第六章-煤的物理性质和物理化学性质学习资料

绪论煤化学的概念：煤化学是研究煤的生成、组成、结构、性质、分类以及他们之间的相互关系的科学。

煤的主要用途：燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化以及其他深加工产品等。

煤炭的产量逐年增加的原因：钢材、水泥、焦炭、电力、电解铝。

CCT（洁净煤技术）是指在煤炭开采、加工、转化、利用的过程中减少污染和提高效率的新技术的总称。

主要包括①煤炭开采②煤炭加工③煤炭燃烧④煤炭转化⑤ 污染物排放控制与废弃物处理第一章煤的生成煤的定义：煤是植物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学的作用而转变成的沉积有机矿产。

我国的主要聚煤期：新生代中生代古生代（晚古生代、早古生代）植物的有机族可以分为四类1、糖类以及衍生物（碳水化合物）2、木质素3、蛋白质4、脂类化合物（包括脂肪、树脂、蜡质、角质、和孢粉质）成煤环境1、首先需要大量的植物的持续繁衍2、其次是植物遗体不致全部被氧化分解3、地质作用的配合煤炭的成因类型：根据形成的物质基础而划分的煤炭的类型称为成因类型。

主要是：腐植煤、腐泥煤、残植煤、腐植腐泥煤。

煤炭的成煤过程：植物——泥炭——褐煤——烟煤、无烟煤泥炭化煤化作用泥炭的有机组成主要包括：1、腐植酸2 、沥青质3 、未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素、果胶质和木质素4 、变化不多的壳质组，如角质膜和孢粉等变质作用因素：影响变质作用的因素主要有温度、压力和时间第二章煤的工业分析和元素分析煤的的组成及其复杂，是由无机组成和有机组成构成的混合物。

无机组成主要包括黏土矿、石英、方解石、石膏、黄铁矿等矿物质和吸附在煤中的水；有机组分主要是由C、H、O、N、S 等元素构成的复杂高分子有机化合物的混合物。

工业分析是确定煤化学组组成的最基本方法，他是在规定的条件下，将煤的组分分为水分、灰分、挥发分、固定碳。

煤炭中的水分可分为游离水和化合水。

煤中的游离水是指与煤呈物理态结合的水，它吸附在煤的外表面和内部空隙中。

煤中的游离水可以分为两类，即在常温的大气中易失去的水分和不易失去的水分。

复习思考题一煤的生成1、煤是由什么形成的？煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成的沉积有机岩。

2、成煤植物的主要化学组成是什么？它们各自对成煤的贡献如何？（1）碳水化合物（包括纤维素、半纤维素及果胶质）纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容易水解。

在活的植物中，纤维素对于微生物的作用很稳定，但当植物死亡后，在氧化性条件下，易受微生物作用而分解成CO2、CH4和水。

在泥炭沼泽的酸性介质中，纤维素可以分解为纤维二糖和葡萄糖等简单化合物。

半纤维素：的化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易分解或水解为糖类和酸。

果胶：糖的衍生物，呈果冻状。

在生物化学作用下，水解成一系列单糖和糖醛酸。

（2）木质素木本植物的木质素含量高，木质素是具有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基、羟基等官能团。

木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分子，比纤维素稳定，不易水解，易于保存下来。

在泥炭沼泽中，在水和微生物作用下发生分解，与其他化合物共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为煤。

所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机组分（3）蛋白质高等植物中蛋白质含量少；低等植物中蛋白质含量高。

