煤化学 第六章 煤的物理性质和物理化学性质..
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。
煤化学课件——第6章 煤的物理性质与固态胶体性质
6.1.2 煤真密度的测定及其随煤化度的变化
➢ （1）真密度测定：常用比重瓶法（GB/T 217） ➢ 原理：一定体积的煤能在容器中置换出一定体积的介质，求出介
➢ 用于煤的热计算 ➢ （1）质量热容（热容量）KJ/Kg.K ➢ 室温下的煤1.00～1.26，受rank、水分、灰分、 温度的影响
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 ➢ GB/T 217-1996用的是十二烷基硫酸钠溶液
➢ 即为该煤样的显微脆度
➢ 抗碎强度法——定量定粒度煤样+6个钢球
90rpm 1000转
圆筒
筛分 计算大于2.36mm煤粒的产率 即为该煤样的脆度
影响煤脆度的因素
➢ 煤化度 高煤化度与低煤化度的煤脆性都较小 ➢ 中等煤化度的肥煤与焦煤脆性最大 ➢ 煤岩组成 软丝炭最脆，镜煤、亮煤居中，暗煤最韧
6.2.3 煤的可磨性（HGI）
是把能量暂存，当外力消失后又大部分释放出来。 ➢ 因此，要提高型块的质量就要减小煤料的弹性而增加其塑性。 ➢ 不同显微组分其弹性不一样，从小到大的排列顺序为稳定组、镜
质组、丝质组。但随着煤化度的增加，它们之间的差别渐小。 ➢ 此外，煤中的矿物质和水分越多，矿物质的密度越大，则煤的弹
性也越大。
6.3 煤的热性质
图 6-4
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。
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、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。
煤化学课后答案
煤化学课后答案《煤化学》习题与思考题参考答案绪论1 煤炭综合利用有什么意义？答：煤炭综合利用是指煤的非燃料利用，开展煤炭综合利用（1）有利于合理利用煤炭资源，提高经济效益我国煤炭资源丰富，煤种齐全，不仅可以作燃料，也适用于许多其它工业用途。
如果以煤炭作为燃料的价值为1，则加工成煤焦油能增值10倍，加工成塑料能增值90倍，合成染料能增值375 倍，制成药品可增值750倍，而制成合成纤维增值高达1500倍。
（2）有利于减轻污染，保护环境开展煤炭的综合利用是消除公害、保护环境的有效途径，煤炭加工所产生的煤灰、煤渣废气、废液都可以得到合理的处理和利用。
（3）有利于煤化工与石油化工互相依存，共同发展煤炭资源与石油资源相比要大得多，从长远观点看，发展煤炭资源的综合利用就显得尤为重要。
以这种煤作为原料可以得到很多石油化工较难得到的产品，如萘、酚类等，从煤中可以独特地制得一些带有五环的化合物如茚、苊，以及三个芳香环以上的化合物，如蒽、菲、芘、苊蒽、晕苯等稠环化合物。
另外，煤炭可以生产大量的烯烃和烷烃制品以补充石油原料的不足。
2 煤炭综合利用有那些工艺方法答：煤炭综合利用的主要工艺方法有：干馏、气化、液化、炭素化和煤基化学品（1）干馏――将煤料在隔绝空气的条件下加热炭化，以得到焦炭、焦油和煤气的工艺过程。
按加热终温的不同，煤的干馏可分为三类：低温干馏干馏终温500~550℃产物：煤气、低温焦油、半焦中温干馏干馏终温600~800℃产物：煤气、中温焦油、半焦高温干馏干馏终温950~1050℃产物：煤气、高温焦油、焦炭煤的干馏是技术最成熟、应用最广泛的煤炭综合利用方法。
（2）气化――将煤（煤的半焦、焦炭）在气化炉中加热，并通入气化剂（空气、氧气、水蒸气或氢气），使煤中的可燃成分转化为煤气的工艺过程。
（3）液化――采用溶解、加氢、加压与加热等方法，将煤中的有机物转化为液体产物的工艺过程。
（4）炭素化――以煤及其衍生物为原料，生产炭素材料的工艺过程。
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。
煤的性质、组成、分类和用途
煤的性质、组成、分类和用途（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而逐渐加深。
吸收的结果。
