煤化学课件——第6章 煤的物理性质与固态胶体性质
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煤的物理性质和物理化学性质..
二、煤的导热性 煤的导热性包括导热系数λ｛W/（m∙K）｝和导温系数 α（m2/h）两个基本常数。它们之间的关系可用下式表示 ：
c
式中
c—煤的比热容，J/（kg∙K） γ—煤的密度，kg/m3
从上式可看出，导温系数α与导热系数λ成正比，而与 热容量c∙γ成反比。
Байду номын сангаас
结论： 1.从低煤化程度煤开始，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，煤的真相对密度最低，约 从 为1.30，此后，煤化程度再提高，煤的真相对密度急剧提高到 1.90。 2.惰质组›镜质组›壳质组
真密度仪广泛用于煤炭
二、煤的视相对密度 （一）基本概念：20℃时单位体积（仅包括煤的 内部孔隙）煤的质量与同体积水的质量之比，用 ARD表示。 （二）用途：①用于计算煤的埋藏量 ②可算出煤的孔隙率
二、煤的润湿热
（一）概念： 煤被液体润湿时会释放出热量，通常用1g 煤被润湿时释放出的热量作为煤的润湿热 （二）影响因素： 与介质的种类、矿物质的含量等均有影响 ，但主要与比表面积有关。试验表明，煤的润湿 热大致为0.39—0.42J/㎡。
第八节 煤的孔隙率和比表面积
一、煤的孔隙率 （一）概念：煤是一种固态胶体物质，其内部存在着很多毛 细管和孔隙。煤内部孔隙的体积占煤的整个体积的百分数， 称为孔隙率。 （二）孔径分布：煤中孔隙的孔径并不均匀，通常根据孔径 大小将其分为大孔、中孔和微孔，分别用 Vmac、Vmes、Vmic 表 示，总孔用Vt 表示。孔径划分如下表所示：
第五节 煤的光学性质 煤的光学性质主要有可见光照射下的反 射率、折射率和透光率，以及不可见光照 射下的X-射线、红外光谱等。
煤的物理性质和物理化学性质..
煤中基团的特征吸收峰
第六节 煤的磁性质
一、煤的抗磁性 （一）概念：在外磁场的作用下产生的附加磁场 与外磁场的方向相反。 磁化率是指磁化强度I与外磁场强度H之比 ，用K表示：K=I/H 在化学上常用比磁化率χ表示物质磁性的大 小。比磁化率是指在1高斯磁场强度下，1g物质的 磁化率。
二、煤的折射率 它是指光在物质界面发生折射后进入该物质内 部时，其入射角和折射角正弦之比。计算公式如 下： 2 2 2
(n n0 ) n k R 2 2 2 (n n0 ) n k
式中
R——被测物质的反射率，% n0 ——标准介质的折射率，% n——被测物质的折射率，% k——被测物质的吸收率，%
一般采用特殊形状如角锥形圆锥形等而又非常坚硬的压入器施加一定的压力使压入器压入到样品表面形成压痕卸除压力后用显微镜测量压痕的尺寸如用方形棱锥形金刚石压入器测量压痕对角线的长度即可计算出显微硬度值即h显微硬度mpap加在压入器上的负荷nd压痕对角线的长度mm方形棱锥体两相对锥面的夹角一般为136二影响因素从褐煤开始显微硬度随煤化程度而上升在碳含量为7580之间有一个极大值
第四节 煤的电性质
一、导电性 （一）概念：煤的导电性是指煤传导电流的能力 。导电性常用电阻率ρ或电导率σ表示。导电率越 大，煤的导电能力越强。煤的导电有离子导电和 电子导电两种形式，无烟煤以电子导电为主，褐 煤以离子导电为主。
（二）影响因素： 1.煤岩组成：镜煤的电阻率显著高于丝碳 2.矿物质：在中、低变质程度阶段，煤电阻率随 矿物质含量增加而减少。在高变质程度阶段，煤 的电阻率随矿物质含量增加而增大。 3.煤化程度：导电性随煤化程度的增加而增加。
第二节 煤的硬度
6-物化性质
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煤的物化性质
P
α P H = 2sin ⋅ 2 2 d
式中 H－显微硬度，MPa； P－加在压入器上的负荷，N； d－压痕对角线长度，mm； α－方形棱锥体两相对锥面的夹角，一般为136°。
煤的刻划硬度 定义：采用一套具有标准硬度的矿物刻划 煤，得到粗略的相对硬度，称为刻划硬度， 又叫莫氏硬度。 常识：标准矿物的莫氏硬度见表6－2。 根据莫氏硬度的划分，煤的硬度一般 为1～4。
