cha煤的物理性质和物化性质

第六章煤的物理性质和物理化学性质第一节煤的密度第二节煤的硬度第三节煤的热性质第四节煤的电性质第五节煤的光学性质第六节煤的磁性质第七节煤的润湿性第八节煤的孔隙度和比表面积第一节煤的密度density1.真相对密度TrueRelativeDensity,TRD(真比重)1.1真相对密度的概念：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。1.2真相对密度的用途：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。1.3影响煤真相对密度的因素

factorsaffectingthedensityofcoal

影响煤真密度的因素有成因类型genesictype、煤岩组成petrologicalconstituents、矿物质minerals、煤化程度rank等。成因类型的影响：

★腐植煤humiccoals的真密度一般不低于1.25g/cm3，而腐泥煤sapropelite

仅为1.00g/cm3左右；

第一节煤的密度1.3影响煤真相对密度的因素factorsaffectingthedensityofcoal

煤岩组成petrologicalconstituents的影响

★惰质组inertinite的密度最大，镜质组vitrinite次之，壳质组exinite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；

第一节煤的密度1.3影响煤真相对密度的因素factorsaffectingthedensityofcoal

矿物质的影响

★矿物质的密度较煤的有机质高，因而，煤中矿物质含量高则真密度大

煤化程度的影响：

★对煤的真相对密度影响最大的是煤化程度。

第一节煤的密度煤化程度对煤的真相对密度的影响

从低煤化度开始，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，煤的相对真密度最低，约为1.30g/cm3左右，此后，煤化程度再提高，煤的真相对密度急剧提高到1.90g/cm3左右。壳质组镜质组惰质组煤化程度对煤的真相对密度的影响

煤真相对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，煤的真相对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度是影响煤真相对密度的关键因素。（1）分子结构的影响（2）化学组成的影响

2煤的视相对密度apparentrelativedensity,ARD

2.1视相对密度的概念：20℃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。2.2视相对密度的用途

●煤的视相对密度可用于计算煤的埋藏量。

●计算煤的孔隙率×100，％第一节煤的密度3.煤的散密度(bulkrelativedensity，BRD)3.1散密度的概念：煤的散密度又称堆密度，是指20℃下煤的质量与同体积(包括煤的内外孔隙和煤粒间的空隙）水的质量之比。用BRD表示。散密度的大小除了与煤的真相对密度有关外，主要决定于煤的粒度组成和堆积的密实度。

3.2散密度的用途：散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、炼焦炉炭化室和气化炉的装煤量等都有很大的实用意义。第一节煤的密度1.2煤的显微硬度Microhardness

显微硬度属于压入硬度的一种。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，测量压痕对角线diagonalline的长度，即可计算出显微硬度值：

1.2煤的显微硬度Microhardness

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；

－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

从褐煤开始，显微硬度随煤化程度提高而上升，在碳含量为75%～80%(长焰煤、气煤)之间有一个极大值maximum；此后，显微硬度随煤化程度提高而下降，在碳含量达到85%左右最低minimum；煤化程度再提高，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。显微硬度随煤化程度的变化

硬度变化规律的原因：（1）组成情况：腐植酸、沥青质含量；（2）煤的大分子结构变化情况：煤化程度第五节煤的光学性质opticalproperties

◆煤的透光率transmittance

ofcoal

：是指煤样在100℃的稀硝酸dilutednitricacid溶液中处理90min，所得有色溶液colouredsolution对一定波长（475nm）的光的透过率。有色溶液透光率的测定有分光光度计法和目视比色法两种。分光光度计法因其重现性差，一般用得不多，我国国家标准采用目视比色法测定有色溶液的透光率，用PM表示。第五节煤的光学性质opticalproperties

◆PM的用途：年轻煤煤化程度指标，用于分类。一般年轻褐煤的PM小于30％，年老褐煤在30％～50％之间；长焰煤的PM通常大于50％；气煤的PM一般大于90％。第六节煤的磁性质Magneticpropertiesofcoal

煤的有机质一般具有抗磁性，即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（抗磁性物质是附加磁场强度）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。第六节煤的磁性质Magneticpropertiesofcoal

煤的比磁化率随煤化程度的提高而直线增加，在碳含量在79％～91％之间出现转折，增大幅度减缓，此后则急剧增大。即煤的比磁化率在烟煤阶段增大幅度较小，无烟煤阶段最大，褐煤阶段居中。利用煤与矿物质在磁性上的差异，将它们分离开来，即磁选法选煤。第七节煤的润湿性Wettability

