最新煤质分析基础知识和一般规定

第二讲 煤的化学性质
煤的风化、氧化、热分解、 加氢液化、溶剂提取等
1. 煤的热分解
煤在热分解时能形成不同数量和不 同组成的产物，即胶质状态、粘结、成焦 等，由于煤的结构复杂，极不稳定，在热 分解过程中的分解方式和产品性质受外界 影响，主要愈煤化程度、煤炭组分、加热 方式有关。
1. 煤的热分解
煤的热分解根据加热温度有以下阶段：
（主要含H2），半焦变为高温焦炭，称为半焦转焦 炭阶段。
1. 煤的热分解
煤的热加工分类：
1. 低温干馏（最终温度为500～550℃）主要
产物为初生焦油，制取发动机燃料气和其它 化学产品；
2. 中温干馏（6000～800℃）主要产物为煤气；
3. 高温干馏（950 ～1050℃）主要目的产物为冶
金焦炭。
煤质分析基础知识和一般 规定
一. 煤的物理化学特性
煤是由古代植物残骸经地质作用变化而成的 可燃性生物岩， 其组成和结构非常复杂且极 不均一。由于煤是一种包括有许多有机和无 机物的复杂混合物，所以其物理和化学性质 也极其复杂。
了解煤的物理和化学性质，能使人们进一步 认识煤、改造煤、合理利用煤。
第一讲 煤的物理性质
煤的真相对密度随煤化度而变化，以镜质组密度 为例，在煤化度较低时，镜质组密度随煤化度的提高 而减少；但当碳含量约达87%时，镜质组出现最小 值，以后随煤化度的增加而迅速增加。
1. 煤的相对密度（比重）
煤的视相对密度（视比重）：20℃时，煤的质量与
同温度同体积（包括煤的所有孔隙）水的质量之比。它 是计算煤的储量、煤仓设计和运输量、粉碎、燃烧等过 程的指标。
3. 煤的光泽
煤的光泽 是指煤表面的反射能力，通常为全暗
的、半暗的、半亮的、全亮和很亮等。
1. 煤岩组成； 2. 煤化程度； 3. 灰分有关。
煤的光泽影响因素
4. 煤的硬度
煤的硬度：是当用其它较硬的物质刻划的强度，
了解煤的硬度能使人们考虑在采煤时所用机械装置及 推测机械磨损等情况，同时还能事先预测破碎、成型 加工的难易程度。
（主要为CH4和其同系物，不饱和烃、H2、CO2、 CO等），烟煤则经胶质转台转变为半焦，称为胶质 体固化阶段；
5. 500 ～750℃半焦热解，析出大量含氢的气体，为热
解的二次气体，基本不再生成焦油，半焦收缩产生 裂纹，称为半焦收缩阶段；
6. 750 ～1000℃半焦进一步热分解，继续形成少量气体
2. 煤的风化、氧化和自燃
煤在空气中堆放或里地表很近的煤层在受到 大气因素的综合影响时，其物理性质、化学性质、 工艺性质等会发生一系列的变化，称为风化，也 是氧化，主要是由于煤的有机质和矿物质被氧化 引起的，其会释放热量，若释放的热量不能及时 释出，在煤层或煤堆中越积越多，煤的温度会越 来越高，促使氧化过程加速。释放更多的热量， 以至达到煤的燃点，造成自燃。
1. 120℃前放出外在水分和内在水分，即干燥阶段；
2. 120～200℃放出吸附在小孔中的气体。如CO2，
CO，CH4等为脱吸阶段；
3. 200 ～300℃放出热解水并开始形成气态产物，如
CO2，CO，H2S等，有微量焦油析出，称为开始热 解阶段；
1. 煤的热分解
4. 300 ～550℃大量析出焦油（几乎全部）和气体
煤的相对密度（比重）、颜色、 光泽、硬度、粉碎性、热稳定性等
煤的物理性质主要影响因素
煤的成因因素，即原始物料及其堆积条件； 煤化度或变质程度；煤的灰分、水分和风化程 度。
1. 煤的相对密度（比重）
煤的真相对密度（真比重）：20℃时，煤的质量
与同温度同体积（不包括煤的所有孔隙）水的质量之 比。是计算煤层平均质量与研究煤炭性质的一项重要 指标。
2. 煤的风化、氧化和自燃
煤经风化、氧化后，其性质变化：
1. 外观色泽改变； 2. 煤的化学性质变化； 3. 煤的热值变化
煤质分析试验方法一般规定
GB/T 483－1998
① 煤样
标准内容
② 测定 ③ 方法精密度 ④ 结果表述 ⑤ 符号 ⑥ 基的换算
煤的气孔率：根据煤的真比重和视比重计算得到煤的气
孔率。它与煤的反应性能、强度有一定的关系：气孔率 大的煤其表面积大，反应性能好，但其强度一般较小。
气孔率真 ＝比 真重 比－ 重视比 10重 ％ 0
1. 煤的相对密度（比重）
煤的堆积比重：20℃时，自由堆积的煤的质量
与同温度同体积（包括煤的所有孔隙和煤块之间 孔隙在内的煤堆体积）水的质量之比。
磨碎定律：在研磨成粉时消耗的功（能量）与煤 所产生的新表面积成正比。
测定方法 1.全苏热工研究所法（BTN法） 2.哈特葛罗夫（Hardgrcve）法（哈氏法）
6. 煤的热稳定性
煤的热稳定性是指煤在高温燃烧或气化过程中对 热的稳定程度，即煤块在高温作用下保持原来粒度的 性质。
煤的热稳定性与煤种有关，无烟煤由于其结构致 密，加热时内外温差大，引起膨胀不同而破碎，造成 热稳定性差；褐煤主要因为含水分多，加热过程中水 分大量蒸发使煤容易破碎，其热稳定性也差。
注意，此为自由堆积，而非人为压实，并且 包括煤块间的孔隙，以吨/米3为单位，在设计煤仓、 估算炼焦装煤量和装车重量的情况下使用。
1. 煤的相对密的种类（成因因素）； 2. 岩相组成； 3. 煤化度； 4. 矿物质种类和含量； 5. 水分及风化。
2. 煤的颜色
煤的显微硬度：是指煤对坚硬物体压入的对
抗能力，测定原理是在光滑的煤样平面上压入一坚硬 的特殊形状的压力，在煤的表面压出一印痕，后在显 微镜下观察印痕大小，印痕越大，煤的显微硬度越低。 煤的显微硬度随变质程度的加深而增高。
5. 煤的粉碎性（可磨性）
煤被粉碎（研磨成粉）的难易程度通常用煤的可 磨性表示，可磨系数越大则越容易粉碎，使用粉煤的 火电厂和水泥厂常常需要测定煤的可磨性，以便设计 与改进磨煤系统，估计磨煤机产率和耗电率。
一般为黑色、褐色和灰色。煤的颜色和 煤的性质有关，随煤的变质程度加深而变化。 褐煤呈褐色，主要是由于褐煤中含有腐植酸； 烟煤呈黑色；无烟煤呈钢灰色。如果用显微镜 对煤薄片进行观察，可以看出煤的颜色从长焰 煤到焦煤是有规律地变化，但其也受变质程度 和矿物质的不同的影响，如变质深的褐煤呈深 褐色到黑色。