煤化学煤物理性质和物化性质

第五部分第五部分第五部分第五部分 煤的性质煤的性质煤的性质煤的性质 Coal propertiesCoal properties 第七章第七章第七章第七章 煤的物理性质和物理化学性质煤的物理性质和物理化学性质煤的物理性质和物理化学性质煤的物理性质和物理化学性质 Chapter 7 Physical and Chapter 7 Physical and physicochemicalphysicochemical properties of properties of coalcoal 第八章第八章第八章第八章 煤的工艺性质煤的工艺性质煤的工艺性质煤的工艺性质Chapter 8 Processing properties of coalChapter 8 Processing properties of coal第一节第一节 煤的密度煤的密度density1.1.真真真真(相对相对相对相对)密度密度密度密度 TrueTrue RelativeRelative DensityDensity,TRD,TRD(真比重真比重真比重真比重)1.1 1.1 真真真真密密密密度度度度的的的的概概概概念念念念：2020时时时时煤煤煤煤的的的的质质质质量量量量与与与与同同同同体体体体积积积积(不不不不包包包包括括括括煤煤煤煤的的的的所有孔隙所有孔隙所有孔隙所有孔隙)水的质量之比。水的质量之比。水的质量之比。水的质量之比。1.2 1.2 真真真真密密密密度度度度的的的的用用用用途途途途：真真真真密密密密度度度度是是是是煤煤煤煤的的的的主主主主要要要要物物物物理理理理性性性性质质质质之之之之一一一一，在在在在研研研研究究究究煤煤煤煤的的的的分分分分子子子子结结结结构构构构、确确确确定定定定煤煤煤煤化化化化程程程程度度度度、制制制制定定定定煤煤煤煤的的的的分分分分选选选选密密密密度度度度时时时时，都会用到煤的真密度。都会用到煤的真密度。都会用到煤的真密度。都会用到煤的真密度。1.31.3 影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素 factors affecting the density of factors affecting the density of coalcoal 影响煤真密度的因素有成因类型影响煤真密度的因素有成因类型影响煤真密度的因素有成因类型影响煤真密度的因素有成因类型genesic typegenesic type、煤岩、煤岩、煤岩、煤岩组成组成组成组成petrological constituentspetrological constituents、矿物质、矿物质、矿物质、矿物质mineralsminerals、煤化程度、煤化程度、煤化程度、煤化程度rankrank等。等。等。等。成因类型的影响：成因类型的影响：成因类型的影响：成因类型的影响：腐植煤腐植煤腐植煤腐植煤humic coalshumic coals的真密度一般不低于的真密度一般不低于的真密度一般不低于的真密度一般不低于1.25g/cm1.25g/cm3 3，而腐泥煤而腐泥煤而腐泥煤而腐泥煤sapropelitesapropelite 仅为仅为仅为仅为1.00g/cm1.00g/cm3 3左右；左右；左右；左右；第一节第一节 煤的密度煤的密度1.4 1.4 影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素factors affecting the density of coal 煤岩组成煤岩组成煤岩组成煤岩组成petrological constituents的影响的影响的影响的影响 惰质组惰质组惰质组惰质组inertiniteinertinite的密度最大，镜质组的密度最大，镜质组的密度最大，镜质组的密度最大，镜质组vitrinitevitrinite次之，壳次之，壳次之，壳次之，壳质组质组质组质组exiniteexinite最低，随煤化程度的提高这种差别减小，到最低，随煤化程度的提高这种差别减小，到最低，随煤化程度的提高这种差别减小，到最低，随煤化程度的提高这种差别减小，到无烟煤阶段趋于一致；无烟煤阶段趋于一致；无烟煤阶段趋于一致；无烟煤阶段趋于一致；第一节第一节 煤的密度煤的密度1.4 1.4 影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素factors affecting the density of coal 矿物质的影响矿物质的影响矿物质的影响矿物质的影响 矿物质的密度较煤的有机质高，因而，煤中矿物质含矿物质的密度较煤的有机质高，因而，煤中矿物质含矿物质的密度较煤的有机质高，因而，煤中矿物质含矿物质的密度较煤的有机质高，因而，煤中矿物质含量高则真密度大；量高则真密度大；量高则真密度大；量高则真密度大；第一节第一节 煤的密度煤的密度1.4 1.4 影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素影响煤真密度的因素factors affecting the density of coal 煤化程度的影响：煤化程度的影响：煤化程度的影响：煤化程度的影响：对煤的真密度影响最大的是对煤的真密度影响最大的是对煤的真密度影响最大的是对煤的真密度影响最大的是煤化程度煤化程度煤化程度煤化程度。