1、煤的润湿性Wettability

当液体和固体接触时，如果固体分子与液体间的作用力大于液体分子间的作用力，则固体可被液体润湿，反之，则不能润湿。通常采用接触角Contactangle表示煤的润湿性的大小，接触角越大，煤的润湿性越差。接触角是指通过三相接触周边(三相接触点的连线)的任何一点，经气－液界面作切线(即气－液界面张力)，构成液体与固体表面的夹角，即为接触角θ。第七节煤的润湿性g-sg-ll-s2、晒煤的润辞湿性的循随煤化梅程度变袭化规律◆对水而言料：随煤化同程度加赔深，接落触角增碰大，润食湿性降决低；◆对苯而爪言：随煤化顶程度加哄深，接阵触角减孟小，润方湿性提岂高。通常，议年轻煤低对水介敏质的亲摧和性较阔强，中瞒等以上瞒煤化程灯度的煤搂对水的裹亲和性膜较差。烧在煤的浮选脱灰过程中祖，就是通利用煤锁与矿物索质亲水泡性的差竞异进行时分离的览。矿物碌质表现依为亲水册性，而拼煤一般蚕表现为农疏水性封，但年讲轻煤由窗于分子招中含有野大量的序极性含闲氧官能怒团，表窜现为较唇强的亲桶水性，亩因而其家可浮性搏较差，柔不宜采庙用浮选因工艺。第七节颗煤调的润湿性3、煤抹的润湿德热wet蒜tin逃gh唤eat3.1润湿热的语概念：煤被液踩体润湿绕时会释悟放出热拌量，通迎常用1g煤被润悬湿时释孤放出的密热量作谋为煤的顷润湿热感。3.2润湿热的回本质：年轻煤的柔润湿热较索高，但随羡着煤化程亿度的提高青而急剧下魔降，在碳岗含量为90％左右漫达到最筝低值，鼻以后又秋有所上罢升。润苍湿热的壁产生实叔际上是日液体在咏煤的孔锻隙内表泄面上发荒生吸附魄作用的势结果。敞吸附作预用越强单，比表术面积越质大，润捆湿热就汗越高。第七节奇煤的润湿性3.3润湿热爸的影响遭因素介质的杆种类、呈矿物质塑的含量仗等均有引影响，脚但主要恳与比表馒面积有蝴关。试割验表明铃，煤的全润湿热罪大致为0.39罗~0.4捐2J/m2。利用识润湿热攻可以大气致估计涝煤的比桨表面积泥，但不翠准确。第七节撕煤夸的润湿性3、煤的润湿勾热wett嫌ing怀heat第八节焰煤的认孔隙度和殃比表面积Por悠osi签ty车and肺Su利rfa叮ce筛Are探a1、煤的肢孔隙度Por酒osi支ty：煤是一种趣固态胶体炊物质，其芦内部存在君着很多毛胶细管cap复ill倚ary和孔隙por准e。煤内朝部孔隙的蹲体积占煤宴的整个体柔积的百分庆数，称为孔隙度，又称孔隙率。煤中孔隙游的孔径并星不均匀，医通常根据撤孔径大小贴将其划分求为大孔mac元rop帖ore、中孔meso暑pore和微孔mic引rop籍ore，分别狼用Vmac、Vmes和Vmic表示，饿总孔容跪用Vt表示。到孔径该的划分郊如下表咳所示：第八节贸煤的钉孔隙度和袍比表面积孔类型孔径(nm)大孔(macropore)中孔(mesopore)微孔(micropore)>502～50<2第八节抛煤的孔储隙率和跨比表面消积2、煤孔丙隙的成因（1）原生龙孔（2）变质辜孔（3）外生孔（4）矿物禽质孔煤的孔隙拿率随煤化策程度的变仔化规律2、煤的剩比表面密积spec修ific表sur优face萝are晨a：单位质量肥的煤内部缘瑞孔隙的面芒积，m2/g。煤的比表司面积是煤面内部孔隙切的表面积推的反映。虾测定煤比得表面积最除简单的方胆法是甲醇met穴han宜ol润湿热法纵，但这一负方法误差约较大，已倡不再使用萍，现在多杰用吸附法坐测定煤的乒比表面积研，常用的贿吸附介质雀是氮、氦迅、氪、氙买和二氧化辰碳。吸附迟介质不同怎时，测定乖结果差别辛很大，见表4－7。从孔的灵可接近罗性app队roa砍cha鸦bil跌ity和扩散活积化能来看动，大多数再人认为-78℃下用二氧客化碳测定燥的结果较津为可靠。第八节改煤的树孔隙度和夹比表面积煤化程凯度对煤翻的真密只度的影善响从低煤慈化度开求始，随瓦煤化程俱度的提抽高，煤钢的真密址度缓慢恩减小，出到碳含浊量为86％～89％之间的致中等煤化笋程度时，孩煤的真密葵度最低，役约为1.30希g/cm3左右，此铸后，煤化局程度再提虾高，煤的极真密度急爆剧提高到1.9钞0g/啄cm3左右。煤真密度补随煤化程爬度的变化以是煤分子鸦结构变化归的宏观表材现。从化盖学结构的袭角度看，涉煤的真密尺度反映了低煤分子结讨构的紧密记程度和化落学组成的潮特点。其沉中分子结该构的紧密搅程度是影恐响煤真密帮度的关键典因素。壳质组