第2章(3) 煤的化學(xué)性質(zhì)、工藝性質(zhì)

第四節(jié)

煤的化學(xué)性質(zhì)

一、煤氧化的程度煤的氧化是在一定條件下，氧化劑氧化了煤分子，使結(jié)構(gòu)從復(fù)雜到簡單的轉(zhuǎn)化過程。氧化的溫度越高、氧化劑越強、氧化的時間越長，氧化產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)就越簡單，從結(jié)構(gòu)復(fù)雜的腐植酸到較簡單的苯羧酸，直至最后被完全氧化為二氧化碳和水。第一節(jié)煤的氧化oxidationofcoal

一、煤氧化的程度常用的氧化劑為：高錳酸鉀、重鉻酸鈉、雙氧水、空氣、純氧、硝酸等。一般將煤的氧化分為五級，即表面氧化、輕度氧化、中度氧化、深度氧化和完全氧化，見下表。煤的氧化程度劃分氧化程度主要氧化條件主要氧化產(chǎn)物煤的表面氧化從常溫到100℃左右，空氣或氧氣氧化表面碳氧絡(luò)合物煤的輕度氧化100～300℃被空氣或氧氣氧化；100～200℃在堿溶液中被空氣或氧氣氧化；80～100℃被硝酸氧化溶于堿的高分子有機酸(再生腐植酸)煤的氧化程度劃分氧化程度主要氧化條件主要氧化產(chǎn)物煤的中度氧化200～300℃在堿溶液中，用空氣或氧氣加壓氧化；堿性介質(zhì)中，用KMnO4或H2O2氧化溶于水的復(fù)雜有機酸(次有機酸)煤的深度氧化條件與III相同，但增加氧化劑用量，延長反應(yīng)時間可溶于水的苯羧酸煤的完全氧化完全氧化（氧氣或空氣中燃燒）CO2和H2O一、煤氧化的程度1、煤的表面氧化氧化條件較弱，一般是在100℃以下的空氣中進(jìn)行，氧化反應(yīng)發(fā)生在煤的內(nèi)外表面，主要形成表面氧絡(luò)合物。這種絡(luò)合物不穩(wěn)定，易分解為CO、CO2和H2O等。煤的表面氧化雖然氧化程度不深，但卻使煤的性質(zhì)發(fā)生較大的變化，如熱值降低、粘結(jié)性下降甚至消失、機械強度降低等，對煤的工藝應(yīng)用有較大的不利影響。一、煤氧化的程度oxidationdegree2、煤的輕度氧化氧化條件有所增強，一般是在100～300℃的空氣或氧氣中氧化、100～200℃的堿溶液中用空氣或氧氣氧化或在80～100℃的硝酸溶液中氧化。氧化的產(chǎn)物主要是可溶于堿液的高分子有機酸，稱為再生腐植酸。腐植酸大分子的基本結(jié)構(gòu)是芳環(huán)和脂環(huán)，環(huán)上連有羧基、羥基、羰基、醌基、甲氧基等官能團。一、煤氧化的程度oxidationdegree3、煤的中度氧化和深度氧化在200～300℃的堿性溶液中，用空氣或氧氣加壓氧化；或在堿性介質(zhì)中用高錳酸鉀或雙氧水氧化。產(chǎn)物是可溶于水的復(fù)雜有機酸，如果增加氧化劑用量或延長氧化時間，生成的產(chǎn)物可以繼續(xù)氧化為分子更小的苯羧酸甚至氧化為二氧化碳和水。利用煤的中度氧化或深度氧化可以制備芳香羧酸。一、煤氧化的程度oxidationdegree4、煤的完全氧化煤的完全氧化是指煤在高溫空氣中的燃燒過程，生成二氧化碳和水，并放出大量的熱能。煤炭作為能源主要是以這種方式加以利用的。二、煤的風(fēng)化

weathering1、煤風(fēng)化的概念煤的風(fēng)化是指離地表較近的煤層，經(jīng)受風(fēng)、雪、雨、露、冰凍、日光和空氣中氧等的長時間作用，使煤的性質(zhì)發(fā)生一系列不利變化，如發(fā)熱量下降、灰分增加、粘結(jié)性消失、強度塊度下降等，這種現(xiàn)象稱為煤的風(fēng)化。被開采出來存放在地面上的煤，經(jīng)長時間與空氣作用，也會發(fā)生緩慢的氧化作用，使煤質(zhì)發(fā)生變化，這一過程也稱為風(fēng)化作用。