呈褐色般随煤化程度的提高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。
第六章 煤的物理性质和物理化学性质
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 脆度 可磨性 弹性
13
应用：
煤的开采、
破碎crushing、
燃烧combustion、 气化gasification 成型briqueting
14
一、煤的硬度
A ———灰的平均真密度， 无数据时可取为 3.0 g/cm3 d ———干燥基灰分产率， % 。 3 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。
4
3 影响煤真密度的因素 factors affecting the density of coal 成因类型genesic type 煤岩组成petrological constituents
31
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
重点讲热稳定性和比热容，其他自学。
32பைடு நூலகம்
煤 的 热 稳 定 性 的 概 念 ： 煤 的 热 稳 定 性 是 指 块 煤 Lump Coal 在高温下保持原来粒度的能力，即块煤 在高温汽化或燃烧过程中对热的稳定程度，用TS （Thermal Stability）表示。 热稳定性好的煤在气化或燃烧过程中能保持原来的 粒度，而不碎成小块或破碎较少。热稳定性差的煤 则在气化或燃烧时迅速爆裂成小块或煤粉，造成炉 内气流阻力增加，轻则降低气化或燃烧效率，严重 则破坏整个气化过程，甚至造成停炉事故。因此， 块煤气化或燃烧要求煤有足够的热稳定性。
煤化学-煤的化学性质
煤和烃类元素组成比较
煤和烃类元素组成比较
元 素
无 烟 煤
中挥 发分 烟煤
高挥 发分 烟煤
褐 煤
煤沥 青
甲 苯
粗石 油
汽油
Hale Waihona Puke 甲 烷C 93.7 88.4 80.3 72.7 87.4 91.3 83.8 86 75
H 2.4 5.0
5.5 4.2 6.5 8.7 11.1 14 25
O 2.4 4.1 11.1 21.3 3.5
在碱性介质中用高锰酸钾或双氧水氧化。产物是可溶于 水的复杂有机酸，如果增加氧化剂用量或延长氧化时 间，生成的产物可以继续氧化为分子更小的苯羧酸甚至 氧化为二氧化碳和水。利用煤的中度氧化或深度氧化可 以制备芳香羧酸。
其特点是煤大分子结构缩合环受到破坏。
煤的化学性质
一、煤氧化的程度oxidation degree （四）煤的完全氧化 煤的完全氧化是指煤在高温空气中的燃烧过程，生成二氧
200 ～300℃在碱溶液中，用 空气或氧气加压氧化； 碱性介质中，用KMnO4或 H2O2氧化
条件与III相同，但增加氧化 剂用量，延长反应时间
溶于水的复杂有 机酸
可溶于水的苯羧 酸
煤的完全氧化 完全氧化（氧气或空气中燃 CO2和H2O 烧）
煤的化学性质
一、煤氧化的程度 1、煤的表面氧化 氧化条件较弱，一般是在100℃以下的空气中进行，氧化反
被开采出来存放在地面上的煤，经长时间与空气作 用，也会发生缓慢的氧化作用，使煤质发生变化，这一 过程也称为风化作用。
煤风化的本质是煤的氧化作用过程。
第一节 煤的氧化
二、煤的风化 2、煤风化后的变化
●化学组成的变化：碳元素和氢元素含量下降，氧含量 增加，腐植酸含量增加；
煤的物理性质与化学成分分析方法探究
煤的物理性质与化学成分分析方法探究煤是一种重要的能源资源，广泛应用于发电、炼钢、化工等领域。
煤的物理性质和化学成分对其应用和加工具有重要影响。
本文将探究煤的物理性质和化学成分的分析方法，以加深对煤的认识。
一、煤的物理性质煤的物理性质包括密度、热容、导热性等。
煤的密度是指单位体积内所含质量的大小，可以通过测量煤的质量和体积来求得。
煤的密度与煤的成分有关，一般来说，煤的密度与煤的含碳量成正比。
煤的密度还可以通过浮选法进行测定，即利用煤在浮选介质中的浮力来确定煤的密度。
煤的热容是指单位质量煤在温度变化时吸收或放出的热量。
煤的热容与煤的组分、含水率等因素有关。
煤的导热性是指煤传导热量的能力，与煤的导热系数有关。
煤的导热系数可以通过实验测定得到，也可以通过煤的物理性质和化学成分的关系来估算。
二、煤的化学成分煤的化学成分包括固定碳、挥发分、灰分和水分等。