第一节第一节 煤的密度煤的密度煤化程度对煤的真密度的影响 从低煤化度开始，随从低煤化度开始，随从低煤化度开始，随从低煤化度开始，随煤化程度的提高，煤的真煤化程度的提高，煤的真煤化程度的提高，煤的真煤化程度的提高，煤的真密度缓慢减小，到碳含量密度缓慢减小，到碳含量密度缓慢减小，到碳含量密度缓慢减小，到碳含量为为为为86868989之间的中等之间的中等之间的中等之间的中等煤化程度时，煤的真密度煤化程度时，煤的真密度煤化程度时，煤的真密度煤化程度时，煤的真密度最低，约为最低，约为最低，约为最低，约为1.30g/cm1.30g/cm3 3左右，左右，左右，左右，此后，煤化程度再提高，此后，煤化程度再提高，此后，煤化程度再提高，此后，煤化程度再提高，煤的真密度急剧提高到煤的真密度急剧提高到煤的真密度急剧提高到煤的真密度急剧提高到1.90g/cm1.90g/cm3 3左右。左右。左右。左右。壳质组壳质组 镜质组镜质组 惰质组惰质组煤化程度对煤的真密度的影响 煤真密度随煤化程度的变化是煤分子结构变化的煤真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，煤的真密度反映了宏观表现。从化学结构的角度看，煤的真密度反映了煤分子结构的紧密程度煤分子结构的紧密程度compactness和化学组成的特和化学组成的特点。其中分子结构的紧密程度是影响煤真密度的关键点。其中分子结构的紧密程度是影响煤真密度的关键因素。因素。（1）分子结构的影响）分子结构的影响（2）化学组成的影响）化学组成的影响 2 2 煤的视煤的视煤的视煤的视(相对相对相对相对)密度密度密度密度 apparent relative density,ARDapparent relative density,ARD 2.1 2.1 视密度的概念：视密度的概念：视密度的概念：视密度的概念：2020时煤的质量与同体积（仅包括煤时煤的质量与同体积（仅包括煤时煤的质量与同体积（仅包括煤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。粒的内部孔隙）水的质量之比。粒的内部孔隙）水的质量之比。粒的内部孔隙）水的质量之比。2.2 2.2 视密度的用途视密度的用途视密度的用途视密度的用途煤的视密度可用于计算煤的埋藏量。煤的视密度可用于计算煤的埋藏量。煤的视密度可用于计算煤的埋藏量。煤的视密度可用于计算煤的埋藏量。计算煤的孔隙率计算煤的孔隙率计算煤的孔隙率计算煤的孔隙率100，第一节第一节 煤的密度煤的密度100，第一节第一节 煤的密度煤的密度 3.3.煤的堆积密度煤的堆积密度煤的堆积密度煤的堆积密度(bulk relative density(bulk relative density，BRD)BRD)3.1 3.1 堆积密度的概念：堆积密度的概念：堆积密度的概念：堆积密度的概念：煤的堆积密度是指煤的堆积密度是指煤的堆积密度是指煤的堆积密度是指2020下煤的质量下煤的质量下煤的质量下煤的质量与同体积与同体积与同体积与同体积(包括煤的内外孔隙和煤粒间的空隙）包括煤的内外孔隙和煤粒间的空隙）包括煤的内外孔隙和煤粒间的空隙）包括煤的内外孔隙和煤粒间的空隙）水的质量水的质量水的质量水的质量之比。用之比。用之比。用之比。用BRDBRD表示。堆积密度的大小除了与煤的真密度有表示。堆积密度的大小除了与煤的真密度有表示。堆积密度的大小除了与煤的真密度有表示。堆积密度的大小除了与煤的真密度有关外，主要决定于煤的粒度组成和堆积的密实度。关外，主要决定于煤的粒度组成和堆积的密实度。关外，主要决定于煤的粒度组成和堆积的密实度。关外，主要决定于煤的粒度组成和堆积的密实度。3.2 3.2 堆积密度的用途：堆积密度的用途：堆积密度的用途：堆积密度的用途：堆积密度对煤炭生产和加工利用部堆积密度对煤炭生产和加工利用部堆积密度对煤炭生产和加工利用部堆积密度对煤炭生产和加工利用部门在设计矿车、煤仓、估算煤堆重量、炼焦炉炭化室和气门在设计矿车、煤仓、估算煤堆重量、炼焦炉炭化室和气门在设计矿车、煤仓、估算煤堆重量、炼焦炉炭化室和气门在设计矿车、煤仓、估算煤堆重量、炼焦炉炭化室和气化炉的装煤量等都有很大的实用意义。化炉的装煤量等都有很大的实用意义。化炉的装煤量等都有很大的实用意义。化炉的装煤量等都有很大的实用意义。