煤風(fēng)化的本質(zhì)是煤的氧化作用過程。2、煤風(fēng)化后的變化

●化學(xué)組成的變化：碳元素和氫元素含量下降，氧含量增加，腐植酸含量增加；

●物理性質(zhì)的變化：光澤暗淡，機械強度下降、硬度下降，疏松易碎，表面積增加；

●工藝性質(zhì)的變化：干餾時的焦油產(chǎn)率下降、發(fā)熱量降低，粘結(jié)性煤的粘結(jié)性下降甚至消失，對水的潤濕性增大使煤的可浮性變差，精煤脫水困難。二、煤的風(fēng)化

1、煤自燃發(fā)生的原因煤風(fēng)化過程的實質(zhì)是煤的氧化過程，也就是一個放熱過程。如果煤氧化釋放的熱量不能及時散發(fā)，則會被煤吸收而使煤的溫度提高。溫度的提高又促使了煤更加劇烈的氧化，放出的熱量就更多。當(dāng)溫度達(dá)到煤的著火點時就會發(fā)火燃燒，這一過程稱為煤的自燃。自燃是煤貯存storageofcoal過程中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。三、煤的自燃

self-ignite/spontaneouscombustion2、防止自燃的措施防止煤自燃的措施是隔離空氣或增強通風(fēng)，不使熱量積聚。具體措施是壓實煤堆且煤堆高度不超過1m。三、煤的自燃

self-ignite/spontaneouscombustion第二節(jié)煤的加氫hydrogenation一、煤加氫的概念在一定條件下，通過化學(xué)反應(yīng)在煤的有機質(zhì)分子上增加氫元素的比例，以改變煤的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。煤加氫分輕度加氫

和深度加氫兩種。輕度加氫幾乎不破壞煤的大分子結(jié)構(gòu)，而深度加氫則會對煤的大分子結(jié)構(gòu)徹底破壞，形成小分子化合物。二、煤加氫的主要目的：制備液體燃料煤與烴類的元素組成典型數(shù)據(jù)見表。通過對煤加氫，可以破壞煤的大分子結(jié)構(gòu)，生成分子量小、H/C原子比大、結(jié)構(gòu)簡單的烴，從而將煤轉(zhuǎn)化為液體油。煤變油工廠第三節(jié)煤的磺化一、煤的磺化

煤的磺化是煤與濃硫酸或發(fā)煙硫酸作用發(fā)生的反應(yīng)，生成磺化煤的過程。

RH+HOSO3H→R-SO3H+H2O

上述磺化產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥、過篩即得氫型磺化煤，與Na＋交換制成鈉鹽即為鈉型磺化煤。二、磺化煤的用途磺化煤主要作為表面活性劑用于水質(zhì)軟化、處理廢水、石油鉆井泥漿調(diào)整等。

煤和烴類元素組成比較煤和烴類元素組成比較元素?zé)o煙煤中揮發(fā)分煙煤高揮發(fā)分煙煤褐煤煤瀝青甲苯粗石油汽油甲烷C93.788.480.372.787.491.383.88675H2.45.05.54.26.58.711.11425O2.44.111.121.33.5

N0.91.71.91.22.2

0.2

S0.60.81.20.60.37

1.0

H/C0.310.680.820.860.91.141.761.944粘結(jié)性粘結(jié)性

第五節(jié)煤的工藝性質(zhì)內(nèi)容：

1.

煤的發(fā)熱量

2.

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)

3.煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)◆煤的工藝性質(zhì)的概念

是指煤在一定的加工利用過程中所呈現(xiàn)出的性質(zhì)，如發(fā)熱量、粘結(jié)性等。◆研究煤的工藝性質(zhì)的重要意義

◆煤的主要工藝性質(zhì)

煤加工－粒度組成、密度組成、可選性等

煤作為燃料－發(fā)熱量、灰熔融性、可磨性等

煤作為原料－粘結(jié)性、結(jié)焦性、腐植酸產(chǎn)率,…工藝性質(zhì)概述第一節(jié)煤的發(fā)熱量一、煤的發(fā)熱量的定義單位重量的煤完全燃燒后釋放出的熱量，單位：kJ/g或MJ/kg。二、煤的發(fā)熱量的測定原理