固定碳是指在高温下不挥发的煤的成分，主要由碳组成。
挥发分是指在加热过程中挥发出来的煤的成分，主要包括水蒸气、煤油、煤气等。
灰分是指煤中不燃烧的部分，主要由无机物组成。
水分是指煤中所含的水分，主要来自于煤的孔隙和表面吸附的水分。
煤的化学成分可以通过化学分析方法进行测定。
常用的方法有元素分析法、红外光谱法、质谱法等。
元素分析法是通过对煤中碳、氢、氧、氮等元素的含量进行测定来确定煤的化学成分。
红外光谱法是利用煤中的吸收、散射、透射等现象来分析煤的化学成分。
质谱法是通过对煤中各种化合物的质谱图谱进行分析来确定煤的化学成分。
三、煤的物理性质与化学成分的关系煤的物理性质与化学成分有着密切的关系。
煤的物理性质受煤的化学成分的影响，同时也反过来影响煤的化学成分。
例如，煤的密度与煤的含碳量成正比，这是因为煤的密度与煤中的固定碳含量相关。
煤的热容与煤的挥发分含量相关，挥发分含量越高，煤的热容越大。
煤的导热性与煤的灰分含量相关，灰分含量越高，煤的导热性越差。
煤的物理性质和化学成分的关系对煤的应用和加工具有重要意义。
煤的物理性质与化学成分分析方法探究
煤的物理性质与化学成分分析方法探究煤是一种重要的能源资源，其物理性质和化学成分对于煤的利用和燃烧具有重要的影响。
本文将探讨煤的物理性质和化学成分的分析方法，并探究其对煤的性质的影响。
一、煤的物理性质煤的物理性质是指煤的外部特征和性质，包括颜色、密度、硬度等。
煤的颜色通常与其煤质有关，不同的煤质具有不同的颜色特征。
例如，褐煤通常呈现棕色或黑褐色，而无烟煤则呈现黑色。
煤的密度是指单位体积内所含的质量，通常以克/立方厘米为单位。
煤的密度与其组分和含水量有关，一般来说，煤的密度越大，其煤质越好。
煤的硬度是指煤的抗压能力，硬度越大，煤的抗压能力越强。
二、煤的化学成分煤的化学成分是指煤中各种元素和化合物的含量和组成。
煤的主要化学成分包括碳、氢、氧、氮和硫等元素。
其中，碳是煤的主要元素，占据煤的质量的大部分。
氢和氧是煤中的次要元素，氢主要以水的形式存在，氧主要以氧化物的形式存在。
氮和硫是煤中的杂质元素，其含量通常较低。
煤的化学成分对于煤的利用和燃烧具有重要的影响。
例如，煤中的碳元素是煤的主要能源来源，其燃烧产生的热量可以用于发电和供暖等。
氢元素可以通过气化反应转化为可燃气体，用于工业生产。
氮和硫元素在煤的燃烧过程中会产生氮氧化物和二氧化硫等有害物质，对环境造成污染。
三、煤的物理性质和化学成分的分析方法为了准确地了解煤的物理性质和化学成分，科学家们开发了多种分析方法。
其中，煤的物理性质可以通过实验室测试和仪器检测来确定。
例如，煤的密度可以通过测量煤的质量和体积来计算得出。
煤的硬度可以通过使用硬度计来测量。
煤的化学成分的分析方法通常包括元素分析和有机物分析。
元素分析是测定煤中各种元素含量的方法，常用的方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等。
有机物分析是测定煤中有机物含量和组成的方法，常用的方法包括红外光谱法、核磁共振法等。
四、煤的物理性质和化学成分对煤的性质的影响煤的物理性质和化学成分对煤的性质具有重要的影响。
煤化学知识点(期末考试)
第一章煤的种类、特征与生成1、泥炭化作用泥炭化作用是植物物质经受生物化学分解及合成的复杂的过程。
最终形成泥炭的作用.属性：泥炭化作用也是-种植物物质的生物化学分解作用，它与水解作用、氧化与还原作用有关。
条件:泥炭化作用发生于覆水地区的水位以下，即与大气局部沟通的状态下.泥炭化作用的直接产物除了泥炭以外，分解出的气态产物有二氧化碳、水、沼气和少量氮.泥炭化过程的生物化学变化大致可分儿两个阶段；第一阶段：植物残骸中的有机化合物经过氧化分解、水解，转化为简单的化学性质活泼的化合物；第二阶段:分解产物相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。
1.1 凝胶化作用(一）概念与条件：1。
概念：凝胶化作用：指植物的主要组成部分在泥炭化过程中经过生物化学变化和物理化学变化，形成以腐植酸和沥青质为主的要成分的胶体物质（凝胶和溶胶）的过程。
2。
条件：凝胶化作用的条件:①较为停滞的、不太深的覆水条件下,②弱氧化至还原环境,③在厌氧细菌的参与.植物的木质纤维组织一方面进行生物化学变化，一方面进行胶体化学变化,二者同时发生和进行导致物质成分和物理结构两方面都发生变化。