植物死亡后，完全氧化条件下，蛋白质完全分解为气态物质；在泥炭沼泽和湖泊的水中，蛋白质分解成氨基酸、喹啉等含氮化合物，参与成煤作用，但对煤的性质没有决定性的影响。

煤中硫、氮元素的来源之一。

（4）脂类化合物脂肪：属于长链脂肪酸的甘油酯。

高等植物中含量少(1-2%)，低等植物含量高(20%左右)。

在生化作用下在酸性或碱性溶液中分解生成脂肪酸和甘油，参与成煤作用。

蜡质：主要是长链脂肪酸与含有24～26个碳原子的高级一元醇形成的脂类，化学性质稳定，不易受细菌分解。

树脂: 树脂是植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，胶状的树脂不断分泌出来保护伤口。

针状植物含树脂较多，低等植物不含树脂。

树脂不溶于有机酸，不易氧化，微生物也不能破坏它，因此能很好地保存在煤中。

煤的物理性质
1．煤的密度
煤的真密度：煤的真密度又叫煤的相对密度，是指在20℃下空气干燥基煤的质量（不包括孔隙空气）和同温度下水的质量之比—TRD表示。

煤的视密度：包括孔隙中空气的密度。

用来计算煤层储量。

测定时煤的灰分越高，误差越大。

煤的堆密度：又叫散密度。

2．煤的硬度
煤的硬度决定了煤的破碎、成型加工的难以程度，与开采机械载齿的磨损程度有关。

煤的硬度与煤化程度有关。

煤化程度低的褐煤和焦煤硬度最小，约2-2.5，无烟煤最大，接近4。

3．煤的可磨性
煤的可磨性又称煤的粉碎性，表示煤磨碎成粉的难以程度及煤的耐磨特性。

常用可磨性指数表示煤粉碎的难易程度。

哈氏法采用美国某易磨煤为标准，定其可磨指数为100。

用筛分的方法比较筛下物来比较目标煤可磨性。

4．煤的热稳定性
煤的热稳定性是指煤在高温下，燃烧和气化过程中对热的稳定性，即块煤在高温下保持原来粒度的性能。

热稳定性好的煤，只有少量破碎，热稳定性差的煤，易成粉末阻碍气流的畅通，降低气化效率。

粉煤累计一定程度后，甚至会在炉壁上结渣。

通常热稳定性是在850℃下加热煤样，筛取大于6mm煤粒的量来量度，以TS+6表示，值越大，热稳定性越好。

一般褐煤和变质程度深的无烟煤热稳定性差。

煤的热稳定性和成煤的地质条件有关，也和煤中的矿物质组成及其化学成分有关。

含碳酸盐类多的煤，由于CO2大量析出以破裂。

含水多的煤，由于升温导致水的突然析出也会使煤破裂而影响煤的热稳定性。

煤的物理性质及化学组成分析煤是一种重要的化石燃料，广泛应用于能源、化工等领域。

了解煤的物理性质和化学组成分析对于研究煤的利用价值、燃烧特性以及环境影响具有重要意义。

一、煤的物理性质煤的物理性质主要包括外观、密度、热值、挥发分、灰分等指标。

首先，煤的外观可以分为煤块、煤粉、煤炭等形态，不同形态的煤在燃烧过程中的特性也有所不同。

其次，煤的密度是指单位体积煤的质量，密度的高低与煤的组织结构、矿物质含量等因素有关。

再次，煤的热值是指单位质量煤所释放的热量，煤的热值与其碳含量、氢含量等有关。

此外，煤的挥发分是指在一定温度下，煤中可挥发的成分，挥发分的含量与煤的燃烧性能密切相关。

最后，煤的灰分是指在煤的燃烧过程中，残留下来的无机物质，灰分的含量与煤的燃烧效率、环境污染等有关。

二、煤的化学组成分析煤的化学组成分析主要包括元素组成、有机质组成等指标。

首先，煤的元素组成是指煤中各种元素的含量，其中碳、氢、氧、氮、硫等元素是煤中主要的组成成分。

其次，煤的有机质组成是指煤中有机物质的种类和含量，有机质主要包括纤维素、半纤维素、木质素等。

煤的有机质组成对于煤的燃烧特性、煤的利用价值等具有重要影响。

三、煤的利用价值与环境影响煤作为一种重要的能源资源，具有广泛的利用价值。

煤可以用于发电、冶金、化工等行业，为社会经济的发展提供了重要的能源支持。

然而，煤的利用也带来了一系列的环境问题。

煤的燃烧会释放大量的二氧化碳、二氧化硫等有害气体，对大气环境造成污染，加剧了全球气候变化。

此外，煤矿开采和煤炭运输等过程也会对生态环境造成破坏。

因此，研究煤的物理性质和化学组成分析，既有助于提高煤的利用效率，又有助于减少煤燃烧对环境的影响。

总结起来，煤的物理性质和化学组成分析对于研究煤的利用价值、燃烧特性以及环境影响具有重要意义。

通过了解煤的外观、密度、热值、挥发分、灰分等物理性质，可以更好地评估煤的质量和燃烧特性。

同时，煤的化学组成分析可以揭示煤中各种元素和有机质的含量，为研究煤的利用价值提供依据。

煤炭的物理和化学性质一、煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。

它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。

包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。

其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。

煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。

1.颜色——是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。

呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。

2.光泽——是指煤的表面在普通光下的反光能力。

一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。

煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。

3.粉色——指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。

呈浅棕色—黑色。

一般是煤化程度越高，粉色越深。

4.比重和容重——煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。

煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。

煤的容重是计算煤层储量的重要指标。

褐煤的容重一般为1.05～1.2，烟煤为1.2～1.4，无烟煤变化范围较大，可由1.35～1.8。

煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。

在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。

5.硬度——是指煤抵抗外来机械作用的能力。

根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。

煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～2.5；无烟煤的硬度最大，接近4。

6.脆度——是煤受外力作用而破碎的程度。

成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。

在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。

煤的物理性质及化学组成分析煤是一种重要的化石燃料，广泛应用于能源、工业和生活领域。

了解煤的物理性质和化学组成分析对于研究燃烧过程、提高燃烧效率以及环境保护具有重要意义。

一、煤的物理性质煤是一种多孔、多组分的矿物质，其物理性质受到煤的煤种、煤质以及煤的成熟度等因素的影响。

首先，煤的密度通常较低，一般在1.2-1.5 g/cm³之间。

这是由于煤中含有大量的孔隙和气体，使得煤的密度相对较小。

煤的密度可以通过测量煤的质量和体积来确定，对于煤的分类和评价具有重要意义。

其次，煤的颜色和外观也是煤的物理性质的重要表征。

煤的颜色通常分为黑色、棕黑色和棕红色等，这是由于煤中的有机质含量和成熟度不同所致。

煤的外观通常呈块状或颗粒状，可以通过煤的煤块大小和颗粒度来描述。

此外，煤的硬度和断裂性也是煤的物理性质的重要指标。

煤的硬度通常通过摩氏硬度来测量，可以反映煤的抗压强度。

煤的断裂性通常分为块状断裂和层状断裂，这与煤的内部组织结构和断裂面的形态有关。

二、煤的化学组成分析煤的化学组成分析是研究煤的重要手段，可以揭示煤的燃烧性能和环境影响。

首先，煤的主要化学组成是碳、氢、氧、氮、硫和灰分等元素。

其中，碳是煤的主要组成元素，其含量通常在50%-80%之间。

氢和氧是煤中的主要挥发分，其含量通常在3%-6%和5%-15%之间。

氮和硫是煤中的有害元素，其含量通常在0.5%-3%和0.2%-5%之间。

灰分是煤中的无机物质，其含量通常在5%-40%之间。

其次，煤的化学组成分析还包括煤的挥发分和固定碳含量的测定。

煤的挥发分是指在一定温度下煤中挥发出的气体和液体，其含量通常在10%-40%之间。

煤的固定碳是指在高温下煤中残留的固体物质，其含量通常在40%-90%之间。

煤的挥发分和固定碳含量可以通过煤的热解实验来测定，对于研究煤的燃烧性能具有重要意义。

最后，煤的化学组成分析还包括煤的有机质和无机质的测定。

煤的有机质主要由煤中的有机质和挥发分组成，其含量通常在50%-90%之间。

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。

8.4.3煤的物理性质及宏观特征井田内各煤层煤岩物理性质基本相同，煤层为黑色，条痕黑褐色。

沥青光泽节理不发育，煤的质地较坚硬，但性脆易破碎，断口以参差状为主，局部贝壳状和平整状，具反光性。

各煤层宏观煤岩组份大致相同，以亮煤为主，暗煤为次，丝炭很少，条带状结构，层状构造，宏观煤岩类型为半亮煤、半暗煤。

煤的有机质组份占75.3～94.0%，平均87.9%，无机质组份为6.0～24.7%，平均12.1%。

无机质组分是以粘土类为主，碳酸盐类次之。

有机质组分以镜质体及惰质体为主，半镜质体次之，壳质体少量，显微煤岩类型统计结果各煤层均为亮暗煤型。

以上说明井田范围内煤质比较均匀，形成机制具有横向上和纵向上的均一性。

8.4.4煤的化学性质(1)发热量(Qgr.daf)矿井煤层发热量普遍较高，原煤(Q b.d)两极值为27.49～30.16MJ/kg，B21煤层平均值最高为30.16MJ/kg，B2最低为27.49MJ/kg。

