第一章-煤的物理化学性质及煤岩学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,煤炭转化原理及煤化工技术,第一章 煤的物理化学性质及煤岩学,煤炭转化原理及煤化工技术 第一章 煤的物理化学性质及煤岩学,主要内容,1,煤的形成过程和煤化程度,2,煤岩学基础,3,煤的化学组成,4,煤的分类方法和种类,5,煤的物理化学性质,6,煤的工艺性质,主要内容1 煤的形成过程和煤化程度,1,煤的形成和煤化程度,1.1,成煤作用,煤是植物遗体经过复杂的生物、地球化学、物理化学作用转变而成的。从植物死亡、堆积到转变为煤经过了一系列的演化过程，这个过程称为,成煤作用,。,1 煤的形成和煤化程度1.1成煤作用煤是植物遗体经过复,1,煤的形成和煤化程度,1.1,成煤作用,成煤作用大致可分为两个阶段。,第一阶段是植物在泥炭沼泽中不断繁衍，其遗体在微生物参加下不断分解、化合、聚集的过程。在这个过程中起主导作用的是,生物地球化学,作用，在这个作用下低等生物形成腐泥，高等植物形成泥炭。因此可称为,腐泥化阶段或泥炭化阶段,。,当泥炭和腐泥由于地壳下沉等原因被上覆沉积物掩埋时，就转入第二阶段,煤化作用阶段,，即泥炭、腐泥在以温度和压力起主导作用下转变为煤的过程。这个阶段包括成岩作用和变质作用，起主导作用的是,物理化学作用,。泥炭先变成褐煤（成岩阶段），再由褐煤变成烟煤（变质阶段）。,1 煤的形成和煤化程度1.1成煤作用成煤作用大致可分为,1,煤的形成和煤化程度,1.1,成煤作用,煤的形成过程：,高等植物：,植物 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤,低等植物：,植物 腐泥 腐泥煤,成煤原始物质主要是植物，植物界可分为低等植物和高等植物两大类。属于低等植物的有菌类和藻类；属于高等植物的有苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物。,根据成煤植物、成因、化学性质和岩石组成的不同，可划分出以高等植物为主形成的,腐植煤,和以低等植物为主形成的,腐泥煤,。自然界腐泥煤很少见，而工业开采的绝大多数是腐植煤。,1煤的形成和煤化程度1.1成煤作用煤的形成过程：成煤原,泥碳的形成,高等植物死亡后变成泥炭的生物化学过程称为,泥炭化作用,。,一般认为，泥炭化过程的生物化学作用大致分为两个阶段：,第一阶段,，植物遗体中的有机化合物经过氧化分解和水解作用，转化为简单化学活性活泼的化合物；,第二阶段,，分解产物进一步合成为新的化合物，如腐殖酸沥青等。,泥碳的形成高等植物死亡后变成泥炭的生物化学过程称为泥炭化作用,泥碳的有机组成,腐殖酸，泥炭中最主要的成分。,沥青质，可由合成作用形成，也可由树脂、蜡质孢粉质等转化而来，溶于一般的有机溶剂。,未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素、果胶质和木质素。,变化不多的稳定组分，如角质膜、树脂、孢粉等。,泥碳的有机组成腐殖酸，泥炭中最主要的成分。,煤化作用,泥炭经过褐煤、烟煤的各种煤级直到无烟煤、超级无烟煤的发展叫,煤化作用,。,温度、压力和时间是促使煤变化的因素，其中温度是主要因素。,压力促进煤的物理结构变化。,煤在较高温度下持续的时间越长，煤化程度越高。,煤化作用泥炭经过褐煤、烟煤的各种煤级直到无烟煤、超级无烟煤的,成煤作用的阶段划分,成煤作用的阶段划分,泥碳 褐煤,从泥炭向褐煤转化的早期煤化作用是有机质分解作用和合成缩聚平行发展的过程。,分解作用,主要表现是泥炭中纤维素和木质素含量相对富集，主要发生在埋藏泥炭的初期阶段，是微生物参与下的生物化学煤化作用的结果；,合成缩聚作用,在早期煤化作用过程中起主要作用，是一种地球化学煤化作用过程。,植物遗体,泥碳,褐煤,烟煤,无烟煤,超无烟煤,泥碳 褐煤从泥炭向褐煤转化的早期煤化作用是有,褐煤 无烟煤,从烟煤向无烟煤演化有,4,次显著的跃变。,第一次跃变发生在,长焰煤,开始阶段，特点是沥青化作用发生并进入最明显阶段。,第二次跃变出现在,肥煤焦煤,阶段，第二次煤化作用又叫煤化作用转折。,第三次煤化跃变发生在,烟煤与无烟煤,的分界附近。,第四次煤化跃变出现在,无烟煤与超无烟煤,的交界附近。,植物遗体,泥碳,褐煤,烟煤,无烟煤,超无烟煤,褐煤 无烟煤从烟煤向无烟煤演化有4 次显著的跃变。植物遗,煤变质作用类型,在大地构造发展过程中，不同聚煤区、不同地质背景不同，影响煤变质的主导因素也不相同，导致在一定地区出现相应的煤变质作用类型，已发现的有以下几种。,（,1,）,深成变质作用,是指煤层由于沉降而埋藏于地下深处，主要由于正常古地热场的影响，以及地温梯度的存在所造成的煤变质作用。由于其影响范围广泛，又称区域变质作用。,（,2,）,岩浆热变质作用,是岩浆作用所产生的地热异常引起的，煤受岩浆热变质作用影响后具有一定特征，其化学工艺性质表现为肥煤阶段前，其主要化学指标与深成变质煤相似，进入肥煤（别是焦煤、瘦煤、贫煤） 后，煤质变化比较明显。,（,3,）,接触变质作用,当岩浆侵入和贯穿含煤岩系或直接与煤层接触时，岩浆的高温与压力作用导致接触带附近的煤发生的变质作用。受接触变质影响的煤，常丧失黏结性和结焦性，挥发分、水分及发热量降低，碳酸盐矿物含量增高，气孔结构发育。,煤变质作用类型在大地构造发展过程中，不同聚煤区、不同地质背景,煤变质作用类型,（,4,）,热液变质作用,地下深处由于岩浆活动而使岩浆内派生的气液物质向围岩渗流，或由于地下水热液沿断裂带上升对流而形成地热系统，从而将汽水热液物质携带至浅部释放热量，造成地热异常并促使煤发生变质的作用。含煤岩系岩石普遍出现蚀变和,矿化现象是热液变质的重要标志之一。,（,5,）,燃烧变质作用,在地史时期，煤层自燃经过长期热效应的积累形成高强度地热异常并引起煤变质的作用。中国西北地区煤层自燃范围广、时间长，新疆、甘肃、宁夏、山西等省均有煤层自燃现象。