第一节第一节 煤的密度煤的密度第二节第二节 煤的机械性质煤的机械性质mechanical properties 机械性质的概念：机械性质的概念：机械性质的概念：机械性质的概念：煤的机械性质是指煤在机械力作用煤的机械性质是指煤在机械力作用煤的机械性质是指煤在机械力作用煤的机械性质是指煤在机械力作用下，所表现的各种特性，如硬度下，所表现的各种特性，如硬度下，所表现的各种特性，如硬度下，所表现的各种特性，如硬度hardnesshardness、脆度、脆度、脆度、脆度brittlenessbrittleness/frangibility/friability/frangibility/friability、可磨性、可磨性、可磨性、可磨性grindabilitygrindability等，等，等，等，这些性质对煤的开采、破碎这些性质对煤的开采、破碎这些性质对煤的开采、破碎这些性质对煤的开采、破碎crushingcrushing、燃烧、燃烧、燃烧、燃烧combustioncombustion、气化、气化、气化、气化gasificationgasification和成型和成型和成型和成型briquetingbriqueting等工艺等工艺等工艺等工艺过程有实用意义。过程有实用意义。过程有实用意义。过程有实用意义。1.1.煤的硬度煤的硬度煤的硬度煤的硬度 刻划硬度刻划硬度刻划硬度刻划硬度 scratchscratch hardness/Mohs hardness hardness/Mohs hardness 显微硬度显微硬度显微硬度显微硬度 MicrohardnessMicrohardness1.1 煤的刻划硬度煤的刻划硬度scratchscratch hardness hardness 1822 1822 年年年年Mohs Mohs 首首首首先先先先提提提提出出出出一一一一个个个个半半半半定定定定量量量量概概概概念念念念：以以以以滑滑滑滑石石石石作作作作为为为为1 1、金金金金刚刚刚刚石石石石作作作作为为为为1010，采采采采用用用用一一一一套套套套具具具具有有有有标标标标准准准准硬硬硬硬度度度度的的的的矿矿矿矿物物物物共共共共分分分分成成成成10 10 个个个个等等等等级级级级，称称称称为为为为莫莫莫莫氏氏氏氏硬硬硬硬度度度度Mohs Mohs hardnesshardness，也也也也称称称称为为为为刻刻刻刻划划划划硬硬硬硬度度度度scratchscratch hardnesshardness 。标标标标准矿物的莫氏硬度准矿物的莫氏硬度准矿物的莫氏硬度准矿物的莫氏硬度见表见表见表见表4 43 3。1.1 煤的刻划硬度煤的刻划硬度scratchscratch hardness hardness 表表43 标准矿物的莫氏硬度标准矿物的莫氏硬度矿矿 物物硬度级别硬度级别矿矿 物物硬度级别硬度级别滑滑 石石1长长 石石6石石 膏膏2石石 英英7方解石方解石3黄黄 晶晶8氟氟 石石4刚刚 玉玉9磷灰石磷灰石5金刚石金刚石101.1 煤的刻划硬度煤的刻划硬度scratchscratch hardness hardness 根根根根据据据据莫莫莫莫氏氏氏氏硬硬硬硬度度度度的的的的划划划划分分分分，煤煤煤煤的的的的硬硬硬硬度度度度一一一一般般般般为为为为1 14 4。煤煤煤煤的的的的硬硬硬硬度度度度与与与与煤煤煤煤化化化化程程程程度度度度有有有有关关关关，中中中中等等等等煤煤煤煤化化化化程程程程度度度度的的的的焦焦焦焦煤煤煤煤，硬硬硬硬度度度度较较较较小小小小，约约约约为为为为2 22.52.5，此此此此后后后后随随随随着着着着煤煤煤煤化化化化程程程程度度度度的的的的提提提提高高高高，硬硬硬硬度度度度增增增增加加加加，无无无无烟烟烟烟煤煤煤煤的的的的硬硬硬硬度度度度最最最最大大大大，约约约约为为为为4 4左左左左右右右右。同同同同一一一一煤煤煤煤化化化化程程程程度度度度的的的的煤煤煤煤，惰惰惰惰质质质质组组组组的的的的硬硬硬硬度度度度最最最最大大大大，壳壳壳壳质质质质组组组组最最最最小小小小，镜镜镜镜质质质质组组组组居居居居中中中中。刻刻刻刻划划划划硬硬硬硬度度度度的的的的准准准准确确确确性性性性较较较较差差差差，在科学研究上采用显微硬度在科学研究上采用显微硬度在科学研究上采用显微硬度在科学研究上采用显微硬度MicrohardnessMicrohardness的指标。的指标。的指标。的指标。1.2 煤的煤的显微硬度显微硬度Microhardness 显微硬度属于压入硬度显微硬度属于压入硬度indentation hardness的一种。一般采用特殊形状（如角锥形、圆锥形等）而的一种。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到样品表面，形成压痕，卸除压力后用显微镜测量压痕的大小，如用方形棱锥形金刚石压入器时，测量压痕对的大小，如用方形棱锥形金刚石压入器时，测量压痕对角线角线diagonal line的长度，即可计算出显微硬度值：的长度，即可计算出显微硬度值：1.2 煤的煤的显微硬度显微硬度Microhardness 式中式中 H显微硬度，显微硬度，MPa；P加在压入器上的负荷，加在压入器上的负荷，N；d压痕对角线长度，压痕对角线长度，mm；方形棱锥体两相对锥面的夹角，一般为方形棱锥体两相对锥面的夹角，一般为136。