煤化学 chap6 煤的物理性质和物化性质
煤的物理性质和物理化学性质..
二、煤的导热性 煤的导热性包括导热系数λ｛W/（m∙K）｝和导温系数 α（m2/h）两个基本常数。它们之间的关系可用下式表示 ：
c
式中
c—煤的比热容，J/（kg∙K） γ—煤的密度，kg/m3
从上式可看出，导温系数α与导热系数λ成正比，而与 热容量c∙γ成反比。
Байду номын сангаас
结论： 1.从低煤化程度煤开始，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，煤的真相对密度最低，约 从 为1.30，此后，煤化程度再提高，煤的真相对密度急剧提高到 1.90。 2.惰质组›镜质组›壳质组
真密度仪广泛用于煤炭
二、煤的视相对密度 （一）基本概念：20℃时单位体积（仅包括煤的 内部孔隙）煤的质量与同体积水的质量之比，用 ARD表示。 （二）用途：①用于计算煤的埋藏量 ②可算出煤的孔隙率
二、煤的润湿热
（一）概念： 煤被液体润湿时会释放出热量，通常用1g 煤被润湿时释放出的热量作为煤的润湿热 （二）影响因素： 与介质的种类、矿物质的含量等均有影响 ，但主要与比表面积有关。试验表明，煤的润湿 热大致为0.39—0.42J/㎡。
第八节 煤的孔隙率和比表面积
一、煤的孔隙率 （一）概念：煤是一种固态胶体物质，其内部存在着很多毛 细管和孔隙。煤内部孔隙的体积占煤的整个体积的百分数， 称为孔隙率。 （二）孔径分布：煤中孔隙的孔径并不均匀，通常根据孔径 大小将其分为大孔、中孔和微孔，分别用 Vmac、Vmes、Vmic 表 示，总孔用Vt 表示。孔径划分如下表所示：
第五节 煤的光学性质 煤的光学性质主要有可见光照射下的反 射率、折射率和透光率，以及不可见光照 射下的X-射线、红外光谱等。
煤炭的物理和化学性质
煤炭的物理和化学性质一、煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。
它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。
包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。
其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。
煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。
1.颜色——是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。
呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。
2.光泽——是指煤的表面在普通光下的反光能力。
一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。
煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。
3.粉色——指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。
呈浅棕色—黑色。
一般是煤化程度越高，粉色越深。
4.比重和容重——煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。
煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。
煤的容重是计算煤层储量的重要指标。
褐煤的容重一般为1.05～1.2，烟煤为1.2～1.4，无烟煤变化范围较大，可由1.35～1.8。
煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。
在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。
5.硬度——是指煤抵抗外来机械作用的能力。
根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。
煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～2.5；无烟煤的硬度最大，接近4。
6.脆度——是煤受外力作用而破碎的程度。