,（,6,）,构造动力变质作用,主要指由于地壳运动的影响，致使岩石受到强烈的挤压、剪切，或由于强大压力长期作用，致使内外摩擦持续积累的热或者由构造动能不断转换为构造热能，从而使煤发生变化的一种变质作用。经受构造变质的煤，其挥发分减少，,反射率值增大，,H,C,比值明显降低。,煤变质作用类型（4）热液变质作用地下深处由于岩浆活动而使岩,2,煤岩学,煤是一种固体可燃有机岩，由于自然界成煤物质的不同及聚积环境的多样化和各自不同的煤化途径，其岩石组成比较复杂。,用肉眼观察时,，可以看出煤大多数是不均一的，通常可分出不同的煤岩成分和煤岩类型；,在显微镜下,，更可以揭示煤组成的细节，进一步区分出各种显微组分和显微煤岩类型。,应用煤岩学方法确定煤的煤岩组成、煤化特征等特征，是评价煤的性质和用途的重要依据，是解决实际问题的重要基础。,2 煤岩学煤是一种固体可燃有机岩，由于自然界成煤物质的不同,2,煤岩学,2.1,煤的宏观特征,煤岩成分,煤岩成分是指肉眼可区分的基本组成单元，亦称煤岩组分。,在条带状烟煤中有,镜煤、亮煤、暗煤和丝炭,4,种煤岩成分。其中，镜煤和丝炭是简单的煤岩成分，亮煤和暗煤是复杂的煤岩成分。,镜煤,是煤中颜色最黑、光泽最亮的成分，质地均匀，具有贝壳状断口，以垂直于条带的内生裂隙发育为特征。内生裂隙面常呈眼球状。镜煤性脆，易破碎成棱角状小块。在煤层中常呈透镜状或条带状。在,4,种煤岩成分中，镜煤的挥发分高，黏结性强。,亮煤,是最常见的煤岩成分，不少煤层以亮煤为主组成较厚的分层，甚至整个煤层。它的光泽仅次于镜煤，较脆，内生裂隙也较发育，但程度次于镜煤，密度较小，有时也有贝壳状断口。亮煤的均一程度不如镜煤，表面隐约可见细微的纹理。显微镜下观察，亮煤组成以镜质组为主，含有一定数量的惰质组和壳质组。,2 煤岩学2.1煤的宏观特征煤岩成分,2,煤岩学,2.1,煤的宏观特征,暗煤,一般呈灰黑色，光泽暗淡，密度大，内生裂隙不发育，断面粗糙，致密坚硬具韧性。常以较厚的分层出现，甚至单独成层。显微镜下观察，暗煤的组成复杂多样，其特征和性质取决于显微组成。富含惰质组的暗煤，往往略带丝绢光泽，挥发分低，黏结,性弱；富含壳质组的暗煤，略带油脂光泽，挥发分和含氢量较高，黏结性较好；含大量矿物的暗煤，则密度大，灰分产率高。,丝炭,外观像木炭，颜色灰黑，具有明显的纤维状结构和丝绢状光泽。它疏松多孔，性脆易碎，能染指。丝炭的空腔常被矿物充填成矿化丝炭，坚硬致密，密度大。在煤层中，一般丝炭的数量不多，常呈扁平透镜状沿层理面分布，大多厚,1,2mm,到几个毫米，有时也能形成不连续的薄层。丝炭的氢含量低，碳含量高，不具黏结性；由于孔隙度大，吸氧性强，容易受氧化而自燃。,2 煤岩学2.1煤的宏观特征暗煤一般呈灰黑色，光泽暗淡,2,煤岩学,2.1,煤的宏观特征,宏观煤岩类型,宏观煤岩类型是按煤的总体相对光泽划分的类型。它是煤岩成分的自然共生组合的反映。中国通常用宏观煤岩类型作为肉眼观察研究煤层的单位，共划分为,光亮煤,、,半亮煤,、,半暗煤,和,暗淡煤,4,种类型。宏观煤岩类型划分依据是根据煤中,“,光亮成分,”,镜煤和亮煤在分层中的含量及其反映出来的总体相对光泽强度。,2 煤岩学2.1煤的宏观特征宏观煤岩类型,2,煤岩学,2.1,煤的宏观特征,宏观煤岩类型的划分指标,2 煤岩学2.1煤的宏观特征宏观煤岩类型的划分指标,2,煤岩学,2.1,煤的宏观结构和构造,煤的宏观结构是指煤岩成分的形态、大小所表现的特征，最常见的有以下几种。,（,1,）,条带状结构,煤岩成分多呈条带在煤层中相互交替组成条带状结构。按条带的宽度，可分为：细条带状，宽,1,3mm,；中条带状，宽,3,5mm,；宽条带状，大于,5mm,。条带状结构在烟煤中表现明显，尤其在半亮煤和半暗煤中最常见。,（,2,）,线理状结构,镜煤、丝炭及黏土矿物等常以厚度小于,1mm,的线理断续分布在煤层中，呈现出线理状结构，常见于半暗煤、暗淡煤。,（,3,）,透镜状结构,镜煤、丝炭及黏土矿物、黄铁矿透镜体散布在比较均一的暗煤或亮煤中，呈现透镜状结构，常见于半暗煤、暗淡煤。,2 煤岩学2.1煤的宏观结构和构造煤的宏观结构是指煤岩,2,煤岩学,2.1,煤的宏观结构和构造,（,4,）,均一状结构,组成较均一。镜煤的均一状结构较典型，某些腐泥煤、腐植腐泥煤也具有均一状结构。,（,5,）,粒状结构,由于煤中散布着大量壳质组组分或矿物而呈粒状。某些暗淡煤中含有大量小孢子和树皮体而呈粒状结构，有些半亮煤中含有同生黄铁矿而呈粒状结构。,此外，还可见到,木质结构,，多见于褐煤中的木煤和低煤化烟煤中的镜煤；,纤维状结构,，见于丝炭；,叶片状结构,，当煤中大量的角质层沿层面分布，具有纤细的页理，能分成叶片状或纸状。中国泥盆纪角质残植煤具有典型的叶片状结构。,2 煤岩学2.1煤的宏观结构和构造（4）均一状结构组,2,煤岩学,2.1,煤的宏观结构和构造,宏观结构,条带状结构、线理状结构、,透镜状结构、均一状结构、,粒状结构、木质结构、,纤维状结构、叶片状结构,宏观煤岩类型,光亮煤、半亮煤、,半暗煤、暗淡煤,煤岩成分,镜煤、亮煤、暗煤、丝炭,描述其形态,不同煤岩成分组成煤岩类型,表面特征,结构特征,2 煤岩学2.1煤的宏观结构和构造宏观结构宏观煤岩类型,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,在显微镜下才能识别的煤中基本有机组成单元，称为,显微组分,。煤中的矿物质是煤中无机组成部分。,显微镜下通常用两种方法鉴定煤片：一种是透射光下观察煤的薄片，鉴定标志主要是透光色、形态和结构等；另一种是在反射光下观察煤的光片和煤砖光片，鉴定标志除反射色、形态和结构外，还有突起等。反射光下常用油浸物镜进行观察。,20,世纪,80,年代以后广泛使用了荧光显微镜，发现了一些新的仅在荧光下才能识别的显微组分，获得了荧光色、荧光强度、荧光变化的新的标志，深化了对显微组分的认识。