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煤的物化性质
真(相对)密度 True Relative Density, TRD (真比重) 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。 用途： 真密度是煤的主要物理性质之一，在 研究煤的分子结构、确定煤化程度、制th pdfFactory trial version
煤的物化性质
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煤的物化性质
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煤的物化性质
煤的硬度与煤化程度有关：中等煤化程 度的焦煤，硬度较小，约为2～2.5，随着 煤化程度的提高，硬度增加，无烟煤的硬 度最大，约为4左右。 同一煤化程度的煤，惰质组的硬度最 大，镜质组居中，稳定组最小。 刻划硬度的准确性较差，在科学研究上 采用显微硬度的指标。
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煤的物化性质
煤的硬度 ●刻划硬度 ●显微硬度
煤的物化性质
P
α P H = 2sin ⋅ 2 2 d
式中 H－显微硬度，MPa； P－加在压入器上的负荷，N； d－压痕对角线长度，mm； α－方形棱锥体两相对锥面的夹角，一般为136°。
煤的刻划硬度 定义：采用一套具有标准硬度的矿物刻划 煤，得到粗略的相对硬度，称为刻划硬度， 又叫莫氏硬度。 常识：标准矿物的莫氏硬度见表6－2。 根据莫氏硬度的划分，煤的硬度一般 为1～4。
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煤的物化性质
真(相对)密度 True Relative Density, TRD (真比重) 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。 用途： 真密度是煤的主要物理性质之一，在 研究煤的分子结构、确定煤化程度、制th pdfFactory trial version
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煤的物化性质
煤的硬度与煤化程度有关：中等煤化程 度的焦煤，硬度较小，约为2～2.5，随着 煤化程度的提高，硬度增加，无烟煤的硬 度最大，约为4左右。 同一煤化程度的煤，惰质组的硬度最 大，镜质组居中，稳定组最小。 刻划硬度的准确性较差，在科学研究上 采用显微硬度的指标。
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煤的物化性质
煤的硬度 ●刻划硬度 ●显微硬度
煤化学PPT课件
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32
溶剂抽提的分类
1）普通抽提： 在≤100℃温度下，用普通的低沸点有
机溶剂，如笨、氯仿和乙醇等。抽提产物小于1-2%。
2）特定抽提：抽提温度在200℃以下，采用亲核性溶
剂，如吡啶类、酚类和胺类等，抽提产物可达20-40%。
3）超临界抽提：以甲苯、异丙醇或水为溶剂在超过
临界点的条件下抽提煤。抽提温度一般在400℃左右。抽 提率可达30%以上。
Hale Waihona Puke 煤自燃的影响因素和预防 煤的高温燃烧
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29
煤的其他化学性质
煤的加氢化学反应； 煤的磺化化学反应；
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第三章 煤有机质的化学结构
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31
煤的特性：复杂性；多样性；不均一性。