成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。
在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。
煤的物理性质及化学组成分析
煤的物理性质及化学组成分析煤是一种重要的化石燃料，广泛应用于能源、化工等领域。
了解煤的物理性质和化学组成分析对于研究煤的利用价值、燃烧特性以及环境影响具有重要意义。
一、煤的物理性质煤的物理性质主要包括外观、密度、热值、挥发分、灰分等指标。
首先，煤的外观可以分为煤块、煤粉、煤炭等形态，不同形态的煤在燃烧过程中的特性也有所不同。
其次，煤的密度是指单位体积煤的质量，密度的高低与煤的组织结构、矿物质含量等因素有关。
再次，煤的热值是指单位质量煤所释放的热量，煤的热值与其碳含量、氢含量等有关。
此外，煤的挥发分是指在一定温度下，煤中可挥发的成分，挥发分的含量与煤的燃烧性能密切相关。
最后，煤的灰分是指在煤的燃烧过程中，残留下来的无机物质，灰分的含量与煤的燃烧效率、环境污染等有关。
二、煤的化学组成分析煤的化学组成分析主要包括元素组成、有机质组成等指标。
首先，煤的元素组成是指煤中各种元素的含量，其中碳、氢、氧、氮、硫等元素是煤中主要的组成成分。
其次，煤的有机质组成是指煤中有机物质的种类和含量，有机质主要包括纤维素、半纤维素、木质素等。
煤的有机质组成对于煤的燃烧特性、煤的利用价值等具有重要影响。
三、煤的利用价值与环境影响煤作为一种重要的能源资源，具有广泛的利用价值。
煤可以用于发电、冶金、化工等行业，为社会经济的发展提供了重要的能源支持。
然而，煤的利用也带来了一系列的环境问题。
煤的燃烧会释放大量的二氧化碳、二氧化硫等有害气体，对大气环境造成污染，加剧了全球气候变化。
此外，煤矿开采和煤炭运输等过程也会对生态环境造成破坏。
因此，研究煤的物理性质和化学组成分析，既有助于提高煤的利用效率，又有助于减少煤燃烧对环境的影响。
总结起来，煤的物理性质和化学组成分析对于研究煤的利用价值、燃烧特性以及环境影响具有重要意义。
通过了解煤的外观、密度、热值、挥发分、灰分等物理性质，可以更好地评估煤的质量和燃烧特性。
同时，煤的化学组成分析可以揭示煤中各种元素和有机质的含量，为研究煤的利用价值提供依据。
高中化学煤的知识点总结
高中化学煤的知识点总结煤的化学性质和组成煤是一种重要的化石燃料，其形成源于古代植物在地下经过长时间的地质作用和化学变化。
在高中化学课程中，了解煤的化学性质和组成对于理解能源转化和环境保护具有重要意义。
一、煤的化学组成煤主要由碳、氢、氧、氮和硫组成，其中碳是最主要的元素。
煤的化学组成可以通过元素分析来确定，通常表示为碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）和硫（S）的含量百分比。
除了这些主要元素外，煤中还可能含有磷、灰分和其他微量元素。
二、煤的物理性质煤的物理性质包括颜色、光泽、硬度、密度、孔隙率和层理等。
煤的颜色通常为黑色或暗棕色，具有暗淡至亚金属光泽。
煤的硬度较低，可以用钢针轻易刻画。
密度一般在 1.2-1.4 g/cm³之间，孔隙率较高，有利于煤的燃烧和气化。
三、煤的分类根据煤化程度的不同，煤可以分为泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤等。
泥炭是煤化程度最低的煤，含有较多的水分和挥发分。
褐煤是介于泥炭和烟煤之间的一种煤，碳含量较高，但仍然含有较多的水分。
烟煤是最常见的煤种，具有较高的碳含量和较低的水分。
无烟煤是煤化程度最高的煤，碳含量最高，水分和挥发分最低。
四、煤的化学反应1. 燃烧：煤在空气中燃烧时，主要发生氧化反应，生成二氧化碳（CO₂）和水（H₂O），同时释放能量。
2. 气化：在缺氧条件下，煤可以转化为气体燃料，如一氧化碳（CO）、氢气（H₂）等。
3. 液化：煤可以在高温高压下与氢气反应，转化为液态燃料，如甲醇等。
五、煤的工业应用煤是重要的工业原料和能源，广泛应用于发电、钢铁制造、化工产品生产等领域。
煤的燃烧是最主要的能源利用方式，而煤的气化和液化技术也在不断发展中。
六、煤的环境影响煤的燃烧会产生大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物，对环境造成严重影响。
因此，减少煤的使用和开发清洁煤技术是当前环境保护的重要课题。