,2 煤岩学2.2煤的显微组成在显微镜下才能识别的煤中基,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,1,国际硬煤的显微组分分类,国际煤岩学会（,ICCP,） 的硬煤显微组分分类方案是国际上广泛应用的分类，已被国际标准化组织（,ISO,） 在煤岩分析中采用，适用于烟煤和无烟煤。,该分类将所有的显微组分分为,3,个组：,镜质组、壳质组和惰质组,。每个组都包括一系列成因，物理性质和化学工艺性质相近的显微组分，但,3,个显微组分组之,间在其化学成分和性质上有相当明显的区别。,2 煤岩学2.2煤的显微组成1国际硬煤的显微组分分类,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,国际硬煤的显微组分分类,2 煤岩学2.2煤的显微组成国际硬煤的显微组分分类,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,国际硬煤的显微组分分类（续）,2 煤岩学2.2煤的显微组成国际硬煤的显微组分分类（续,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,国际硬煤的显微组分分类（续）,2 煤岩学2.2煤的显微组成国际硬煤的显微组分分类（续,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,2,中国烟煤的显微组分分类（,GB/T 15588-2001,）,中国烟煤显微组分分类是总结了中国煤岩工作的经验， 采用成因与工艺性质相结合的原则，以显微镜油浸反射光下的特征为主，结合透射光和荧光特征进行分类。,首先根据煤中有机成分的颜色、反射力、突起、形态、结构特征，划分出,显微组分组,；再根据细胞结构保存程度、形态、大小以及光性特征的差别，将显微组分组进一步划分为,显微组分,和,显微亚组分,。,中国烟煤显微组分包括,3,个显微组分组,、,20,个显微组分,、,12,个显微亚组分,。,与国际硬煤显微组分分类的区别在于：没有进一步划分显微组分种；在惰质组中删去了菌类体，增加了真菌体和分泌体；在壳质组中增加了树皮体。,2 煤岩学2.2煤的显微组成2中国烟煤的显微组分分类,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,中国烟煤的显微组分分类,2 煤岩学2.2煤的显微组成中国烟煤的显微组分分类,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,中国烟煤的显微组分分类（续）,2 煤岩学2.2煤的显微组成中国烟煤的显微组分分类（续,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,中国烟煤的显微组分分类（续）,2 煤岩学2.2煤的显微组成中国烟煤的显微组分分类（续,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,3,褐煤的显微组分分类,褐煤在世界煤炭储量中占有相当大的比例。中国内蒙东部、云南第三纪煤田的褐煤占该地区储量的大部分，而且褐煤煤田多属于巨厚煤层，宜于露天开采，有极大的经济价值。,显微组分分类是研究褐煤组成和性质的基础，中国目前尚未建立自己的分类系统，大多应用国际煤岩学委员会的褐煤显微组分分类。该分类中的,腐植组,、,稳定组,和,惰质组,分别与硬煤分类中的镜质组、壳质组和惰质组相当。,2 煤岩学2.2煤的显微组成3褐煤的显微组分分类,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,国际褐煤的显微组分分类,2 煤岩学2.2煤的显微组成国际褐煤的显微组分分类,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,国际褐煤的显微组分分类（续）,2 煤岩学2.2煤的显微组成国际褐煤的显微组分分类（续,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,国际褐煤的显微组分分类（续）,2 煤岩学2.2煤的显微组成国际褐煤的显微组分分类（续,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,褐煤腐植组与硬煤镜质组的对比,2 煤岩学2.2煤的显微组成褐煤腐植组与硬煤镜质组的对,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,white = inertinite,grey = vitrinite,dark grey = exinite.,2 煤岩学2.2煤的显微组成white = iner,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,4.,显微组分的化学性质,在煤的三大显微组分组中，,镜质组,是世界大多数煤田煤中最主要的显微组分，也是决定煤的工艺性质的主要成分。,镜质组与惰质组相比,，挥发分、氢含量、氧含量高，同时水分、氮含量、焦油产率亦高。在煤化过程中，,随着煤级增高,，镜质组的挥发分、氧含量、氢碳原子比和氧碳原子比明显减少，而碳含量、芳香度增高。由于反射率和挥发分这两个参数都与镜质组结构单元的芳构化程度有关，因而烟煤中镜质组的反射率增高和挥发分降低的程度几乎相同，都是很好的煤级指标。在煤化过程中，镜质组随着芳香稠环侧链羟基、羧基、甲氧基、羰基，以及环氧的脱落和芳香稠环缩合程度的增高碳含量随之增高。,2 煤岩学2.2煤的显微组成4. 显微组分的化学性质,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,中国煤中镜质组 （腐木质体）的工业分析和元素分析的数据,2 煤岩学2.2煤的显微组成中国煤中镜质组 （腐木质体,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,中国煤中镜质组 （腐木质体）的工业分析和元素分析的数据,(,续,),2 煤岩学2.2煤的显微组成中国煤中镜质组 （腐木质体,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,4.,显微组分的化学性质,在三大显微组分组中，,惰质组,的挥发分、氢含量和氢碳原子比最低，而碳含量最高。