cha煤的物理性質(zhì)和物化性質(zhì)

第六章煤的物理性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)第一節(jié)煤的密度第二節(jié)煤的硬度第三節(jié)煤的熱性質(zhì)第四節(jié)煤的電性質(zhì)第五節(jié)煤的光學(xué)性質(zhì)第六節(jié)煤的磁性質(zhì)第七節(jié)煤的潤(rùn)濕性第八節(jié)煤的孔隙度和比表面積第一節(jié)煤的密度density1.真相對(duì)密度TrueRelativeDensity,TRD(真比重)1.1真相對(duì)密度的概念：20℃時(shí)煤的質(zhì)量與同體積(不包括煤的所有孔隙)水的質(zhì)量之比。1.2真相對(duì)密度的用途：真相對(duì)密度是煤的主要物理性質(zhì)之一，在研究煤的分子結(jié)構(gòu)、確定煤化程度、制定煤的分選密度時(shí)，都會(huì)用到煤的真相對(duì)密度。1.3影響煤真相對(duì)密度的因素

factorsaffectingthedensityofcoal

影響煤真密度的因素有成因類型genesictype、煤巖組成petrologicalconstituents、礦物質(zhì)minerals、煤化程度rank等。成因類型的影響：

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

僅為1.00g/cm3左右；

第一節(jié)煤的密度1.3影響煤真相對(duì)密度的因素factorsaffectingthedensityofcoal

煤巖組成petrologicalconstituents的影響

★惰質(zhì)組inertinite的密度最大，鏡質(zhì)組vitrinite次之，殼質(zhì)組exinite最低，隨煤化程度的提高這種差別減小，到無(wú)煙煤階段趨于一致；

第一節(jié)煤的密度1.3影響煤真相對(duì)密度的因素factorsaffectingthedensityofcoal

礦物質(zhì)的影響

★礦物質(zhì)的密度較煤的有機(jī)質(zhì)高，因而，煤中礦物質(zhì)含量高則真密度大

煤化程度的影響：

★對(duì)煤的真相對(duì)密度影響最大的是煤化程度。

第一節(jié)煤的密度煤化程度對(duì)煤的真相對(duì)密度的影響

從低煤化度開(kāi)始，隨煤化程度的提高，煤的真相對(duì)密度緩慢減小，到碳含量為86％～89％之間的中等煤化程度時(shí)，煤的相對(duì)真密度最低，約為1.30g/cm3左右，此后，煤化程度再提高，煤的真相對(duì)密度急劇提高到1.90g/cm3左右。殼質(zhì)組鏡質(zhì)組惰質(zhì)組煤化程度對(duì)煤的真相對(duì)密度的影響

煤真相對(duì)密度隨煤化程度的變化是煤分子結(jié)構(gòu)變化的宏觀表現(xiàn)。從化學(xué)結(jié)構(gòu)的角度看，煤的真相對(duì)密度反映了煤分子結(jié)構(gòu)的緊密程度和化學(xué)組成的特點(diǎn)。其中分子結(jié)構(gòu)的緊密程度是影響煤真相對(duì)密度的關(guān)鍵因素。（1）分子結(jié)構(gòu)的影響（2）化學(xué)組成的影響

2煤的視相對(duì)密度apparentrelativedensity,ARD

2.1視相對(duì)密度的概念：20℃時(shí)煤的質(zhì)量與同體積（僅包括煤粒的內(nèi)部孔隙）水的質(zhì)量之比。2.2視相對(duì)密度的用途

●煤的視相對(duì)密度可用于計(jì)算煤的埋藏量。

●計(jì)算煤的孔隙率×100，％第一節(jié)煤的密度3.煤的散密度(bulkrelativedensity，BRD)3.1散密度的概念：煤的散密度又稱堆密度，是指20℃下煤的質(zhì)量與同體積(包括煤的內(nèi)外孔隙和煤粒間的空隙）水的質(zhì)量之比。用BRD表示。散密度的大小除了與煤的真相對(duì)密度有關(guān)外，主要決定于煤的粒度組成和堆積的密實(shí)度。

3.2散密度的用途：散密度對(duì)煤炭生產(chǎn)和加工利用部門(mén)在設(shè)計(jì)礦車(chē)、煤倉(cāng)、估算煤堆重量、煉焦?fàn)t炭化室和氣化爐的裝煤量等都有很大的實(shí)用意義。第一節(jié)煤的密度1.2煤的顯微硬度Microhardness

顯微硬度屬于壓入硬度的一種。一般采用特殊形狀（如角錐形、圓錐形等）而又非常堅(jiān)硬的壓入器，施加一定的壓力，使壓入器壓入到樣品表面，形成壓痕，卸除壓力后用顯微鏡測(cè)量壓痕的大小，如用方形棱錐形金剛石壓入器時(shí)，測(cè)量壓痕對(duì)角線diagonalline的長(zhǎng)度，即可計(jì)算出顯微硬度值：