不象其他有机化合物一样，不存在统一的结构
煤化学结构的研究方法：
①物理研究方法—红外光谱、X射线衍射、核磁共振、 密度、折射率 ②物理化学研究方法─如溶剂抽提和吸附性能 ③化学研究方法─氧化、加氢、解聚、烷基化、热解和 官能团分析等
无原始植物
有亮暗相间 的条带
易着火,有烟 易着火,有烟 多烟
多
较多
少
很低
低
较高
无烟煤
灰黑色 有金属光泽
无明显条带
难着火,无烟 较少 高
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6
二.煤的生成
(一)植物的族组成 1.糖类及其衍生物
• 纤维素半纤维素果胶：分子结构和元素组成？ • 木质素：分子结构和元素组成？ • 蛋白质：分子结构和元素组成？ • 脂类化合物(脂肪、树脂、树蜡)
2）物理性质：风化煤的强度和硬度降低，吸 湿性增大；
煤化学第六章煤的物理性质和物理化学性质
第六章煤的物理性质和物理化学性质煤是我国的主要能源，又是冶金和化工等行业的重要原材料。
煤的物理性质和物理化学性质是确定煤炭加工利用途径的重要依据。
煤的物理性质主要包括:煤的密度，煤的硬度，煤的热性质，煤的电磁性质，煤的光学性质等;煤的物理化学性质主要指煤的润湿性、润湿热和孔隙率等。
煤的物理性质和物理化学性质与下面几个主要因素有关:①煤的成因因素，即原始物料及其堆积条件;②煤化程度或变质程度;③灰分(数量、性质与分布)、水分和风化程度等。
一般来说，煤的成因因素与煤化程度是独立起作用的因素。
但是变质程度愈深，用显微镜所观察到的各种成因上的区别则变得愈小，并且这些区别对于物理与物化性质的影响也愈小。
因此，在煤化作用的低级阶段，成因因素对煤的物理和物化性质的影响起主要作用;在煤化作用的中级阶段，变质作用成为主要因素;而在煤化作用的高级阶段，成因上的区别变得很小，变质作用成为唯一决定煤的物理及物化性质的因素。
研究煤的物理和物理化学性质首先是生产实践的需要，因为它们与煤的各种用途有密切的关系，了解煤的物理与物化性质对煤的开采、破碎、分选、型煤制造、热加工等工艺也有很大的实际意义，同时也是煤化学理论的需要，因为这些性质与煤的成因、组成和结构有内在的联系，可以提供重要的信息。
第一节煤的密度煤的密度因研究目的和用途不同，可分为真相对密度、视相对密度和散密度。
一、煤的真相对密度(一)真相对密度的基本概念在20 ℃时，单位体积(不包括煤中所有孔隙)煤的质量与同体积水的质量之比，叫做煤的真相对密度，用TRD表示。
真相对密度是煤的主要物理性质之一，在研究煤的分子结构、确定煤化程度、制定煤的分选密度时，都会用到煤的真相对密度。
用不同物质(例如氮、甲醇、水、正己烧和苯等)作为置换物质测定煤的密度时所得的结果是不同的。
通常以氮作为置换物所测得的结果叫煤的真相对密度。
因为煤中的最小气孔的直径约为O.5～1 nm，而氮分子直径为0.178 nm，因此氮能完全进入煤的孔隙内。
6 煤的物理性质与固态胶体性质 北京化工大学《煤化学》课件
: 6 煤的物理性质与固态胶体性质（多媒体课件教案）教学目标：了解煤的密度、机械、热、光学、电、磁性质和固态胶体性质。
教学内容：基本概念：煤的密度、可磨性、透光率、反射率、折射率、荧光性、透光率基本原理：（1）影响煤密度的因素（2）各种煤密度之间的关系（3）煤的显微硬度与煤化度的关系（4）煤固态胶体性质的表现（5）煤导电性的影响因素（6）煤的光学性质随煤化度的变化（7）煤的润湿性随煤化度的变化基本计算：孔隙率6.1煤的密度密度是物质分子空间结构的宏观表征，物质的所有宏观性质均在一定程度与密度有关。
6.1.1煤密度的表示方法。
（1）真相对体积质量（真比重）——煤的密度（不包括煤中孔隙的体积）与参考物质的密度在规定条件下之比。
TRD通常条件20℃；参考物质：水。
（2）视相对体积质量（视比重）——煤的密度（包括煤中孔隙的体积）与参考物质的密度在规定条件下之比。
ARD孔隙率=（TRD－ARD）／TRD×100%（3）散密度（堆比重）——在容器中单位体积散状煤的质量。
6.1.2煤真密度的测定极其随煤化度的变化（1）真密度测定：常用比重瓶法（GB217）原理：一定体积的煤能在容器中量出一定体积的介质，求出介质体积（或质量）在有煤与无煤时的变化，即可准确地知道煤的体积，从而求出TRD。