（1）稱量1g煤樣置于氧彈中，并將氧彈充入純氧2.6～3.0MPa，然后放入有水的內(nèi)桶中；

（2）點燃煤樣，煤樣燃燒釋放的熱量傳給內(nèi)桶中的水；

（3）測定內(nèi)桶水溫，校正熱損失，即可計算彈筒發(fā)熱量，用Qb,ad表示。測定裝置示意圖。第一節(jié)煤的發(fā)熱量三、煤在氧彈中燃燒與在大氣中燃燒的區(qū)別（1）燃燒條件的區(qū)別：溫度、氣氛、壓力、恒容、恒壓

（2）燃燒結(jié)果的區(qū)別：反應(yīng)、產(chǎn)物

（3）對發(fā)熱量的影響：四、發(fā)熱量的校正

（1）彈筒發(fā)熱量：彈筒直接測得的發(fā)熱量。

（2）高位發(fā)熱量：由彈筒發(fā)熱量扣除氮、硫特殊反應(yīng)熱。

（3）低位發(fā)熱量：由高位發(fā)熱量扣除水蒸汽冷凝熱。第一節(jié)煤的發(fā)熱量五、對N、S特殊熱效應(yīng)的校正––恒容高位發(fā)熱量

從彈筒發(fā)熱量中扣除稀硫酸和稀硝酸生成熱，稱為恒容高位發(fā)熱量，簡稱高位發(fā)熱量，用符號Qgr,v,ad表示：式中：Sb,ad－由彈筒洗液測得的硫含量，％，滿足下列條件之一時，即可用全硫代替：

Qb,ad>14.6kJ/g，或St,ad<4%。

－硝酸生成熱校正系數(shù)。試驗證明，與Qb,ad有關(guān)，取值如下：Qb,ad16.7kJ/g時，=0.0010

16.7kJ/g<Qb,ad25.10kJ/g時，=0.0012

Qb,ad>25.10kJ/g時，=0.0016第一節(jié)煤的發(fā)熱量六、對水不同狀態(tài)熱效應(yīng)的校正––恒容低位發(fā)熱量

從恒容高位發(fā)熱量中扣除水（煤中的吸附水和氫燃燒生成的水）的汽化熱，稱為恒容低位發(fā)熱量，簡稱低位發(fā)熱量，用符號Qnet,v,ad表示，計算公式如下：Qnet,v,ad=Qgr,v,ad－206Had－23Mad

式中：Qnet,v,ad–空氣干燥基的恒容低位發(fā)熱量，J/g；Mad－煤樣的空氣干燥基水分，%；206－0.01g氫生成的水的汽化熱，J；23－0.01g吸附水的汽化熱，J。第一節(jié)煤的發(fā)熱量七、恒濕無灰基高位發(fā)熱量

恒濕無灰基是指煤樣含有最高內(nèi)在水分但不含灰分的一種假想狀態(tài)，這時煤樣中只含有可燃質(zhì)和最高內(nèi)在水分。煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量不能直接測定，需用空氣干燥基的高位發(fā)熱量進(jìn)行換算，公式如下：式中：

Qgr,maf–恒濕無灰基高位發(fā)熱量，kJ/g；

MHC–煤樣的最高內(nèi)在水分，%。第一節(jié)煤的發(fā)熱量八、發(fā)熱量基準(zhǔn)換算◆發(fā)熱量基準(zhǔn)換算的目的◆換算公式（1）彈筒發(fā)熱量和高位發(fā)熱量的基準(zhǔn)換算公式第一節(jié)煤的發(fā)熱量八、發(fā)熱量基準(zhǔn)換算◆換算公式（2）低位發(fā)熱量的基準(zhǔn)換算公式第一節(jié)煤的發(fā)熱量成因類型的影響：腐泥煤、殘植煤和腐植煤煤巖組成的影響：鏡質(zhì)組、穩(wěn)定組、絲質(zhì)組礦物質(zhì)的影響：礦物質(zhì)分解吸熱、礦物質(zhì)不發(fā)熱風(fēng)化的影響：氧含量增加、灰分增加煤化程度的影響：元素組成的變化第一節(jié)煤的發(fā)熱量九、影響煤發(fā)熱量的因素煤的發(fā)熱量是煤質(zhì)特性的綜合指標(biāo)，許多因素對煤的發(fā)熱量有不同程度的影響。第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)一、煤的熱解★概念－煤在隔絕空氣的條件下進(jìn)行加熱，發(fā)生一系列的物理變化和化學(xué)反應(yīng)，生成氣體(煤氣)、液體(焦油)、固體(半焦或焦炭)的過程，稱為煤的熱解(pyrolysis)、干餾或炭化(carbonization)?！餆峤夥诸惏礋峤饨K溫