原煤(Q b.daf)两极值为30.89～32.89MJ/kg ，B21煤层平均值最高为32.89MJ/kg，B4最低为30.89MJ/kg，属高发热量煤。

(2)灰份(A d)各煤层原煤灰份产率普遍较低，灰份产率两极值为3.51%～17.24%，平均值为9.43%，变化标准差2.79，变异系数29.56。

浮煤灰份两极值为1.39%～10.35%，平均值为4.09%，变化标准差1.63，变异系数39.96。

由此可知矿区内9层可采煤层中B2、B5、B7三层煤为低灰份煤外，其余煤层均为特低灰份煤。

(3)挥发份(V daf)各煤层属中挥发份煤，原煤挥发份为24.47～44.42%，平均33.47%，变化标准差4.32，变异系数12.49。

主要煤层原煤挥发份均小于37%，全区原煤挥发份大于37%的有5个，分布在B7、B6、B5煤层中，其中B7煤层2个，B6煤层1个，B5煤层2个，煤层挥发份集中在中等挥发份等级中，其它分析结果均在25～37%中间，除B7煤层为高挥发份煤，B6、B5煤层局部为高挥发份煤外，其它煤层为中挥发等级的煤。

部分煤质基础知识简介一、煤的物理性质颜色和粉色光泽比重和容重透明度折光性反光性Δ煤的物理性质发光性硬度脆度断口裂隙导电性磁性和耐热性等煤的颜色是指新鲜煤块表面的自然色彩，是煤对不同波长可见光波吸收的结果。

在不同的光学条件下，煤呈现不同的颜色。

在普通白光照射下，煤的表面反射光线所显示的颜色称为表色。

腐植煤的表色随着变质程度的增高而变化，见下表：腐泥煤的表色有时呈深灰色，有时为浅黄、棕褐，有时为灰绿以至黑色，变化不定。

煤中水分能使煤的颜色加深，矿物质所起的作用往往相反。

煤研成粉末的颜色称为粉色。

一般都用钢针刻划煤的表面或者用镜煤在脱釉的素烧瓷板上刻划的条痕而得，所以也被称为条痕色。

煤的粉色往往略浅于表色，但是煤的粉色变化又较表色固定，因而常常可以收到更好的效果。

在普通透射光下煤的切面（薄片）所显的颜色称为体色。

在垂直反射光下煤的表面（光片）所显示的颜色称为反射色。

长焰煤常见光泽为沥青状光泽，颜色黑色，有时带有褐黑色色彩，条痕褐色、褐黑色。

比重是指煤在一定温度下（20℃）条件下，煤的重量与相同体积（不包括煤孔隙中的）水的重量之比。

体重（容重），指在一定的温度（20℃）条件下，煤的重量与同体积（包括煤孔隙中的）水的重量之比。

比重－容重孔隙率= ×100%比重煤的比重与煤岩类型、变质程度以及煤中所含矿物的成分和含量有密切关系。

通常所指煤的比重都是包括矿物质在内的比重。

因此，煤的比重很大程度上受到所含矿物质的影响，比重随矿物质含量的增大而增大。

变质程度相同的煤，其煤岩类型不同，比重也有差异，一般暗淡煤的比重较光亮煤为大。

煤的比重随着变质程度的增高而加大。

褐煤一般<1.3，烟煤多为1.3～1.4，无烟煤为1.4～1.9；腐泥煤一般仅为1.1。

煤的容重又称“煤的体重”或“煤的假比重”。

煤的容重是在勘探过程中通过采集专门的容重样测定的。

它是煤层储量计算的重要参数之一。

一般褐煤的容重为1.05～1.20，烟煤为1.20～1.40，无烟煤的容重变化范围大，可由1.35～1.80，煤的容重同样受煤岩类型、变质程度和矿物质的影响。