第三章 沉積有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)和利用

第三章沉積

有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)和利用

第一節(jié)煤的性質(zhì)和利用第二節(jié)石油、天然氣和油頁(yè)巖的性質(zhì)和利用第一節(jié)煤的性質(zhì)和利用

一、煤的物理性質(zhì)二、煤的化學(xué)工藝性質(zhì)三、煤的分類四、煤的用途及對(duì)煤質(zhì)的要求1、光學(xué)性質(zhì)2、機(jī)械性質(zhì)3、空間結(jié)構(gòu)性質(zhì)4、力學(xué)性質(zhì)5、吸附性與滲透性6、電、磁、熱及濕潤(rùn)性

一、煤的物理性質(zhì)1、光學(xué)性質(zhì)

1）顏色（1）定義宏觀或顯微煤巖在自然光或單色光下照射下所呈現(xiàn)的色彩。

（2）表色：煤塊新鮮表面的自然色彩。

（3）條痕色：煤研磨成粉未的顏色。

（4）透光色：煤薄片在透光下顯示的顏色。（5）反光色：煤光片在反光下顯示的顏色。

（6）熒光色：煤光片在藍(lán)光或紫外光激發(fā)而產(chǎn)生的顏色。2）光澤（1）定義煤新鮮斷面的反光能力。（2）變化

隨煤化程度增加，光澤由無(wú)光澤—土狀光澤—

蠟狀光澤—弱瀝青光澤—強(qiáng)瀝青光澤—弱玻璃光澤

—強(qiáng)玻璃光澤——金剛光澤—半金屬光澤變化。

3）折射率定義：煤拋光表面折射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的百分比。

4）反射率（1）定義

煤拋光表面反射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的百分比。（2）顯微組分的選擇：

均質(zhì)鏡質(zhì)體基質(zhì)鏡質(zhì)體

（3）油侵反射率Ro：0.2~11.0%

（4）空氣反射率Ra:6%~20%

油折光率與物鏡鏡頭的折光率相近，精度高

（5）最大、最小反射率

Ro,max、Ro,min(6)隨機(jī)、平均反射率

Rran

Rav或

Rm(7)雙反射率

層理方向1為1/2中粘煤，2弱粘煤，3不粘煤，4長(zhǎng)焰煤，5氣煤

表4-12中國(guó)各煤類鏡質(zhì)組最大反射率變化范圍煤類HM2CYQMFMJMSMPMWY3WY2WY1Ro,max%<0.500.50~0.650.65~0.900.90~1.201.20~1.701.70~2.002.00~2.502.50~4.04.0~6.06.0~11.0（8）反射率的地質(zhì)意義判斷源巖成熟度或煤級(jí)判斷地質(zhì)構(gòu)造判斷變質(zhì)作用方式判斷煤化作用方式恢復(fù)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)判斷煤質(zhì)資料的正確性

Ro,max斷層圖3-5斷層與煤化作用的關(guān)系地層2、機(jī)械性質(zhì)

1)硬度（1）定義：煤抵抗外來(lái)機(jī)械作用的能力。

（2）種類

①刻劃硬度：用標(biāo)準(zhǔn)礦物刻劃煤所測(cè)定的相對(duì)硬度

②磨損硬度：磨料拋光煤光片時(shí)顯微組分的抗磨強(qiáng)度

Ｖ：一般不顯突起，除部分結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)Ｅ：顯突起，除部分樹(shù)脂體，瀝青質(zhì)體Ｉ：磨損硬度大，絲質(zhì)體、氧化樹(shù)脂體突起高

Ｍ：突起高，除粘土礦物③

顯微硬度：顯微硬度是壓痕硬度的一種，用顯微光度計(jì)測(cè)定。

顯微硬度與碳含量關(guān)系（據(jù)馬驚生等，1987）顯微硬度與煤類的關(guān)系1—弱還原煤；2—強(qiáng)還原煤(據(jù)и.и.AMMOCOB,1963)2）脆度：煤受外力作用而破碎的性質(zhì)，抗壓和抗剪強(qiáng)度的表現(xiàn)。

鏡煤：脆度大、硬度小、

破碎時(shí)成細(xì)碎屑

絲炭：脆度大、硬度大、破碎時(shí)成粉未暗煤：脆度小、硬度大、破碎時(shí)成大粒級(jí)

3）斷口：煤受外力打擊后的人工斷面。如貝殼狀、眼球狀、平坦?fàn)?、階梯狀、參差狀等

1—弱還原煤；2—強(qiáng)還原煤(據(jù)и.и.AMMOCOB,1963)

思考題：研究煤的硬度、脆度有什么意義？顯微斷口3、空間結(jié)構(gòu)性質(zhì)

1）密度：?jiǎn)挝惑w積煤的質(zhì)量。

真密度(TRD)：體積不包括煤的內(nèi)部毛細(xì)孔和裂隙視密度(ARD)：體積包括煤的內(nèi)部毛細(xì)孔和裂隙

堆密度：人工堆積，人為孔隙下的密度測(cè)定真密度時(shí)，必須使用一定的介質(zhì)，如氦、水、甲醇、汞、二氧化碳、苯等，使其充滿煤的孔隙。由于氦的原子很小

(d=0.174nm)，能很好地滲入煤的內(nèi)部孔隙，故用氦作為介質(zhì)測(cè)定的真密度最接近真實(shí)值。

煤類

HMLYMMYMHYMWY

TRD（g/cm3）1.361.331.281.331.40～1.90

ARD（g/cm3）1.05~1.201.20~1.401.30~1.80

(TRD)P=(TRD)d-0.01Ad

p—為純煤真密度，

d—為煤的干燥基真密度

Ad—為煤的干燥基灰分右圖為顯微組分的密度

1-鏡質(zhì)組；2-殼質(zhì)組；

3-粗粒體；4-絲質(zhì)體

2）裂隙：煤中自然斷開(kāi)，不連續(xù)的界面。外生裂隙：以各種角度與煤層層理面相交（剪裂隙組、較平直，張裂隙一組，裂面凹凸不平，呈羽毛狀，波紋狀）次生礦物、煤屑充填，系構(gòu)造應(yīng)力的產(chǎn)物，裂隙間距較寬。內(nèi)生裂隙：