1.2煤的顯微硬度Microhardness式中H－顯微硬度度，MPa；P－加在壓入入器上的負(fù)負(fù)荷，N；d－壓痕對(duì)角角線長(zhǎng)度，，mm；－方形棱錐錐體兩相對(duì)對(duì)錐面的夾夾角，一般般為136。P顯微硬度隨隨煤化程度度的變化從褐煤開(kāi)始始，顯微硬硬度隨煤化化程度提高高而上升，，在碳含量量為75%～80%(長(zhǎng)焰煤、氣氣煤)之間有一個(gè)個(gè)極大值maximum；此后，顯顯微硬度隨隨煤化程度度提高而下下降，在碳碳含量達(dá)到到85%左右最低minimum；煤化程度度再提高，，顯微硬度度又開(kāi)始上上升，到無(wú)無(wú)煙煤階段段，顯微硬硬度幾乎隨隨煤化程度度提高而直直線增加。。顯微硬度隨隨煤化程度度的變化硬度變化規(guī)規(guī)律的原因因：（1）組成情況況：腐植酸、瀝瀝青質(zhì)含量量；（2）煤的大分分子結(jié)構(gòu)變變化情況：：煤化程度第五節(jié)煤煤的的光學(xué)性質(zhì)opticalproperties◆煤的透光率率transmittanceofcoal：是指煤樣在在100℃的稀硝酸dilutednitricacid溶液中處理理90min，所得有色色溶液colouredsolution對(duì)一定波長(zhǎng)長(zhǎng)（475nm）的光的透透過(guò)率。有有色溶液透透光率的測(cè)測(cè)定有分光光光度計(jì)法法和目視比比色法兩種種。分光光光度計(jì)法因因其重現(xiàn)性性差，一般般用得不多多，我國(guó)國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采采用目視比比色法測(cè)定定有色溶液液的透光率率，用PM表示。第五節(jié)煤煤的的光學(xué)性質(zhì)質(zhì)opticalproperties◆PM的用用途途：：年輕輕煤煤煤煤化化程程度度指指標(biāo)標(biāo)，，用用于于分分類類。。一一般般年年輕輕褐褐煤煤的的PM小于于30％，，年年老老褐褐煤煤在在30％～～50％之之間間；；長(zhǎng)長(zhǎng)焰焰煤煤的的PM通常常大大于于50％；；氣氣煤煤的的PM一般般大大于于90％。。第六六節(jié)節(jié)煤煤的的磁磁性性質(zhì)質(zhì)Magneticpropertiesofcoal煤的的有有機(jī)機(jī)質(zhì)質(zhì)一一般般具具有有抗抗磁磁性性，，即在在外外磁磁場(chǎng)場(chǎng)的的作作用用下下產(chǎn)產(chǎn)生生的的附附加加磁磁場(chǎng)場(chǎng)與與外外磁磁場(chǎng)場(chǎng)的的方方向向相相反反。磁磁化化率率是是指指磁磁化化強(qiáng)強(qiáng)度度I（抗抗磁磁性性物物質(zhì)質(zhì)是是附附加加磁磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度度））與與外外磁磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度度H之比比，，用用K表示示：：K=I/H。在化化學(xué)學(xué)上上常常用用比比磁磁化化率率表示示物物質(zhì)質(zhì)磁磁性性的的大大小小。。比比磁磁化化率率是是指指在在1高斯斯磁磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度度下下，，1g物質(zhì)質(zhì)的的磁磁化化率率。。第六六節(jié)節(jié)煤煤的的磁磁性性質(zhì)質(zhì)Magneticpropertiesofcoal煤的的比比磁磁化化率率隨隨煤煤化化程程度度的的提提高高而而直直線線增增加加，，在在碳碳含含量量在在79％～～91％之之間間出出現(xiàn)現(xiàn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折折，，增增大大幅幅度度減減緩緩，，此此后后則則急急劇劇增增大大。。即即煤煤的的比比磁磁化化率率在在煙煙煤煤階階段段增增大大幅幅度度較較小小，，無(wú)無(wú)煙煙煤煤階階段段最最大大，，褐褐煤煤階階段段居居中中。。利用用煤煤與與礦礦物物質(zhì)質(zhì)在在磁磁性性上上的的差差異異，，將將它它們們分分離離開(kāi)開(kāi)來(lái)來(lái)，，即即磁磁選選法法選選煤煤。。