煤炭的物理和化学性质
煤炭的原理是什么意思
煤炭的原理是什么意思煤炭的原理是指煤炭形成的原因和煤炭的物理化学性质。
下面将详细介绍煤炭形成的原理和煤炭的物理化学性质。
煤炭形成的原理：煤炭是一种化石燃料，主要由植物残体在地质历史长时间作用下形成。
其形成过程主要分为植物生长、煤化过程、埋藏和成煤四个阶段。
首先，在植物生长阶段，植物通过光合作用吸收二氧化碳和水，合成有机物质，如糖分、蛋白质和木质素等。
植物经过长时间的生长繁殖，死亡后形成堆积物。
接下来，堆积物一般位于沼泽、湖泊和河道等水体环境，受到水分限制和氧气供应不足的影响，这些堆积物逐渐沉积下来。
在湿地环境中，有机物质会发生缺氧分解，被微生物降解，变成腐殖质。
随着埋藏的加深，堆积物的温度和压力逐渐增加，湿地环境变为陆地环境，这是煤炭的煤化过程开始的阶段。
在煤化过程中，堆积物中的有机质逐渐失去水分和氢氧元素，形成煤质。
煤质主要由碳元素组成，还含有小量的氢、氧、氮和硫等元素。
煤质的含碳量越高，煤质越好。
然后，随着地质运动的作用，这些堆积物被埋藏在地下几千米到几十千米深的地层中，受到高温和高压的作用。
这个过程称为煤的埋藏阶段。
在埋藏的过程中，有机物质继续发生化学变化，逐渐形成煤炭。
埋藏越深，温度和压力越高，煤炭的含碳量越高、质量越好。
最后，经过长久的地质过程，埋藏的煤炭可能再次接触到水分，水进入煤层中，引起煤层内部的化学反应和溶解作用，形成煤层气或煤层水。
因此，煤炭成熟和含煤层气的程度也是煤炭的质量的一个重要指标。
煤炭的物理化学性质：煤炭是一种复杂的有机化合物，其物理化学性质与其组成和结构密切相关。
以下将介绍煤炭的主要物理化学性质。
1. 发热量：煤炭作为一种能源材料，其主要的物理化学性质之一是其发热量。
发热量是指单位质量的煤炭燃烧释放的能量，也是煤炭能源价值的主要指标。
2. 含碳量：煤炭的质量和能源价值主要取决于其含碳量。
含碳量越高，煤炭的质量越好、能源价值越高。
3. 挥发分和灰分：挥发分是指在加热条件下煤炭中揮发的物质，主要是煤炭中的有机气体，如甲烷、乙烯等。
煤质分析基础知识和一般规定
1.
煤的相对密度（比重）
影响煤比重的因素：
1. 煤的种类（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. 色
煤的颜
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。
单位
%
测定值
小数后一位
报告值
小数后一位
％
小数后二位
小数后一位
四、结果表述——报出结果
项目
结渣性 工业分析 元素分析 全硫 各种形态硫 碳酸盐二氧化碳 褐煤的苯萃取物产率 灰中硅,铝,钛,钙,镁,钾,钠,硫,磷 矿物质 真相对密度 视相对密度
单位
％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ 无 无
测定值 报告值
小数后 二位
小数后 二位
四、结果表述——报出结果
项目
汞 氯、灰中锰、磷 灰熔融性特征温度
奥阿膨胀度特征温度 胶质层指数（x、y） 坩埚膨胀序数 发热量
单位
g/g % ℃
℃ mm 无 MJ/kg J/g
测定值
小数后三位
报告值
小数后三位
十位
个位 0.5
1/ 2
十位
个位 0.5
1/ 2
小数后三位 个位
奥阿收缩度 粘结指数 磨损指数 罗加指数 年轻煤的透光率
％1）
％1） 无 mg/kg ％1） ％ 小数后一位 个位
四、结果表述——报出结果
关于煤的基本知识
关于煤的基本知识一、矿物原料特点(一) 煤的物理性质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。
煤的性质分成哪几类,煤的各类性质包括哪些内容？
煤的性质分成哪几类，煤的各类性质包括哪
些内容？
答：煤的性质通常指煤的物理性质、化学性质和工艺性质。
煤的性质与成煤植物、聚积环境和煤化程度等有关。
煤的性质直接影响煤的储存、运输和加工利用。
因此，研究煤的性质具有重要意义。
（1）煤的物理性质。
包括煤的光泽、颜色、煤的密度、煤的表面性质（润湿性、比表面积和孔隙度等）、煤的光学性质（折射率、反射率）以及煤的电学和磁学性质。
煤的热性质包括煤的比热容、煤的热导率和煤的热稳定性。
煤的机械性质包括硬度、脆度和煤的可磨性。
（2）煤的化学性质。
是指煤与各种化学试剂在一定条件下产生不同化学反应的性质，包括氧化、加氢、卤化、水解和烷基化以及煤与CO2的反应性等。
（3）煤的工艺性质。
指煤在一定加工条件下或转化过程中所呈现的特性，如煤的塑性、煤的可选性、煤的黏结性、煤的结焦性、煤的发热量、煤灰熔融性和煤的结渣性等。
煤炭的化学成分