由內(nèi)張力形成，一般發(fā)育兩組，近垂直于層理面，裂面比較平坦。

HMCYQMJMWY

干縮裂紋數(shù)條10~15條30~40條<10條/5cm

節(jié)理：煤沿各組不同方向的裂隙發(fā)生破裂，并構(gòu)成一定的幾何形態(tài)，如板狀、柱狀、立方體狀、平行六面體狀、錐狀、鱗片狀等。

▲裂隙在煤層氣工業(yè)中統(tǒng)稱為割理。其含義比較模糊，有時(shí)指外生裂隙，有時(shí)指內(nèi)生裂隙，有時(shí)又是外生裂隙與內(nèi)生裂隙的統(tǒng)稱。面割理：兩組裂隙中發(fā)育最好、延伸較遠(yuǎn)的一組

端割理：與面割理大角度相交或近于垂直的一組

二元結(jié)構(gòu)

裂隙（割理）孔隙三元結(jié)構(gòu)宏觀裂隙顯微裂隙孔隙

煤基質(zhì)

煤基質(zhì)

孔隙

面裂隙

端裂隙顯微裂隙

H2o2CH444OCH4OH2o

顯微裂隙宏觀裂隙大裂隙中裂隙小裂隙微裂隙

端裂隙

面裂隙

宏觀煤巖類型

宏觀煤巖成分

夾矸

大

中

小

微

裂

隙

張

裂

紋

剪

裂

紋

復(fù)

合

裂

紋

煤中裂隙描述方法（MT/T968-2005）宏觀裂隙顯微裂隙孔隙晶間孔隙溶蝕孔隙

沁源2#的裂隙充填的鐵氧化物

寺河3#孔隙被菱形菱鐵礦充填

陽(yáng)泉15#孔隙被氧化鐵與高嶺石充填

郭河礦3#的孔隙充填有高嶺石

裂隙級(jí)別劃分

①

矩形網(wǎng)狀

②

不規(guī)則網(wǎng)狀

③

平行狀圖3－2裂隙組合形態(tài)

3）孔隙

類型：氣孔，植物組織孔，原生粒間孔，溶蝕孔

大?。?0-1nm級(jí)~102um級(jí)

分類：B.B霍多特的十進(jìn)制分類大孔中孔過(guò)渡孔微孔

>1000nm1000~100nm100~10nm<10nm各孔徑孔隙體積分布圖測(cè)試方法：低溫液氮測(cè)>0.75nm的孔隙壓汞法測(cè)>7.5nm的孔隙比孔容：?jiǎn)挝恢亓康目兹荩紫扼w積）。孔隙率：孔隙形態(tài)：

孔隙形態(tài)類型圖孔隙壓汞滯后環(huán)與孔隙連通性（a）半封閉孔（b）開(kāi)放孔（c）細(xì)頸瓶孔（據(jù)秦勇，1994）4）表面積表面積包括：外表面積和內(nèi)表面積比表面積：?jiǎn)挝恢亓康谋砻娣e

測(cè)試方法：

ＢＥＴ法—測(cè)量煤吸附重量與氣體分子的截面積微孔體積法—壓汞法

氣相色譜法

大?。篐M：200YM：60~80~150WY：230m24、煤的力學(xué)性質(zhì)

煤的彈性和塑性煤的彈性是指外力（荷重）下所產(chǎn)生的形變，以及外力除去后形變的復(fù)原程度。物質(zhì)彈性與結(jié)構(gòu)有關(guān)，特別是與分子間結(jié)合力有密切關(guān)系，因此測(cè)定煤的彈性對(duì)研究煤結(jié)構(gòu)很重要。物質(zhì)彈性的測(cè)定方法有靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。靜態(tài)法：測(cè)定壓力與應(yīng)變之間的關(guān)系，例如煤塊在不同荷重下的彎曲度。動(dòng)態(tài)法：測(cè)定聲音在煤中的傳遞速度，根據(jù)公式計(jì)算煤的彈性模量。

因而靜態(tài)法測(cè)定結(jié)果常偏低，通常采用動(dòng)態(tài)法。當(dāng)Cdaf>90%時(shí)，煤的彈性隨煤化度的提高急劇增加。煤的塑性彈性相反的性質(zhì)是塑性，塑性越大，成型越容易。在所有煤化度的煤中，以年輕褐煤塑性大，因此有的不加黏結(jié)劑便可成型。

強(qiáng)度特性：抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度、楊氏模量等變形特征：垂向應(yīng)變、水平應(yīng)變、泊松比等。煤應(yīng)力~應(yīng)變特征：非連續(xù)性、非均質(zhì)性、各向異性煤基塊的自調(diào)節(jié)效應(yīng)吸附氣體—膨脹氣體解吸—收縮

1－軸向應(yīng)變

2－徑向應(yīng)變13－徑向應(yīng)變24－平均徑向應(yīng)變

wg—?dú)?、水飽和煤?/p>

圖3-2煤巖體應(yīng)力~應(yīng)變曲線300mm×300mm×300mm模擬井眼φ25mmφ100mm巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)5、吸附性與滲透性

1）吸附性

吸附方式：物理吸附，范德華力吸附模型：?jiǎn)螌游剑鄬游剑莘e充填理論

吸附狀態(tài)：過(guò)飽和，飽和，欠飽和吸附等溫線:Ｖ/Ｐ＝Ｖ/ＰＬ＋ＶＬ/ＰＬ單相介質(zhì)的吸附能力

H2O>CO2>CH4>N2

多相介質(zhì)的吸附能力界于吸附能力強(qiáng)與弱的單相介質(zhì)之間

等溫吸附線pad241680Q/cm3·g-10612182430p/MPaN2CH4+N2CH4CH4+CO2+N2CH4+CO2CO2圖4–2吸附能力與煤級(jí)關(guān)系2）滲透性