P显微硬度随煤化程度的变化显微硬度随煤化程度的变化 从褐煤开始，显微硬度随煤化程度提高而上升，从褐煤开始，显微硬度随煤化程度提高而上升，从褐煤开始，显微硬度随煤化程度提高而上升，从褐煤开始，显微硬度随煤化程度提高而上升，在碳含量为在碳含量为在碳含量为在碳含量为75%75%80%(80%(长焰煤、气煤长焰煤、气煤长焰煤、气煤长焰煤、气煤)之间有一个之间有一个之间有一个之间有一个极大值极大值极大值极大值maximummaximum；此后，显微硬度随煤化程度提高；此后，显微硬度随煤化程度提高；此后，显微硬度随煤化程度提高；此后，显微硬度随煤化程度提高而下降，在碳含量达到而下降，在碳含量达到而下降，在碳含量达到而下降，在碳含量达到85%85%左右最低左右最低左右最低左右最低minimumminimum；煤；煤；煤；煤化程度再提高，显微硬度又开始上升，到无烟煤阶化程度再提高，显微硬度又开始上升，到无烟煤阶化程度再提高，显微硬度又开始上升，到无烟煤阶化程度再提高，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。段，显微硬度几乎随煤化程度提高而直线增加。段，显微硬度几乎随煤化程度提高而直线增加。段，显微硬度几乎随煤化程度提高而直线增加。1.3 煤的煤的可磨性可磨性 grindability 煤煤煤煤的的的的可可可可磨磨磨磨性性性性是是是是指指指指煤煤煤煤磨磨磨磨碎碎碎碎成成成成粉粉粉粉的的的的难难难难易易易易程程程程度度度度。目目目目前前前前，国国国国 际际际际 上上上上 普普普普 遍遍遍遍 采采采采 用用用用 哈哈哈哈 特特特特 葛葛葛葛 罗罗罗罗 夫夫夫夫 法法法法 评评评评 定定定定 煤煤煤煤 的的的的 可可可可 磨磨磨磨 性性性性(HardgroveHardgrove grindabilitygrindability index index,HGIHGI )。其其其其基基基基本本本本依依依依据据据据是研磨煤粉所消耗的功与新产生的表面积成正比。是研磨煤粉所消耗的功与新产生的表面积成正比。是研磨煤粉所消耗的功与新产生的表面积成正比。是研磨煤粉所消耗的功与新产生的表面积成正比。实实实实际际际际上上上上是是是是利利利利用用用用球球球球磨磨磨磨法法法法ball-mill ball-mill methodmethod将将将将一一一一定定定定粒粒粒粒度度度度的的的的煤煤煤煤a a sized sized coalcoal在在在在磨磨磨磨机机机机中中中中在在在在给给给给定定定定转转转转速速速速和和和和转转转转数数数数的的的的情情情情况况况况下下下下at at a a given given rate rate for for a a given given number number of of revolutionsrevolutions，测测测测定定定定物料粒度组成的变化物料粒度组成的变化物料粒度组成的变化物料粒度组成的变化change in size consistchange in size consist 。1.3 煤的煤的可磨性可磨性 哈哈哈哈特特特特葛葛葛葛罗罗罗罗夫夫夫夫法法法法Hardgrove Hardgrove testtest评评评评定定定定煤煤煤煤可可可可磨磨磨磨性性性性的的的的测测测测定定定定要要要要点是：点是：点是：点是：将将将将美美美美国国国国某某某某矿矿矿矿区区区区的的的的烟烟烟烟煤煤煤煤作作作作为为为为标标标标准准准准煤煤煤煤，其其其其可可可可磨磨磨磨性性性性指指指指数数数数定定定定为为为为100100。测测测测定定定定时时时时，先先先先将将将将四四四四个个个个一一一一组组组组可可可可磨磨磨磨性性性性指指指指数数数数各各各各不不不不相相相相同同同同的的的的标标标标准准准准 煤煤煤煤 样样样样 Standard Standard reference reference samplessamples ，在在在在 哈哈哈哈 氏氏氏氏 可可可可 磨磨磨磨 仪仪仪仪Hardgrove Hardgrove grindability grindability machinemachine 上上上上研研研研磨磨磨磨，该该该该标标标标准准准准煤煤煤煤样样样样在在在在规规规规定定定定条条条条件件件件下下下下，经经经经过过过过一一一一定定定定破破破破碎碎碎碎功功功功的的的的研研研研磨磨磨磨，以以以以标标标标准准准准煤煤煤煤的的的的200200目目目目筛筛筛筛下下下下物物物物undersizeundersize质质质质量量量量为为为为纵纵纵纵坐坐坐坐标标标标，相相相相应应应应的的的的可可可可磨磨磨磨性性性性指指指指数数数数为为为为横横横横坐坐坐坐标标标标得得得得一一一一直直直直线线线线，此此此此直直直直线线线线就就就就是是是是该该该该哈哈哈哈氏氏氏氏可可可可磨磨磨磨仪仪仪仪的的的的校校校校准准准准图图图图The The calibration chartcalibration chart。1.3 煤的煤的可磨性可磨性 被被被被测测测测煤煤煤煤样样样样在在在在哈哈哈哈氏氏氏氏可可可可磨磨磨磨仪仪仪仪上上上上研研研研磨磨磨磨后后后后，根根根根据据据据200200目目目目筛筛筛筛下下下下物物物物的的的的质质质质量量量量在在在在校校校校准准准准图图图图上上上上即即即即可可可可查查查查出出出出相相相相应应应应的的的的可可可可磨磨磨磨性性性性指指指指数数数数，用用用用HGIHGI表表表表示示示示。HGIHGI越越越越大大大大，表表表表示示示示煤煤煤煤的的的的可可可可磨磨磨磨性性性性越越越越好好好好，煤煤煤煤越越越越容容容容易易易易被被被被磨磨磨磨碎。碎。碎。碎。可磨性与煤化程度的关系见下图。