准确测定的前提：1）将煤粉碎至煤粒内部没有封闭孔。
2）选取适当介质，使之充满煤的全部孔隙3）介质与煤不存在表面效应。
同时具有上述条件的最好物质之一是氦。
（2）TRD随rank 的变化.如图：镜质组的TRD在Cdaf=87%处出现最小化。
原因：在Cdaf＜87%时，C增大，但O减小更快，故TRD减小。
在Cdaf＞87%时，C增大，O减小较少，故TRD增大。
6.1.3影响煤密度的因素6.2煤的机械性质——在机械力作用下表现的各种性质。
6.2.1煤的硬度外来机械力硬度表征标准矿物刻划莫氏硬度——常用钢球自由落下弹性回跳有氏硬度压痕（钢球或金刚石锥）努普强度、维氏显微强度——常用维氏显微强度Hm 与rank的关系是著名的椅氏曲线。
煤的固态胶体性质
3.6
煤的固态胶体性质
辽宁科技学院 应用化学专业
3.6.1煤的润湿性
什么是煤的润湿性? 煤的润湿性是煤吸附液体的一种能力。当煤与液体接触时， 如果固体煤的分子对液体分子的作用力大于液体分子之间的作 用力，则固体煤可以被润湿，煤的表面粘附该液体。相反，若 液体分子之间的作用力大于固体煤的分子对液体分子的作用力， 则固体煤不能被润湿。对于同一种固体，不同液体的润湿性不 同；对于不同的固体，同一种液体的润湿性也不同。煤的润湿 性可应用于选煤：因为煤易被油类润湿而不易被水润湿，但矸 石则相反。故在粉煤浮选时加入矿物油用空气鼓泡，此时精煤 被油膜包围而上浮，而矸石被水包围而下沉，从而达到分选目 的。 通常，可利用液体表面张力σ和固体表面所成的接触角θ的 大小来判定一该液体对固体的润湿程度。若液滴能润湿固体， 接触角为锐角；若液滴不能润湿固体，接触角θ为钝角。 通过测定接触角可确定液体对煤润湿性的大小。对粉煤无法测 定其接触角，可将粉煤加压成型块再进行测定。
• （三）影响因素
•
如左图：其呈 抛物线形状最小 值出现在碳含量 为90%处。
3.6.3 煤的孔隙率和比表面积
• 二、煤的比表面积
• （一）概念：指单位质量的煤中孔隙的表面积， 常以㎡/g为单位。 • 现在多用BET吸附法测定煤的比表面积， 常用的吸附介质是氮、氦、氪、氙和二氧化碳。 吸附介质不同时，测定结果差别很大。
• （二）煤的润湿性随煤化程度变化规律 • 对水而言：随煤化程度的加深，接触角增大，润湿度降低 • 对苯而言：随煤化程度的加深，接触角减小，润湿度增加 • 通常，年轻煤对水介质的亲和性较强，中等以上煤化 程度的煤对水的亲和性较差。在煤的浮选脱灰过程中，就 是利用煤和石亲水性的差异进行分离的。石表现为亲水性 ，而煤一般表现为疏水性，但年轻煤由于分子中含大量的 极性含氧官能团，表现为较强的亲水性，因而其可浮性较 差，必须经过特殊工艺才能采用浮选工艺脱灰。
煤的固态胶体性质
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3.6.1煤的润湿性
什么是煤的润湿性? 煤的润湿性是煤吸附液体的一种能力。当煤与液体接触时， 如果固体煤的分子对液体分子的作用力大于液体分子之间的作 用力，则固体煤可以被润湿，煤的表面粘附该液体。相反，若 液体分子之间的作用力大于固体煤的分子对液体分子的作用力， 则固体煤不能被润湿。对于同一种固体，不同液体的润湿性不 同；对于不同的固体，同一种液体的润湿性也不同。煤的润湿 性可应用于选煤：因为煤易被油类润湿而不易被水润湿，但矸 石则相反。故在粉煤浮选时加入矿物油用空气鼓泡，此时精煤 被油膜包围而上浮，而矸石被水包围而下沉，从而达到分选目 的。 通常，可利用液体表面张力σ和固体表面所成的接触角θ的 大小来判定一该液体对固体的润湿程度。若液滴能润湿固体， 接触角为锐角；若液滴不能润湿固体，接触角θ为钝角。 通过测定接触角可确定液体对煤润湿性的大小。对粉煤无法测 定其接触角，可将粉煤加压成型块再进行测定。
• （三）影响因素
•
如左图：其呈 抛物线形状最小 值出现在碳含量 为90%处。
3.6.3 煤的孔隙率和比表面积
• 二、煤的比表面积
• （一）概念：指单位质量的煤中孔隙的表面积， 常以㎡/g为单位。 • 现在多用BET吸附法测定煤的比表面积， 常用的吸附介质是氮、氦、氪、氙和二氧化碳。 吸附介质不同时，测定结果差别很大。