概念：煤允許流體通過(guò)的性質(zhì)宏觀裂隙裂隙滲透率紊流分級(jí)顯微裂隙裂隙滲透率達(dá)西滲流孔隙基質(zhì)滲透率菲克擴(kuò)散絕對(duì)滲透率

分類

單相滲透率H2O、CH4

滲透率的各向異性受裂隙發(fā)育的非均質(zhì)性控制，一般垂向滲透率小于水平滲透率，面裂隙方向滲透率優(yōu)勢(shì)明顯。

雙相滲透率有效滲透率相對(duì)滲透率6、電、磁、熱及濕潤(rùn)性

（1）導(dǎo)電性

煤傳導(dǎo)電流的能力，通常以電阻率表示。

褐煤：電阻率10～100Ω·m，導(dǎo)電性好，屬離子導(dǎo)電

低中煤級(jí)煙煤：電阻率4000-5000Ω·m，為不良導(dǎo)體高煤級(jí)煙煤：電阻率為1000～10Ω·m

無(wú)煙煤：電阻率為10～0.0001Ω·m，導(dǎo)電性好，屬電子導(dǎo)電。影響因素：煤級(jí)、水、礦物質(zhì)、煤巖成分、層理方向、風(fēng)氧化程度（2）磁性質(zhì)

順磁：未飽和電子層抗磁：飽和電子層核磁共振（NMR）是煤的重要磁性質(zhì)之一。煤電子自旋共振（ESR）電子順磁共振（3）濕潤(rùn)性煤的潤(rùn)濕性是煤吸附液體的一種能力。濕潤(rùn)性取決于界面能力、親和力固體與液體接觸時(shí)，固與液間親和力>液與液間親和力，則固體可以被液體濕潤(rùn)。

濕潤(rùn)熱取決于表面積和液相介質(zhì)用于極細(xì)粒煤的浮選

煤的潤(rùn)濕性通常采用接觸角表示潤(rùn)濕性的大小，接觸角越大，潤(rùn)濕性越差。液體與固體間的潤(rùn)濕情況θ固體不潤(rùn)濕液滴θ固體潤(rùn)濕液滴

煤的潤(rùn)濕熱煤被液體潤(rùn)濕時(shí)會(huì)放出熱量，1g煤被潤(rùn)濕放出的熱量稱為潤(rùn)濕熱。潤(rùn)濕熱實(shí)際是煤內(nèi)空隙與液體發(fā)生吸附作用的結(jié)果。潤(rùn)濕熱的大小主要與液體種類、煤的表面性質(zhì)有關(guān)

思考題

1.使用反射熒光有什么意義？

2.研究煤的硬度、脆度有什么意義？

3.影響孔隙的因素有哪些？

4．孔隙分類還有哪些方法？

5.煤中裂隙研究有哪些方法？

6.煤中裂隙的定量化評(píng)價(jià)？

7.研究裂隙有什么意義？

8．內(nèi)生裂隙發(fā)育程度的地質(zhì)影響因素？

9.研究滲透率有什么方法

10．研究滲透率有什么作用？

11.研究煤電、磁性的意義？

煤的化學(xué)工藝性質(zhì)是指煤在加工利用過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的化學(xué)工藝特性。包括煤的發(fā)熱量、煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性、煤的可磨性、煤的熱穩(wěn)定性、煤對(duì)CO2的反應(yīng)性、煤的灰熔點(diǎn)和結(jié)渣性、煤的著火點(diǎn)和自燃、煤的可選性等。（一）煤的發(fā)熱量

1、發(fā)熱量的定義及單位煤的發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤完全燃燒所產(chǎn)生的全部熱量，以符號(hào)Q表示。

1J=1N·m1Cal≌1.8Btu≌4.1868J1J=0.239Cal1000KCal=4.1868MJ二、煤的化學(xué)工藝性質(zhì)

2、發(fā)熱量的測(cè)定原理（1）絕熱式量熱計(jì)測(cè)試法粒度＜0.2mmad1g

氧彈Qb,ad

（2）高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量

NNO2或N2O5

HNO3▲SSO2H2SO4▲H20或H在空氣燃燒變?yōu)樗魵庖萑?，吸熱，煤在彈筒中燃燒產(chǎn)生的熱量要高于在空氣中或在工業(yè)鍋爐中燃燒時(shí)實(shí)際產(chǎn)生的熱量。因此，實(shí)用中要對(duì)煤的彈筒發(fā)熱量進(jìn)行換算。

①煤的高位發(fā)熱量（Qgr,ad）

Qgr,ad=Qb,ad-（95Sb,ad+α·Qb,ad）

Sb,ad：彈筒洗液中硫占煤樣的百分比，%

當(dāng)Sb,ad≤2%，可用St,ad代替Sb,ad

α:硝酸生成熱的校正系數(shù)

當(dāng)Qb,ad≤16.7MJ/Kg時(shí)，α=0.0010

當(dāng)16.7MJ/Kg＜Qb,ad≤25.1MJ/Kg時(shí)，α=0.0012，當(dāng)Qb,ad＞25.1MJ/gK時(shí)，α=0.0016②煤的低位發(fā)熱量（Qnet,ad）從煤的高位發(fā)熱量減去水的汽化熱，便是煤的低位發(fā)熱量。

Qnet,ad=（Qgr,ad-206Had）-23Mad

Had：煤樣氫含量，%；Mad：煤樣水分，%；Mt：煤樣的全水分

▲收到基低位發(fā)熱量Qnet,ar=（Qgr,ad-206Had）×（100-Mt）/（100-Mad）-23Mt③常用的指標(biāo)

Qb,ad：這是測(cè)試的直接結(jié)果，需要換算。

Qgr,ad：用于報(bào)出測(cè)試結(jié)果。

Qgr,d：用于評(píng)定煤的質(zhì)量，研究煤質(zhì)。Qgr,daf：用于評(píng)定煤中有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)，可反映煤階。

