干燥失重法、共沸蒸馏法、微波干燥法

12.加热失重法测定煤中水分的原理是什么？为什么要通氮气？

原理：首先通过加热把煤中的水分驱赶出来，然后对驱赶出来的水分进行计量。在氮气流中干燥可防止煤样氧化。

13.什么是煤的最高内在水分？表示符号是什么？

最高内在水分是指煤样在30℃、相对湿度达到96%的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分符号MHC

14.煤的最高内在水分与煤化程度有何关系？为什么？

见书本第八十二页（三）煤中….

15.影响煤的内在水分含量的因素有哪些？

16.影响煤的最高内在水分的因素有哪些？

煤的最高内在水分的大小主要取决于其内表面积，所以它与煤的结构和变质程度有关。17.什么是煤的灰分？它与煤中的矿物质有何关系？

灰分是指煤在一定条件下完全燃烧后得到的残渣，量的多少与测定条件有关。灰分不是煤的固有组分，是煤中矿物质在高温下经分解、氧化、化合等反应转化而来的，灰分的产率要比相应的矿物质的含量要低，且其组成成分变化很大。

18.测定煤的灰分时，仲裁法为什么要用慢速法？

19.在比较不同煤种灰分时为什么要用干燥基的灰分产率进行比较？

由于空气干燥煤样中的水分随空气湿度的变化而变化，造成灰分的测定值也随之变化。对绝对干燥的煤样而言，其灰分产率是不变的

20.什么是煤的挥发分和固定碳？实际测定时，煤样减少的重量主要由哪些因素引起的？

煤样在高温条件(900℃)下隔绝空气加热，煤中的有机物质受热分解出一部分分子量较小的气态产物，这些产物称为挥发物。该挥发物占煤样质量的百分数叫煤的挥发分。以固体形式残留下来的有机质占煤样质量的百分数叫固定碳。挥发分中可能还包括矿物质的热分解产物，如CO

等，还

2

有热解水，主要是有机质热解形成的小分子化合物。

21.从挥发分测定的角度看，为什么空气干燥基挥发分无需对碳酸盐CO2进行校正，而干燥无灰基挥发分却应该对碳酸盐CO

进行校正？

2

挥发分是指从挥发物中扣除水分后的质量，空气干燥基中包含碳酸盐。

22.就工业分析来说，空气干燥基的基准物包含哪些组分？干燥基的基准物包含哪些组分？干燥无灰基的基准物又包含哪些组分？

空气干燥基的基准物包含空气干燥基水分，挥发分，固定碳，灰分。干燥基的基准物包含挥发分，固定碳，灰分。干燥无灰基的基准物包含挥发分，固定碳。

23.为什么要对挥发分进行基准换算？一般情况下，煤的挥发分应该用那个基准表示？

挥发分由煤的有机质热解产生，挥发分的高低反映了煤的有机分子的特性。但挥发分的测定结果用空气干燥基表示时，由于水分和灰分的影响，既不能反映这种特性，又不能准确表达挥发分的高低。因此采用干燥无灰基为基准表示。

24.为什么说焦渣中的灰分与灰分测定时的灰分产率是一致的？

焦渣时测定完挥发分后的固体残渣，包括固定碳与灰分，在900的条件下，矿物质一般都能稳定存在，因而有矿物质转化的灰分的产率不会有影响。

25.煤的挥发分是如何产生的？

煤样在高温条件(900℃)下隔绝空气加热，煤中的有机物质受热分解出一部分分子量较小的气态产物。

26.煤的挥发分与煤化程度有何关系？为什么？

挥发分因煤化程度提高而降低。原因见书本86页（二）的2.

27.煤的挥发分与煤分子结构有何关系？

随着煤分子结构的紧密化，缩聚度的提高，环数的增加，侧链的减少，挥发分也越来越低。28.煤的挥发分与煤岩组成有何关系？为什么？

见书本86页（二）的3.