可磨性与煤化程度的关系见下图。可磨性与煤化程度的关系见下图。可磨性与煤化程度的关系见下图。HGI,%可磨性与煤化程度的关系可磨性与煤化程度的关系 在在低低煤煤化化度度阶阶段段，随随煤煤化化程程度度的的增增加加，煤煤的的可可磨磨性性缓缓慢慢增增加加，在在碳碳含含量量为为87%90%时时，可可磨磨性性迅迅速速增增大大，在在碳碳含含量量为为90%左左右右达达到到最最大大值值，此后随煤化程度的进一步提高而迅速下降。此后随煤化程度的进一步提高而迅速下降。第三节第三节 煤的煤的热性质热性质 煤煤 的的 热热 性性 质质 比比 热热 specific heat，导导 热热 性性 heat conductivity，热稳定性，热稳定性thermal stability重点讲热稳定性，其他的自学。重点讲热稳定性，其他的自学。煤煤的的热热稳稳定定性性的的概概念念：煤煤的的热热稳稳定定性性是是块块煤煤 Lump Coal 在在高高温温下下保保持持原原来来粒粒度度的的能能力力，用用TS（Thermal Stability）表示。表示。热热稳稳定定性性的的用用途途：固固定定床床燃燃烧烧或或气气化化用用燃燃煤煤的的重要指标。重要指标。第三节第三节 煤的煤的热性质热性质 热稳定性的测定要点：热稳定性的测定要点：热稳定性的测定要点：热稳定性的测定要点：取取613mm的的煤煤样样在在850下下加加热热并并保保温温15min，取取出出冷冷却却后后用用6mm的的筛筛子子筛筛分分，计计算算筛筛上上物物质质量量占占焦焦渣渣总总质质量量的的百百分分数数，用用TS+6表表示示，TS+6值值越越大大，则则煤煤的的热热稳稳定定性性越越好好。一一般般褐褐煤煤的热稳定性最差，其次是无烟煤，烟煤则较好。的热稳定性最差，其次是无烟煤，烟煤则较好。第四节第四节 煤的电性质煤的电性质 煤的电性质包括煤的电性质包括煤的电性质包括煤的电性质包括导电性和介电常数导电性和介电常数导电性和介电常数导电性和介电常数dielectric constantdielectric constant。1 1、煤的导电性、煤的导电性、煤的导电性、煤的导电性electric conductivity/conductivity1.11.1煤的导电性的概念煤的导电性的概念煤的导电性的概念煤的导电性的概念 煤的导电性是指煤传导电流的能力。导电性常用电阻煤的导电性是指煤传导电流的能力。导电性常用电阻煤的导电性是指煤传导电流的能力。导电性常用电阻煤的导电性是指煤传导电流的能力。导电性常用电阻率率率率resistivity；（即比电阻（即比电阻（即比电阻（即比电阻mm）或导电率或导电率或导电率或导电率 （电阻率的倒数）（电阻率的倒数）（电阻率的倒数）（电阻率的倒数）表示。导电率越大，煤的导电能力越强。利用导电性可以表示。导电率越大，煤的导电能力越强。利用导电性可以表示。导电率越大，煤的导电能力越强。利用导电性可以表示。导电率越大，煤的导电能力越强。利用导电性可以进行选煤。进行选煤。进行选煤。进行选煤。煤的导电有离子导电和电子导电两种形式，无烟煤以煤的导电有离子导电和电子导电两种形式，无烟煤以煤的导电有离子导电和电子导电两种形式，无烟煤以煤的导电有离子导电和电子导电两种形式，无烟煤以电子电子电子电子electron导电为主，褐煤是离子导电为主，褐煤是离子导电为主，褐煤是离子导电为主，褐煤是离子ion导电为主。导电为主。导电为主。导电为主。1 1、煤的导电性、煤的导电性、煤的导电性、煤的导电性1.2 1.2 煤导电性的随煤化程度的煤导电性的随煤化程度的煤导电性的随煤化程度的煤导电性的随煤化程度的变化规律变化规律变化规律变化规律 褐煤的电阻率较低，随着煤化程度的加深电阻率褐煤的电阻率较低，随着煤化程度的加深电阻率褐煤的电阻率较低，随着煤化程度的加深电阻率褐煤的电阻率较低，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，煤增加，到长焰煤时达到最大，此后煤化程度加深，煤增加，到长焰煤时达到最大，此后煤化程度加深，煤增加，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，到碳含量达到的电阻率呈缓慢下降趋势，到碳含量达到的电阻率呈缓慢下降趋势，到碳含量达到的电阻率呈缓慢下降趋势，到碳含量达到9090以上的以上的以上的以上的无烟煤时，电阻率迅速下降。无烟煤时，电阻率迅速下降。无烟煤时，电阻率迅速下降。无烟煤时，电阻率迅速下降。煤的导电性属于半导体煤的导电性属于半导体煤的导电性属于半导体煤的导电性属于半导体semiconductorsemiconductor或导体或导体或导体或导体conductorconductor的范围的范围的范围的范围。第四节第四节 煤的电性质煤的电性质 2、煤的介电常数、煤的介电常数dielectric constantdielectric constant 物物物物质质质质的的的的介介介介电电电电常常常常数数数数 是是是是指指指指当当当当物物物物质质质质介介介介于于于于电电电电容容容容器器器器两两两两极极极极板板板板间间间间的的的的蓄蓄蓄蓄电电电电量量量量和和和和两两两两板板板板间间间间为为为为真真真真空空空空时时时时的的的的蓄蓄蓄蓄电电电电量量量量之之之之比比比比。