煤炭的化学成分1 煤炭的概述煤炭是一种常见且重要的化石能源，广泛应用于电力、热力和重工业等领域。
煤炭中含有丰富的有机质和部分无机质，不同地区的煤炭在化学成分上也略有差异。
2 煤炭的基本化学成分煤炭的基本化学成分主要包括碳、氢、氧、氮、硫和灰分。
其中，碳是煤炭中含量最高的元素，其含量一般在50%以上。
氢的含量在煤炭中也相当高，一般在3%-5%之间。
氧含量在不同类型的煤炭中有差异，但一般不高于30%。
氮的含量在煤炭中较为稀少，一般在1%-2%之间。
硫是煤炭中的一个重要元素，其含量越高，煤的热值和燃烧性能越差。
灰分是煤炭中不含碳、氢、氧和硫的残渣部分，其中主要是各种金属氧化物和氢氧化物。
3 煤炭的化学特性煤炭的化学特性包括其燃烧性质、分解性质和反应性质等。
由于煤炭中碳的含量较高，其燃烧产生的热量也相对较高，因此煤炭是一种重要的燃料。
另外，当煤炭在高温下分解时可以产生气体和液体等多种化学物质，被称为煤的裂解。
这些化学物质可以应用于石油化工和化学工业等领域。
同时，煤炭还可以和空气或氧气发生氧化反应，产生一系列有害气体和固体物质，如二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、硫酸盐和硫酸等。
4 煤炭的分类及其化学成分根据成因、化学成分和物理性质等，煤炭可以分为无烟煤、烟煤、褐煤和红煤等不同类型。
无烟煤也称无烟煤，是一种燃烧性能较好，硫含量较低的煤炭；烟煤亦称动物煤，是燃烧性能较差，含硫量较高的煤炭；褐煤含水量较高，燃烧性能较差，含灰量和硫量都比较高；红煤着火温度较低，挥发分很高。
这些煤炭的化学成分也有所不同，如无烟煤中的硫分含量一般低于2%，而褐煤中的硫分含量往往高于3%。
5 煤炭的利用与开发在煤炭的利用和开发中，需要考虑的化学特性主要包括煤的燃烧性、分解性和反应性等。
通常可以通过提高煤的热值，降低含硫量、灰分和挥发物等方法来提高其利用效率。
此外，也可以通过煤的裂解等方法，开发出更多高附加值的化学和能源产品。
未来，煤的开发和利用将越来越注重环保和节能，更多倡导清洁煤的开发和利用方式，以减少对环境的影响。
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。
煤炭指标h2o、s、固定碳、灰份、挥发份、低位发热量之间的公式
煤炭指标h2o、s、固定碳、灰份、挥发份、低位发热量之间的公式摘要：一、煤炭指标简介1.煤炭指标的种类2.各项指标的含义及作用二、煤炭指标公式1.h2o、s、固定碳、灰份、挥发份、低位发热量的含义2.各项指标之间的公式三、公式应用与意义1.公式的使用方法2.公式在煤炭行业中的应用3.煤炭指标对行业发展的影响正文：一、煤炭指标简介煤炭指标是衡量煤炭质量的重要标准，包括h2o、s、固定碳、灰份、挥发份、低位发热量等。
这些指标能够反映煤炭的燃烧性能、能量价值和环保性能等方面的情况，对煤炭的生产、加工、运输、销售等环节具有重要的指导作用。
1.煤炭指标的种类煤炭指标主要包括水分、灰分、挥发分、固定碳、硫分、发热量等。
其中，水分和灰分是煤炭的基本物理性质，挥发分和固定碳是煤炭的化学性质，硫分和发热量则是煤炭的环境属性和能量属性。
2.各项指标的含义及作用（1）水分：煤炭中含有的水分，影响煤炭的燃烧性能和环境性能。
（2）灰分：煤炭中的矿物质，影响煤炭的燃烧性能和环境性能。
（3）挥发分：煤炭在加热过程中产生的气体，影响煤炭的燃烧性能和能量价值。
（4）固定碳：煤炭中的固体碳，是煤炭燃烧产生的能量的主要来源。
（5）硫分：煤炭中的硫元素，影响煤炭的环境性能和能量价值。
（6）发热量：煤炭燃烧产生的热量，是煤炭的能量价值的重要体现。
二、煤炭指标公式1.h2o、s、固定碳、灰份、挥发份、低位发热量的含义h2o：煤炭中的水分含量，以百分比表示；s：煤炭中的硫分含量，以百分比表示；固定碳：煤炭中固体碳的含量，以百分比表示；灰份：煤炭中的矿物质含量，以百分比表示；挥发分：煤炭在加热过程中产生的气体含量，以百分比表示；低位发热量：煤炭燃烧产生的热量，以单位质量的热量表示。
2.各项指标之间的公式由于煤炭指标之间相互影响，因此需要通过一定的公式来进行计算。
其中，最常用的公式为：低位发热量= 固定碳+ 挥发分× 1.25 - 水分× 0.13 - 灰分× 0.375- 硫分× 0.167三、公式应用与意义1.公式的使用方法在使用煤炭指标公式进行计算时，需要首先对煤炭进行采样，然后通过实验室分析得到煤炭的各项指标，最后代入公式进行计算。
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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。