29.煤的挥发分与煤的成因类型有何关系？为什么？

见书本86页（二）的3

30.为什么腐泥煤的挥发分高于腐植煤的挥发分？

见书本86页（二）的3

31、为什么壳质组的挥发分产率最高，而惰质组的挥发分产率最低？在高温条件下，将煤隔绝空气加热一定时间，煤的有机质发生热解反应，形成部分小分子的化合物，在测定条件下呈气态析出，其余有机质则以固体形式残留下来或固定下来。呈气态析出的小分子化合物称为挥发分，挥发分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。壳质组是链式化合物顾其的挥发分最高，而惰质组性质较为稳定高温下热解的少，顾挥发分少。

32、按矿物质的成因分为哪几类矿物质？

（1）原生矿物（2）同生矿物（3）后生矿物（4）外来矿物

33、干燥无矿物质基的含义是什么？

以假想无水、无矿物状态的煤为表示分析结果的基准。

34、煤灰成分是什么意思？

煤的灰分(ash) ：煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残渣。该残渣的质量占测定煤样质量的百分数称为：灰分产率，简称为灰分。

35、煤灰中常见元素是哪些？

硅、铝、铁、钙、镁、钛、钾、钠、硫、磷

36、煤中的有害元素有哪些？

硫、磷、氯、砷、汞、铅、氟、铬

37、煤中硫、磷元素在煤炭加工利用中的危害有哪些？

在煤炭应用的过程中产生有害的物质，对人体造成损害，对环境造成污染，对产品质量造成危害。

38、什么是煤的元素分析？煤的有机质主要由哪几种元素组成？

元素分析是对组成煤的有机质主要元素的化验分析，煤的元素组成是指煤的有机质的元素组成

煤的有机质主要由碳氢氧氮硫五种元素组成。

39、C、H、O三元素随煤化程度有何变化规律？为什么？

煤化程度提高，煤中的碳元素逐渐增加，从褐煤的60％左右一直增加到年老无烟煤的98%。

随煤化程度的提高而呈下降趋势。从低煤化度到中等煤化程度阶段，氢元素的含量变化不十分明显，但在高变质的无烟煤阶段，氢元素的降低较为明显而且均匀，从年轻无烟煤的4％下降到年老无烟煤的2%左右。

随煤化程度的提高，煤中的氧元素迅速下降，从褐煤的23％左右下降到中等变质程度肥煤的6%左右，此后氧含量下降速度趋缓，到无烟煤时大约只有2%左右。

40、简述三节炉法测定C、H元素含量的原理，如何消除杂质气体对测定结果的影响？

 41、煤中氮含量测定方法原理是什么？

开氏法测定煤中的氮元素含量的基本原理和步骤是：首先在催化剂的作用下，将煤在沸腾的浓硫酸中进行消化反应，煤中的碳氢被氧化成二氧化碳和水，氮的极大部分被转化成氨并与硫酸反应生成硫酸氢铵；然后在上述反应液中加入过量的氢氧化钠中和硫酸，并使铵盐转化为氢氧化铵；第三步是将前一步的反应液用水蒸气加热，将氢氧化铵分解为氨，并被汽提蒸馏出来，在另一个有吸收剂（硼酸溶液或稀硫酸溶液）的三角瓶中被吸收。最后通过酸碱滴定，计算出氮的含量。

42、煤中的硫可分为哪几种形态？

分为有机硫和无机硫，无机硫又分为硫化物硫和硫酸盐硫

43、有机硫的形成有哪些来源？（植物源和硫酸根还原成H2S再与有机质反应进入有机质）

1，成煤植物本身所含的硫2，古泥炭沼泽的水介质中的硫3，成岩阶段从上覆水得到的硫酸盐硫，转化为有机硫

44、黄铁矿硫如何形成的？（SO42-、Fe2+及有机质）

铁通过水流以粘土矿物等方式搬运至沼泽中，与粘土半生的铁在矿物的情况下能够保持稳定，随着环境条件的改变，尤其是PH和Eh值的变化，铁从粘土矿物中迁出，并且随着PH的继续升高和

Eh的继续降低，Fe3+会还原成Fe2+，从而引起铁的迁移，其中一部分以低价存在的可溶于盐酸的Fe2+与H2S反应生成黄铁矿。

45、煤中全硫含量测定方法有哪几种？其原理各是什么？

艾氏卡法的基本原理：将煤样与艾氏试剂(2份轻质MgO和1份Na

2CO

3

混合而成)混合后缓慢加热到

850℃，使煤中的硫全部转换为可溶于水的硫酸钠和硫酸镁。冷却后用热水将硫酸盐从燃烧的熔融物中全部浸取出来，在滤液中加入氯化钡，使硫酸盐全部转化为硫酸钡沉淀。过滤并洗涤硫酸钡沉淀，然后在坩埚中干燥、灰化滤纸。称量硫酸钡的质量，即可计算出煤中全硫含量。

电解法又称库仑滴定法。基本原理：将一定量分析煤样（有三氧化钨催化剂存在）置于1150℃洁净的空气流中燃烧，煤中各形态的硫转化为二氧化硫和少量的三氧化硫，并随燃烧气体一起进入电解池。二氧化硫与水化合生成亚硫酸，电解液中的碘立刻与亚硫酸反应，将其氧化生成硫酸，