第七七節(jié)節(jié)煤煤的的潤(rùn)潤(rùn)濕濕性性Wettability1、煤的潤(rùn)濕濕性Wettability當(dāng)液體和固體體接觸時(shí)，如如果固體分子子與液體間的的作用力大于于液體分子間間的作用力，，則固體可被被液體潤(rùn)濕，，反之，則不不能潤(rùn)濕。通通常采用接觸觸角Contactangle表示煤的潤(rùn)濕濕性的大小，，接觸角越大大，煤的潤(rùn)濕濕性越差。接接觸角是指通通過(guò)三相接觸觸周邊(三相接觸點(diǎn)的的連線)的任何一點(diǎn)，，經(jīng)氣－液界界面作切線(即氣－液界面面張力)，構(gòu)成液體與與固體表面的的夾角，即為為接觸角θ。第七節(jié)煤煤的潤(rùn)濕性g-sg-ll-s2、煤的潤(rùn)潤(rùn)濕性的隨煤煤化程度變化化規(guī)律◆對(duì)水而言：隨煤化程度加加深，接觸角角增大，潤(rùn)濕濕性降低；◆對(duì)苯而言：：隨煤化程度加加深，接觸角角減小，潤(rùn)濕濕性提高。通常，年輕煤煤對(duì)水介質(zhì)的的親和性較強(qiáng)強(qiáng)，中等以上上煤化程度的的煤對(duì)水的親親和性較差。。在煤的浮選脫灰過(guò)程中，就是是利用煤與礦礦物質(zhì)親水性性的差異進(jìn)行行分離的。礦礦物質(zhì)表現(xiàn)為為親水性，而而煤一般表現(xiàn)現(xiàn)為疏水性，，但年輕煤由由于分子中含含有大量的極極性含氧官能能團(tuán)，表現(xiàn)為為較強(qiáng)的親水水性，因而其其可浮性較差差，不宜采用用浮選工藝。。第七節(jié)煤煤的潤(rùn)濕性3、煤的潤(rùn)濕濕熱wettingheat3.1潤(rùn)濕熱的概念念：煤被液體潤(rùn)濕濕時(shí)會(huì)釋放出出熱量，通常常用1g煤被潤(rùn)濕時(shí)釋釋放出的熱量量作為煤的潤(rùn)潤(rùn)濕熱。3.2潤(rùn)濕熱的本質(zhì)質(zhì)：年輕煤的潤(rùn)濕濕熱較高，但但隨著煤化程程度的提高而而急劇下降，，在碳含量為為90％左右達(dá)到最最低值，以后后又有所上升升。潤(rùn)濕熱的的產(chǎn)生實(shí)際上上是液體在煤煤的孔隙內(nèi)表表面上發(fā)生吸吸附作用的結(jié)結(jié)果。吸附作作用越強(qiáng)，比比表面積越大大，潤(rùn)濕熱就就越高。第七節(jié)煤煤的潤(rùn)濕性3.3潤(rùn)濕熱的影響響因素介質(zhì)的種類、、礦物質(zhì)的含含量等均有影影響，但主要要與比表面積積有關(guān)。試驗(yàn)驗(yàn)表明，煤的的潤(rùn)濕熱大致致為0.39~0.42J/m2。利用潤(rùn)濕熱熱可以大致估估計(jì)煤的比表表面積，但不不準(zhǔn)確。第七節(jié)煤煤的潤(rùn)濕濕性3、煤的潤(rùn)濕熱wettingheat第八節(jié)煤煤的孔隙度度和比表面積積PorosityandSurfaceArea1、煤的孔隙隙度Porosity：煤是一種固態(tài)態(tài)膠體物質(zhì)，，其內(nèi)部存在在著很多毛細(xì)細(xì)管capillary和孔隙pore。煤內(nèi)部孔孔隙的體積占占煤的整個(gè)體體積的百分?jǐn)?shù)數(shù)，稱為孔隙度，又稱孔隙率。煤中孔隙的孔孔徑并不均勻勻，通常根據(jù)據(jù)孔徑大小將將其劃分為大大孔macropore、中孔mesopore和微孔micropore，分別別用Vmac、Vmes和Vmic表示，，總孔孔容用用Vt表示。?？讖綇降牡膭澐址秩缦孪卤硭荆海旱诎斯?jié)節(jié)煤煤的孔孔隙度度和比比表面面積孔類型孔徑(nm)大孔(macropore)中孔(mesopore)微孔(micropore)>502～50<2第八節(jié)節(jié)煤煤的孔孔隙率率和比比表面面積2、煤煤孔隙隙的成成因（1）原生生孔（2）變質(zhì)質(zhì)孔（3）外生生孔（4）礦物物質(zhì)孔孔煤的孔孔隙率率隨煤煤化程程度的的變化化規(guī)律律2、煤的的比表表面積積specificsurfacearea：?jiǎn)挝毁|(zhì)質(zhì)量的的煤內(nèi)內(nèi)部孔孔隙的的面積積，m2/g。煤的比比表面面積是是煤內(nèi)內(nèi)部孔孔隙的的表面面積的的反映映。測(cè)測(cè)定煤煤比表表面積積最簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的的方法法是甲甲醇methanol潤(rùn)濕熱熱法，，但這這一方方法誤誤差較較大，，已不不再使使用，，現(xiàn)在在多用用吸附附法測(cè)測(cè)定煤煤的比比表面面積，，常用用的吸吸附介介質(zhì)是是氮、、氦、、氪、、氙和和二氧氧化碳碳