质体” / 什么是煤的粘接性：是指烟煤在干馏时产生的胶质体

黏结自身的惰性物料的能力。煤的结焦性：是指单种煤和配合煤在工业焦炉或

模拟工业焦炉的炼焦条件下(一定的升温速度，加热终温等)黏结成块并最终形

成具有一定块度和强度的焦炭的能力 / 焦炭在高炉中的主要作用：①主要的

热量来源②还原剂③生铁的容碳④炉料的骨架作用 / 胶质体是如何形成的：

是煤热解过程中H再分配的结果。粘结性烟煤在热解过程中，在300-550℃范

围内，煤粒会软化熔融，在煤粒的表面形成含有气泡的液相膜，大量的相对分

子质量较小的气相组分通过分解、解聚反应生成，形成的三相混合物称为胶质

体 / 煤在氧弹中的燃烧与在大气中的燃烧有何区别：条件区别：氧弹中燃烧

是在高压纯氧恒容条件下，大气中燃烧是在低压空气恒压条件下。结果区别：

①氮的反应及产物差异②硫的反应及产物差异③吸附水及H燃烧生成的水影

响④恒容燃烧热与恒压燃烧热的区别;弹筒发热量大于实际发热量 / 煤的发

热量随煤化程度有何变化规律：从褐煤开始，随着煤化程度的加深，煤的发热

量逐渐增加。到肥煤，焦煤阶段，发热量达到最大，此后随着煤化程度的加深，

煤的发热量呈下降趋势。

原因：影响煤发热量的元素只要是C，H，O三种元素。其中O不产生热量。从

褐煤开始，随煤化程度的提高，O含量迅速下降，C含量逐渐增加，H含量变

化不大，所以煤的发热量是增加的，到中等煤化程度的肥煤，焦煤达到最高值，

随后，O含量减少趋缓，H含量明显下降，C含量虽增加，但它的仅为H的1/4

左右，因此煤的发热量下降。