煤质基础知识

------------------------------------------------------------一、煤的物理性质煤深黑、深灰金刚、似金属光泽不发育煤黑玻璃到强玻璃光泽很发育煤褐棕无光泽或暗几乎无颜色粉色泽内生裂隙低变质黑黑较发育质棕强玻璃较发育褐，有时为灰绿以至------------------------------------------------------------针刻划煤的表面或者用镜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。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－容重多为1.3~1.4，无烟煤为1.4~1.9；腐泥煤一般仅为1.1。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------------------------------------------------------------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。煤的四种煤岩类准矿物(摩氏硬度计)刻划煤标本而得出的粗略的相对硬度概念。煤的断口(根据表面形状和性口参次状断口阶梯状断口棱角状断口粒状断口针状断口等界各种应力的影响所造成------------------------------------------------------------类型中，内生裂隙的数目(或发育程度)随变质程度由低到高，作规律性 (1)主要出现在比较均匀致密的光亮煤分层中，特别是镜煤凸镜体(2)一般垂直或大致垂直层理面；(4)裂隙方向有大致互相垂直或斜交的两组，交叉呈四方形或菱形， (5)裂隙在中变质烟煤中最发育，而褐煤和无烟煤中则不发育。由(1)外生裂隙可出现在煤层的任何部位，通常以光亮煤分层最为发(2)以不同角度与煤层层理面斜交；(3)裂隙面上常有波状、羽毛状或光滑的滑动痕迹，有时还可见到------------------------------------------------------------(4)外生裂隙有时沿袭既成的内生裂隙而重叠发生。条带状结构线理状结构凸镜状结构(最常见(最常见的)煤的结构木质状结构纤维状结构粒状结构叶片状结构(1)条带状结构宽条带状(>5mm)条带状结构中条带状(3~5mm)细条带状(1~3mm)------------------------------------------------------------(2)线理状结构(3)凸镜状结构凸镜体形式，连续(4)均一状结构、(5)木质状结构 ------------------------------------------------------------(7)粒状结构(8)叶片状结构布特点以及它们之间的相互关系。它与煤组成成分的自身特征(如形态、大小)无关，而与植物遗沉积岩和煤中的层理形成原因对比煤煤中层理形成的原因化2、不同煤分层的互层a、腐植煤分层与腐泥煤分层的互层b、光亮煤分层与暗淡煤分层等的互层3、煤岩组分的水平定向及其它包裹体在一个层面上的分布5、顺层分布的镜煤化和丝炭化植物残屑6、沿层面分布的泥质薄膜7、颜色的意义不大沉积岩中层理形成的原因颗粒大小的变化2、各种成分分层的互层3、组成部分的水平定向4、某种包裹体在一个层面上的分布5、薄的顺层散布的植物碎屑和云母碎片6、沿层面的泥质薄膜7、岩石的不同颜色(1)层状构造连续状水平层理(按煤层中层理的形态)层状构造(按煤层中层理的形态)层状构造波状层理不连续状水平—波状斜层理斜波状所所反映的介质运动性质极为微弱的，不明显的运动强度有变化的微弱波动的定向流动的层理的亚型连续状不连续状不连续状水平—波状斜层理层理形态类型水平层理波状层理斜层理种情况是由纯煤物质(具白色色调的浅灰色)和矿物质薄层、薄膜(具暗。