七、煤的化学处理为了减少煤燃烧产生的污染物，可以对煤进行化学处理，如脱硫、脱硝等。
煤化学_煤的物理性质和物化性质
1.3 煤的可磨性 grindability
煤的可磨性是指煤磨碎成粉的难易程度。目前， 国际上普遍采用哈特葛罗夫法评定煤的可磨性 (Hardgrove grindability index , HGI )。其基本依据 是研磨煤粉所消耗的功与新产生的表面积成正比。
实际上是利用球磨法ball-mill method将一定粒度 的煤a sized coal在磨机中在给定转速和转数的情况下 at a given rate for a given number of revolutions，测 定物料粒度组成的变化change in size consist 。
1. 真(相对)密度 True Relative Density, TRD (真比重) 1.1 真密度的概念：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 真密度的用途： 真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， 都会用到煤的真密度。
HGI,%
可磨性与煤化程度的关系
在低煤化度阶段，随煤化程度的增加，煤的 可磨性缓慢增加，在碳含量为 87%～ 90%时，可 磨性迅速增大，在碳含量为 90%左右达到最大值， 此后随煤化程度的进一步提高而迅速下降。
第三节 煤的热性质
煤 的 热 性 质 － 比 热 specific heat ， 导 热 性 heat conductivity，热稳定性thermal stability
第二节 煤的机械性质mechanical properties
机械性质的概念：煤的机械性质是指煤在机械力作用 下，所表现的各种特性，如硬度hardness、脆度 brittleness/frangibility/friability、可磨性grindability等， 这些性质对煤的开采、破碎crushing、燃烧 combustion、气化gasification和成型briqueting等工艺 过程有实用意义。 1. 煤的硬度
煤化学第6章-煤的物理性质与固态胶体性质
: 6 煤的物理性质与固态胶体性质（多媒体课件教案）教学目标：了解煤的密度、机械、热、光学、电、磁性质和固态胶体性质。
教学内容：基本概念：煤的密度、可磨性、透光率、反射率、折射率、荧光性、透光率基本原理：（1）影响煤密度的因素（2）各种煤密度之间的关系（3）煤的显微硬度与煤化度的关系（4）煤固态胶体性质的表现（5）煤导电性的影响因素（6）煤的光学性质随煤化度的变化（7）煤的润湿性随煤化度的变化基本计算：孔隙率6.1煤的密度密度是物质分子空间结构的宏观表征，物质的所有宏观性质均在一定程度与密度有关。
6.1.1煤密度的表示方法。
（1）真相对体积质量（真比重）——煤的密度（不包括煤中孔隙的体积）与参考物质的密度在规定条件下之比。
TRD通常条件20℃；参考物质：水。
（2）视相对体积质量（视比重）——煤的密度（包括煤中孔隙的体积）与参考物质的密度在规定条件下之比。
ARD孔隙率=（TRD－ARD）／TRD×100%（3）散密度（堆比重）——在容器中单位体积散状煤的质量。
6.1.2煤真密度的测定极其随煤化度的变化（1）真密度测定：常用比重瓶法（GB217）原理：一定体积的煤能在容器中量出一定体积的介质，求出介质体积（或质量）在有煤与无煤时的变化，即可准确地知道煤的体积，从而求出TRD。
准确测定的前提：1）将煤粉碎至煤粒内部没有封闭孔。
2）选取适当介质，使之充满煤的全部孔隙3）介质与煤不存在表面效应。
同时具有上述条件的最好物质之一是氦。
（2）TRD随rank 的变化.如图：镜质组的TRD在Cdaf=87%处出现最小化。
原因：在Cdaf＜87%时，C增大，但O减小更快，故TRD减小。
在Cdaf＞87%时，C增大，O减小较少，故TRD增大。
6.1.3影响煤密度的因素6.2煤的机械性质——在机械力作用下表现的各种性质。
6.2.1煤的硬度外来机械力硬度表征标准矿物刻划莫氏硬度——常用钢球自由落下弹性回跳有氏硬度压痕（钢球或金刚石锥）努普强度、维氏显微强度——常用维氏显微强度Hm 与rank的关系是著名的椅氏曲线。
煤的物理性质及化学组成分析
煤的物理性质及化学组成分析煤是一种重要的化石燃料，广泛应用于能源、工业和生活领域。