低溫干餾(500-600℃)－以液體產(chǎn)物為目標(biāo)

中溫干餾(700-800℃)－制取燃料煤氣

高溫干餾(950-1050℃)－煉焦第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)二、煤熱解過程主要的反應(yīng)類型

●煤的熱解中的裂解反應(yīng)

●一次熱解產(chǎn)物的二次熱解反應(yīng)

●煤熱解中的縮聚反應(yīng)

第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)二、煤熱解過程主要的反應(yīng)類型●煤的熱解中的裂解反應(yīng)●結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵斷裂生成自由基碎片；●脂肪側(cè)鏈?zhǔn)軣嵋琢呀猓蓺鈶B(tài)烴，如：CH4﹑C2H6等；●含氧官能團的裂解，含氧官能團的熱穩(wěn)定性順序為：

－OH>>C=O>—COOH>

－OCH3?！衩褐械头肿踊衔锏牧呀猓且灾净衔餅橹鞯牡头肿踊衔?，其受熱后，可分解成揮發(fā)性產(chǎn)物。第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)二、煤熱解過程主要的反應(yīng)類型●一次熱解產(chǎn)物的二次熱解反應(yīng)

C2H6→C2H4＋H2

●裂解反應(yīng)，如

●脫氫反應(yīng)，如

●加氫反應(yīng)，如

●縮合反應(yīng)，如第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)二、煤熱解過程主要的反應(yīng)類型●煤熱解中的縮聚反應(yīng)

●膠質(zhì)體固化過程的縮聚反應(yīng)，主要是在熱解生成的自由基之間的縮聚，其結(jié)果生成半焦?！癜虢狗纸猓瑲埩粑镏g縮聚，生成焦炭?？s聚反應(yīng)是芳香結(jié)構(gòu)脫氫。第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)三、粘結(jié)性煙煤熱解過程（1）干燥脫吸階段（室溫～300℃）

（2）膠質(zhì)體的生成和固化階段（300～550℃）

（3）半焦轉(zhuǎn)化為焦炭的階段第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)三、粘結(jié)性煙煤熱解過程（1）干燥脫吸階段（室溫～300℃）

●～120℃：煤炭脫水、干燥

●120～200℃：解吸，脫除吸附的CH4、CO、CO2等氣體?！?00℃：低變質(zhì)程度的煤開始熱解，生成CO2、CO等，生成放出熱解水和微量的焦油。第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)三、粘結(jié)性煙煤熱解過程（2）膠質(zhì)體的生成和固化階段（300～550℃）

●300～480℃：煤分解、解聚，析出大量焦油和氣體

其中：在450℃左右的溫度區(qū)間，焦油的析出量最大。在該階段由于熱解，生成了氣(煤氣和呈氣態(tài)的焦油)、液、固(未分解的煤)三相共存的物質(zhì)，稱為膠質(zhì)體。

●450～550℃(600℃)膠質(zhì)體固化成為半焦：膠質(zhì)體分解加速，開始縮聚，生成分子量很大的物質(zhì)，膠質(zhì)體固化為半焦。

第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)三、粘結(jié)性煙煤熱解過程（3）半焦轉(zhuǎn)化為焦炭的階段（550～1000℃）

該階段以縮聚反應(yīng)為主，由半焦轉(zhuǎn)化為焦炭。●550～750℃，半焦分解析出大量的氣體，主要是H2和少量的CH4，成為熱解的二次氣體。半焦分解釋放出大量氣體后，體積收縮產(chǎn)生裂紋。在此階段基本上不產(chǎn)生焦油?！?/p>

750～1000℃，半焦進(jìn)一步分解，繼續(xù)析出少量氣體，主要是H2，同時半焦發(fā)生縮聚，使芳香碳網(wǎng)不大增大，結(jié)構(gòu)單元的排列有序化進(jìn)一步增強，最后半焦轉(zhuǎn)化成為焦炭。第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)四、非粘結(jié)性煤熱解過程