Qnet,ar：反映煤的實(shí)際質(zhì)量，是煤炭計(jì)價(jià)的依據(jù)，也用于燃煤工業(yè)鍋爐的設(shè)計(jì)。④影響煤發(fā)熱量的因素煤巖成分、煤化程度、煤中礦物雜質(zhì)的含量，煤的風(fēng)氧化程度有關(guān)。

表3-5各煤類發(fā)熱量的變化范圍

MJ/Kg煤類HMCYQMFMJMSMPMWYQgr,daf25~3030~3332~3634~3735~3735~3735~3634~32發(fā)熱量分級(jí)（GB/T15224.3-2004）級(jí)別代號(hào)Qgr,dMJ/Kg

特高熱值煤SHQ>29.60

高熱值煤HQ25.51~29.60

中熱值煤MQ22.41~25.50

低熱值煤L.Q16.30~22.40

特低熱值煤(低質(zhì)煤)SLQ<16.30YMWYHM高熱值褐煤HQL>18.20中熱值褐煤MQL14.90-18.20低熱值褐煤(低質(zhì)煤)LQL<14.90

（二）煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性

1、概念

粘結(jié)性：指煤粒(d＜0.2mm)在隔絕空氣受熱后能否粘結(jié)其本身或惰性物質(zhì)形成焦塊的能力。

結(jié)焦性：指煤粒隔絕空氣受熱后能否生成優(yōu)質(zhì)焦炭

（焦炭強(qiáng)度和塊度符合冶金焦的要求）的性質(zhì)。

▲煤的粘結(jié)性是結(jié)焦性的必要條件

2、煤粘結(jié)性和結(jié)焦性的測(cè)定方法

膠質(zhì)層指數(shù)法（Y）粘結(jié)指數(shù)法（GR.I）

羅加指數(shù)法（R.I）奧亞膨脹度（b）坩堝膨脹序數(shù)（CSN）葛金焦型（G~K）基氏流動(dòng)度焦渣特征

（1）膠質(zhì)層指數(shù)法主要參數(shù)：膠質(zhì)層最大厚度(Y/mm)

最終體積收縮度(x/mm)

體積曲線類型焦塊特征

測(cè)試方法：把粒度＜1.5mm的精煤樣

100克放在鋼杯中，從杯底加熱至250℃以后,以3℃/min的速度，每隔10min測(cè)一次膠質(zhì)層的上、下層面的高度，直至650℃時(shí)為止。膠質(zhì)體層：溫度到達(dá)軟化點(diǎn)后，煤軟化而形成半焦層：膠質(zhì)層之下溫度達(dá)到膠質(zhì)體固化點(diǎn)后，煤固化而成煤樣層：膠質(zhì)層之上的煤仍保持未軟化狀態(tài)。體積曲線山字型：膠質(zhì)層透氣性差，氣體很難逸出之字型：氣體能從半焦的裂隙中很快逸出平滑下降型：膠質(zhì)體透氣性好，煤的熱分解

在形成半焦之后，體積逐漸減少。

波型或微波型：膠

質(zhì)體膨脹不大，氣體逸出慢

▲

①以裂隙少，小孔隙，無(wú)海綿體，完全熔合，具銀白色光澤的焦炭質(zhì)量為佳。②Y值反映膠質(zhì)的數(shù)量，不能反映膠質(zhì)體的質(zhì)量。膠質(zhì)層指數(shù)法對(duì)中等粘結(jié)性煤的區(qū)分能力強(qiáng)，對(duì)弱粘結(jié)性煤的鑒定能力較差。

CYY<5mmQM和JMY:10~24mmFMY:25~35mmSMY:5~12mm③

多數(shù)煤的Y值具可加性，利于煉焦配煤的計(jì)算。④測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，用煤樣量大（一次需200克精煤樣）（2）羅加指數(shù)法（R·I）

①概念羅加指數(shù)表示粒度＞1mm的焦塊總質(zhì)量的百分比。②測(cè)試步驟

Ⅰ：將粒度＜0.2mmad1g煤樣與5g寧夏汝箕溝標(biāo)準(zhǔn)的WY

（Ad＜4%，Vdaf＞7%，粒度0.3～0.4mm）混合均勻，在850±10℃條件下焦化15min。

Ⅱ：取出后冷卻，稱取焦渣總質(zhì)量（G）

Ⅲ：把焦渣放在1mm園孔篩上篩分，篩上部分再稱重（G1）Ⅳ：放入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，進(jìn)行第一次轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)，轉(zhuǎn)速50轉(zhuǎn)/min，轉(zhuǎn)5min后，用1mm園孔篩進(jìn)行篩分，再稱篩上部分的質(zhì)量（G2）

Ⅴ：再放入轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行第二

次轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)，重復(fù)篩分、稱重（G3）

Ⅵ：進(jìn)行第三次轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)（G4）③數(shù)據(jù)計(jì)算

G—焦渣總質(zhì)量，g；

G1—第一次轉(zhuǎn)鼓前>1mm焦渣質(zhì)量，g；

G2—第一次轉(zhuǎn)鼓后>1mm焦渣質(zhì)量，g；

G3—第二次轉(zhuǎn)鼓后>1mm焦渣質(zhì)量，g；

G4—第三次轉(zhuǎn)鼓后>1mm焦渣質(zhì)量，g；▲①該法適于測(cè)定中等粘結(jié)性煤，對(duì)弱粘結(jié)性煤也有較好的區(qū)分能力，但對(duì)強(qiáng)粘結(jié)性煤的區(qū)分能力較差，對(duì)弱粘結(jié)性煤測(cè)定的重現(xiàn)性也差。

不同煤類的R·I值范圍

CY0~15QM15~90FM80~92JM85~60SM60~10PM<10②該法用的煤樣量少，測(cè)試時(shí)間短，簡(jiǎn)便。

③各國(guó)選擇的無(wú)煙煤不同，測(cè)定結(jié)果無(wú)可比性。（3）粘結(jié)指數(shù)法（G）

測(cè)定原理與羅加指數(shù)相同，所不同的是無(wú)煙煤的粒度改為0.1～0.2mm，分析煤樣與無(wú)煙煤的配比可以改變，轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)由三次改為二次。