(2)块状层理Δ还原样燃点(℃)－原样燃点(℃)煤的氧化程度=×100%------------------------------------------------------------Δ确定各种煤类本性的两个非常重要的术语是煤的类型(Type)和煤由原始植物组成和分解度(无定形腐植物质占泥炭总有机物质的百分数)团上的氧(开始)和氢(其次)从环状碳的“骨架”上脱去，并以气体分子的形式(HO、CO、CH)从煤层中逸去，其结果是经受变质作用过的煤2x4盐中碳的干扰时)，在同一个煤层中可以观察到有明显区别的两类------------------------------------------------------------可编辑最易辨认而又较易剥离组的最大反射率(Rº)作为主要鉴定指标(见《煤化学》P33-36页)。Max根据肉眼观察可将腐植煤划分为未变质的、低变质的、中变质的和高不同变质阶段煤的若干显微镜研究的指标一览表棕红———好好好黄红———红红—弱强强—0ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦR最大 结晶水用物理机械方式不易除去，但是结晶水分与游离水分比较要少得------------------------------------------------------------最高内在水分(MHC)是指在一定条件下吸附和凝聚在煤的毛细孔中水分(Mad)是指在空气干燥状态下的内在水分。Δ反映煤的厚度、煤质的稳定性的统计数：n-1系数V=SX×100%煤层灰分：按《采样规程》要求，厚度≤0.01m的夹矸与上下煤层合并采样测试。)：按《勘探规范》10.3.1矸层，包且对锅炉------------------------------------------------------------Δ燃料比为1~1.7。ΔΔ煤的元素组成资料也可以作为煤的工艺性质、煤的分类等辅助指标.当煤作为动力燃料使用时,也常需要原煤的元素组分数据,以便为锅物料及平衡的依据。------------------------------------------------------------元素(如C、H)从而使发热量减少，所以说煤中的氧的存在一般是不利煤中有用元素，氮在煤燃烧气化时生成NOX而使环境污染，又使煤液化时煤中的硫可分为无机硫和有机硫两大类，无机硫又分为硫化物硫 (S)、硫酸盐硫(S)两种，同时还含有少量的元素硫。PS部分硫；全硫=可燃硫＋不可燃硫。燃；------------------------------------------------------------(2)作为动力燃料时硫燃烧生成SO，不仅腐蚀金属设备，而且污2(3)煤气化制合成煤气时所产生的SO气体不仅腐蚀设备，而且使2(4)炼焦时，大部分硫(60%)转入焦炭中，影响炼焦操作、产品蚀，一般配煤硫应＜1%。煤的发热量是指单位重量的煤完全燃烧后所产生的热量，又叫热值4.184焦耳)。它是评定动力用煤质量的主要指标，又是计算耗煤煤的发热量与煤质的关系：随着煤的煤化程度增加，发热量不断增则明显地降低，氢的发热量为碳的发热量的3.7~4.2倍，因此煤的发热步增加而下降了。收到基低位发热量是指以收到状态的煤为基准的从高位发热量中减Δ煤灰成分的分类表：煤的灰成分中约有95%以上是SiO、AlO、FeO、22323------------------------------------------------------------成类分型成类分型20~40235~20238~3030~4510~705~20240~7040~5530~5515~402232523423灰成分和灰熔点有关，目前按灰熔点(ST软化温度℃)分为四类：22323223煤灰的粘度是指煤灰的内磨擦系数。它表明灰渣在熔化状态时的动的粘度~温度特性(温度------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------粘度一般固态排渣的锅炉和固定床气化炉中，以采用煤灰熔温度较高的炉内结渣情况并不完全决定于煤灰熔融温度，还与煤的灰分含量有在工业锅炉和气化炉中，成渣部位的气体介质大都呈弱还原性，为中进行，在弱还原气体介质中，FeO将变成二价铁(FeO)，加上FeO能23与煤灰里的SiO2生成熔点更低的硅酸盐，所以煤灰在弱还原气体中熔点2323者始终与煤灰熔融温度成正比，而后者与煤灰熔融温度成反比。CaO、222含量与煤灰熔融温度的关系一般不明显，但当SiO的含量为45~60%时，22。------------------------------------------------------------《地质勘探时的煤质评价》P88~89洛伦兹曲线。