是是是是综综综综合合合合反反反反映映映映物物物物质质质质极极极极化化化化行行行行为为为为的的的的宏宏宏宏观观观观物物物物理理理理量量量量。物物物物质质质质在在在在电电电电场场场场作作作作用用用用下下下下极极极极化化化化能能能能力力力力越越越越强，介电常数强，介电常数强，介电常数强，介电常数 的值越大，导电性越好的值越大，导电性越好的值越大，导电性越好的值越大，导电性越好。第四节 煤的电性质 第五节第五节 煤的煤的光学性质光学性质optical properties 煤煤煤煤的的的的光光光光学学学学性性性性质质质质主主主主要要要要有有有有可可可可见见见见光光光光照照照照射射射射下下下下的的的的反反反反射射射射率率率率reflectancereflectance、折折折折射射射射率率率率refractive refractive indexindex和和和和透透透透光光光光率率率率以以以以及及及及不不不不可可可可见见见见 光光光光 照照照照 射射射射 下下下下 的的的的 X X 射射射射 线线线线 X-rayX-ray、红红红红 外外外外 光光光光 谱谱谱谱 infrared infrared spectrumspectrum、紫紫紫紫外外外外光光光光谱谱谱谱Ultraviolet Ultraviolet spectrumspectrum和和和和荧荧荧荧光光光光性性性性质质质质等等等等。这里只介绍煤的透光率这里只介绍煤的透光率这里只介绍煤的透光率这里只介绍煤的透光率transmittancetransmittance of coalof coal。第五节第五节 煤的煤的光学性质光学性质optical properties 煤煤煤煤的的的的透透透透光光光光率率率率transmittancetransmittance of of coalcoal ：是是是是指指指指煤煤煤煤样样样样在在在在100100的的的的稀稀稀稀硝硝硝硝酸酸酸酸diluted diluted nitric nitric acidacid溶溶溶溶液液液液中中中中处处处处理理理理90min90min，所所所所得得得得有有有有色色色色溶溶溶溶液液液液coloured coloured solutionsolution对对对对一一一一定定定定波波波波长长长长（475nm475nm）的的的的光光光光的的的的透透透透过过过过率率率率。有有有有 色色色色 溶溶溶溶 液液液液 透透透透 光光光光 率率率率 的的的的 测测测测 定定定定 有有有有 分分分分 光光光光 光光光光 度度度度 计计计计 法法法法spectrophotometryspectrophotometry和和和和目目目目视视视视比比比比色色色色法法法法visual visual colorimetrycolorimetry两两两两种种种种。分分分分光光光光光光光光度度度度计计计计法法法法因因因因其其其其重重重重现现现现性性性性reproducibilityreproducibility差差差差，一一一一般般般般用用用用得得得得不不不不多多多多，我我我我国国国国国国国国家家家家标标标标准准准准采采采采用用用用目目目目视视视视比比比比色色色色法法法法测测测测定定定定有有有有色色色色溶溶溶溶液液液液的的的的透透透透光光光光率，用率，用率，用率，用P PMM表示。表示。表示。表示。第五节第五节 煤的煤的光学性质光学性质optical properties P PMM的的的的用用用用途途途途 ：年年年年轻轻轻轻煤煤煤煤煤煤煤煤化化化化程程程程度度度度指指指指标标标标，用用用用于于于于分分分分类类类类。一一一一般般般般年年年年轻轻轻轻褐褐褐褐煤煤煤煤的的的的P PMM小小小小于于于于3030，年年年年老老老老褐褐褐褐煤煤煤煤在在在在30305050之之之之间间间间；长长长长焰焰焰焰煤的煤的煤的煤的P PMM通常大于通常大于通常大于通常大于5050；气煤的；气煤的；气煤的；气煤的P PMM一般大于一般大于一般大于一般大于9090。第七节第七节 煤的润湿性煤的润湿性Wettability 1、煤的润湿性煤的润湿性Wettability 当当液液体体和和固固体体接接触触时时，如如果果固固体体分分子子与与液液体体间间的的作作用用力力大大于于液液体体分分子子间间的的作作用用力力，则则固固体体可可被被液液体体润润湿湿，反反之之，则则不不能能润润湿湿。通通常常采采用用接接触触角角Contact angle表表示示煤煤的的润润湿湿性性的的大大小小，接接触触角角越越大大，煤煤的的润润湿湿性性越越差差。接接触触角角是是指指通通过过三三相相接接触触周周边边(三三相相接接触触点点的的连连线线)的的任任何何一一点点，经经气气液液界界面面作作切切线线(即即气气液液界界面面张张力力)，构构成成液液体体与与固固体体表表面面的的夹夹角角，即即为为接接触角触角。第七节第七节 煤的煤的润湿性润湿性 g-sg-sl-s2、煤的润湿性的随煤化程度变化规律煤的润湿性的随煤化程度变化规律对对对对水水水水而而而而言言言言：随随随随煤煤煤煤化化化化程程程程度度度度加加加加深深深深，接接接接触触触触角角角角增增增增大大大大，润润润润湿湿湿湿性性性性降降降降低低低低；对苯而言：对苯而言：对苯而言：对苯而言：随煤化程度加深，接触角减小，润湿性提高。