第四章煤的物理性质和固态胶体性质
煤的热物性
查看完整版本: [-- 煤的物理性质和固态胶体性质--]炎黄焦化论坛-煤焦化行业专业交流平台-> 备煤工艺技术-> 煤的物理性质和固态胶体性质[打印本页]登录-> 注册-> 回复主题-> 发表主题我牛12010-11-16 13:37煤的物理性质和固态胶体性质煤的物理性质主要包括空间结构性质、机械性质、光学性质、电性质等。
从胶体化学的观点，可将煤看作是一种特殊和复杂的固态胶体体系。
为此研究煤作为固态胶体所表现的物理化学性质。
煤的物理和物理化学性质也和煤的其他性质一样，主要取决于煤化度和煤岩组成，有时还取决于煤的还原程度。
煤的某些物理性质还与矿物质（数量、性质与分布）、水分和风化程度有关。
由于物质结构和它的物理常数等有直接的关系，所以对煤的物理性质、物理化学性质的测定和研究反映了煤分子的化学组成与结构、分子空间结构及其变化特点，为煤结构的研究和煤化学学科的发展提供重要的信息。
此外，了解煤的物理与物理化学性质，对煤的开采、破碎、洗选、型煤制造、热加工和新产品的开发等工艺和技术进步也有很大的实际意义。
1 煤的密度物质密度的大小取决于分子结构和分子排列的紧密度，因而与分子空间结构有关。
因此密度是性质与结构的重要参数，应了解煤的密度随煤化度的变化规律。
(1) 煤密度的几个基本概念煤的密度是单位体积煤的质量，单价是g/cm3或kg/m3。
煤的相对体积质量（亦称相对密度）是煤的密度与参考物质的密度在规定条件下的比，量纲为1。
密度与相对体积质量数值相同，但物理意义不同。
学术多使用密度，而工业上习惯用相对体积质量。
中国已将煤相对体积质量的测定方法列为国家标准。
①煤的真相对体积质量煤的真相对体积质量（亦称真相对密度）是指煤的密度（不包括煤中空隙的体积）与参考物质的密度在规定条件下之比。
煤的真相对体积质量代表符号是TRD，它是计算煤层平均质量与煤质研究的一项重要指标。
TRD，可用比重瓶法（参考GB217）或其他置换法求得。
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
煤的物理性质
煤是一种常见的自然资源，它的物理性质对许多行业的发展至关重要。
煤的物理性质可以归结为燃烧性、吸水性、抗氧化性和电导率等几方面。
燃烧性是指煤的可燃性及其燃烧热量大小等。
煤的可燃性是指煤在一定条件下可被燃烧，燃烧热量则指煤中有机物质在燃烧时释放的热量。
由于煤中有机物质含量不同，因此燃烧热量也不尽相同。
通常情况下，煤的燃烧热量在5000~7000卡/克之间。
吸水性是指煤在有限的条件下可以吸收水分，一般情况下，煤的吸水程度和它的灰分有关，含灰量越高，其吸水性也就越高。
此外，加热煤粒后，其吸水性会明显降低，煤粒变小，水分也就更容易吸收。
抗氧化性是指煤体系对氧气侵袭的能力。
煤中含有大量的氧化物，在空气中暴露，会迅速溶解，从而使煤的有机物质失去稳定性，影响其质量。
因此，煤的抗氧化性也很重要。
电导率是指煤体系对电流的传导性能。
煤体系中的水分、灰分、有机物质含量等都会影响煤的电导率，如果含水率越高、灰分越多、有机物质越少，煤的电导率也就越低。
从上述叙述可以看出，煤的物理性质和它在行业中的应用密切相关。
如果这些物理特性得不到充分利用，会直接影响煤的应用，影响行业发展。
因此，科学家们经常通过实验来研究不同煤种的物理性质，为行业发展提供科学依据。
综上所述，煤的物理性质具有十分重要的意义。
它不仅影响着煤
的燃烧性、吸水性、抗氧化性和电导率等特性，同时也关系到煤的应用。
科学家们研究煤的物理性质，能够为行业发展提供有力的科学依据，从而有效提升煤炭的利用效率，更好地发挥煤炭的应用价值。
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。
煤的物理性质和物化性质
第一节 煤的密度
第一节 煤的密度
孔隙度 TRD ARD ×100，％ TRD
2
第二节 煤的硬度
1.1 煤的刻划硬度
2019-12-13
1.1 煤的刻划硬度
矿物
滑石 石膏 方解石 氟石 磷灰石
表4－3 标准矿物的莫氏硬度
硬度级别
矿物
硬度级别
1
长石
6
2
石英
1.2 煤的
P
H
2sin
2
P d2
式中 H－显微硬度，MPa； P－加在压入器上的负荷， N； d－压痕对角线长度， mm； －方形棱锥体两相对锥面的夹角，一般为 136°。
3
显微硬度随煤化程度的变化
2019-12-13
显微硬度随煤化程度的变化
煤的热性质－比热 specific heat ，导热性heat conductivity
密度 氦水
差值 %
44.5 1.31 1.31 0.0 23.7 1.31 1.32 +0.8
34.8 1.36 1.36 0.0 17.0 1.34 1.33 -0.7
32.9 1.27 1.28 +0.8 14.0 1.45 1.46 +0.7
29.6 1.30 1.29 -0.8 12.9 1.40 1.37 -2.1
当液体和固体接触时，如果固体分子与液体间的