1。
2 丝炭化作用（1）概念：植物的木质纤维组织在泥炭沼泽的氧化环境中，受到需氧细菌的氧化作用，产生贫氢富碳的腐殖物质，或遭受“森林火灾"而炭化成木炭的过程。
产物为丝炭，依成因分为氧化丝质体与火焚丝质体。
2、根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。
（1）腐植煤 Humic Coal：由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。
(2)腐泥煤 sapropelite：主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。
储量大大低于腐植煤，工业意义不大。
(3）残植煤 liptobiolite:由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分（孢子、角质层、树皮、树脂)富集而成。
（4)腐植腐泥煤humic—sapropelic coal：由高等植物、低等植物共同形成的煤.煤化作用的因素：1、温度（最重要的影响因素)；2、时间;3、压力（压力因素虽阻碍化学反应，但却引起煤的物理结构发生变化.)3、煤化作用特点：(1）.煤在连续地系列演化过程中,可明显地显现出增碳化（相对）趋势（特点）（2）.随着煤化作用进程,煤的有机分子表现为结构单一化趋势（3）。
煤的性质资料
3.1 煤的物理性质－煤的机械性质
煤的耐磨硬度：指用磨料抛光时显微组分的抗磨强度。 软的显微组分磨损快，容易凹下，硬的显微组分磨损慢， 相对突出，显示突起。
煤的耐磨硬度与煤的煤化程度、显微组分的关系：
惰质组中除了微粒体外一般大于镜质组；镜质组中结构 镜质体相对较大；壳质组中孢子体、角质体突起明显，其次为
煤的颜色 ：新鲜煤块表面的自然色彩。反映煤表面对可见光
的选择吸收能力。
表色：煤表面反射光线所显示的颜色。 与宏观煤岩类型和煤的变质程度有关:
褐煤－褐色或黑褐色 烟煤－黑色，无烟煤－灰黑至钢灰色
条痕：煤粉末的颜色。一般常用镜煤或较纯净的亮煤在脱釉 的瓷板上刻划的条痕而得到。 主要与煤的变质程度有关: 褐煤－浅棕色 和1／3焦煤－棕黑色 贫瘦煤和贫煤－黑色 长焰煤、弱粘煤不粘煤－棕色 肥煤和焦煤－黑色略带棕色 无烟煤－钢灰色 气煤 瘦煤、
3.1 煤的物理性质－煤的机械性质
煤的显微硬度：指煤对坚硬物体压入 的对抗能力。 通过显微镜下，正四锥体金刚石压 头在规定的试验力和一定作用时间内 压入显微组分的程度来测定。 压痕越大，显微硬度越小。反之越大。 煤的显微硬度与煤的煤化程度（见图）、 显微组分、成煤环境有关： 惰质组>镜质组>壳质组 强还原煤<弱还原煤
煤光泽强弱与煤岩成分、煤化程度和的成因类型的关系:
镜煤﹥亮煤﹥暗煤
丝炭呈丝绢光泽
随煤化程度提高而增强
暗淡光泽→沥青光泽→玻璃光泽→金刚光泽→似金属光泽 褐煤－暗淡光泽 泽或弱玻璃光泽 长焰煤－沥青光泽 气煤－强沥青光 贫煤－金
肥煤－玻璃光泽 焦、瘦煤－强玻璃光泽 刚光泽 无烟煤－似金属光泽
3.1 煤的物理性质－煤的表面性质
3.1 煤的物理性质－煤的密度
chap5煤的物理性质和物化性质
第六节 煤的孔隙度和比表面积
孔类型
大孔(macropore) 中孔(mesopore) 微孔(micropore)孔径 Nhomakorabea(nm)
>50 2～50
<2
煤的孔隙率随煤化程度的变化规律
第六节 煤的孔隙度和比表面积
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
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；
显微硬度随煤化程度的变化
硬度变化规律的原因 ： （1）组成情况：腐植酸、沥青质含量； （2）煤的大分子结构变化情况：煤化程度
第三节 煤的热性质
煤的热性质－比热，导热性 不讲。
第四节 煤的电性质
煤的电性质包括导电性和介电常数。 1、煤的导电性 1.1煤的导电性的概念
煤的导电性是指煤传导电流的能力。导电性常用电阻 率（即比电阻cm）或导电率（电阻率的倒数）表示。 导电率越大，煤的导电能力越强。利用导电性可以进行选 煤。
0℃