随煤化程度加深，接触角减小，润湿性提高。随煤化程度加深，接触角减小，润湿性提高。随煤化程度加深，接触角减小，润湿性提高。通通通通常常常常，年年年年轻轻轻轻煤煤煤煤对对对对水水水水介介介介质质质质的的的的亲亲亲亲和和和和性性性性较较较较强强强强，中中中中等等等等以以以以上上上上煤煤煤煤化化化化程程程程度度度度的的的的煤煤煤煤对对对对水水水水的的的的亲亲亲亲和和和和性性性性较较较较差差差差。在在在在煤煤煤煤的的的的浮浮浮浮选选选选脱脱脱脱灰灰灰灰过过过过程程程程中中中中，就就就就是是是是利利利利用用用用煤煤煤煤与与与与矿矿矿矿物物物物质质质质亲亲亲亲水水水水性性性性的的的的差差差差异异异异进进进进行行行行分分分分离离离离的的的的。矿矿矿矿物物物物质质质质表表表表现现现现为为为为亲亲亲亲水水水水性性性性，而而而而煤煤煤煤一一一一般般般般表表表表现现现现为为为为疏疏疏疏水水水水性性性性，但但但但年年年年轻轻轻轻煤煤煤煤由由由由于于于于分分分分子子子子中中中中含含含含有有有有大大大大量量量量的的的的极极极极性性性性含含含含氧氧氧氧官官官官能能能能团团团团，表表表表现现现现为为为为较较较较强强强强的的的的亲亲亲亲水水水水性性性性，因因因因而而而而其其其其可可可可浮浮浮浮性性性性较较较较差，不宜采用浮选工艺。差，不宜采用浮选工艺。差，不宜采用浮选工艺。差，不宜采用浮选工艺。第七节 煤的润湿性 3 3、煤的润湿热煤的润湿热煤的润湿热煤的润湿热 wetting heatwetting heat3.1 3.1 润湿热的概念：润湿热的概念：润湿热的概念：润湿热的概念：煤被液体润湿时会释放出热量，通常用煤被液体润湿时会释放出热量，通常用煤被液体润湿时会释放出热量，通常用煤被液体润湿时会释放出热量，通常用1g1g煤被润湿时释放出的热量作为煤的润湿热。煤被润湿时释放出的热量作为煤的润湿热。煤被润湿时释放出的热量作为煤的润湿热。煤被润湿时释放出的热量作为煤的润湿热。3.2 3.2 润湿热的本质：润湿热的本质：润湿热的本质：润湿热的本质：年轻煤的润湿热较高，但随着煤化程度年轻煤的润湿热较高，但随着煤化程度年轻煤的润湿热较高，但随着煤化程度年轻煤的润湿热较高，但随着煤化程度的提高而急剧下降，在碳含量为的提高而急剧下降，在碳含量为的提高而急剧下降，在碳含量为的提高而急剧下降，在碳含量为9090左右达到最低值，以后左右达到最低值，以后左右达到最低值，以后左右达到最低值，以后又有所上升。润湿热的产生实际上是液体在煤的孔隙内表面又有所上升。润湿热的产生实际上是液体在煤的孔隙内表面又有所上升。润湿热的产生实际上是液体在煤的孔隙内表面又有所上升。润湿热的产生实际上是液体在煤的孔隙内表面上发生吸附作用的结果。吸附作用越强，比表面积越大，润上发生吸附作用的结果。吸附作用越强，比表面积越大，润上发生吸附作用的结果。吸附作用越强，比表面积越大，润上发生吸附作用的结果。吸附作用越强，比表面积越大，润湿热就越高。湿热就越高。湿热就越高。湿热就越高。第七节 煤的润湿性 3.3 3.3 润湿热的影响因素润湿热的影响因素润湿热的影响因素润湿热的影响因素 介介介介质质质质的的的的种种种种类类类类、矿矿矿矿物物物物质质质质的的的的含含含含量量量量等等等等均均均均有有有有影影影影响响响响，但但但但主主主主要要要要与与与与比比比比表表表表面面面面积积积积有有有有关关关关。试试试试验验验验表表表表明明明明，煤煤煤煤的的的的润润润润湿湿湿湿热热热热大大大大致致致致为为为为0.390.42J/m0.390.42J/m2 2。利利利利用用用用润润润润湿湿湿湿热热热热可可可可以以以以大大大大致致致致估估估估计计计计煤煤煤煤的的的的比表面积，但不准确。比表面积，但不准确。比表面积，但不准确。比表面积，但不准确。第七节第七节 煤的煤的润湿性润湿性 3 3 3 3、煤的润湿热煤的润湿热煤的润湿热煤的润湿热 wetting heatwetting heat第八节第八节 煤的孔隙率和比表面积煤的孔隙率和比表面积Porosity and Surface Area 1 1、煤的孔隙率煤的孔隙率煤的孔隙率煤的孔隙率PorosityPorosity：煤是一种固态胶体物质，其煤是一种固态胶体物质，其煤是一种固态胶体物质，其煤是一种固态胶体物质，其内部存在着很多毛细管内部存在着很多毛细管内部存在着很多毛细管内部存在着很多毛细管capillarycapillary和孔隙。和孔隙。和孔隙。和孔隙。煤内部孔煤内部孔煤内部孔煤内部孔隙的体积占煤的整个体积的百分数，称为孔隙率。隙的体积占煤的整个体积的百分数，称为孔隙率。隙的体积占煤的整个体积的百分数，称为孔隙率。隙的体积占煤的整个体积的百分数，称为孔隙率。煤中孔隙的孔径并不均匀，通常根据孔径大小煤中孔隙的孔径并不均匀，通常根据孔径大小煤中孔隙的孔径并不均匀，通常根据孔径大小煤中孔隙的孔径并不均匀，通常根据孔径大小将其划分为大孔将其划分为大孔将其划分为大孔将其划分为大孔macroporemacropore、中孔、中孔、中孔、中孔mesoporemesopore和微孔和微孔和微孔和微孔micropore micropore，分别用，分别用，分别用，分别用V Vmacmac、V Vmesmes和和和和V Vmicmic表示，总孔容表示，总孔容表示，总孔容表示，总孔容用用用用V Vt t表示。