在煤化过程中，随着煤级增高，惰质组的挥发分、氢含量、氧含量、氢碳原子比亦降低，碳含量、芳香度增高，但与镜质组相比，其变化幅度小。,在三大组中，,壳质组,化学性质的特点是挥发分和氢含量最高，氢碳原子比大多在以上，而芳香度低。在中煤级烟煤中，壳质组的化学性质变化很快，逐渐与镜质组的化学性质趋于一致。,2 煤岩学2.2煤的显微组成4. 显微组分的化学性质,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,中国煤中惰质组的工业分析和元素分析数据,2 煤岩学2.2煤的显微组成中国煤中惰质组的工业分析和,2,煤岩学,2.2,煤的显微组成,中国煤中壳质组的工业分析和元素分析数据,2 煤岩学2.2煤的显微组成中国煤中壳质组的工业分析和,通常把煤中矿物质理解为煤中伴生的一切无机组分，既包括肉眼和显微镜下可识别的矿物，又包括镜下难以鉴别的且与有机质结合的金属和阴离子。,煤中矿物质的多少，一方面不仅直接影响煤炭发热量的高低，还影响到煤炭的加工利用特性。中国大多数煤中矿物质含量较高，全国原煤平均灰分大多在,20,以上，对煤的合理利用和环境保护有极其不利的影响；另一方面，煤中所富集的达到工业品位要求的稀有元素、放射性元素是伴生的有用矿产，有的矿物和伴生元素在煤炭加工利用中起催化作用，提高了煤的经济技术价值。,2,煤岩学,2.3,煤中的矿物质,通常把煤中矿物质理解为煤中伴生的一切无机组分，既包括肉眼和显,1,煤中矿物质的分类,据,Finkelman,（,1981,） 资料，煤中已鉴定出来的矿物达,125,种以上。,（,1,）,按成因分类,煤中的矿物质按成因可分为,3,类，即：,植物成因,的矿物质、,陆源碎屑成因,的矿物质、,化学成因和生物化学成因,的矿物质。,2,煤岩学,2.3,煤中的矿物质,1煤中矿物质的分类2 煤岩学2.3煤中的矿物质,矿物质是植物生长必不可少营养物质，植物细胞壁的矿质化，主要是硅质化和钙质化，可以增强植物本身的机械支撑能力。赋存在沼泽植物中的矿物质成煤后，形成了煤中,植物成因的矿物质,。植物成因的矿物质很少，难以用物理方法脱除。,陆源碎屑成因,的矿物质是指由风力和水流搬运到泥炭沼泽，并沉积的陆源碎屑矿物和岩屑。煤中常见的陆源碎屑矿物有黏土矿物，石英，以及长石、云母，并有锆石、电气石、磷灰石、石榴子石、独居石、重晶石、锡石、磷钇矿等副矿物，还有火山碎屑。,化学成因,的矿物是在水溶液中直接化学沉淀形成，和溶液与泥炭有机质反应，以及煤中的有机质和无机质反应后形成的。常见的化学成因矿物有高岭石、硫化物矿物、菱铁矿和部分石英。,2,煤岩学,2.3,煤中的矿物质,矿物质是植物生长必不可少营养物质，植物细胞壁的矿质化，主要,（,2,）,按形成时期分类,煤中矿物质按形成时期可分为同生矿物和后生矿物两类。,同生矿物,是指在成煤作用的,第一阶段,泥炭聚积期和早期成岩作用阶段形成的矿物。它既有新形成的矿物，又包括风力和水流带来的陆源碎屑矿物。同生矿物主要有高岭石、石英、黄铁矿、菱铁矿等。,后生矿物,是指在成煤作用,第二阶段,，在煤层中形成的矿物。主要是由地下水（包括热液） 带来的矿物质，如黄铁矿、石英、高岭石、方解石、菱铁矿等；也包括在后生作用过程中，由于温度、压力的增高，原有的同生矿物，特别是黏土矿物，发生变化形成的矿物；还包括煤系地层重新接近地表，在表生作用下在煤层中形成的矿物，如石膏、褐铁矿等。,2,煤岩学,2.3,煤中的矿物质,（2） 按形成时期分类煤中矿物质按形成时期可分为同生矿物和,2,煤中的各类矿物,（,1,）,黏土矿物,黏土矿物是世界和中国大多数煤中最主要的矿物。煤中黏土矿物以高岭石、伊利石为主，而蒙皂石和伊利石,蒙皂石混层黏土矿物等比较少。,（,2,）,氧化物和氢氧化物矿物,氧化物和氢氧化物矿物在煤中常见的有石英，还有金红石、玉髓、蛋白石、赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿等。世界上已发现的其他氧化物、氢氧化物矿物，还有锐钛矿、板钛矿、钦磁铁矿、铬铁矿、针铁矿及锡石等。,（,3,）,硫化物矿物,煤中常见的硫化物矿物主要是黄铁矿，还有白铁矿、胶黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、硫镍钴矿、雄黄、雌黄、辰砂等。,2,煤岩学,2.3,煤中的矿物质,2煤中的各类矿物2 煤岩学2.3煤中的矿物质,（,4,）,碳酸盐类矿物,煤中常见的碳酸盐类矿物有方解石和菱铁矿；此外，还有白云石、文石和铁白云石等。煤中碳酸盐矿物对于火力发电厂煤的结渣性和熔渣特征研究有重要意义。,（,5,）,煤中其他矿物质,煤中其他矿物质还有硫酸盐矿物、磷酸盐矿物、铀矿物和盐类矿物。煤中硫酸盐矿物比较少。通常石膏发育在风化带，黄钾铁矾见于氧化带，水绿矾或绿矾与石膏充填在煤的裂隙和空洞中；磷酸盐矿物主要为磷灰石，在中国见于煤层中黏土岩夹矸层，热变煤的热液脉，以及早古生代石煤中。,2,煤岩学,2.3,煤中的矿物质,（4） 碳酸盐类矿物煤中常见的碳酸盐类矿物有方解石和菱铁矿,2,煤岩学,2.3,煤中的矿物质,2 煤岩学2.3煤中的矿物质,3,煤的化学组成,煤的工业分析,煤的元素分析,3 煤的化学组成煤的工业分析,3,煤的化学组成,3.1,煤的工业分析,煤的工业分析,(proximate analysis),也叫技术分析或实用分析，包括煤中,水分,、,灰分,、,挥发分,的测定及,固定碳,的计算。,煤的工业分析是了解煤质特征的基础指标也是评价煤质的基本依据，根据工业分析的各项测定结果可以初步判断煤的性质、种类及其工业利用途径。