G：焦渣總重，gG1：第一次轉(zhuǎn)磨后＞1mm的焦渣重，gG2：第二次轉(zhuǎn)磨后＞1mm的焦渣重，g

如果計(jì)算結(jié)果G＜18，則將分析煤樣和標(biāo)準(zhǔn)無(wú)煙煤的配比改為

3：3，再重復(fù)上述試驗(yàn)，則GR·I值按下式計(jì)算：

粘結(jié)指數(shù)適合區(qū)分弱和中粘結(jié)性煤，測(cè)試也較簡(jiǎn)便。但對(duì)強(qiáng)粘結(jié)煤區(qū)分能力仍欠佳，對(duì)弱粘結(jié)性煤測(cè)定時(shí)需改變配比，比較麻煩。

CY0~25QM10~90FM85~110JM95~60SM65~5PM5~0

1、1/2中粘煤；2、弱粘煤；3、不粘煤；4、長(zhǎng)焰煤；5、氣煤

粘結(jié)指數(shù)劃分煤的粘結(jié)性MT/T596—1996

不粘煤0~5

弱粘煤>5~30

中粘煤>30~50

中強(qiáng)粘煤>50~65

強(qiáng)粘煤>65~85

特強(qiáng)粘煤>85（4）煤的奧亞膨脹度試驗(yàn)（b）＜0.2mmad煤樣制成規(guī)定的60mm長(zhǎng)(d=6mm)的煤筆，放在有標(biāo)準(zhǔn)口徑的膨脹管內(nèi)，上面放置一根能在管內(nèi)自由滑動(dòng)的膨脹桿。將上述裝置放在專用電爐內(nèi),以

3℃/min的速度加熱，從300℃～550℃，記錄膨脹桿的位移曲線。

T1:軟化點(diǎn)

T2:始膨點(diǎn)

T3:固化點(diǎn)

a:收縮度

b：膨脹度

b：位移曲線的最大距離占煤筆原始長(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)

活塞移動(dòng)%T1T2T3Tab▲①奧亞膨脹度主要取決于膠質(zhì)體的數(shù)量、透氣性、氣體析出速度。中煤階煙煤的膠質(zhì)體數(shù)量多，透氣性差，溫度間隔寬，膨脹度大。該法對(duì)中、強(qiáng)粘結(jié)性煤的區(qū)分能力好，尤其是對(duì)強(qiáng)粘結(jié)性煤，b%

值優(yōu)于Y值，b%值的重現(xiàn)性好。但對(duì)弱粘結(jié)性煤的區(qū)分能力較差。奧亞膨脹度——b%范圍

HM~CY僅收縮QM:僅收縮~185FM：180~680JM：200~0SM：30~僅收縮PM~WY：不軟化②體積曲線收縮后，膨脹還未回到原來(lái)的零點(diǎn)線上，仍以固化點(diǎn)距零點(diǎn)線的距離占煤筆長(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)來(lái)確定膨脹度，但為負(fù)值。

（5）煤的坩堝膨脹序數(shù)（CSN）

＜0.2mmad1g820℃±5℃2.5min

觀察焦餅特征

圖3-15標(biāo)準(zhǔn)焦塊側(cè)形圖及其序數(shù)▲該測(cè)試方法十分簡(jiǎn)便、迅速。但對(duì)強(qiáng)粘結(jié)性煤的區(qū)分能力差，確定序數(shù)時(shí)主觀性大。

膨脹序數(shù)0:不粘結(jié)膨脹序數(shù)1/2:加上500克砝碼，焦餅粉碎膨脹序數(shù)1:加上500克砝碼，焦餅碎為2-3塊其它序號(hào)：找出最大側(cè)面與標(biāo)準(zhǔn)焦塊側(cè)面圖比較共17個(gè)序數(shù)，每個(gè)煤樣測(cè)5次，取平均值。序數(shù)越大，煤的粘結(jié)性越強(qiáng)，膨脹性越大。（6）煤的葛金干餾試驗(yàn)（G~k）

＜0.2mmad20g5℃／min300℃~600℃15min半焦結(jié)焦性的判斷：根據(jù)半焦的收縮、膨脹和裂紋的情況與一組標(biāo)準(zhǔn)的管式焦型比較，以確定煤樣的焦型序號(hào)，即葛金焦型。表4-10各煤類葛金焦型類型

▲該方法對(duì)煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性區(qū)分能力較強(qiáng)，同時(shí)還能得到各種干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率。但對(duì)粘結(jié)性強(qiáng)的煤，需要配入電極炭，操作繁瑣，判斷焦型時(shí)人為誤差較大。國(guó)際上采用該方法作為煤分類指標(biāo)。煤類HMCYQMFMJMSMPMWY葛金焦型A~BA~CE~G8G5~G18G8~G1G~CC~AAA、B型：無(wú)粘結(jié)性C、D型：弱粘結(jié)性E、F型：中等粘結(jié)G型以上：粘結(jié)性好G型焦為標(biāo)準(zhǔn)焦炭，體積與原煤樣相等，焦炭熔融、堅(jiān)硬。Gx中的下標(biāo)表示在煤樣中加入的電極炭的克數(shù)。圖3-16標(biāo)準(zhǔn)葛金焦型圖（7）其它粘結(jié)性、結(jié)焦性指標(biāo)①焦渣序號(hào)

②焦渣轉(zhuǎn)鼓指數(shù)（J·Z·Z）

Ⅰ：將測(cè)揮發(fā)分后的焦渣稱重得G0

Ⅱ：在1mm園孔篩上篩去≤1mm的焦粉，稱＞1mm

的焦渣重得G1

Ⅲ：把＞1mm的焦渣放羅加轉(zhuǎn)鼓中轉(zhuǎn)5min（50轉(zhuǎn)

