炼焦生产问答自打版.pdf

147976230.doc 第 1 页第一章炼焦用煤的性质及分类1. 煤是怎样形成的？自然界的煤分为三大类：腐植煤、残植煤和腐泥煤这里主要说腐植煤 煤是由植物变成来 ①在漫长的地质年代中， 在多水缺氧的情况下， 堆积在水中的植物残骸受 一种“厌氧细菌”的作用，脱去不稳定的含氧物质，使残留物的氧和氢的含量减少，碳含量相对增 高与此同时， 植物残骸还受其他生物化学作用，产生大量的腐植酸和沥青类物质这种既含有植 物残骸未被分解的族组成部分，又含有腐植酸， 而且碳含量比植物残骸高、 水分比较大的物质称为 泥炭 ②在地热和压力的作用下， 使泥炭中的腐植酸转变为腐植质，腐植质进一步受压力和温度的 腹胀，使得大分子缩合和芳构化程度提高，C/H原子比增大，氢和氧的含量减少，久而久之泥炭全 部转变为变质程度不同的煤2. 什么是变质程度？变质程度与各种煤的关系如何？泥炭经压力、地热作用的大小，以及受作用的地质年代的长短的综合称为变质程度 通常，含碳量（ C% ）的多少能反映煤的变质程度的高低 C% ：泥炭： 50～60% ；褐煤： 60～74% ；烟煤： 74～90% ；无烟煤： 90～98% 3. 煤是由哪些物质组成的？煤主要由 C、H、O 、N、S和一些稀有元素和矿物质组成。

4. 什么是官能团、脂肪族化合物、芳香族化合物、芳烃基、杂环化合物、烷烃、烷基、缩聚反应、聚合反应、缔合反应和芳构化？官能团：煤结构内存在一些能反映某些物质特殊性质的原子团 脂肪族化合物：分子中碳原子呈下链状结合的化合物 芳香族化合物：分子中含有一个或多个苯环的化合物 芳烃基：芳香烃分子中的核失掉一个或几个氢原子后剩余的部分 杂环化合物：分子中由碳原子和氧、氮、硫等其他原子形成的环状结构的化合物 烷烃：分子中碳原子间只有单键结构的开链饱和烃 烷基：烷烃分子中少掉一个氢原子剩余的部分 缩聚反应：单体相互化合成高分子化合物，同时析出某些低分子产物的反应 聚合反应：一种单体或多种单体彼此加成而生成聚合物的反应 缔合反应：同种分子间不改变化学性质的可逆结合 芳构化：主要指环烷烃或烷烃转变为芳香烃的过程5. 什么是煤的岩相组分？用肉眼或放大镜观察煤时， 根据煤的光泽、 颜色、断口和硬度等外表牲，可以把煤分为四种宏 观组分：镜煤、亮煤、暗煤和丝炭这四种宏观组分称为煤的岩相组分6. 各岩相组分具有什么特性？岩相组分宏观组分颜色光泽断口硬度 镜煤均一呈黑色光泽强平滑如玻璃状性脆易碎 亮煤非均一呈黑色有光泽光滑均匀脆易磨碎 暗煤非均一无光泽性硬且韧 丝炭均一呈黑色有丝娟的光泽结构呈纤维状性脆易碎147976230.doc 第 2 页7. 煤的岩相组分是怎样形成的？在泥炭化过程中，植物的残骸由于受到不同的积水条件、堆积环境以及不同的生物化学作用， 发生所谓“丝炭化过程”和“凝胶化过程”，结果形成不同的初生的岩相组分结构。

如果在这个时 候转入煤化作用阶段的话， 这些初生的岩相组分则开始固定化，直到烟煤阶段才具备典型的煤岩组 分，并随着变质程度加深，逐渐改变各岩相组分的外貌和结构8. 什么是丝炭化过程和凝胶化过程？植物的组织在短时间少水需氧的条件下，由于“喜氧细菌”作用而发生了不完全分解，细胞腔 内不稳定的原生质首先受到破坏而消失，但细胞壁仍然保存着； 当环境变成多水乏氧的情况时，已 经受到较深氧化作用的细胞壁就难以被破坏，因而完整地保存着， 以后就转变为丝炭 这种需氧和 乏氧交替形成丝炭的过程称为丝炭化过程 植物的残骸在多水乏氧的条件下，细胞内的原生质由于稳定性差很快就消失，细胞腔变成中空 状由于细胞壁浸在水中， 木质和纤维素吸水和水解作用渐渐膨胀成冻胶状物质，使细胞腔缩小形 成木煤然后，细胞壁继续膨胀，以至使形成的冻胶状物质流散开来，填满细胞腔形成木镜煤以 后直到细胞腔完全被填满， 细胞组织完全消失， 变成既无细胞腔又看不出结构的均一的显微组分为 止这种在完全乏氧的条件，植物的组织经过木煤、木镜煤、镜煤的过程称为凝胶化过程9. 什么是煤的显微组分？它们是怎样分组的？在显微镜下观察煤的薄片或光片时，观察到的煤的有一定特征的微细结构称为显微组分。