95.0
34
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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。
另外.由于煤不能将氮吸附在其表面上，因此吸附对于密度测定的影响也就被排除了。
在研究煤质时，为了排除煤中矿物质的影响，有时用到纯煤真相对密度的概念。
它是指煤的有机质的真相对密度，用(TRD)daf表示。
可从TRD和煤的灰分等进行计算，公式如下:式中d A——灰的平均真相对密度，无数据时可取为3.0;A d——干燥基灰分产率，%。
有时用下式估算纯煤的真相对密度:(二)真相对密度的影响因素影响煤真相对密度的因素有成因类型、煤岩组成、矿物质、煤化程度等。
l.成因因素的影响不同成因的煤真相对密度是不同的，腐植煤的真相对密度总比腐泥煤大。
例如除去矿物质的纯腐植煤的真相对密度在l.25以上，而纯腐泥煤的真相对密度一般小于1.2。
2.煤化程度的影响自然状态下的煤成分比较复杂，因各种因素的综合影响使其真相对密度大体上随煤化程度的加深而增加。
煤化程度较低时，真相对密度增加较慢。
接近无烟煤时，真相对密度增加很快。
各类型煤的真相对密度范围大致如下:褐煤为O.8～l.35，烟煤为l.25～l.50，无烟煤为l.3～l.90。
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，约为l.30左右，此后，煤化程度再提高，煤的真相对密度急剧提高到l.90左右。
煤的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。
年轻褐煤分子结构上有较多的侧链和官能团，在空间形成较大空隙，难以形成致密的结构，所以密度较低;随煤化程度的提高，分子上的侧链和官能团呈减少趋势，同时，分子上的氧元素也迅速减少，虽然侧链和官能团的减少有利于密度的提高，但氧的相对原子质量较碳大，氧的减少造成密度下降占优势，总体上使煤的真相对密度有所下降;到无烟煤阶段后，煤分子结构上的侧链和官能团迅速减少，使煤分子缩聚成为非常致密的芳香结构，从而煤的真相对密度也随之迅速增大。
采用氨和水测得的真相对密度见表6-1。
3.煤岩组成的影响如图6-1所示，惰质组、微粒体的真相对密度最高，镜质组其次，壳质组最低，当C＞90%后，三者的真相对密度逐渐趋于一致，并且急剧上升，表明其结构发生深度的变化，到无烟煤阶段趋于一致。
一般来说，随着煤化程度的提高，煤的结构越趋紧密化，因而，煤的密度也应不断增加。
然而，实际上如图6-1所示，在煤化程度较低时，即镜质组的C＜87%的情况下，镜质组的密度反而随煤化程度增高而降低。
在C＞87%之前， H/C、O/C、N/C的变化幅度，以氧减少的幅度最大。
由于氧的迅速减少，且氧的相对原子质量又较碳的相对原子质量为大，因而碳的相对增长率低于氧的减少速度，这使煤的密度相对地降低了，C=87%时，真相对密度达极小值(1.274)。
4.矿物质的影响煤中矿物质的含量与组成对煤的密度影响很大，煤中矿物质的密度比有机物的密度大得多。
例如，常见的矿物质黏土密度为2.4～2.6 g/cm3，石英密度为2.655 g/cm3，黄铁矿密度为5.0 g/cm3。
可以粗略地认为，灰分每增加1%，则煤的密度增加0.01 g/cm3。
二、煤的视相对密度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，叫做煤的视相对密度，用ARD表示。
煤的视相对密度可用于计算煤的埋藏量。
根据煤的真相对密度和视相对密度还可算出煤的孔隙度。
三、煤的散密度煤的散密度又称堆密度，是指20 ℃下单位体积(包括煤的内外孔隙和煤粒间的空隙)煤的质量。
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。
散密度对煤炭生产和加工利用部门在设计矿车、煤仓、炼焦炉炭化室和气化炉的装煤量及估算煤堆质量等方面都有很大的实用意义。
第二节煤的硬度煤的硬度是指在外来机械力的作用下煤抵抗变形或破坏的能力。
由于机械力的不同，煤硬度表示的方式有:刻划硬度(莫氏硬度)、弹性回跳硬度(肖氏硬度)、压痕硬度(努普硬度、显微硬度)和耐磨硬度(突起)等。
常用的是刻划硬度和显微硬度。