I 2被还原为I—，反应式为I

2

＋ H

2

SO

3

＋ H

2

O → 2I—＋H

2

SO

4

＋ 2H＋由于碘离子的生成，碘离子

的浓度增大，使电解液的碘－碘化钾电对的电位平衡遭到破坏。此时，仪器立即自动电解，使碘

离子生成碘，以恢复电位平衡。电极反应如下：阳极：2I－－2e →I

2阴极：2H＋＋2e → H

2

↑

燃烧气体中二氧化硫的量越多，上述反应中消耗的碘就越多，电解消耗的电量也就越大。当亚硫酸全部被氧化为硫酸时，根据电解碘离子生成碘所消耗的电量，由法拉第电解定律，可计算出煤中全硫质量。

46、煤质分析指标的计算基准有哪几种？各基准中的相应基准物包含哪些物质？

（1）空气干燥基（分析基）：M ad+A ad+V ad+FC ad＝100%

或者M ad+A ad+C ad+H ad+O ad+N ad+S ad ＝100%

（2）干燥基（干基）：A d+V d+FC d ＝100%

或者A d+C d+H d+O d+N d+S d ＝100%

（3）干燥无矿物质基（有机基）：

V dmmf+FC dmmf ＝100%

或者C

dmmf +H

dmmf

+O

dmmf

+N

dmmf

+S

dmmf

＝100%

47、不同每种的M、A、V、FC、C、H、O、N、S t，进行比较时各使用什么基准？

M空气干燥基A空气干燥基、V干燥无灰基、FC干燥无灰基、C干燥无矿物基、H干燥无矿物基、O干燥无矿物基、N干燥无矿物基、S

t

干燥基，

五、

1、煤的密度有哪几种表示方式？其含义有何区别？

真相对密度的概念：20℃时煤的质量与同体积(不包括煤的所有孔隙)水的质量之比。

视相对密度的概念：20℃时煤的质量与同体积（仅包括煤粒的内部孔隙）水的质量之比。

散密度的概念：煤的散密度又称堆密度，是指20℃下单位体积煤的质量 (包括煤的内外孔隙和煤粒间的空隙）。

2、煤的密度随煤化程度有何变化规律？为什么？

从低煤化度开始，随煤化程度的提高，煤的真相对密度缓慢减小，到碳含量为86％～89％之间的中等煤化程度时，煤的相对真密度最低，约为1.30g/cm3左右，此后，煤化程度再提高，煤的真相对密度急剧提高到1.90g/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的减少，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，总体上使媒的真相对密度有所下降。到无烟

煤阶段后，煤分子结构上的侧链和官能团迅速的减少，使媒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。

3、煤的显微硬度随煤化程度的变化规律？为什么？

从褐煤开始，显微硬度随煤化程度提高而上升，在碳含量为75 % ～80 %(长焰煤、气煤)之间有一个极大值；此后，显微硬度随煤化程度提高而下降，在碳含量达到85%左右最低；煤化程度再提高，显微硬度又开始上升，到无烟煤阶段，显微硬度几乎随煤化程度提高而直线增加。

硬度变化规律的原因：（1）由于褐煤富含腐植酸和沥青质，这些成分的塑性高硬度小，因此褐煤的显微硬度低，随着煤化程度的逐渐提高，腐植酸的含量迅速的下降，导致煤的显微硬度上升，在碳含量78%左右的烟煤阶段达到极大值。碳含量大于78%的烟煤阶段，其硬度变化与O/C和C 的关系相似。随着氧原子及氧桥的减少，煤分子间结合力降低同时侧链缩短，使分子的交联力减弱，反应在硬度上就是自不粘煤转为粘结性酶的硬度的渐次降低，在碳含量在87%达到最低点。此后，煤分子结构的缩合程度迅速的增大，煤结构趋于致密化，分子内部的化学键力远大于分子间力，煤的硬度也随之急剧增大。

4、煤的导电性和介电常数随煤化程度有何变化规律？为什么？褐煤导电与无烟煤导电的性质有何不同？

煤导电性的随煤化程度的变化规律：褐煤的电阻率较低，随着煤化程度的加深电阻率增加，到长焰煤时达到最大，此后煤化程度加深，煤的电阻率呈缓慢下降趋势，到碳含量达到90％以上的无烟煤时，电阻率迅速下降。