,3 煤的化学组成3.1 煤的工业分析煤的工业分析(pro,根据水在煤里面的存在状态，将煤中水分分别称为,外在水分,、,内在水分,以及同煤中矿物质结合的,结晶水、化合水,。,外在水分,是附着在煤的表面和被煤的表面大毛细管吸附的水。,内在水分,是指吸附和凝聚在煤颗粒内部的毛细管中的水。,结晶水和化合水,是指煤中矿物质里以分子形式和离子形式参加矿物晶格构造的水分，如石膏（,CaSO,4,2 H,2,O,）、高岭土,Al,4,Si,4,O,10, (OH),8,3,煤的化学组成,3.1,煤的工业分析,水分（,M,）,根据水在煤里面的存在状态，将煤中水分分别称为外在水分、内在水,煤中的水分对工业利用是不利的，它对运输、储存和使用都有一定影响。同一种煤，其发热量将随水分的升高而降低。煤在燃烧时，需要消耗很多热量来蒸发煤中的水分，从而增加了煤耗，水分高的煤，不仅增加了运输成本，同时给储存带来一定困难。,3,煤的化学组成,3.1,煤的工业分析,水分,煤中的水分对工业利用是不利的，它对运输、储存和使用都有一定影,煤的灰分是指煤完全燃烧后剩下来的残渣，这些残渣几乎全部来自煤中的矿物质。煤中矿物质来源有三：,原生矿物质,成煤植物中所含的无机元素；,次生矿物质,煤形成过程中混入或与煤伴生的矿物质；,外来矿物质,煤炭开采和加工处理中混入的矿物质。,3,煤的化学组成,3.1,煤的工业分析,灰分（,A,）,煤的灰分是指煤完全燃烧后剩下来的残渣，这些残渣几乎全部来自煤,煤的灰分是另一项在煤质特性和利用研究中起重要作用的指标。一般来说，煤中矿物质不利于煤的加工利用，含量愈低愈好，由于煤灰是煤中矿物质热分解后的残留物，因此可以用它来推算煤中矿物质含量。煤的灰分越高，有效碳的含量就越低。,煤的灰分与煤的其他特性如元素成分、发热量、结渣性、活性及可磨性等有程度不同的依赖关系。此外，由于煤中灰分测定简单、而矿物质在煤中的分布又常常不均匀，因此在煤炭采样和制样方法研究中，一般都由灰分来评定方法的准确度和精密度。在煤炭洗选中，一般也以洗煤灰分作为一项评价洗选效果的指标。,3,煤的化学组成,3.1,煤的工业分析,灰分,煤的灰分是另一项在煤质特性和利用研究中起重要作用的指标。一般,工业分析测定的挥发分，不是煤中原来固有的挥发性物质，而是在严格的规定条件下加热煤炭时，产生的热分解产物所占百分数。,挥发分主要由,热解水、氢、碳的氧化物和碳氢化合物,组成，但煤中物理吸附水（包括外在水分和内在水分） 和矿物质,CO,2,不属挥发分之列，必须从中扣除。碳酸盐含量大于,2,的，还要测定碳酸盐，以便对挥发分进行校正。,3,煤的化学组成,3.1,煤的工业分析,挥发分（,V,）,工业分析测定的挥发分，不是煤中原来固有的挥发性物质，而是在严,挥发分随煤化程度增高而降低的规律十分明显，可用以初步估计煤的种类，而且挥发分测定方法简单、快速、易于标准化，所以，我国和几乎世界各国的煤炭工业分类都采用挥发分作为第一分类指标。,根据挥发分产率和测定挥发分后的焦渣特征可以初步确定煤的加工利用途径。挥发分与其他煤质特性指标如发热量、碳和氢含量都有较好的相关关系。,3,煤的化学组成,3.1,煤的工业分析,挥发分,挥发分随煤化程度增高而降低的规律十分明显，可用以初步估计煤的,测定煤的挥发分时，剩下的不挥发物称为焦渣。焦渣减去灰分称为固定碳。固定碳就是煤在隔绝空气的高温加热条件下，煤中,有机质,分解的残余物。,固定碳含量可以用计算方法算出（以空干基为例）：,FC,ad,100,(M,ad,A,ad,V,ad,),3,煤的化学组成,3.1,煤的工业分析,固定碳（,FC,）,测定煤的挥发分时，剩下的不挥发物称为焦渣。焦渣减去灰分称为固,当分析煤样中碳酸盐,CO,2,含量为,2,12,（质量分数） 时：,FC,ad,100,(M,ad,A,ad,V,ad,),CO,2ad,(,煤,),当分析煤样中碳酸盐,CO,2,含量大于,12,时：,FC,ad,100,(M,ad,A,ad,V,ad,),CO,2ad,(,煤,),CO,2ad,(,焦渣,),式中,FC,ad,空干基煤样的固定碳， ；,M,ad,空干基煤样的水分， ）；,A,ad,空干基煤样的灰分， ；,V,ad,空干基煤样挥发分， ；,CO,2ad,(,煤,),空干煤样中碳酸盐二氧化碳含量，；,CO,2ad,(,焦渣,),焦渣中二氧化碳占煤中的含量，。,3,煤的化学组成,3.1,煤的工业分析,固定碳,当分析煤样中碳酸盐CO2含量为212（质量分数） 时：,煤的工艺用途主要是由煤中有机质的性质决定的。有机质主要有碳、氢、氧、氮、硫等,5,种元素。,煤的,元素组成,，是指组成煤的有机质的一些主要元素，即,碳、氢、氧、氮、硫,等,5,个元素。,煤的,元素分析,，就是确定煤中有机物的碳、氢、氧、氮、硫等含量的百分比，作为煤的有机质特性。,由于在煤的无机质中也含有少量碳、氢、氧、硫等元素，因此在了解煤中有机质的元素组成及进行煤的分类时，应以在重液（相对密度为,1.4,）中洗选后的精煤来测定，采用干燥无灰基指标。,（不同于锅炉燃烧上的元素分析）,3,煤的化学组成,3.2,煤的元素分析,煤的工艺用途主要是由煤中有机质的性质决定的。有机质主要有碳、,碳是煤中最重要的组成部分，是组成煤炭的大分子骨架，是煤在燃烧过程中产生热量的重要元素之一。,煤的碳含量随煤化程度的加深而增高。,泥炭：,50,60,褐煤：,60,77,烟煤：,74,92,无烟煤：,90,98,在煤化程度相同的煤中，镜质组的碳含量比惰质组低。,3,煤的化学组成,3.2,煤的元素分析,碳（,C,）,碳是煤中最重要的组成部分，是组成煤炭的大分子骨架，是煤在燃烧,氢是煤中的第二个重要组成元素，也是煤中可燃部分， 其燃烧时可放出大量的热量。,氢含量与成煤原始物质密切有关,。腐泥煤的氢含量普遍比腐植煤高，一般都在,6,以上，有时达,11,。在腐植煤中，稳定组分的氢含量最高，镜质组次之，而惰质组最低。,随着煤化程度逐渐加深，氢含量有逐渐减少的趋势,。