7.断口——是指煤受外力打击后形成的断面的形状。
在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。
煤的原始物质组成和煤化程度不同，断口形状各异。
8.导电性——是指煤传导电流的能力，通常用电阻率来表示。
褐煤电阻率低。
褐煤向烟煤过渡时，电阻率剧增。
烟煤是不良导体，随着煤化程度增高，电阻率减小，至无烟煤时急剧下降，而具良好的导电性。
二、煤的化学组成很复杂，但归纳起来可分为有机质和无机质两大类，以有机质为主体。
煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。
其中，碳、氢、氧占有机质的95%以上。
此外，还有极少量的磷和其他元素。
煤中有机质的元素组成，随煤化程度的
变化而有规律地变化。
一般来讲，煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。
唯硫的含量则与煤的成因类型有关。
碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素，氧是助燃元素，三者构成了有机质的主体。
煤炭燃烧时，氮不产生热量，常以游离状态析出，但在高温条件下，一部分氮转变成氨及其他含氮化合物，可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。
硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。
含硫多的煤在燃烧时生成硫化物气体，不仅腐蚀金属设备，与空气中的水反应形成酸雨，污染环境，危害植物生产，而且将含有硫和磷的煤用作冶金炼焦时，煤中的硫和磷大部分转入焦炭中，冶炼时又转入钢铁中，严重影响焦炭和钢铁质量，不利于钢铁的铸造和机械加工。
用含有氟和氯的煤燃烧或炼焦时，各种管道和炉壁会遭到强烈腐蚀。
将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料，砷含量过高，会增加产品毒性，危及人民身体健康。
煤中的无机质主要是水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值，其中绝大多数是煤中的有害成分。
另外，还有一些稀有、分散和放射性元素，例如，锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等，它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。
其中某些元素的含量，一旦达到工业品位或可综合利用时，就是重要的矿产资源。
通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量，通过工业分析可以初步了解煤的性质，大致判断煤的种类和用途。
煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。
1. 水分
指单位重量的煤中水的含量。
煤中的水分有外在水分、内在水分和结晶水三种存在状态。
一般以煤的内在水分作为评定煤质的指标。
煤化程度越低，煤的内部表面积越大，水分含量越高。
水分对煤的加工利用是有害物质。
在煤的贮存过程中，它能加速风化、破裂，甚至自燃；在运输时，会增加运量，浪费运力，增加运费；炼焦时，消耗热量，降低炉温，延长炼焦时间，降低生产效率；燃烧时，降低有效发热量；在高寒地区的冬季，还会使煤冻结，造成装卸困难。
只有在压制煤砖和煤球时，需要适量的水分才能成型。
2. 灰分
是指煤在规定条件下完全燃烧后剩下的固体残渣。
它是煤中的矿物质经过氧化、分解而来。
灰分对煤的加工利用极为不利。
灰分越高，热效率越低；燃烧时，熔化的灰分还会在炉内结成炉渣，影响煤的气化和燃烧，同时造成排渣困难；炼焦时，全部转入焦炭，降低了焦炭的强度，严重影响焦炭质量。
煤灰成分十分复杂，成分不同直接影响到灰分的熔点。
灰熔点低的煤，燃烧和气化时，会给生产操作带来许多困难。
为此，在评价煤的工业用途时，必须分析灰成分，测定灰熔点。
3. 挥发分
指煤中的有机物质受热分解产生的可燃性气体。
它是对煤进行分类的主要指标，并被用来初步确定煤的加工利用性质。
煤的挥发分产率与煤化程度有密切关系，煤化程度越低，挥发分越
高，随着煤化程度加深，挥发分逐渐降低。
4. 固定碳
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。
它是煤中不挥发的固体可燃物，可以用计算方法算出。
焦渣的外观与煤中有机质的性质有密切关系，因此，根据焦渣的外观特征，可以定性地判断煤的粘结性和工业用途。