显微组分分为三组：镜煤类物质、角质类物质，丝炭类物质10.各显微组分的组成和特性如何？显微组分组成透射随变质程度加深特性 镜煤类物质结构镜煤、均一镜煤和凝胶化基质红色而加深煤中的粘结成分 角质类物质孢子、花粉角质、树脂树皮等有形物黄色红色有粘结，易挥发 丝炭类物质丝炭和不透明基质不透明黑色不粘结11.什么是定型体和基质？定型体是指具有一定的化学稳定性， 保持植物残骸原来结构和形态的显微组分，如角质类物质 基质是指在显微镜下看到的植物残骸的分解的产物，它已失去原来的形状，没有结构形态 基质分透明基质和不透明基质两类 透明基质的性质与镜煤相似，一般具有很好的粘结性 不透明基质与丝炭相似，粘结性很差12.煤的显微组分与粘结性的关系如何？显微组分组成粘结性结焦性 镜煤类物质镜煤、透明基质和木镜煤很好有很好的粘结性和熔融性 角质类物质孢子、角质、树脂等定型体有能结焦，挥发分、氢和焦油产率较高 丝炭类物质丝炭和不透明基质无不熔融、不粘结，焦油产率最低13.在同一变质程度下，煤的显微组分与岩相组分有什么关系？镜煤＝镜煤类物质 亮煤＝镜煤类物质＋角质类物质＋丝炭类物质 暗煤＝镜煤类物质＋角质类物质＋丝炭类物质 丝炭＝丝炭类物质147976230.doc 第 3 页14.工业上岩相组分有何应用价值？岩相组分序号特性应用价值镜煤①粘结性和结焦性最好化产品收率高 ②活性较大、燃点低，易点火；含灰分低优质动力燃料 ③煤加氢工艺中活性很大好加氢液化原料 ④性脆易碎，密度较低洗煤时易分离 ⑤吸附性和活性都大，易从空气中氧贮存时易氧化和自燃亮煤①含有角质类物质，粘结性良好氢含量、挥发物和焦油产率高 ②含有定型体，活性较大利加氢反应暗煤①含不透明基质，粘结性差，灰分较多不适宜炼焦 ②挥发分较高化学加工的良好原料丝炭①无粘结性不单独炼焦，只做瘦化剂 ②炭化程度高加氢反应活性很小 ③含较多矿物质发热量较低，燃点较高，不易着火 ④易变成粉末制型煤时需较多粘结剂 ⑤易破碎易用机械加工法除去 煤的岩相组分的综合应用价值： ① 利用其结焦性不同，可据煤的岩相组分选择炼焦用煤。

② 利用其抗碎性不同，可对其进行选择性破碎，提高焦炭质量 ③ 应用方面：煤的干馏、焦炭生产、型焦生产、煤的液化、气化等方面15.如何分离煤的岩相组分？①手选法：选出单一的镜煤和丝炭 ②机械加工法：除丝炭 ③筛分法：利用其抗碎性不同 ④重液分离法：利用其密度不同16.煤有哪些物理性质？煤的物理性质：颜色、密度、浸润性、内部表面积、孔隙度、机械强度以及光、电、等 其中比重、溃疡性、内部表面积和机械强度对煤加工工艺影响较大17.什么是煤的密度、堆密度、假密度、真密度和孔隙度？煤的密度：宽的质量与煤的体积之比 煤的堆密度：煤料在自然堆积状态下的质量与煤的体积之比 煤的假密度： 20℃时包括空隙在内的煤的质量与煤的体积之比 煤的真密度： 20℃排队微细孔隙的煤的质量与煤的体积之比煤的孔隙度：%100真密度真密度－假密度孔隙度＝18.煤的变质程度与煤的真密度有何关系？煤的真密度是随着变质程度的增高而增加的，但是，在褐煤阶段中却例外19.煤的浸润性与变质程度有何关系？煤的浸润性是指煤对水的表面性质（亲水性），是由煤与水的接触角的大小来确定的147976230.doc 第 4 页随着变质程度的增加，煤的亲水性提高，即浸润性变好。