,3,煤的化学组成,3.2,煤的元素分析,氢（,H,）,氢是煤中的第二个重要组成元素，也是煤中可燃部分， 其燃烧时可,煤中氧含量变化很大，并,随着煤化程度加深而降低,。,当煤受到氧化时，氧含量迅速增高，而碳、氢含量则明显降低。氧元素在煤的燃烧过程中不产生热量，但能与产生热量的氢生成水，使燃烧热量降低，是动力用煤的不利的因素。同时氧是煤中反应能力最强元素。因此，当煤用于热加工时，煤中氧含量对热加工影响较大。,煤中氧一般都不进行直接测定，而用差额法计算得出。,3,煤的化学组成,3.2,煤的元素分析,氧（,O,）,煤中氧含量变化很大，并随着煤化程度加深而降低。3 煤的化学,煤的有机质中氮的含量比较少，它主要来自成煤植物中的蛋白质。煤中氮含量多在,0.8,1.8,的范围内变化，通常也是随煤化程度增高而稍有降低，随煤化程度而变化的,规律性不很明显,。,3,煤的化学组成,3.2,煤的元素分析,氮（,N,）,煤的有机质中氮的含量比较少，它主要来自成煤植物中的蛋白质。煤,硫是煤中最有害的杂质。,作动力燃烧时，煤中硫燃烧生成二氧化硫，它不仅腐蚀金属设备，而且污染环境，造成“公害”。,作为合成氨原料气时，由含硫煤产生的,H,2,S,不仅腐蚀金属设备，且使催化剂中毒，影响操作及产品质量。,作为生产冶金焦用原料时，煤中的硫大部分转入焦炭，直接影响钢铁质量。,各项工业用煤对硫含量都有严格的要求。,煤中硫分赋存状态可分为,有机硫,和,无机硫,两大类，有时也有微量的元素硫。煤中各种硫分的总和称为全硫含量。,煤中的无机硫又分为硫化物硫及硫酸盐硫两种。,煤质有机质中所含的硫称为有机硫。,3,煤的化学组成,3.2,煤的元素分析,硫（,S,）,硫是煤中最有害的杂质。3 煤的化学组成3.2 煤的元素分,3,煤的化学组成,3.2,煤的元素分析,硫（,S,）,3 煤的化学组成3.2 煤的元素分析硫（S）,煤中矿物质的含量变化范围很大，其组成极为复杂。虽然可用煤岩学方法可以鉴定矿物的种类和测定其含量，也可用化学分析方法测定矿物质的精确含量，但是，由于测定方法比较繁琐，因此在实际应用中常常利用对灰分产率、灰成分和对煤灰工艺性质的研究，来间接了解煤中矿物质对煤的工业利用的影响。,3,煤的化学组成,3.3,煤中矿物质,煤中矿物质的含量变化范围很大，其组成极为复杂。虽然可用煤岩学,煤中矿物质含量的测定方法比较烦琐，需用盐酸和氢氟酸处理煤样，用差减法求得煤样的矿物质含量，一般不直接测定。利用它与煤的灰分之间的关系，用适当公式校正后，可近似地算出矿物质的含量。,Parr,公式,：,MM=1.08A+0.55S,t,式中：,MM ,煤中无机矿物质含量，；,A ,煤的灰分产率，（质量分数）；,S,t,煤中全硫含量，（质量分数）。,3,煤的化学组成,3.3,煤中矿物质,-,含量计算,煤中矿物质含量的测定方法比较烦琐，需用盐酸和氢氟酸处理煤样，,Given,公式,：,MM=1.13A+0.47S,p,0.5Cl,式中：,S,p,煤中黄铁矿硫的含量，；,Cl ,煤中氯的含量，。,King-Maries-Crossley,提出,KMC,公式,：,MM,1.13A,0.5S,p,0.8CO,2,2.8S,A,2.8S,s,0.3Cl,式中：,CO,2,煤中,CO,2,含量， 质量分数）；,S,A,煤灰中硫的含量，（质量分数）；,S,s,煤中硫酸盐硫的含量，（质量分数）；,Cl,煤中氯的含量，（质量分数）。,3,煤的化学组成,3.3,煤中矿物质,-,含量计算,Given公式：3 煤的化学组成3.3 煤中矿物质-含量,1.,煤灰成分,煤中矿物质成分极其复杂，完全燃烧后煤灰成分也变得复杂。,(1),煤灰主要成分,煤中的无机矿物质，经高温灼热均变为金属和非金属的氧化物及盐类，主要成分是,SiO,2,、,Al,2,O,3,、,CaO,、,MgO,，还有少量,K,2,O,、,Na,2,O,、,SO,3,、,P,2,O,5,等化合物。,(2),煤灰成分分析的应用,推测原煤的矿物组成,判断煤灰熔点的高低,判断煤在燃烧时对锅炉燃烧室的腐蚀情况,预测焦炭灰分在高炉炼铁过程中的影响,3,煤的化学组成,3.3,煤的灰分特性,1. 煤灰成分3 煤的化学组成3.3 煤的灰分特性,2,煤灰的熔融性,煤灰熔融性是煤灰在高温下达到熔融状态的温度，习惯上称作,灰熔点,。加热时物理状态的变化：,变形、软化、半球和流动,。,3,煤的化学组成,3.3,煤的灰分特性,煤灰锥熔融特征示意图,2煤灰的熔融性3 煤的化学组成3.3 煤的灰分特性煤灰,2,煤灰的熔融性,特征熔融温度,变形温度,DT(T,1,),：灰锥尖端或棱开始变圆和弯曲时的温度；,软化温度,ST(T,2,),灰锥弯曲至触及锥尖托板和灰锥变呈球形时的温度；,半球温度,HT,灰锥形变至近似半球形，即高约等于底长的一半时的温度；,流动温度,FT(T,3,),灰锥融化展开成高度在,1.5mm,以下的薄层的温度。,在锅炉设计中，大多采用软化温度作为灰分熔点。,3,煤的化学组成,3.3,煤的灰分特性,2煤灰的熔融性3 煤的化学组成3.3 煤的灰分特性,3,结渣性,煤的结渣性是指煤在气化和燃烧过程中的灰渣是否会结成块以及结块的程度。煤灰的结渣性以煤灰的结渣率来量度。在一定鼓风强度下使煤燃尽，其灰渣中粒度大于,6mm,的量占总灰量的质量百分数，即为该煤在规定鼓风条件下的结渣率。,灰结渣性是评价煤热加工利用过程的重要指标。,煤燃烧和气化过程中，选用何种结渣性的煤，取决于锅炉（气化炉）的排渣方式。,3,煤的化学组成,3.3,煤的灰分特性,3结渣性3 煤的化学组成3.3 煤的灰分特性,4,煤灰的黏度,灰黏度是指煤灰在熔融状态下的,内摩擦系数,，表征煤灰在高温熔融状态下流动时的物理特性，以符号,表示。两个相对移动的液层之间的相互作用力称内摩擦力,f,，它与液面层之间垂直于层面的速度梯度和液面的面积,S,成正比。,f,内摩擦力，,dyn(1dyn,10,5,N),；,液面层之间的速度梯度；,流体的内摩擦系数或叫动力黏度，,PaS,。