曲线越平直(线性)表示数据点越分散，反之曲线越陡，表煤的粘结性是指煤粒在密闭(隔绝空气)条件下加热到一定温度后，粘结性只是煤的结焦性的一个方面，如肥煤粘结性最强，但其结焦煤的粘结性和结焦性与煤的变质程度、煤岩类型和矿物杂质含量等结性和结焦性最好。3m234112345坩锅膨胀系数法[挥发分产率测定(900±20℃)的焦渣特征]见《煤根据测定煤挥发分时，残留在坩埚中的焦渣的特征,可大致判断煤的焦渣外观特征说焦渣外观特征说明毫不粘结与原来煤样相似以手指轻压即碎成粉状用手指轻压即裂成小块以手指用力压方裂成小块成扁平饼状表面有银灰色金属光泽用手压不碎，表面有银白色金属光泽和小气泡焦渣的表面有银灰色金焦渣的表面有银灰色金Δ渣指数和结污指数(见《煤质及化验基础知识》烧过程中粘集在燃烧炉的耐火砖壁上以及其它明名称粉状粘着粘结不熔融粘结不膨胀熔融粘结微膨胀熔融粘结膨胀熔融粘结强膨胀熔融粘结粘结性编号12345678焦渣外形示意煤灰的碱酸比=23222232煤灰的熔渣指数(S.I)=碱酸比×St,d------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------面的碱性氧化物。结污指数是根据煤灰的碱酸比和氧化钠含量进行计算的。即：煤灰的结污指数(------------------------------------------------------------熔渣指数(碱酸比×S熔渣指数(碱酸比×S)F.I)=煤灰的碱酸比×NaO(%)2此外，煤灰的铁钙比(FeO/CaO)、硅铝比(SiO/AlO)、铁与钙23223镁比[FeO/(CaO＋MgO)]、含硅率(硅值)等指数对煤灰在锅炉内的动23硅值=SiO2SiO＋FeO＋CaO＋MgO223美国机械工程师协会对于煤灰特性的分类类类项目中等的0.2~0.50.5~1.00.3~0.450.2~0.36.89~34.471000~50001400~11502550~21000.6~2.0别＞0.5~1.0＞1.0~2.5＞0.45~0.6＞0.3~0.5＞34.47~110.32＞5000~160001245~11202275~2050＞2.0~2.62的碱性氧化物总量(%)%)℃灰烧结强度℉2t,daddadadΔ1、煤的化学活性(煤对CO的反应性)是指在一定的温度条件下，煤2------------------------------------------------------------煤的结渣性与煤灰熔点有关,即灰熔点愈低,结渣率愈高,结渣性愈强,作为气化用煤，其块度不能过小，并在运输、装料过程中不发生过煤的抗碎强度是指煤块受挤压、碰撞等作用而破碎的难易程度。它抗碎强度和煤化程度(V%)的关系：大于25mm的煤百分比越大，表f泰茨的规定：最脆的煤的指标小于10；脆的煤10~30；坚固的30~50；------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4、煤的热稳定性(又称耐热强度)是指煤在高温燃烧或气化过程中对一般烟煤的热稳定性较好，褐煤和无烟煤的热稳定性较差。褐煤因煤炭的可磨性，即研磨煤粉所消耗的功与煤炭产生的新表面的面积成正层深度每加大一百米挥发分(V)减少的数值来表示。不同煤田中由于daf地热条件等的不同，挥发分梯度(也有人称之为变质梯度)是不同的。单一采用挥发分梯度指标容易受煤岩成分和成因类型的干扰而出现背离不明显或甚至------------------------------------------------------------Δ煤层的风化带和氧化带般习惯于把接近地表浅处煤的物理性质和化学性质都变化的地带叫作风风化煤的成分和性质变化表和性质和性质成分变化情况变化情况和性质度灰分减少减少增加增加2眼鉴定标志煤岩特煤岩特征氧化带结构、构造机械强度光泽多多数情况下，没有氢氧化铁，有很多的泥质的风化产物，有时它胶结了个别的煤块有大量的褐色的氢氧化铁充填在煤的裂隙中。碳酸盐薄膜常是受溶蚀的。也可发现大量的晕彩状的氢氧化铁可见新鲜的碳酸盐薄膜，小量晕彩状的氢氧化铁。