了解煤的物理性质和化学组成分析对于研究燃烧过程、提高燃烧效率以及环境保护具有重要意义。
一、煤的物理性质煤是一种多孔、多组分的矿物质，其物理性质受到煤的煤种、煤质以及煤的成熟度等因素的影响。
首先，煤的密度通常较低，一般在1.2-1.5 g/cm³之间。
这是由于煤中含有大量的孔隙和气体，使得煤的密度相对较小。
煤的密度可以通过测量煤的质量和体积来确定，对于煤的分类和评价具有重要意义。
其次，煤的颜色和外观也是煤的物理性质的重要表征。
煤的颜色通常分为黑色、棕黑色和棕红色等，这是由于煤中的有机质含量和成熟度不同所致。
煤的外观通常呈块状或颗粒状，可以通过煤的煤块大小和颗粒度来描述。
此外，煤的硬度和断裂性也是煤的物理性质的重要指标。
煤的硬度通常通过摩氏硬度来测量，可以反映煤的抗压强度。
煤的断裂性通常分为块状断裂和层状断裂，这与煤的内部组织结构和断裂面的形态有关。
二、煤的化学组成分析煤的化学组成分析是研究煤的重要手段，可以揭示煤的燃烧性能和环境影响。
首先，煤的主要化学组成是碳、氢、氧、氮、硫和灰分等元素。
其中，碳是煤的主要组成元素，其含量通常在50%-80%之间。
氢和氧是煤中的主要挥发分，其含量通常在3%-6%和5%-15%之间。
氮和硫是煤中的有害元素，其含量通常在0.5%-3%和0.2%-5%之间。
灰分是煤中的无机物质，其含量通常在5%-40%之间。
其次，煤的化学组成分析还包括煤的挥发分和固定碳含量的测定。
煤的挥发分是指在一定温度下煤中挥发出的气体和液体，其含量通常在10%-40%之间。
煤的固定碳是指在高温下煤中残留的固体物质，其含量通常在40%-90%之间。
煤的挥发分和固定碳含量可以通过煤的热解实验来测定，对于研究煤的燃烧性能具有重要意义。
最后，煤的化学组成分析还包括煤的有机质和无机质的测定。
煤的有机质主要由煤中的有机质和挥发分组成，其含量通常在50%-90%之间。
煤化学第六章煤的物理性质和物理化学性质
第六章煤的物理性质和物理化学性质煤是我国的主要能源，又是冶金和化工等行业的重要原材料。
煤的物理性质和物理化学性质是确定煤炭加工利用途径的重要依据。
煤的物理性质主要包括:煤的密度，煤的硬度，煤的热性质，煤的电磁性质，煤的光学性质等;煤的物理化学性质主要指煤的润湿性、润湿热和孔隙率等。
煤的物理性质和物理化学性质与下面几个主要因素有关:①煤的成因因素，即原始物料及其堆积条件;②煤化程度或变质程度;③灰分(数量、性质与分布)、水分和风化程度等。
一般来说，煤的成因因素与煤化程度是独立起作用的因素。
但是变质程度愈深，用显微镜所观察到的各种成因上的区别则变得愈小，并且这些区别对于物理与物化性质的影响也愈小。
因此，在煤化作用的低级阶段，成因因素对煤的物理和物化性质的影响起主要作用;在煤化作用的中级阶段，变质作用成为主要因素;而在煤化作用的高级阶段，成因上的区别变得很小，变质作用成为唯一决定煤的物理及物化性质的因素。
研究煤的物理和物理化学性质首先是生产实践的需要，因为它们与煤的各种用途有密切的关系，了解煤的物理与物化性质对煤的开采、破碎、分选、型煤制造、热加工等工艺也有很大的实际意义，同时也是煤化学理论的需要，因为这些性质与煤的成因、组成和结构有内在的联系，可以提供重要的信息。
第一节煤的密度煤的密度因研究目的和用途不同，可分为真相对密度、视相对密度和散密度。
一、煤的真相对密度(一)真相对密度的基本概念在20 ℃时，单位体积(不包括煤中所有孔隙)煤的质量与同体积水的质量之比，叫做煤的真相对密度，用TRD表示。
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。
用不同物质(例如氮、甲醇、水、正己烧和苯等)作为置换物质测定煤的密度时所得的结果是不同的。
通常以氮作为置换物所测得的结果叫煤的真相对密度。
因为煤中的最小气孔的直径约为O.5～1 nm，而氮分子直径为0.178 nm，因此氮能完全进入煤的孔隙内。
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第一节 煤的密度
1.3影响煤真相对密度的因素 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。
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。
1.2 煤的显微硬度Microhardness