• （二）煤的润湿性随煤化程度变化规律 • 对水而言：随煤化程度的加深，接触角增大，润湿度降低 • 对苯而言：随煤化程度的加深，接触角减小，润湿度增加 • 通常，年轻煤对水介质的亲和性较强，中等以上煤化 程度的煤对水的亲和性较差。在煤的浮选脱灰过程中，就 是利用煤和石亲水性的差异进行分离的。石表现为亲水性 ，而煤一般表现为疏水性，但年轻煤由于分子中含大量的 极性含氧官能团，表现为较强的亲水性，因而其可浮性较 差，必须经过特殊工艺才能采用浮选工艺脱灰。
煤的固态胶体性质课件
3
通过以上实验研究方法，可以深入了解煤的固态 胶体性质，为煤炭科学、选煤技术等领域提供理 论依据和实践指导。
04
煤的固态胶体性质的应用领域
燃烧科学
燃料特性研究
煤的固态胶体性质对燃料的燃烧特性具有重要影响。通过研究煤的固态胶体性 质，可以深入了解燃料的燃烧过程、热解行为和火焰特性，为燃料的优化设计 和燃烧设备的改进提供理论依据。
06
煤的固态胶体性质研究案例分析
研究案例一：煤的表面性质研究
要点一
总结词
要点二
详细描述
煤的表面性质研究对理解煤的结构和性质具有重要的意义 ，通过对煤表面性质的深入研究，可以更好地了解和控制 煤的结构和性能。
煤的表面性质主要指煤颗粒表面的润湿性、吸附性、反应 性等。这些性质与煤的加工利用密切相关。例如，煤的润 湿性影响其在浮选、燃烧、气化等过程中的性能；煤的吸 附性质与其孔结构和表面化学性质有关，可用于煤层气的 吸附和分离；煤的反应性则与其化学结构和组成有关，对 煤的燃烧、气化和液化等过程具有重要影响。
概念
煤的固态胶体性质主要涉及煤颗粒的表面性质、分散和聚集行为，以及与其它物质的相互作用。
煤的固态胶体性质的重要性
煤炭利用
了解煤的固态胶体性质对煤炭的燃烧、气化、液化等利用过程具 有重要意义，有助于优化工艺条件和提高能源利用效率。
环境保护
煤炭利用过程中产生的废渣、废水和废气对环境造成污染，研究煤 的固态胶体性质有助于寻找减少污染的方法和途径。
研究案例三：煤的流变性质研究
总结词
煤的流变性质研究有助于深入了解煤的结构和性质， 通过对煤流变性质的测量和分析，可以揭示煤在受力 作用下的变形和破坏规律。
详细描述
煤的流变性质是指煤在受力作用下的变形和破坏规律， 主要包括弹性、塑性和脆性等。这些性质与煤的结构和 组成密切相关，对煤的加工利用具有重要影响。例如， 在煤炭开采过程中，煤的流变性质会影响矿井围岩的稳 定性和矿井安全；在煤炭加工过程中，煤的流变性质会 影响加工设备的选择和工艺条件的优化；在煤炭燃烧过 程中，煤的流变性质会影响燃烧效率和污染物排放。因 此，对煤的流变性质进行深入研究具有重要的实际意义 。
煤化学第六章煤的物理性质和物理化学性质..
煤化学第六章煤的物理性质和物理化学性质..第六章煤的物理性质和物理化学性质煤是我国的主要能源，⼜是冶⾦和化⼯等⾏业的重要原材料。
煤的物理性质和物理化学性质是确定煤炭加⼯利⽤途径的重要依据。
煤的物理性质主要包括:煤的密度，煤的硬度，煤的热性质，煤的电磁性质，煤的光学性质等;煤的物理化学性质主要指煤的润湿性、润湿热和孔隙率等。
煤的物理性质和物理化学性质与下⾯⼏个主要因素有关:①煤的成因因素，即原始物料及其堆积条件;②煤化程度或变质程度;③灰分(数量、性质与分布)、⽔分和风化程度等。
⼀般来说，煤的成因因素与煤化程度是独⽴起作⽤的因素。
但是变质程度愈深，⽤显微镜所观察到的各种成因上的区别则变得愈⼩，并且这些区别对于物理与物化性质的影响也愈⼩。
因此，在煤化作⽤的低级阶段，成因因素对煤的物理和物化性质的影响起主要作⽤;在煤化作⽤的中级阶段，变质作⽤成为主要因素;⽽在煤化作⽤的⾼级阶段，成因上的区别变得很⼩，变质作⽤成为唯⼀决定煤的物理及物化性质的因素。
研究煤的物理和物理化学性质⾸先是⽣产实践的需要，因为它们与煤的各种⽤途有密切的关系，了解煤的物理与物化性质对煤的开采、破碎、分选、型煤制造、热加⼯等⼯艺也有很⼤的实际意义，同时也是煤化学理论的需要，因为这些性质与煤的成因、组成和结构有内在的联系，可以提供重要的信息。
第⼀节煤的密度煤的密度因研究⽬的和⽤途不同，可分为真相对密度、视相对密度和散密度。