作用力大于液体分子间的作用力，则固体可被液体润 湿，反之，则不能润湿。通常采用接触角 Contact angle表示煤的润湿性的大小，接触角越大，煤的润 湿性越差。接触角是指通过三相接触周边 (三相接触 点的连线)的任何一点，经气－液界面作切线 (即气－ 液界面张力 )，构成液体与固体表面的夹角，即为接 触角θ。
6 煤的物理性质与固态胶体性质 北京化工大学《煤化学》课件
: 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。
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D、随热容温度的变化
4.3.2 煤的导热性
热导率λ [KJ/（m.h.k） A、热导率随煤中水分的提高而变大； B、热导率随灰分的提高而增大； C、热导率随温度上升而增大。
4.4
煤的固态胶体性质
煤的润湿性是指煤吸附液体的一中能力。
4.4.1 煤的润湿性
\
（2）粉末法测定煤的润湿性是将粉煤（＜ 200目）装填 在测定器内，于15MPa下加压成型，制得的型块可看 作为毛细管集束体，再用水或苯润湿之。同时从加入 润湿剂的对侧，向测定器内通入氮气以阻止润湿过程 的进行，当润湿恰好终止时（型块刚好全部润湿时）， 立即测定氮气的压强P：
4.1.1 几个概念 （1）煤的真相对体积质量 （2）煤的视相对体积质量 （3）煤的散密度
4.1.２
影响密度的因素
（１）成煤的原始物质 （２）煤化度 （３）矿物质 （４）水分及风化
4.2 煤的机械性质
4.2.1 煤的硬度
（1）煤硬度的测定方法：刻划硬度、 弹性回跳硬度、压痕硬度、耐磨硬 度。
显微硬度（ＭＨ或Ｈｍ）：
100%
Dhe、DHg分别用氦、汞作为置换物测得的煤 的密度。
（2）煤的孔径分布
微孔 孔径 D＜1.2nm
过渡孔 1.2nm ≤D ≤ 30nm 大孔 D ＞ 30nm
4.2.4
煤的弹性
（1）定义：指外力下所产生的形变，以及外力除去后形 变的复原程度。 （2）测定方法：
E v =k P
v-----煤在声音中的传递速度，m/s； k-----常数； E-----模的弹性模量；10-5 N/cm3 ρ----煤的密度，g/cm3
4.3
煤的热性质
4.3.1 煤的质量热容 （1）定义：单位质量的煤温度升高1K所需的 热量。 （2）影响因素 A 、随煤化度增加而减少； B、随所含水分的提高而大致成直线增加； C、灰分的增多，热容下降；
第四章
煤的物理性质和固态胶体性质
教学时数：4 本章教学具体要求： 1．了解煤的物理性质和固态胶体性质在煤 的利用中的作用； 2．理解煤的密度、硬度、脆度、弹性等基 本概念； 3．掌握煤的物理性质及煤的固态胶体性质 的测定。 教学重点：物理性质及煤的固态胶体性质 的测定。
4.1 煤的密度
cos =P r/2 g
4.4.2 煤的润湿热
煤被液体润湿时放出的热量称为煤 的润湿热，煤的润湿热是用1g煤被润湿 时放出的热量表示，单位为J/g。
甲醇润湿热与煤化度的关系
4.4.3 煤的内表面积
煤的内表面积指煤内部空隙结构的 全部表面积，一般以比表面积（m2/g） 表示。
4.4.4
煤的孔隙率和孔径分布
（1）煤的孔隙率 孔隙的总体积占煤的整个体积的百分数叫 煤的孔隙率或气孔率，也可用单位质量的煤所 包含的孔隙体积（cm3/g）表示。
置换法的原理：考虑到氦能充满煤的全部孔 隙，而水银则不能完全进入孔隙，以他们作为 置换物所求出的密度，按下式可计算出煤的孔 隙率。
孔隙率=
DHe -DHg DHe
4.2.3
煤的可磨性
(1) 可磨性的测定方法:哈德格罗夫法
哈德格罗夫法：称取0.63-1.25mm的煤样５０ ｇ，放在内装八个钢球的哈式可磨性实验仪中， 研磨环以20r/min 转3min 后，过0.071mm筛子。 HGI=13+6.93(m-m1) m-------煤样质量，g； m1------研磨后0.071mm筛上煤样的质量。
将光片放在显微硬度计的载物 台上，在光片上确定测定点后，将方 棱椎型的金刚石压头对准测点，加上 负荷（一般是20g）并保持15s，即可 得正方形的压痕。用螺旋目镜测微计 量得压痕的对角线长度。
a p H m =2sin 2 2 d
Hm-------------显微硬度,kg/mm2 a-------------金刚石方形棱椎压头两相 对椎面的夹角; d-------------负荷除去后压痕对角线 长,mm; p-------------加在压头上的负荷,kg
“椅背”--------无烟 煤 “ 椅 面 ” ------- 烟 煤
“椅脚”-------褐 煤
4.2.2 煤的脆度
煤炭脆度的的试验方法：
（1）抗压强度法：一定负荷下，每一 百个压痕中出现裂痕的数值。
（2）抗碎强度法：
4-5目煤样
微分散计
转动1000转
90r/min
六个钢球 最脆的：＜10% 脆的：10%-30% 最坚固的：＞50% 2.36mm级煤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产率