●煤化程度低的非粘結(jié)性煤如褐煤、長焰煤等，其熱解過程與煙煤大體類似，同樣有分解、裂解和縮聚等反應(yīng)發(fā)生，生成大量氣體和焦油，只是在熱解過程中沒有膠質(zhì)體生成，不會產(chǎn)生熔融、膨脹等現(xiàn)象，熱解前后煤粒仍然呈分離狀態(tài)，不會粘結(jié)成塊。●煤化程度高的非粘結(jié)性煤，如貧煤、無煙煤，其熱解過程較為簡單，以裂解為主，釋放出少量的熱解氣體，其中熱值高的烴類如甲烷含量較低，氫含量則較高，煤氣熱值相對較低。第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)五、煤熱解產(chǎn)生膠質(zhì)體的性質(zhì)

●膠質(zhì)體的概念●膠質(zhì)體的熱穩(wěn)定性（溫度間隔）●膠質(zhì)體的透氣性●膠質(zhì)體的流動性●膠質(zhì)體的膨脹性第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（一）粘結(jié)性和結(jié)焦性的概念●定義：煤的粘結(jié)性是指煙煤在干餾時產(chǎn)生的膠質(zhì)體粘結(jié)自身和/或惰性物料的能力。煤的結(jié)焦性是指單種煤或配合煤在工業(yè)焦?fàn)t或模擬工業(yè)焦?fàn)t的煉焦條件下（一定的升溫速度、加熱終溫等），粘結(jié)成塊并最終形成具有一定塊度和強度的焦炭的能力?！裱芯棵旱恼辰Y(jié)性和結(jié)焦性的意義：

煤的粘結(jié)性是評價煙煤能否用于煉焦的主要依據(jù)，也是評價低溫干餾、氣化、或動力用煤的重要依據(jù)。第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（二）羅加指數(shù)R.I.●測定：稱取1g煤樣與5g標(biāo)準(zhǔn)無煙煤放入特制坩堝內(nèi)攪拌均勻并鋪平，放上鋼質(zhì)砝碼，在6kg負(fù)荷下壓實30秒，加蓋，連同砝碼一起放入已預(yù)熱至850℃的馬弗爐灼燒15分鐘，取出，冷卻后稱量焦渣總質(zhì)量為m0，用孔徑為1mm的圓孔篩篩分，稱量篩上物質(zhì)量為m，然后進(jìn)行每次5分鐘的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)磨（轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為502rpm），共3次，每次轉(zhuǎn)磨結(jié)束后將焦渣用1mm圓孔篩篩分，并稱量篩上物質(zhì)量，分別得到m1、m2和m3?！裼嬎悖毫_加指數(shù)RI用下式進(jìn)行計算：第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（二）羅加指數(shù)R.I.——優(yōu)缺點●優(yōu)點：羅加指數(shù)法具有明顯的優(yōu)點，表現(xiàn)在設(shè)備簡單快速、所需試驗煤樣少、它不但能反映煤的粘結(jié)能力還能在一定程度上反映焦炭的強度。

●缺點：但羅加指數(shù)也有缺點，如加熱速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)煉焦的加熱速度，使粘結(jié)性測值偏高，對強粘結(jié)性煤區(qū)分能力差，對弱粘結(jié)性煤的重現(xiàn)性差，不同的標(biāo)準(zhǔn)無煙煤導(dǎo)致測定結(jié)果的不一致，使得各國間的測值不具可比性?！襁m用性：中等粘結(jié)性的煤六、煤粘結(jié)性的評定方法（三）粘結(jié)指數(shù)GR.I.

1、來歷：針對羅加指數(shù)的缺點改進(jìn)而來的。

2、測定要點：原理和儀器與羅加指數(shù)法完全相同。標(biāo)準(zhǔn)無煙煤、配比、測定步驟等有不少變化和改進(jìn)。第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（三）粘結(jié)指數(shù)GR.I.