⼀、煤的真相对密度(⼀)真相对密度的基本概念在20 ℃时，单位体积(不包括煤中所有孔隙)煤的质量与同体积⽔的质量之⽐，叫做煤的真相对密度，⽤TRD表⽰。
真相对密度是煤的主要物理性质之⼀，在研究煤的分⼦结构、确定煤化程度、制定煤的分选密度时，都会⽤到煤的真相对密度。
⽤不同物质(例如氮、甲醇、⽔、正⼰烧和苯等)作为置换物质测定煤的密度时所得的结果是不同的。
通常以氮作为置换物所测得的结果叫煤的真相对密度。
因为煤中的最⼩⽓孔的直径约为O.5～1 nm，⽽氮分⼦直径为0.178 nm，因此氮能完全进⼊煤的孔隙内。
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煤的密度（包括煤中孔隙的体积）与参考物质的密度在规定条件下之比 ARD，孔隙率=（TRD－ARD）／TRD×100% （3） 散密度（堆比重） 在容器中单位体积散状煤的质量
6.1.2 煤真密度的测定及其随煤化度的变化
➢ （1）真密度测定：常用比重瓶法（GB/T 217） ➢ 原理：一定体积的煤能在容器中置换出一定体积的介质，求出介
➢ 用于煤的热计算 ➢ （1）质量热容（热容量）KJ/Kg.K ➢ 室温下的煤1.00～1.26，受rank、水分、灰分、 温度的影响
质体积（或质量）在有煤与无煤时的变化，即可准确地知道煤的 体积，从而求出TRD ➢ 准确测定的前提： ➢ 1） 将煤粉碎至煤粒内部没有封闭孔 ➢ 2） 选取适当介质，使之充满煤的全部孔隙 ➢ 3） 介质与煤不存在表面效应 ➢ 同时具有上述条件的最好物质之一是氦 ➢ GB/T 217-1996用的是十二烷基硫酸钠溶液
➢ 即为该煤样的显微脆度
➢ 抗碎强度法——定量定粒度煤样+6个钢球
90rpm 1000转
圆筒
筛分 计算大于2.36mm煤粒的产率 即为该煤样的脆度
影响煤脆度的因素
➢ 煤化度 高煤化度与低煤化度的煤脆性都较小 ➢ 中等煤化度的肥煤与焦煤脆性最大 ➢ 煤岩组成 软丝炭最脆，镜煤、亮煤居中，暗煤最韧
6.2.3 煤的可磨性（HGI）
是把能量暂存，当外力消失后又大部分释放出来。 ➢ 因此，要提高型块的质量就要减小煤料的弹性而增加其塑性。 ➢ 不同显微组分其弹性不一样，从小到大的排列顺序为稳定组、镜
质组、丝质组。但随着煤化度的增加，它们之间的差别渐小。 ➢ 此外，煤中的矿物质和水分越多，矿物质的密度越大，则煤的弹
性也越大。
6.3 煤的热性质
图 6-4
6.2.4 煤的弹性
➢ 定义——指外力（荷重）下所产生的形变，以及外力除去后形变 的复原程度。
➢ 意义——研究煤结构；研究型煤成型机理。 ➢ 测定——静态法和动态法。 ➢ 静态法——测定压力与应变之间的关系，例如可测定煤块在不同
荷重下所发生的弯曲度。 ➢ 动态法——测定声音在煤中的传递速度。 ➢ 由于煤中存在微细龟裂等原因，用静态法测得的静态弹性模量数
6.2 煤的机械性质
➢ 在机械力作用下表现的各种性质
➢ 6.2.1 煤的硬度
➢ 外来机械力
硬度表征
➢ 标准矿物刻划
莫氏硬度
➢ 压痕（钢球或金刚石锥） 努普强度、维氏显微强度
维氏显微强度Hm与rank的关系是著名的椅氏曲线
➢ 椅背 ➢ 椅面 ➢ 椅脚
无烟煤 烟煤 褐煤
工、产品开发具有实际指导意义。 ➢ 此外物理常数与其物质结构有直接关系，因此研究煤的物理
性质可以为煤的结构研究提供重要信息
6.1 煤的密度
➢ 密度是物质分子空间结构的宏观表征，物质的所有宏观性质均在一 定程度与密度有关。
➢ 6.1.1 煤密度的表示方法
（1） 真相对体积质量（真比重） 煤的密度（不包括煤中孔隙的体积）与参考物质的密度在规定条件下之比 TRD，通常条件20℃；参考物质：水。 （2） 视相对体积质量（视比重）
➢ 在Cdaf～78%处，极大值 ➢ 在Cdaf～87%处，极小值
➢ 原因：与煤的组成、结构随rank 变化有关
6.2.2 煤的脆度
➢ ——煤炭机械坚固性的表征 ➢ 决定煤炭被粉碎的难易程度 ➢ 试验方法—抗压强度法、抗碎强度法
➢ 抗压强度法——在压力机上给定一定负荷 用规定压头在煤表面 压100个压痕 检测出现裂痕的压痕数
煤真密度随煤化度的变化