/min），過(guò)篩，稱＞1mm的焦渣重G2

Ⅳ：再把篩上焦渣按步驟Ⅲ做轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)，重復(fù)過(guò)篩，稱重得G3。

適于區(qū)分弱粘煤PM：≤50SM＞50；

CY：≤80QM＞80；RN：≥9BN：＜9③200公斤小焦?fàn)t試驗(yàn)

將200kg洗選的精煤樣裝入碳化室，在燃燒室溫度

1050℃左右焦化。煉出焦炭后把焦炭進(jìn)行篩分，分為六級(jí)，即＞80mm80～60mm60～40mm40～20mm20～10mm＜10mm

把＞80mm和80～60mm的焦炭按它們比例取出50kg，進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)(轉(zhuǎn)4min，25轉(zhuǎn)／min)，將＞40mm焦炭的百分比代表焦炭的抗碎強(qiáng)度，以符號(hào)M40表示；將＜10mm碎焦的百分含量代表焦炭的耐磨強(qiáng)度，以符號(hào)M10表示。

M40數(shù)值越大，M10的數(shù)值越小，煤的結(jié)焦性越好。一般大型煉鐵高爐要求焦炭的M40

＞72%，M10

＜9%。3、影響粘結(jié)性和結(jié)焦性的因素

影響煤粘結(jié)性和結(jié)焦性的因素有煤化程度、煤巖成分、煤的還原程度、風(fēng)氧化程度、煤中礦物雜質(zhì)的含量等。

粘結(jié)性

HMCYBNRN1/2ZNQMQFMFM1/3JMJMSMPSMPMWY

結(jié)焦性

最好，塊度大，強(qiáng)度高塊度大，耐磨性差焦炭孔隙大，強(qiáng)度低焦塊收縮大，裂紋多，強(qiáng)度低最強(qiáng)中等

有粘結(jié)性(2)煤巖成分惰質(zhì)組在任何煤級(jí)都無(wú)粘結(jié)性。鏡質(zhì)組是使煤具有粘結(jié)性的主要成分，但低級(jí)煤的褐煤、長(zhǎng)焰煤和高級(jí)煤的貧煤、無(wú)煙煤時(shí)無(wú)粘結(jié)性。從氣煤、肥煤、焦煤至瘦煤都具有粘結(jié)性，其中以肥煤和氣肥煤中的鏡質(zhì)組粘結(jié)性最好。殼質(zhì)組粘結(jié)性總的講不太好，但不同的殼質(zhì)組分粘結(jié)性不同，中煤級(jí)煙煤中，樹(shù)皮體、孢子體、角質(zhì)體具有一定的粘結(jié)性，而瀝青質(zhì)體、藻類體、樹(shù)脂體、滲出瀝青體的粘結(jié)性很差。殼質(zhì)組分粘結(jié)性雖不太好，但它的氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物多，對(duì)改善鏡質(zhì)組的粘結(jié)性有利。

（3）還原程度強(qiáng)的煤比還原程度弱的煤的粘結(jié)性要好。（4）煤受風(fēng)氧化后，粘結(jié)性降低，風(fēng)氧化嚴(yán)重時(shí)則可失去粘結(jié)性。（5）煤中的礦物雜質(zhì)越多，有機(jī)質(zhì)越少，粘結(jié)性越差。（三）煤的抗碎強(qiáng)度

指一定粒度的煤樣自由落下后抗破碎的能力。

1、測(cè)試方法

選25-60mm的塊煤25公斤(或選10塊)，從2米高的地方自由落下至鋼板上，將＞25mm的塊煤再次自由落下，共三次。算出＞25mm的塊煤占煤樣總質(zhì)量的百分比。

一級(jí)高強(qiáng)度煤：＞25mm塊煤＞65%；

二級(jí)為中強(qiáng)度煤：＞25mm塊煤占65～50%；

三級(jí)為低強(qiáng)度煤：＞25mm的塊煤占50～30%；

四級(jí)為特低強(qiáng)度煤：＞25mm塊煤≤30%。

2、影響因素

抗碎強(qiáng)度與煤階、煤巖成分、礦物含量、煤的風(fēng)氧化程度有關(guān)。PCdaf/%（四）煤的可磨性指數(shù)（HGI）

用來(lái)表示粉碎煤的難易程度，是煤耐磨特性的一項(xiàng)指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)方法：采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Hardgrove法（簡(jiǎn)稱哈氏法）。

1、測(cè)試方法

（1）將<6mmad破碎并篩出粒度0.63~1.25mm煤樣50g

（2）將煤樣均勻倒在研磨碗內(nèi)，在8個(gè)鋼球下轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)（3）將研磨過(guò)的煤樣在0.071mm

的篩子上篩20min

（4）稱＜0.071mm的重量（W）

HGI=13+6.93W

2、影響因素（1）與煤化程度有關(guān)

（2）與煤巖成分有關(guān)，軟絲炭、鏡煤、純亮煤易磨，暗煤不易磨。3、分級(jí)難磨煤HGI≤40

較難磨煤HGI>40~60

中等可磨煤HGI>60~80

易磨煤HGI>80~100

極易磨煤HGI≥100（五）煤的熱穩(wěn)定性煤受熱后保持原粒度的性能稱煤的熱穩(wěn)定性。

1、測(cè)試方法（1）6~13mm500cm3煤樣，850℃±15℃保溫30min

（2）稱殘?jiān)|(zhì)量，用6mm篩子篩分，稱＞6mm的質(zhì)量

2、分級(jí)以＞6mm的殘?jiān)伎偨箟K質(zhì)量的百分比，作為熱穩(wěn)定性指標(biāo)，以符號(hào)TS+6%表示（MT/T853.1-2000）。高熱穩(wěn)定性TS+6

＞70%；

較高熱穩(wěn)定性

TS+6

＞60~70%；

中等熱穩(wěn)定性TS+6

＞50～60%；

較低熱穩(wěn)定性TS+6

＞40～50%；

低熱穩(wěn)定性TS+6≤40%3、影響因素（1）與煤化程度有關(guān)，粘結(jié)性好的煤熱穩(wěn)定性好（2）與煤巖成分有關(guān)，鏡煤、亮煤不如暗煤（六）煤對(duì)二氧化碳的反應(yīng)性（α%）煤將CO2還原為CO的能力，以被還原為CO的CO2