有时也可发现尚有少量未氧化的黄铁矿薄膜存在在内生裂隙面上比非氧化煤弱，在新鲜断面上与非氧化煤同在新鲜断面上与非氧化煤相似，在裂隙面上有时与非煤相似，有时较弱部(风化带的强(次风化带上部的中期氧化(次风化带下部的初期氧化明显，具有与同的常见度明显，裂隙的氧化煤相同在个别小块中发现有轻微破坏与非氧化煤相同与非氧化煤相同稍捻即碎成粉沫状煤机械强往渐增可氧化带煤相同数情况下相同可分别测定用联苯胺处理过的煤样(还原样)，用过氧化氢处理过的------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------还原样燃点(℃)可编辑－原样燃点(℃)氧化程度=×100%还原样燃点(℃)－氧化样燃点(℃)ΔT=还原样燃点(℃)－原样燃点(℃)。一般说ΔT与煤自燃倾向00有关。ΔT>40℃的是易自燃煤；ΔT<20℃的煤,除褐煤和长焰煤外,都是00分析、粘结性ΔΔ褐煤和年轻烟煤较为有效的指标。透光率同年轻煤的C、O、Q含量、Rºmax等一系列指标都有很好的相关关系dafdafgr,daf (见《煤炭化验手册》P465)，此外还与V、H/C、C/O原子比及含最高daf475daf475daf67%)；C>80%的煤，P72都大于85%；C为85%左右，C(或PM)几乎daf475dafdafΔ (下)P274，《煤质及化验基础知识》P70)如下。煤的含矸率(%)=×100%------------------------------------------------------------等工业分析项目，或其它专项测定(如粘结性和煤岩组分等)，以全面了通过筛分试验，还可以了解各生产煤层的产率和不同粒级煤的某些。------------------------------------------------------------常用的煤炭可选性评定方法(评价指标)如下：标准)见右表。洗选过程中，把比重为1.4~1.8或1.5~1.8一级的中间产物称为中煤。按照我国国家(比重1.4~10~20>20~30选选50~70>40~50标准规定：评价炼焦用煤的可选性采用1.4~1.8比重级的中煤量；动力好方法。煤的可选±0.1含量(%)<10>10~20>20~30>30~40>40性曲线包括浮煤曲可选性等级很易选易选中等难选很难选煤)与矿物质的分离，是根据两者对水的吸附性不同进行的。纯煤(主要指炼焦煤)的表面通常具有疏水性(憎水性)，------------------------------------------------------------间的夹角(常称接触角)大，而水滴在矿物质的表面时，水滴与矿物质表种叫做起泡剂的药剂(如松根油、杂醇类等)，矿浆中就产生一种比较稳煤(精煤)质量，防止矸石颗粒浮起，在某些情况下要加入一种叫抑制剂的药剂(如水玻璃、氯化钙、石灰或亚硫酸纸浆废液等)。------------------------------------------------------------Δ主主要特征、强度及其它不粘结，粉状或粉中带有少量小块，接触就碎微粘结，多于三块或块中带有少量粉，一拿就碎粘结，整块或少于三块，很易碎粘结或微熔融，较硬，能用指甲刻画，少于五条明显裂纹，手摸染指，无光泽熔融，有黑的或稍带灰的光泽，硬，手摸不染指，多于五条明显裂纹，敲时带金属声响横断面完全熔融，并呈灰色，坚硬，手摸不染指，少于五条明显裂纹，敲时带金属声响体积变化试验前后体积大体相等试验前后体积大体相等试验前后体积大体相等试验后较试验前体积明显减小(收缩)试验后较试验前体积明显减小(收缩)试验后较试验前体积明显减小(收缩)型ABCDEFV~V021V~V2270SFO~SF21E~E015R~R015M~M1870F~F4070SF~SF2240黄铁矿、白铁矿方解石、菱铁矿伊利石、高岭石显微组分组活性镜质体惰性镜质体壳质体树脂体微粒体体惰性丝质体硫化物碳酸盐矿物硅氧化物一般分类惰性组矿物组完全完全熔融，坚硬，敲时发出清晰的金属声响微膨胀1中度膨胀2强膨胀XG右下角的数字是以配入电极碳得到标准焦型G的最小电极碳克数(整数)来确定的试验前后体积大体相等试验后较试验前体积明显增大(膨胀)试验后较试验前体积明显增大(膨胀)试验后较试验前体积明显增大(膨胀)GGGG诺(Shapiro)和格列(Gray)某些贫煤和无烟煤或褐煤和长焰煤-----------------------------------------------------