➢ 镜质组的TRD在 ➢ Cdaf=87%处出现最小值 ➢ 原因： ➢ 在Cdaf＜87%前，C增大，但
O减小更快，故TRD减小 ➢ 在Cdaf＞87%后，C增大，O
减小较少，故TRD增大
6.1.3 影响煤密度的因素
6.1.3 影响煤密度的因素
➢ 矿物质 煤的密度随矿物质含量增加而增大 粘土矿物TRD 2.4～2.6 石英TRD 2.65～2.66 黄铁矿TRD ～5.0 大约，煤的灰分每增加1%，煤的密度增大0.01% ➢ 水分与风化 水分填满了煤的孔隙，故水分增加，煤的密度增大 风化使煤的水分与灰分增加，故风化煤的密度变大
煤样质量
筛上煤样质量
煤的可磨性与煤化度的关系
➢ 随着煤化度的增加，HGI呈抛 物线变化，在Cdaf=90%处出 现最大值，表明低变质无烟煤 最易磨碎
➢ 适用性 HGI将煤磨成细粉（小 于0.071mm），故适合于评价非 炼焦煤的制粉工艺
➢ 抗碎强度法测定煤的脆度时， 煤的粒度与炼焦煤相当，故煤 的脆度适合评价炼焦煤
➢ 表征煤被磨碎成煤粉的难易程度
➢ 测定方法 哈德格罗夫法（GB2565）
➢ 方法原理 磨碎定律：研磨煤粉时所消耗的功（能量）与煤磨碎 后的总表面积成正比
➢ 方法要点 称取0.63～1.25mm的煤样50g 内装8个钢球
哈氏可磨性试验仪20rpm
60转
筛分0.071mm由筛上煤样量计算HGI
HGI=13+6.93（m-m1)
➢ 当Cdaf＞90%时，E和G的数值均随 煤化度提高而急剧增加。同时显示 出各向异性，表现为E2和G2均为单 独的曲线。
6.2.4 煤的弹性
➢ 与弹性相反的性质是塑性，可塑性愈大，成型愈容易。 ➢ 煤料成型过程中所表现的弹性可用型块成型脱模后的相对膨胀率
来表征。煤料的弹性大则成型性差。 ➢ 从能量的角度看，塑性可将压缩的能量吸收，使颗粒靠紧。弹性
值偏低，而动态法测得的动态弹性模量值可靠性大。
6.2.4 煤的弹性
➢ 在弹性模量中有杨氏弹性模量E， 刚性模量G，横向变形系数（泊松 比）μ和压缩率K等参数。
➢ 低煤化度煤与烟煤的弹性模量通常 是各向同性的，而高煤化度煤则显 示各向异性。杨氏弹性模量E及刚 性模量G与煤化度的关系如图6-5所 示。
第6章 煤的物理性质与固态胶体性质
本章内容
煤的物理性质与固态胶体性质
➢ 内容 空间结构性质、热性质、光学性质、电性质与磁性质 ➢ 此外，从胶体化学的观点来看，煤是一种特殊与复杂的胶体
体系 ➢ 与其他性质一样，煤的物理性质与胶体性质也主要决定于煤
化度、煤岩显微组成与还原程度 ➢ 研究意义 了解煤的物理与物理化学性质，对煤的开采、加
6.1.2 煤真密度的测定及其随煤化度的变化
➢ （1）真密度测定：常用比重瓶法（GB/T 217） ➢ 原理：一定体积的煤能在容器中置换出一定体积的介质，求出介
➢ 用于煤的热计算 ➢ （1）质量热容（热容量）KJ/Kg.K ➢ 室温下的煤1.00～1.26，受rank、水分、灰分、 温度的影响
质体积（或质量）在有煤与无煤时的变化，即可准确地知道煤的 体积，从而求出TRD ➢ 准确测定的前提： ➢ 1） 将煤粉碎至煤粒内部没有封闭孔 ➢ 2） 选取适当介质，使之充满煤的全部孔隙 ➢ 3） 介质与煤不存在表面效应 ➢ 同时具有上述条件的最好物质之一是氦 ➢ GB/T 217-1996用的是十二烷基硫酸钠溶液
➢ 即为该煤样的显微脆度
➢ 抗碎强度法——定量定粒度煤样+6个钢球
90rpm 1000转
圆筒
筛分 计算大于2.36mm煤粒的产率 即为该煤样的脆度
影响煤脆度的因素
➢ 煤化度 高煤化度与低煤化度的煤脆性都较小 ➢ 中等煤化度的肥煤与焦煤脆性最大 ➢ 煤岩组成 软丝炭最脆，镜煤、亮煤居中，暗煤最韧
6.2.3 煤的可磨性（HGI）
是把能量暂存，当外力消失后又大部分释放出来。 ➢ 因此，要提高型块的质量就要减小煤料的弹性而增加其塑性。 ➢ 不同显微组分其弹性不一样，从小到大的排列顺序为稳定组、镜
质组、丝质组。但随着煤化度的增加，它们之间的差别渐小。 ➢ 此外，煤中的矿物质和水分越多，矿物质的密度越大，则煤的弹
性也越大。
6.3 煤的热性质
图 6-4
6.2.4 煤的弹性
➢ 定义——指外力（荷重）下所产生的形变，以及外力除去后形变 的复原程度。