,3,煤的化学组成,3.3,煤的灰分特性,4煤灰的黏度3 煤的化学组成3.3 煤的灰分特性,4,煤灰的黏度,长渣,短渣,3,煤的化学组成,3.3,煤的灰分特性,4煤灰的黏度3 煤的化学组成3.3 煤的灰分特性,在煤质分析中得到煤质指标，可采用不同的基准来表示。“,基,” 表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的,，常用的基准有以下四种：,收到基：,以收到状态的煤样为基准，也是锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分。表示符号为,ar,（,as received,）,空气干燥基：,以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分。表示符号为,ad,（,air dry basis,）,；,3,煤的化学组成,3.4,煤质分析的基准,在煤质分析中得到煤质指标，可采用不同的基准来表示。“基” 表,干燥基：,以假想无水状态下的煤为基准，即去掉全部水分的成分，干燥基更能反映出灰分的多少，表示符号为,d,（,dry basis,）,干燥无灰基：,以假想无水、无灰状态的煤为基准，即去掉水分和灰分的成分。表示符号为,daf,（,dry ash free,）,3,煤的化学组成,3.4,煤质分析的基准,干燥基：以假想无水状态下的煤为基准，即去掉全部水分的成分，干,干燥无矿物质基,以假想无水、无矿物质状态的煤为基准，表示符号为,dmmf,（,dry mineral matter free,）,3,煤的化学组成,3.4,煤质分析的基准,干燥无矿物质基 以假想无水、无矿物质状态的煤为基准，表示,煤质指标与各种不同基准的关系,3,煤的化学组成,3.4,煤质分析的基准,煤质指标与各种不同基准的关系3 煤的化学组成3.4 煤质,煤的成分相互关系,3,煤的化学组成,3.4,煤质分析的基准,煤的成分相互关系3 煤的化学组成3.4 煤质分析的基准,煤质分析中不同基准的换算,其中：,M,表示水分，,MM,表示矿物质含量,3,煤的化学组成,3.4,煤质分析的基准,煤质分析中不同基准的换算其中：M表示水分，MM表示矿物质含量,4,煤的分类方法和种类,4.1-,煤的分类标准,煤的分类指标一般应能反映煤的煤化程度（或变质程度）、煤岩类型和工艺性质。,中国煤炭分类：,现行中国煤炭分类是按煤的煤化程度先将煤分成,褐煤、烟煤和无烟煤,3,大类，再按煤化程度的深浅及工业利用的要求，将褐煤分成,2,个小类，无烟煤分成,3,个小类，而烟煤有,20,个小类。,4 煤的分类方法和种类4.1-煤的分类标准煤的分类指标一,4,煤的分类方法和种类,4.1-,煤的分类标准,中国煤炭分类总表,褐煤,最低品味的煤，形成年代最短，热值较低,烟煤,形成年代较褐煤长，碳含量,75%90,。成焦性较强，适宜工业一般应用,无烟煤,煤化时间最长，含碳量最高（高于,93,），成焦性差，发热量大,4 煤的分类方法和种类4.1-煤的分类标准中国煤炭分类总,4,煤的分类方法和种类,4.1-,煤的分类标准,中国煤炭分类国家标准表,4 煤的分类方法和种类4.1-煤的分类标准中国煤炭分类国,4,煤的分类方法和种类,4.1-,煤的分类标准,无烟煤的分类表,4 煤的分类方法和种类4.1-煤的分类标准无烟煤的分类表,4,煤的分类方法和种类,4.1-,煤的分类标准,烟煤的分类表,4 煤的分类方法和种类4.1-煤的分类标准烟煤的分类表,4,煤的分类方法和种类,4.1-,煤的分类标准,褐煤的分类表,4 煤的分类方法和种类4.1-煤的分类标准褐煤的分类表,1.,褐煤的煤质特征：,褐煤的主要特征之一是水分大，,M,ad,一般在,10,25,以上，全水分,M,t,含量更高，大多在,15,40,左右，而年轻褐煤（如云南的昭通矿区）的全水分有的高达,50,60,。,大多数褐煤的灰分多在,20,30,左右。,褐煤的挥发分较高，但北方年老褐煤的,V,daf,值多在,50,以下，云南褐煤的,V,daf,值则多在,50,60,以上。,褐煤的发热量普遍较低，,Q,gr,daf,一般不超过,30.5MJ/kg,，收到基低位发热量则一般在,12.5,18.5MJ/kg,之间，且有低至,10.5MJ/kg,左右的。,4,煤的分类方法和种类,4.2-,不同煤的煤质特征,1. 褐煤的煤质特征：4 煤的分类方法和种类4.2-不同,4,煤的分类方法和种类,4.2-,不同煤的煤质特征,我国主要褐煤矿区的主要质量指标的平均结果,4 煤的分类方法和种类4.2-不同煤的煤质特征我国主要褐,2.,无烟煤的煤质特征：,我国无烟煤总的质量特征是纯煤真密度大，一般变化于,1.35,1.90,之间，随着无烟煤变质程度的增高，其纯煤真密度值也越来越高。,无烟煤的燃点高，一般在,370,420,左右。其中年老无烟煤的着火点最高。,无烟煤的灰分和硫分均随矿区的不同而异。,无烟煤的化学反应性并不随变质程度的增高而降低，而是随氧含量的增高而降低；但无烟煤的变质程度并不随其氧含量,O,daf,的降低而增高,我国无烟煤的灰熔融性温度与成煤时代有密切关系。,4,煤的分类方法和种类,4.2-,不同煤的煤质特征,2. 无烟煤的煤质特征：4 煤的分类方法和种类4.2-不,4,煤的分类方法和种类,4.2-,不同煤的煤质特征,我国主要无烟煤矿区的主要煤质特征（平均结果）,4 煤的分类方法和种类4.2-不同煤的煤质特征我国主要无,4,煤的分类方法和种类,4.2-,不同煤的煤质特征,我国主要无烟煤矿区的主要煤质特征（平均结果）,4 煤的分类方法和种类4.2-不同煤的煤质特征我国主要无,3.,非炼焦用（动力用）烟煤的煤质特征：,非炼焦用烟煤包括长焰煤、不粘煤、弱粘煤和贫煤四类。前三类煤属低煤化度的无粘结性或极弱粘结性的烟煤，后一类为高变质的不粘结性烟煤。,（一） 长焰煤,这类煤的挥发分,V,daf,值常可高达,37,48,左右， 发热量,Q,gr,daf,一般为,30.2,33.4MJ/kg,，收到基低位发热量,Q,net,ar,大多在,14.6,25.1MJ/kg,之间。