C% ＝90% 左右的煤的浸润性最好 但变质程度太深的煤内表面增大，易吸附水分，所以浸润性又变差20.煤的变质程度与内表面积有何关系？随着变质程度的增加，煤的内表面积减少，但C%>90%左右时，产生细裂纹，使内表面积增加21.了解煤的机械性质有何意义？煤的机械性质包括硬度、粉碎性、弹性和可塑性等这些性质对于采煤、运输、选煤、粉碎以 及煤加工等都有一定的意义 硬度：暗煤 >镜煤>丝炭22.什么是煤的热机械性质？煤的热机械性质是指煤加热到一定温度时崩碎成小块的难易程度褐煤和无烟煤耐热强度很 差23.煤有哪些主要化学性质？由于煤结构内有一定的内表面积和微细结构，所以能吸附某些溶剂 这些溶剂能把煤结构内可 溶部分溶解呈分散状态； 在一定的条件下，煤加氢处理能产生分解反应，煤能被氧化分解24.煤的热性质指的是什么？煤的热性质包括质量热容、热传导率、热膨胀率、示差热分析特性、热软化性和热分解等 煤的质量热容是指在一定的温度下，1kg 煤温度升高 1K时所需的热量 煤的热导率是指单位时间内温度升高1K时，通过单位厚度煤料的热量 煤的热膨胀率指干馏前与干馏后的假密度之比 煤的示差热分析特性： 煤以一定的加热速度加热到某个特性的温度下会发生熔融、相变化等物 理变化和分解、 缩合等化学变化， 在这些变化的过程中会伴随产生吸热和放热的热效应。

煤的这种 特性称为煤的示差热分析特性 煤的热软化性是指烟煤加热到300℃～ 400℃时，一方面呈现流动的性质；另一方面由于发生 热分解的气体，因而又呈现出膨胀的性质 煤的热分解是指烟煤在干馏过程中产生分解、合成和缩聚等反应的综合过程25.烟煤热软化的原理是什么？在加热的过程中， 煤结构内的基本结构单位、 侧链和煤骨架结构中的非芳香族低分子的物质吸 收热能后，便各自产生热振动当振动能达到一定的程度时，由于分子热运动加剧，使侧链断裂， 不稳定的侧链基团和低分子物质离开了原来的位置，同时，当振动能达到使煤的大分子内的骨架结 构变形的程度时，烟煤就产生流动和膨胀，这就是烟煤的热软化的原理26.什么是烟煤的胶质体？煤在隔绝空气加热到350℃～420℃时，煤料表面现出含有气泡的液膜，许许多多这样的煤料 彼此之间通过这些液膜互相联系在一起，成为粘稠状的气、液、因三种状态的混合物，这种混合物 就称为胶质体27.胶质体有些什么性质？它与粘结性有什么关系？(1) 胶质体具有“温度间隔” 温度间隔是指胶质体从产生到固化的温度范围 (2) 胶质体有流动性 (3) 胶质体有膨胀性147976230.doc 第 5 页(4) 胶质体的不透气性。

28.什么是胶质层厚度？怎样测定胶质层厚度？用烟煤胶质层指数测定仪测出的煤料最大的胶质层厚度称为胶质层厚度，用 y 来表示，单位为 毫米其他的指标还有最终收缩度x 值和体积曲线类型等此法可预测煤的结焦性 测定是将 100g粒度小于 1.5mm的烟煤试样装煤煤杯中，放入炉内试样在0.1Mpa的压强下， 由底部进行单面加热，以一定的加热速度升温至730℃试样最终形成半焦 在加热过程中， 用一种专门探针穿透胶质体， 测得的胶质层层面和胶质层底面之间的距离为胶 质层厚度从各个不同时间所测得的厚度中找出最大的胶质层厚度作为胶质层厚度指数y 值 在加热过程中， 煤分解出挥发性产物， 使煤体积膨胀和收缩 其变化值由杠杆末端的笔尖记在 记录转筒上的坐标纸上， 以得出的体积变化曲线最后下降点距零点间的距离作为体积最终收缩度x 值29.怎样用基氏塑性计测定烟煤的流动性？用基氏塑性计可以测定烟煤的流动性的如下指标：开始软化温度 T始、最大流动度 α大、固化温 度 T固和软化状态温度区间 ΔT30.怎样用奥亚膨胀计测定烟煤的膨胀度？用奥亚膨胀计测定烟煤的膨胀度的如下指标：膨胀度b 值、收缩度 α值、软化点 T1、膨胀点 T2、以及最大膨胀点T3。

31.为什么快速加热能改善烟煤的粘结性？在快速加热时，烟煤中基本结构单位周围的侧链和低分子化合物，由于很快地获得足够的热能， 很快离开了煤大分子的骨架结构，而且由于快速加热的结果， 使煤大分子的骨架结构的振动能很快 增加，骨架结构产生变形， 因而软化温度降低 另外，上述离开煤大分子结构的物质具有比较活泼 的性质，而且处于比较高的能级状态因此，它们之间的碰撞机会增多，呈气相物质的分子来不及 克。