壳质组 镜质组 惰质组
表6－1 煤的氦密度和水密度 挥发分 %, daf 44.5 34.8 32.9 密度 差值 % 0.0 0.0 +0.8 挥发分 %, daf 23.7 17.0 14.0 密度 差值 % +0.8 -0.7 +0.7
氦
1.31 1.36 1.27
水
1.31 1.36 1.28
第五部分 煤的性质 Coal properties
第六章 煤的物理性质和物理化学性质 Chapter 7 Physical and physicochemical properties of coal 第七章 煤的化学性质
Chapter 7 Chemical properties of coal
第八章 煤的工艺性质 Chapter 8 Technological properties of coal
第一节 煤的密度
1.3 影响煤真相对密度的因素 煤岩组成的影响 ★惰质组的密度最大，镜质组次之，壳质组最低，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 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；纯煤真相对密度按下式计算：
第二节 煤的硬度 hardness of coal 1. 煤的硬度
●刻划硬度 scratch hardness/ Mohs hardness
●显微硬度 Microhardness
1.1 煤的刻划硬度scratch hardness
1822 年Mohs 首先提出一个半定量概念：以滑 石作为1 、金刚石作为10，采用一套具有标准硬度 的矿物共分成10 个等级，称为莫氏硬度，也称为 刻划硬度。标准矿物的莫氏硬度见表4－3。
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。
第一节 煤的密度
1.3 影响煤真相对密度的因素 影响煤真密度的因素有成因类型、煤岩组成、 矿物质、煤化程度等。 成因类型的影响： ★腐植煤的真密度一般不低于1.25g/cm3，而 腐泥煤 仅为1.00g/cm3左右；
第一节 煤的密度
2 煤的视相对密度 apparent relative density, 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
TRD ARD 孔隙度 ×100，％ TRD
1.1 煤的刻划硬度scratch hardness
表4－3 标准矿物的莫氏硬度
矿 物
滑 石
硬度级别
1
矿 物
长 石
硬度级别
6
石 膏
方解石
2
3
石 英
黄 晶
7
8
氟 石
磷灰石
4
5
刚 玉
金刚石
9
10
1.1 煤的刻划硬度scratch hardness
根据莫氏硬度的划分，煤的硬度一般为 1 ～ 4 。煤的硬 度与煤化程度有关，中等煤化程度的焦煤，硬度较小，约 为2～2.5，此后随着煤化程度的提高，硬度增加，无烟煤的 硬度最大，约为4左右。同一煤化程度的煤，惰质组的硬度 最大，壳质组最小，镜质组居中。 刻划硬度的准确性较差，在科学研究上采用显微硬度 的指标。
第一节 煤的密度
3 . 煤的散密度(bulk relative density， 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。
-2.1 +4.3
0.0 0.0
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
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，测量压痕对角线的长度，即可计算出 显微硬度值：
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density
1. 真相对密度 True Relative Density, 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。
氦
1.31 1.34 1.45
水
1.6.6
24.9 24.6
1.30 1.28
1.34 1.38
1.29 1.28
1.33 1.45
-0.8 0.0
-0.7 +5.1
12.9 11.7
3.4 1.7
1.40 1.39
1.57 1.58
1.37 1.45
1.57 1.58