这类煤的灰熔融性温度较高，是一种较理想的机车和发电等动力用煤。,（二） 不粘煤和弱粘煤,这两类煤往往形成于同一时代，它们的煤化程度仅稍高于长焰煤，而弱粘煤的煤化程度又高于不粘煤。不粘煤的水分高，,M,ad,常可达,3,10,以上，其挥发分大多在,25,35,左右，纯煤热值变化较大，一般在,28.65,33.90MJ/kg,，化学反应性较好，是良好的动力和气化用煤。,弱粘煤与不粘煤的主要区别是弱粘煤的粘结性比不粘煤稍强，因而弱粘煤在链条炉中层状燃烧时的漏损率比不粘煤小。,4,煤的分类方法和种类,4.2-,不同煤的煤质特征,3. 非炼焦用（动力用）烟煤的煤质特征：4 煤的分类方法和,3.,非炼焦用（动力用）烟煤的煤质特征：,（三） 贫煤,贫煤是变质程度最高的烟煤。它的主要特征是挥发分低，,V,daf,一般在,10,18,左右，粘结指数不超过,5,。我国贫煤的灰分和硫分多半较高，商品煤平均灰分在,25,左右，平均硫分接近于,2.5,，煤层硫分则在,1.5,4.0,左右。所以，我国贫煤一般不受用户欢迎，但因其纯煤热值较高而仍是较好的发电燃料。,4,煤的分类方法和种类,4.2-,不同煤的煤质特征,3. 非炼焦用（动力用）烟煤的煤质特征：4 煤的分类方法和,4,煤的分类方法和种类,4.2-,不同煤的煤质特征,长焰煤、不粘煤、弱粘煤和贫煤矿区的煤质指标,4 煤的分类方法和种类4.2-不同煤的煤质特征长焰煤、不,4.,炼焦用煤的煤质特征,我国炼焦用煤包括气煤、,1/3,焦煤、气肥煤、肥煤、,1/2,中粘煤、焦煤、瘦煤和贫瘦煤共八类。炼焦煤的特征是具有不同程度的粘结性和结焦性，其中以肥煤和气肥煤的粘结性最强，焦煤和挥发分较低的肥煤的结焦性最好。,4,煤的分类方法和种类,4.2-,不同煤的煤质特征,4. 炼焦用煤的煤质特征4 煤的分类方法和种类4.2-不,4,煤的分类方法和种类,4.2-,不同煤的煤质特征,各类炼焦煤的洗精煤平均煤质指标,4 煤的分类方法和种类4.2-不同煤的煤质特征各类炼焦煤,1,光泽,光泽是指煤的表面的,反光能力,。,光泽首先与成煤原始物质及其聚积环境有关。随着煤化程度的增高，各种宏观煤岩成分中的光泽有不同程度的增强，暗煤的光泽变化不明显，而镜煤和较纯净的亮煤变化显著。,观察煤的光泽时，要选择煤的光洁的新鲜断面作为标准，严格注意观察条件。,一、煤的表面性质,5,煤的物理化学性质,5.1-,煤的物理性质,1光泽一、煤的表面性质5 煤的物理化学性质,2.,颜色,暗褐煤,可由褐色变成深褐色、黑褐色，,烟煤,呈黑色，,无烟煤,呈灰黑色常带有古铜色和钢灰色色彩。,一、煤的表面性质,5,煤的物理化学性质,5.1-,煤的物理性质,2. 颜色一、煤的表面性质5 煤的物理化学性质,3条痕色,煤的条痕色又叫粉色，是指将煤在磁板上画出条痕色的颜色，它反映了煤的真正颜色。,随着煤化程度的增高，各种宏观煤岩成分的光泽有不同程度的增强，而镜煤和较纯净亮煤变化显著。,一、煤的表面性质,5,煤的物理化学性质,5.1-,煤的物理性质,3条痕色一、煤的表面性质5 煤的物理化学性质,不同煤化程度煤的光泽、颜色和条痕色,一、煤的表面性质,5,煤的物理化学性质,5.1-,煤的物理性质,不同煤化程度煤的光泽、颜色和条痕色一、煤的表面性质5 煤的,4断口,煤受外力打击时，断开后呈现凹凸不平的表面称为断口，但不包括岩层面和裂隙面断开的表面特征。在煤中常见有贝壳状断口、,参差状断口等。,一、煤的表面性质,5,煤的物理化学性质,5.1-,煤的物理性质,4断口一、煤的表面性质5 煤的物理化学性质,5裂隙,煤的裂隙是指在成煤过程中，煤受到自然界各种应力的影响所造成的裂开现象。裂隙按成因的不同分为,内生裂隙,和,外生裂隙,两种。内生裂隙常见于镜煤和亮煤中，垂直于层理面，裂隙面比较平坦，有时呈眼球状。外生裂隙以各种角度与煤层层理面相交，且其中以斜交的居多，裂隙面有凹凸不平的滑动痕迹，多呈羽毛状和波纹状。,一、煤的表面性质,5,煤的物理化学性质,5.1-,煤的物理性质,5裂隙一、煤的表面性质5 煤的物理化学性质,1煤的润湿性,所谓润湿性是指液体与固体接触时，固体被液体所润湿的程度。,煤的润湿性可应用于选煤。,二、煤的固态胶体性质,5,煤的物理化学性质,5.1-,煤的物理性质,液体与固体的接触角,液滴能润湿固体,液滴不能润湿,固体,1煤的润湿性二、煤的固态胶体性质5 煤的物理化学性质液,2煤的润湿热,煤被液体润湿时放出的热量称为煤的润湿热。这是液体与煤的表面相互作用的结果，这种相互作用主要由范德华力和极性分子的作用所引起。煤的润湿热是用1g 煤被润湿时所放出的热量表示的（J/g）。润湿热的测定值可用于确定煤的孔隙的总比表面积。煤的润湿热的大小与液体种类、煤化程度有关。通常用的润湿剂是甲醇，甲醇能在数分钟内释放出全部润湿热。,二、煤的固态胶体性质,5,煤的物理化学性质,5.1-,煤的物理性质,2煤的润湿热二、煤的固态胶体性质5 煤的物理化学性质,3. 煤的,孔隙度,和孔径分布,作为固态胶体的煤，其内部存在许多空隙，孔隙体积占煤的总体的百分数为煤的,孔隙度,或,孔隙率,。也可用单位质量煤包含的孔隙体积（,cm,3,/g,）来表示。,二、煤的固态胶体性质,5,煤的物理化学性质,5.1-,煤的物理性质,置换法：,真假相对密度法：,3. 煤的孔隙度和孔径分布二、煤的固态胶体性质5 煤的物理,孔隙度与煤化程度的关系,二、煤的固态胶体性质,5,煤的物理化学性质,5.1-,煤的物理性质,孔隙度大小,受,成煤条件、煤岩显微组成,等因素的,影响,。,同一煤化程度的煤，其孔隙度都有一个波动的范围,孔隙度与煤化程度的关系二、煤的固态胶体性质5 煤的物理化学,3. 煤的孔隙度和,孔径分布,煤的孔径大小并不是均一的,。,微孔，小于100,10,-10,m,过渡孔,：,(,1001000),10,-10,m,中孔,：,(,100010000)10,-10,m,大孔,：,大于1000010,