3、改進(jìn)點及優(yōu)點：（1）將標(biāo)準(zhǔn)無煙煤的粒度降為0.1～0.2mm，一方面與試驗煤樣粒度接近，可防止發(fā)生煤樣粒度偏析，影響測定結(jié)果，另一方面，降低無煙煤粒度，可增加其吸納膠質(zhì)體的能力，有利于提高對強粘結(jié)性煤的區(qū)分能力；（2）根據(jù)煤樣的粘結(jié)性強弱靈活改變配比，粘結(jié)性較強的煤用1:5的比例，粘結(jié)性較弱的煤用3:3的比例，可以提高強粘結(jié)性煤的區(qū)分能力和弱粘結(jié)性煤的測定準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性；（3）轉(zhuǎn)鼓試驗由3次改為2次，提高了測定效率。結(jié)果計算公式：第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（四）膠質(zhì)層指數(shù)Y1、測定要點是：將煤樣裝入特制的煤杯中，并在上面加一可移動壓盤，壓盤通過杠桿和重錘相連，使壓盤對煤樣產(chǎn)生0.1MPa的壓力。然后模擬煤樣在焦?fàn)t中的受熱過程，以3℃/min的升溫速度從煤杯底部單側(cè)加熱，使煤杯中的煤樣形成一系列溫度不同的等溫層。等溫層的溫度從上到下依次遞增。當(dāng)溫度升到煤的軟化點時，煤開始軟化形成具有塑性的膠質(zhì)體，當(dāng)溫度升到固化溫度時，膠質(zhì)體開始固化形成半焦。這樣，煤杯中的煤樣就逐層軟化、熔融再固化。在試驗過程中要用特制的探針定時測量膠質(zhì)層的厚度，以膠質(zhì)層最大厚度作為Y值。第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（四）膠質(zhì)層指數(shù)Y2、膠質(zhì)層指數(shù)測定得到的體積曲線。

●優(yōu)點：其優(yōu)點是Y值具有可加性。

●缺點：（1）膠質(zhì)層厚度只能反映膠質(zhì)體的數(shù)量，不能反映膠質(zhì)體的質(zhì)量；（2）測定過程的規(guī)范性強，影響測定結(jié)果的因素多；（3）測定時所需煤樣量大；（4）對弱粘煤(Y≤7mm)和膠質(zhì)體流動性大的煤(Y﹥25mm)測定的精度差、重現(xiàn)性差。

●適用性：膠質(zhì)層指數(shù)法較適合于中等粘結(jié)性的煤，第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（四）膠質(zhì)層指數(shù)Y3、膠質(zhì)層指數(shù)之優(yōu)缺點

●測定要點：將煤樣按規(guī)定方法制成形狀和大小類似于粉筆的煤筆，放入專用膨脹管內(nèi)，煤筆上部放置一根能自由滑動的膨脹桿。將上述裝置放入專用電爐后，在膨脹桿上端連接一枝記錄筆，記錄筆與卷在勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)筒上的記錄紙相接觸，以3℃/min的升溫速度加熱，在記錄紙上就記錄下膨脹桿上下移動的位移曲線。測量并計算位移的最大距離占煤筆原始長度的百分?jǐn)?shù)，作為煤樣的膨脹度，即奧亞膨脹度指標(biāo)（b）。第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（五）奧亞膨脹度b第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（五）奧亞膨脹度b—儀器第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（五）奧亞膨脹度b—儀器第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（五）奧亞膨脹度b—膨脹管第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（五）奧亞膨脹度b—體積曲線第二節(jié)

煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)六、煤粘結(jié)性的評定方法（五）奧亞膨脹度b—優(yōu)缺點

●優(yōu)點：奧亞膨脹度對中、強粘結(jié)性煤的區(qū)分能力強，對強粘結(jié)性煤，區(qū)分能力好于Y值，測定時人為誤差小，結(jié)果重現(xiàn)性好。

●缺點：對弱粘結(jié)性煤區(qū)分能力差，以及實驗儀器加工精度要求高，規(guī)范性太強。

●適用性：強粘結(jié)性煤第三節(jié)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)與煤炭氣化、燃燒有關(guān)的工藝性質(zhì)，主要包括煤的發(fā)熱量、煤與氣化介質(zhì)的反應(yīng)活性、煤的著火點、煤的機械強度、煤灰性質(zhì)（灰熔點，結(jié)渣性和灰粘度）、煤的熱穩(wěn)定性等。這里主要介紹煤的機械強度、二氧化碳反應(yīng)性。