➢ 意义——研究煤结构；研究型煤成型机理。 ➢ 测定——静态法和动态法。 ➢ 静态法——测定压力与应变之间的关系，例如可测定煤块在不同
荷重下所发生的弯曲度。 ➢ 动态法——测定声音在煤中的传递速度。 ➢ 由于煤中存在微细龟裂等原因，用静态法测得的静态弹性模量数
6.2 煤的机械性质
➢ 在机械力作用下表现的各种性质
➢ 6.2.1 煤的硬度
➢ 外来机械力
硬度表征
➢ 标准矿物刻划
莫氏硬度
➢ 压痕（钢球或金刚石锥） 努普强度、维氏显微强度
维氏显微强度Hm与rank的关系是著名的椅氏曲线
➢ 椅背 ➢ 椅面 ➢ 椅脚
无烟煤 烟煤 褐煤
工、产品开发具有实际指导意义。 ➢ 此外物理常数与其物质结构有直接关系，因此研究煤的物理
性质可以为煤的结构研究提供重要信息
6.1 煤的密度
➢ 密度是物质分子空间结构的宏观表征，物质的所有宏观性质均在一 定程度与密度有关。
➢ 6.1.1 煤密度的表示方法
（1） 真相对体积质量（真比重） 煤的密度（不包括煤中孔隙的体积）与参考物质的密度在规定条件下之比 TRD，通常条件20℃；参考物质：水。 （2） 视相对体积质量（视比重）
➢ 在Cdaf～78%处，极大值 ➢ 在Cdaf～87%处，极小值
➢ 原因：与煤的组成、结构随rank 变化有关
6.2.2 煤的脆度
➢ ——煤炭机械坚固性的表征 ➢ 决定煤炭被粉碎的难易程度 ➢ 试验方法—抗压强度法、抗碎强度法
➢ 抗压强度法——在压力机上给定一定负荷 用规定压头在煤表面 压100个压痕 检测出现裂痕的压痕数
煤真密度随煤化度的变化
➢ 镜质组的TRD在 ➢ Cdaf=87%处出现最小值 ➢ 原因： ➢ 在Cdaf＜87%前，C增大，但
O减小更快，故TRD减小 ➢ 在Cdaf＞87%后，C增大，O
减小较少，故TRD增大
6.1.3 影响煤密度的因素
6.1.3 影响煤密度的因素
➢ 矿物质 煤的密度随矿物质含量增加而增大 粘土矿物TRD 2.4～2.6 石英TRD 2.65～2.66 黄铁矿TRD ～5.0 大约，煤的灰分每增加1%，煤的密度增大0.01% ➢ 水分与风化 水分填满了煤的孔隙，故水分增加，煤的密度增大 风化使煤的水分与灰分增加，故风化煤的密度变大
煤样质量
筛上煤样质量
煤的可磨性与煤化度的关系
➢ 随着煤化度的增加，HGI呈抛 物线变化，在Cdaf=90%处出 现最大值，表明低变质无烟煤 最易磨碎
➢ 适用性 HGI将煤磨成细粉（小 于0.071mm），故适合于评价非 炼焦煤的制粉工艺
➢ 抗碎强度法测定煤的脆度时， 煤的粒度与炼焦煤相当，故煤 的脆度适合评价炼焦煤
➢ 表征煤被磨碎成煤粉的难易程度
➢ 测定方法 哈德格罗夫法（GB2565）
➢ 方法原理 磨碎定律：研磨煤粉时所消耗的功（能量）与煤磨碎 后的总表面积成正比
➢ 方法要点 称取0.63～1.25mm的煤样50g 内装8个钢球
哈氏可磨性试验仪20rpm
60转
筛分0.071mm由筛上煤样量计算HGI
HGI=13+6.93（m-m1)
➢ 当Cdaf＞90%时，E和G的数值均随 煤化度提高而急剧增加。同时显示 出各向异性，表现为E2和G2均为单 独的曲线。
6.2.4 煤的弹性
➢ 与弹性相反的性质是塑性，可塑性愈大，成型愈容易。 ➢ 煤料成型过程中所表现的弹性可用型块成型脱模后的相对膨胀率
来表征。煤料的弹性大则成型性差。 ➢ 从能量的角度看，塑性可将压缩的能量吸收，使颗粒靠紧。弹性
值偏低，而动态法测得的动态弹性模量值可靠性大。
6.2.4 煤的弹性
➢ 在弹性模量中有杨氏弹性模量E， 刚性模量G，横向变形系数（泊松 比）μ和压缩率K等参数。
➢ 低煤化度煤与烟煤的弹性模量通常 是各向同性的，而高煤化度煤则显 示各向异性。杨氏弹性模量E及刚 性模量G与煤化度的关系如图6-5所 示。
第6章 煤的物理性质与固态胶体性质
本章内容
煤的物理性质与固态胶体性质
➢ 内容 空间结构性质、热性质、光学性质、电性质与磁性质 ➢ 此外，从胶体化学的观点来看，煤是一种特殊与复杂的胶体
体系 ➢ 与其他性质一样，煤的物理性质与胶体性质也主要决定于煤
化度、煤岩显微组成与还原程度 ➢ 研究意义 了解煤的物理与物理化学性质，对煤的开采、加