褐煤以离子导电为主，无烟煤以电子导电为主。

5、什么是煤的透光率？它有何用途？为什么煤的透光率随煤化程度提高而增大？

是指煤样在100℃的稀硝酸溶液中处理90min，所得有色溶液对一定波长（475nm）的光的透过率。有色溶液透光率的测定有分光光度计法和目视比色法两种。

P M的用途：年轻煤煤化程度指标，用于分类。一般年轻褐煤的P M小于30％，年老褐煤在30％～50％之间；长焰煤的P M通常大于50％；气煤的P M一般大于90％。

6、煤的润湿性随煤化程度有何变化规律？为什么？

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，润湿性降低；对苯而言：随煤化程度加深，接触角减小，润湿性提高。

7、煤的润湿热主要与哪些因素有关？

润湿热的影响因素：介质的种类、矿物质的含量等均有影响，但主要与比表面积有关。

8、煤的孔隙度随煤化程度有何变化规律？为什么？

煤的孔隙率随煤化程度的变化规律 ：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，分子的结构的变化会使分子变得紧密，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。

六

1、什么是煤的氧化？煤的氧化程度分为哪几级？各级氧化反应的本质是什么？

煤的氧化是在一定条件下，氧化剂氧化了煤分子，使结构从复杂到简单的转化过程。氧化的温度

越高、氧化剂越强、氧化的时间越长，氧化产物的分子结构就越简单，从结构复杂的腐植酸到较简单的苯羧酸，直至最后被完全氧化为二氧化碳和水。

分为：煤的表面氧化、煤的轻度氧化、煤的中度氧化、煤的深度氧化、煤的深度氧化、煤的完全氧化

本质：煤的表面氧化：对分子结构无破坏

煤的轻度氧化：破坏分子结构中的桥键

煤的中度氧化：对芳环进行开环降解

煤的深度氧化：降解较完全多环变单环

煤的完全氧化：完全反应

2、什么是煤的风化？煤风化后性质有何变化？

煤的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、粘结性消失、强度块度下降等，这种现象称为煤的风化。被开采出来存放在地面上的煤，经长时间与空气作用，也会发生缓慢的氧化作用，使煤质发生变化，这一过程也称为风化作用。

煤风化的本质是煤的氧化作用过程。

化学组成的变化：碳元素和氢元素含量下降，氧含量增加，腐植酸含量增加；

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；

工艺性质的变化：干馏时的焦油产率下降、发热量降低，粘结性煤的粘结性下降甚至消失，对水的润湿性增大使煤的可浮性变差，精煤脱水困难。

3、煤的加氢有何用途？

煤的加氢：在一定条件下，通过化学反应在煤的有机质分子上增加氢元素的比例，以改变煤的分子结构和性质。

用途：制备液体燃料

七

1、什么是煤的发热量？氧弹法测定发热量的原理是什么？

答：单位质量的煤完全燃烧后释放出的热量，单位：kJ/g或MJ/kg。

氧弹法测定发热量的原理是：

（1）称量 1g左右粒度小于0.2mm空气干燥煤样置于氧弹中，并将氧弹充入纯氧2.6～3.0MPa，然后放入有水的内桶中；

（2）利用电流点燃煤样，煤样燃烧释放的热量传给内桶中的水；

（3）测定内桶水温，校正热损失，即可计算弹筒发热量，用Q b, ad表示。

2、煤在氧弹中的燃烧与在大气中的燃烧有何区别？对煤的实际发热量有何影响？

答：煤在氧弹中的燃烧与在大气中的燃烧区别可分为条件区别和结果区别。

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.吸附水及氢燃烧生成水的影响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。