孔径表示。孔径表示。孔径表示。孔径 的划分如下表所示：的划分如下表所示：的划分如下表所示：的划分如下表所示：第八节第八节 煤的孔隙度和比表面积煤的孔隙度和比表面积孔类型孔类型孔径孔径 (nm)大孔大孔(macropore)中孔中孔(mesopore)微孔微孔(micropore)50502 2505022煤的孔隙率随煤化程度的变化规律煤的孔隙率随煤化程度的变化规律 2 2、煤的比表面积、煤的比表面积、煤的比表面积、煤的比表面积specific surface areaspecific surface area：单位质量的煤内部孔隙的面积，单位质量的煤内部孔隙的面积，单位质量的煤内部孔隙的面积，单位质量的煤内部孔隙的面积，mm2 2/g/g。煤的比表面积是煤内部孔隙的表面积的反映。测定煤煤的比表面积是煤内部孔隙的表面积的反映。测定煤煤的比表面积是煤内部孔隙的表面积的反映。测定煤煤的比表面积是煤内部孔隙的表面积的反映。测定煤比表面积最简单的方法是甲醇比表面积最简单的方法是甲醇比表面积最简单的方法是甲醇比表面积最简单的方法是甲醇methanolmethanol润湿热法，但这一润湿热法，但这一润湿热法，但这一润湿热法，但这一方法误差较大，已不再使用，现在多用吸附法测定煤的比方法误差较大，已不再使用，现在多用吸附法测定煤的比方法误差较大，已不再使用，现在多用吸附法测定煤的比方法误差较大，已不再使用，现在多用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。表面积，常用的吸附介质是氮、氦、氪、氙和二氧化碳。表面积，常用的吸附介质是氮、氦、氪、氙和二氧化碳。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，吸附介质不同时，测定结果差别很大，吸附介质不同时，测定结果差别很大，吸附介质不同时，测定结果差别很大，见表见表见表见表4 47 7。从孔的从孔的从孔的从孔的可接近性可接近性可接近性可接近性approachabilityapproachability和扩散活化能来看，大多数人认和扩散活化能来看，大多数人认和扩散活化能来看，大多数人认和扩散活化能来看，大多数人认为为为为-78-78下用二氧化碳测定的结果较为可靠。下用二氧化碳测定的结果较为可靠。下用二氧化碳测定的结果较为可靠。下用二氧化碳测定的结果较为可靠。第八节 煤的孔隙度和比表面积煤的可磨性校准图纯煤真密度的计算公式纯煤真密度的计算公式式中：式中：dA灰的平均真密度，无数据时可取为灰的平均真密度，无数据时可取为3.0g/cm3；Ad干燥基灰分产率，。干燥基灰分产率，。有时用下式估算纯煤的真密度：有时用下式估算纯煤的真密度：(TRD)dafTRD0.01 Ad，TRD煤化程度对煤的真密度的影响 从低煤化度开始，随煤化程从低煤化度开始，随煤化程从低煤化度开始，随煤化程从低煤化度开始，随煤化程度的提高，煤的真密度缓慢减小，度的提高，煤的真密度缓慢减小，度的提高，煤的真密度缓慢减小，度的提高，煤的真密度缓慢减小，到碳含量为到碳含量为到碳含量为到碳含量为86868989之间的中之间的中之间的中之间的中等煤化程度时，煤的真密度最低，等煤化程度时，煤的真密度最低，等煤化程度时，煤的真密度最低，等煤化程度时，煤的真密度最低，约为约为约为约为1.30g/cm1.30g/cm3 3左右，此后，煤化左右，此后，煤化左右，此后，煤化左右，此后，煤化程度再提高，煤的真密度急剧提程度再提高，煤的真密度急剧提程度再提高，煤的真密度急剧提程度再提高，煤的真密度急剧提高到高到高到高到1.90g/cm1.90g/cm3 3左右。左右。左右。左右。煤真密度随煤化程度的变化是煤分子结构变化的宏观煤真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，煤的真密度反映了煤分子结表现。从化学结构的角度看，煤的真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密度的关键因素。度是影响煤真密度的关键因素。壳质组壳质组 镜质组镜质组 惰质组惰质组煤的刻划硬度表表43 标准矿物的莫氏硬度标准矿物的莫氏硬度矿矿 物物硬度级别硬度级别矿矿 物物硬度级别硬度级别滑滑 石石1长长 石石6石石 膏膏2石石 英英7方解石方解石3黄黄 晶晶8氟氟 石石4刚刚 玉玉9磷灰石磷灰石5金刚石金刚石10煤的浮选flotation示意图煤的比表面积煤的比表面积表表47 用不同吸附介质在不同温度下测得的煤比表面积，用不同吸附介质在不同温度下测得的煤比表面积，m2/gCdaf%N2196Kr78CO278CO225Xe095.03417624622422690.009614614614186.203410712510983.6020801046279.21117921328472.71284198139149