一、概述第三節(jié)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)●煤的機械強度的意義●測定要點：煤的機械強度測定方法是取粒度為60～100mm的煤塊25kg，放在帶有活動底板的鐵箱中。在地面上放置一塊厚度20mm的鋼板，在其上方將裝有煤塊的鐵箱升高到2m的高度，然后打開活門使煤塊跌落到鋼板上。用25×25的篩子過篩，然后將篩上物重新按上法作跌落試驗并篩分，再將篩上物依上法跌落并篩分。將大于25mm的塊煤稱重，計算它占原始煤塊重量的百分?jǐn)?shù)，這就是煤炭的機械強度。二、煤的機械強度

1、煤的反應(yīng)性的定義：是指在一定溫度條件下，煤炭與不同氣體介質(zhì)（CO2、O2、H2O等）相互作用的反應(yīng)能力。

2、測定要點：煤炭反應(yīng)性的表示方法很多，如用活化能、反應(yīng)速度、反應(yīng)物分解率等。比較簡便準(zhǔn)確的方法是CO2還原率（分解率）。CO2還原率測定方法要點是：先將煤進(jìn)行干餾，取一定粒級的焦渣裝入特制的剛玉反應(yīng)管中，通入CO2氣在一定溫度下反應(yīng)，取反應(yīng)后氣體分析其中的CO2濃度，根據(jù)公式計算出CO2還原率α。第三節(jié)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)三、煤的反應(yīng)性

第三節(jié)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)三、煤的反應(yīng)性

3、煤的反應(yīng)性的影響因素●煤炭反應(yīng)性與煤化程度、煤中的礦物質(zhì)等因素有關(guān)。煤化程度高，煤的反應(yīng)性低，煤灰中鉀、鈉、鈣等含量高，由于它們對反應(yīng)過程有催化作用，使煤的反應(yīng)性就高。

●煤炭反應(yīng)性與煤化程度關(guān)系四、煤灰成分4.1煤灰中的元素煤灰中的元素有幾十種，地球上所有天然存在的元素幾乎在煤灰中均可發(fā)現(xiàn)，但常見的只有硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈦、鉀、鈉、硫、磷等，在一般的灰成分測定中也只分析這幾種。第三節(jié)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)4.2煤灰成分的表示方法

煤灰化學(xué)組成十分復(fù)雜，很難測定其中的化合物，一般用主要元素的氧化物形式表示，如SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、SO3、P2O5。其中，最主要的是SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3幾種?；曳种懈鞒煞值暮咳Q于原始的礦物組成。第三節(jié)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)五、煤灰熔融性

煤灰熔融性是指煤灰在高溫條件下軟化、熔融、流動時的溫度特性。通常，煤灰熔融性采用角錐法進(jìn)行測定，即將煤灰制成三棱錐形狀的灰錐，放入高溫爐，在一定氣氛下加熱，觀察在加熱過程中灰錐的變形情況，依此確定煤灰熔融性。如下圖所示。第三節(jié)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)測定煤灰熔融性的儀器第三節(jié)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)5.1煤灰熔融性的表示：

變形溫度(Deformationtemperature,DT)－煤灰錐體尖端開始彎曲或變圓時的溫度。

軟化溫度(Softeningtemperature,ST)－煤灰錐體彎曲至錐尖觸及底板變成球形或半球形時的溫度。半球溫度(Halfballtemperature,HT)－試樣形變至近似半球形，即高等于底長的一半時的溫度。

流動溫度(Flowtemperature,FT)－煤灰錐體完全熔化展開成高度小于1.5mm薄層時的溫度。一般以煤灰軟化的溫度ST作為衡量煤灰熔融性的主要指標(biāo)，即灰熔點。第三節(jié)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)5.2影響煤灰熔融性的因素5、煤灰熔融性灰分化學(xué)組成灰渣部位氣氛煤灰熔融性主要取決于煤灰成分的組成比例，灰成分中SiO2和Al2O3含量高，灰熔點也高。而CaO、MgO、Fe2O3、K2O、Na2O等堿性成分高則灰熔點就低。氧化、弱還原和強還原氣氛下，F(xiàn)e元素分別以Fe2O3、FeO和Fe的形式存在，其熔點也各不同。Fe2O3的熔點是1560℃，F(xiàn)eO是1535℃，F(xiàn)e是1420℃。在弱還原性氣氛下，F(xiàn)eO能與