一、刻划硬度采用一套具有标准硬度的矿物刻划煤，得到粗略的相对硬度。
标准矿物的刻划硬度见表6-2。
根据刻划硬度的划分，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，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，情质组的硬度最大，壳质组最小，镜质组居中。
刻划硬度的准确性较差，在科学研究上一般采用显微硬度的指标。
二、显微硬度显微硬度属于压痕硬度的一种。
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，使压人器压入到样品表面，形成压痕，卸除压力后用显微镜测量压痕的尺寸，如用方形棱锥形金刚石压人器时，测量压痕对角线的长度，即可计算出显微硬度值，即式中H——显微硬度，MPa;P——加在压入器上的负荷，N;D——压痕对角钱长度，mm;a——方形棱锥体两相对锥面的夹角，一般为136°。
从褐煤开始，显微硬度随煤化程度提高而上升，在碳含量为75%～80%之间有一个极大值;此后，显微硬度随煤化程度提高而下降，在碳含量达到85%左右最低;煤化程度进一步提高，显微硬度叉开始上升，到无烟煤阶段，显微硬度几乎随煤化程度提高而呈直线增加。
由图6-2可见，整个曲线像一个靠背椅，"椅背"是无烟煤，"椅面"是烟煤，"椅脚"为褐煤。
在碳含量为78%左右时，显微硬度有一最大值。
碳含量为87%时，硬度最小。
在无烟煤阶段，随变质程度的提高，镜质组的显微硬度急剧升高，变化幅度很大，在300～2000 MPa之间，因此显微硬度可作为详细划分无烟煤的指标。
在不同还原程度煤中，强还原煤的显微硬度比弱还原煤的小。
情质组的显微硬度比镜质组高，惰质组中菌类的显微硬度最高。
因此，在煤的光片进行抛光时，惰质组比镜质组磨损得慢，惰质组比相邻较软的组分突起要高。
图6-2曲线的变化规律可以从煤的结构和组成加以解释。
由于褐煤富含腐植酸及沥青质，这些成分的塑性高、硬度值小。
因此，褐煤的显微硬度较低。
随着煤化程度逐渐提高，腐植酸含量迅速下降，导致煤的显微硬度上升，在碳含量78%左右的烟煤阶段达到极大值。
碳含量大于78%的烟煤阶段，其硬度变化与O/C和C的关系(见图6-3)相似。
随着氧原子及氧桥(-O-)的减少，煤分子间结合力降低; 同时，侧链缩短，使分子的交联力减弱。
反映在硬度上就出现了自不黏煤转为黏结煤的硬度的渐次降低，在碳含量为87%左右达到最低点。
此后，煤分子结构的缩合程度迅速增大，煤结构趋于致密化，分子内部的化学键力远远大于分子间力，煤的硬度也随之急剧增大。
第三节煤的热性质一、煤的比热容煤的比热容是指在一定温度范围内，单位质量的煤温度升高1 ℃所需要的热量，用c表示。
煤的比热容与煤化程度、水分含量、灰分和温度的变化等因素有关。
煤的比热容一般随煤化程度的升高而减小。
在碳含量为60%的褐煤到碳含量为90%的瘦煤、贫煤阶段，煤的比热容随煤化程度升高而直线下降，从1.37 J/(g·℃)下降到1. 08 J/(g·℃)左右，此后煤化程度再增加，比热容迅速减小，碳含量从90%增加到98%，比热容则从1.08 J/(g·℃)减小到0.71 J/(g·℃)，比热容和煤中碳的含量的关系见图6-4。
煤的比热容随水分增大而提高，这是因为水分的比热容较大。
煤的灰分较多时，比热容则减小，因为灰分的比热容一般小于0.72 J/(g·℃)。
当温度在350 ℃以下时，比热容随温度升高而增大，在270～350 ℃时达到最大值，这是由于煤大分子中的原子和原子团振动吸收能量所致;在350～1000 ℃时，比热容随温度升高而下降，这是因为在此温度下，煤发生了热解，温度越高，热解程度越高，分子结构越接近于石墨，其比热容也接近于石墨的比热容[0.82 J/(g·℃)]。
比热容随温度的变化规律如图6-5所示。
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:式中c——煤的比热容，J/(kg·K);γ——煤的密度，kg/m3。
物质的导热系数是指热量在物体中的传导速度，而物质的导温系数反映的是物体温度变化的能力。
从上式中可以看出，导温系数α与导热系数λ成正比，而与热容量c •γ成反比。
λ表示煤的散热能力，c •γ表示单位体积物体温度变化1 ℃所吸收或放出的热量，即物体的蓄热能力。