量占參加反應(yīng)的CO2總量的百分?jǐn)?shù)表示，符號(hào)為α%。1、測(cè)試方法與步驟

（1）將煤樣在900℃下干餾1h，得焦渣后進(jìn)行篩分（2）取3~6mm級(jí)的焦渣裝入反應(yīng)管中，以20~25℃/min

速度加熱至800℃。（3）再以0.5L／min的流量通入CO2與試樣反應(yīng)，3min

后取反應(yīng)后的氣體樣，測(cè)定氣體中剩余的CO2量（采樣時(shí)停止通氣，但繼續(xù)升溫）。（4）每隔50℃按上法取氣體樣一次，直至1100℃為止。

2、計(jì)算

測(cè)定不同溫度下，每個(gè)氣體試樣中剩余的CO2量，然后計(jì)算CO2的還原率α。是評(píng)價(jià)氣化或燃燒用煤的一項(xiàng)重要指標(biāo)。。

a—鋼瓶中雜質(zhì)氣體的含量

Vco2—未被還原的CO2含量

3、影響因素與煤級(jí)、灰成分（Ca、

Sr、Ba）、反應(yīng)溫度有關(guān)。

（七）煤的灰熔點(diǎn)和煤的結(jié)渣性

1、煤的灰熔點(diǎn)煤的灰熔點(diǎn)是煤灰熔融性的指標(biāo)之一，評(píng)價(jià)動(dòng)力用煤和氣化用煤的重要指標(biāo)。（1）測(cè)試方法

T1：變形溫度DTT2：軟化溫度ST國(guó)外：半球溫度HTT3：流動(dòng)溫度FT

（2）分級(jí)（MT/T853.1-2000）

軟化溫度（ST）分級(jí)流動(dòng)溫度（FT）分級(jí)

LST≤1100℃LFT≤1150℃RLST1100~1250℃RLFT1150~1300℃MST1250~1350℃MFT1300~1400℃RHST1350~1500℃RHFT1400~1500℃HST>1500℃HFT>1500℃

（七）煤的灰熔點(diǎn)和煤的結(jié)渣性

1、煤的灰熔點(diǎn)煤的灰熔點(diǎn)是煤灰熔融性的指標(biāo)之一，評(píng)價(jià)動(dòng)力用煤和氣化用煤的重要指標(biāo)。2、煤的結(jié)渣性指煤在氣化或燃燒過(guò)程中，煤灰受熱軟化、熔融而結(jié)渣的性質(zhì)。取400cm3試樣放入氣化套中，加入燃燒的木炭，通入適量空氣，等試樣燃盡熄滅后，冷卻，取出全部灰渣，在6mm孔徑篩上振篩30秒，計(jì)算＞6mm渣塊占總灰渣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)（每個(gè)試樣分別做鼓風(fēng)流速為0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s三種強(qiáng)度的重復(fù)試驗(yàn)，取三個(gè)強(qiáng)度結(jié)渣率的平均值）。

煤中粘土、石英等礦物燒成Al2O3、SiO2等煤灰，熔點(diǎn)高，不易結(jié)渣；其它黃鐵礦、菱鐵礦、方解石、白云石、石膏、石鹽、鉀鹽、硝酸鹽等，燒成的煤灰，熔點(diǎn)高，易結(jié)渣。

（八）煤的著火點(diǎn)和煤的自燃

1、煤的著火點(diǎn)（燃點(diǎn)）

煤釋放出足夠的揮發(fā)份與周圍大氣形成可燃混合物的最低著火溫度稱為煤的著火點(diǎn)。

測(cè)定方法（固體氧化劑法）將烘干過(guò)的煤樣（粒度0.15mm）與亞硝酸鈉按一定比例混合（1：0.75）均勻,在電爐中加熱（5℃/min），達(dá)到一定溫度后，煤和亞硝酸鈉在瞬時(shí)內(nèi)起劇烈反應(yīng)而爆燃，這一瞬間的溫度即為煤樣的著火點(diǎn)。表3-7

各煤類著火點(diǎn)的變化范圍（℃）煤類HMCYQMFMJMSMPMWY1WY2WY3著火點(diǎn)267~300275~300305~350340~360350~365350~380360~390370~420400~430420~4502、煤的自燃

煤在常溫下氧化能力的內(nèi)在屬性。

分級(jí)易自燃煤：△T＞40℃

不易自燃煤：△T＜20℃（九）煤的腐植酸產(chǎn)率（HA）煤中能溶于稀苛性堿(NaOH)和焦磷酸鈉(Na4P2O7)溶液的一組多種縮合的酸性基高分子化合物，稱為腐植酸。（十）褐煤的苯萃取物產(chǎn)率（EB）用苯萃取褐煤所得的可溶物稱褐煤的苯萃取物，俗稱褐煤蠟或蒙旦蠟。（熱水浴上用苯萃取，將溶劑蒸除，于105~110℃下干燥）

褐煤的苯萃取物的產(chǎn)率與煤化程度和煤巖成分有關(guān)德國(guó)：HM112~20%，最高50~60%中國(guó)云南：<9%

褐煤蠟為深棕色或黑色，熔點(diǎn)高(80~86℃)，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，防水性好，表面光滑，耐酸性強(qiáng)，電絕緣性好，易溶于有機(jī)溶劑。

（十一）煤的鋁甑低溫干餾試驗(yàn)

測(cè)試：20g，3mm粒度的煤樣放鋁甑中，按5℃/min的速度升溫，在隔絕空氣條件下加熱至510℃并保溫

20min。產(chǎn)品：焦油、半焦、煤氣和熱解水，求煤焦油產(chǎn)率(Tar)