3、为什么要对弹筒发热量进行校正？

答：由弹筒发热量与煤在实际条件下燃烧释放的热量有较大的差距，为了得到接近实际的发热量值，需对弹筒发热量进行校正。

4、什么是高位发热量、低位发热量、恒湿无灰基高位发热量？

答：从弹筒发热量中扣除稀硫酸和稀硝酸生成热，称为高位发热量；

从高位发热量中扣除水（煤中的吸附水和氢燃烧生成的水）的汽化热，称为低位发热量；

煤的恒湿无灰基高位发热量不能直接测定，需用空气干燥基的高位发热量进行换算，公式如下：

 6、哪个发热量最接近煤在空气中燃烧时实际释放出的热量？

答：低位发热量。

7、低位发热量基准换算时应注意什么问题？为什么不能采用基准公式直接换算不同基准的低位热量？为什么无水基准的低位发热量之间的换算可以采用基准公式直接计算？

答：低位发热量基准换算时基准不同；

8、影响煤炭发热量的因素有哪些？煤的发热量随煤化程度有何变化规律？为什么？

答：影响煤炭发热量的因素有：

成因类型的影响 ：腐泥煤和腐植煤

煤岩组成的影响 ：镜质组、壳质组、惰质组

矿物质的影响：矿物质分解吸热、矿物质不发热

风化的影响 ：氧含量增加、灰分增加

煤化程度的影响：元素组成的变化。

煤的发热量随煤化程度变化规律及原因：P156

9、粘结性烟煤热解过程可分为哪几个阶段？各阶段变化的特点是什么？产物是什么？

答：（1）干燥脱吸阶段（室温～300℃）

～120℃：煤炭脱水、干燥；120～200℃：解吸，脱除吸附的CH 4、CO 、CO 2等气体；300℃：

低变质程度的煤开始热解，生成CO 2、CO 等，生成放出热解水和微量的焦油。

（2）胶质体的生成和固化阶段（300～550℃）

300～480℃：煤分解、解聚 ，析出大量焦油和气体

其中：在450℃左右的温度区间，焦油的析出量最大。在该阶段由于热解，生成了气(煤气和呈气态的焦油)、液（胶质体）、固(未分解的煤)三相共存的物质，称为胶质体；450～550℃(600℃)胶质体固化成为半焦：胶质体分解加速，开始缩聚，生成分子量很大的物质，胶质体固化为半焦。

（3）半焦转化为焦炭的阶段

该阶段以缩聚反应为主，由半焦转化为焦炭。

550～750℃，半焦分解析出大量的气体，主要是H 2和少量的CH 4，称为热解的二次气体。半

焦分解释放出大量气体后，体积收缩产生裂纹。在此阶段基本上不产生焦油；750～1000℃，半焦进一步分解，继续析出少量气体，主要是H 2，同时半焦发生缩聚，使芳香碳网不大增大，结构单元的

排列有序化进一步增强，最后半焦转化成为焦炭。

10、煤的粘结机理是什么？（p171生成、迁移、融并、固化）

11、煤的成焦机理是什么？（p171）

12、中间相最重要的特征是什么？

答：镜质组变为胶质体时开始形成很微小的球体，这些小球体逐渐接触、融并、长大，最后聚结在一起，形成了类似于液晶的具有各向异性的流动相态，这就是中间相。

（1）中间相的形成是不可逆的；

（2）中间相的形成是化学过程。中间相形成以后，内部发生连续的裂解、缩聚等化学变化；

（3）中间相在形成过程中C/H 比逐渐增大；

（4）中间相在形成过程中，分子量是逐渐增大的。

13、什么是粘结性？什么是结焦性？

答：煤的粘结性是指烟煤在干馏时产生的胶质体粘结自身和/或惰性物料的能力。

煤的结焦性是指单种煤或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），粘结成块并最终形成具有一定块度和强度的焦炭的能力。

14、罗加指数法的方法要点是什么？它的缺点是什么？适用于哪些煤？ 答：方法要点：称取1g 煤样与5g 标准无烟煤放入特制坩埚内搅拌均匀并铺平，放上钢质砝码，在6kg 负荷下压实30秒，加盖，连同砝码一起放入已预热至850℃的马弗炉灼烧15min ，取出，冷却后称量焦渣总质量为m 0，用孔径为1mm 的圆孔筛筛分，称量筛上物质量为m ，然后进行每次5分钟

的转鼓转磨（转鼓转速为50±2rpm ），共3次，每次转磨结束后将焦渣用1mm 圆孔筛筛分，并称量筛上物质量，分别得到m 1、m 2和m 3。

缺点：罗加指数也有缺点，如加热速度远远高于工业炼焦的加热速度，使粘结性测值偏高，对强粘结性煤区分能力差，对弱粘结性煤的重现性差，不同的标准无烟煤导致测定结果的不一致，使得各国间的测值不具可比性。

适用性：中等粘结性的煤。

15、粘结指数对罗加指数作了哪些改进？为什么作这些改进？（或改进后有哪些优越性？）

答：（1）将标准无烟煤的粒度降为0.1～0.2mm ，一方面与试验煤样粒度接近，可防止发生煤样粒度偏析，影响测定结果，另一方面，降低无烟煤粒度，可增加其吸纳胶质体的能力，有利于提高对强粘结性煤的区分能力；（2）根据煤样的粘结性强弱灵活改变配比，粘结性较强的煤用1:5的比例，粘结性较弱的煤用3:3的比例，可以提高强粘结性煤的区分能力和弱粘结性煤的测定准确性和重现性；（3）转鼓试验由3次改为2次，提高了测定效率。结果计算公式：煤的配比为1:5时，粘结指数G 按下式计算：