高等煤化学考试题

1. 简述成煤作用过程对煤岩组成和化学组成的影响？

成煤作用过程是高等植物在泥炭沼泽中持续的生长和死亡，其残骸不断堆积，经过长期而复杂的生物化学，地球化学作用，逐渐演变成泥炭,褐煤，烟煤和无烟煤。煤岩组成包括宏观煤岩组成和显微煤岩组成，宏观煤岩组成是用肉眼可以观察的煤的基本组成单元。腐殖烟煤可以区分为镜煤，亮煤，暗煤和丝炭，在成煤过程中，镜煤是由成煤植物的木质纤维组织经凝胶化作用而形成的。按煤化程度，褐煤可以分为软褐煤，暗褐煤和亮褐煤三个煤级。煤的显微组分在烟煤中可以分为镜质组，惰质组和壳质组。镜质组是由成煤植物的木质纤维组织，经腐殖化作用和凝胶化作用而形成的显微组分组，在低煤化烟煤中，镜质组的透过色为橙色—橙红色，油浸反射光下呈深灰色，无突起。随煤化程度增加，反射力增大，反射色由深灰变白，透光色变深。惰质组主要由成煤植物的木质纤维组织经丝炭化作用转化形成，少量惰质组来源于真菌遗体，或是在热演化过程中次生的显微组分。从低煤级烟煤到中煤级烟煤，壳质组在透射光下呈柠檬黄-黄色-橘黄色-红色，大多轮廓清晰，外形特征明显，反射率比煤中其他显微组分低，随煤化程度提高，壳质组反射率等光学特征比共生的镜质组变化快，荧光强度减弱，直至消失。煤在泥炭化作用阶段，植物中大量存在的纤维素和木质素显著减少，蛋白质消失，而植物中不存在的腐殖酸大量增加，成为泥炭最主要的成分。泥炭转变成褐煤后，碳含量明显增加，氧含量迅速减少，氢元素变化不大，腐殖酸也逐渐减少并很快消失。此后氧含量减少趋缓，氢明显下降，碳含量明显增加。从褐煤开始，随煤化程度的提高，煤的内在水分逐渐下降，中等煤化程度肥煤和焦煤，内在水分最低，此后随煤化程度提高，内在水分有所上升。

2．用煤大分子结构理论解释煤的润湿性和高位发热量随煤化程度的变化规律。

所谓润湿性是指液体与固体接触时，固体被液体所润湿的程度。通常采用接触角表示煤的润湿性的大小，接触角越大，煤的润湿性越差。煤表面的有机质由带不同极性官能团的小的，成簇状的芳香单元组成。在褐煤阶段，由于表面极性官能团较多，与水分子之间的作用力较大，因而对水的润湿性较好，随着煤阶的增高，表面极性官能团的数量逐渐减少，芳香度增加，对水的润湿性下降。在烟煤阶段，对于芳香环少的烟煤，随芳环数的增加，煤的疏水性增强；而对于芳环数多的烟煤，随连接芳香环的脂肪族碳氢链的减少，煤的疏水性反而减弱。煤表面的含氧官能团，包括醇，醚，酚，酯等一般存在于煤表面上，它们易形成氢键而亲水。煤的高位发热量，即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。

煤的高位发热量即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量，实际上是由实验室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量。成煤时代最晚煤化程度最低的泥炭的高位发热量最低，成煤早于泥炭的高位发热量稍高，烟煤高位发热量继续增高，到焦煤和瘦煤时，碳含量虽然增加了，但由于挥发分的减少，特别是氢含量比烟煤低得多，相当于烟煤的1/6，所以高位发热量较高的还是烟煤中的某些煤种。

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