分級(jí)：

高油煤Tar＞12%

富油煤Tar＞7～12%

含油煤Tar≤7%

影響因素：煤巖成分、煤階（十二）年輕煤的透光率（PM%）

定義：低煤化程度煤在100℃的溫度下，用稀硝酸、磷酸、水(1+1+9)處理后，所得有色溶液對(duì)一定波長(zhǎng)(475nm)

的藍(lán)光的透過(guò)百分率。煤樣：新鮮煤樣、精煤樣用途：低煤級(jí)煤分類

PM≤90%不粘煤(BN)PM＞

90%弱粘煤(RN)PM%＜30%一號(hào)褐煤30%＜PM%＜50%Qgr,maf≤24MJ/kg二號(hào)褐煤＞24MJ/kg長(zhǎng)焰煤PM%＞50%長(zhǎng)焰煤（十三）煤的可選性及評(píng)價(jià)方法

1、選煤選煤就是利用煤與礦物雜質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)的不同，設(shè)法除去或減少煤中的礦物雜質(zhì)，把煤分成不同質(zhì)量和規(guī)格的產(chǎn)品。重力選煤：跳汰洗煤(占60%)，重介質(zhì)洗煤(占23%)

浮游選煤：利用煤與矸石表面濕潤(rùn)性的不同適于粒度＜0.5mm的粉煤(占14%)

。特殊的選煤方法：如干選、靜電選、磁選、摩擦選、風(fēng)選、滾筒碎選、人工揀矸等(占3%)2、煤可選性的評(píng)價(jià)方法

把礦物雜質(zhì)從煤中分離出來(lái)以達(dá)到工業(yè)用煤要求的難易程度稱煤的可選性。極易選煤<10%<易選煤<20%<中等可選煤<30%<難選煤<40<極難選煤

（1）煤的篩分試驗(yàn)

1）試驗(yàn)方法①用篩孔為100、50、25、13、6、3、1、0.5mm的篩子由大至小逐級(jí)篩分，得出＞100，100~50，50~25，25~13，

13~6，6~3，3~1，1~0.5，＜0.5mm9個(gè)級(jí)別的產(chǎn)品；②測(cè)定各級(jí)別的Mad、Ad、St,d、Vdaf和Qgr,d等③對(duì)＞50mm級(jí)的各級(jí)別，應(yīng)手選出煤、夾矸煤、矸石、黃鐵礦四種產(chǎn)品，分別求產(chǎn)率，并進(jìn)行分析測(cè)試。

2）成果分析①凹型曲線：細(xì)粒級(jí)數(shù)量多②凸型曲線：粗粒級(jí)數(shù)量多③直線型：粗細(xì)粒級(jí)分布均勻圖3-21篩分粒級(jí)特征曲線

煤的浮沉實(shí)驗(yàn)可按篩分所得各粒級(jí)進(jìn)行，也可把幾個(gè)粒級(jí)混合在一起進(jìn)行（對(duì)于大于25mm粒級(jí)的煤，矸石、夾矸煤及硫鐵礦應(yīng)按篩分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行所得的比例混合），如50~0.5mm級(jí)等。浮沉實(shí)驗(yàn)是在裝有不同密度液的桶中進(jìn)行的。對(duì)于無(wú)煙煤密度液分別為1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、2.0g/cm3ZnCl2溶液（對(duì)于遇水即碎的褐煤可用CCl4+CHBr3溶液），對(duì)于煙煤密度液分別為1.3、1.4、1.5、1.6、1.8g/cm3，分別裝在7個(gè)（煙煤為5個(gè)）桶中。

（2）煤的浮沉試驗(yàn)1）用帶有篩網(wǎng)（篩孔<0.5mm）作底的桶中裝上煤樣，先浸入密度液為1.3的桶中，稍攪拌，密度小于1.3（記作-1.3）的煤粒上浮，密度大于1.3（記作+1.3）的煤粒下沉，用網(wǎng)勺撈起-1.3煤粒，稱重，并分析水分、灰分、硫分、揮發(fā)分、發(fā)熱量等指標(biāo)；2）把裝煤樣桶的密度液空干，將煤樣放入密度液為1.4的桶中，密度為1.3~1.4的煤粒上浮，密度大于1.4的煤粒下沉。用網(wǎng)勺撈起1.3~1.4的煤粒，稱重，并分析水分、灰分、硫分、揮發(fā)分、發(fā)熱量等指標(biāo)；3）空干密度液，將煤樣放入密度液為1.5的桶中，依上述方法，從1.5、1.6、1.7、1.8一直做到2.0g/cm3。試驗(yàn)步驟表150~0.5mm粒級(jí)原煤浮沉試驗(yàn)綜合表

繪制可選性曲線用100×100mm的坐標(biāo)紙，左側(cè)由上至下表示浮煤產(chǎn)率百分比，右側(cè)由下至上表示沉煤產(chǎn)率百分比，底部橫坐標(biāo)從左至右表示灰分，頂部橫坐標(biāo)從右至左表示浮沉實(shí)驗(yàn)的密度。

①繪制浮物曲線β

4、5兩欄數(shù)據(jù)

②沉物曲線θ

6、7兩欄數(shù)據(jù)③灰分特性曲線λ

3、4兩欄數(shù)據(jù)加工繪制④密度曲線δ

8、4兩欄數(shù)據(jù)⑤密度曲線±0.1曲線ε

8、9兩欄數(shù)據(jù)可選性評(píng)價(jià)的方法極易選煤：±0.1鄰近密度物出率＜10%

易選煤：10～20%

中等可選煤：20～30%

難選煤：30～40%

極難選煤：＞40%（3）影響煤可選性的因素

①煤中礦物質(zhì)的成分、顆粒大小、數(shù)量及分布特點(diǎn)②煤巖組成③煤的粒度④分選密度（一）中國(guó)煤分類

1、1958年的分類（10大類24小類）

分類指標(biāo)煤化程度：可燃基揮發(fā)分Vr%結(jié)焦工藝性質(zhì)：膠質(zhì)層最大厚度Y/mm三、煤的分類

2、1986年的新分類（14大類