煤的性質(zhì)資料3.1煤的物理性質(zhì)主要包括煤的表面性質(zhì)、密度、孔隙性、光學(xué)性質(zhì)、熱性質(zhì)、電性質(zhì)、磁性質(zhì)和煤的一些機(jī)械性質(zhì)等。3.1煤的物理性質(zhì)－煤的表面性質(zhì)

煤的光澤

煤的斷面對(duì)可見(jiàn)光的反光能力。煤光澤強(qiáng)弱與煤巖成分、煤化程度和的成因類(lèi)型的關(guān)系:鏡煤﹥亮煤﹥暗煤絲炭呈絲絹光澤隨煤化程度提高而增強(qiáng)

暗淡光澤→瀝青光澤→玻璃光澤→金剛光澤→似金屬光澤

褐煤－暗淡光澤長(zhǎng)焰煤－瀝青光澤氣煤－強(qiáng)瀝青光澤或弱玻璃光澤

肥煤－玻璃光澤焦、瘦煤－強(qiáng)玻璃光澤貧煤－金剛光澤無(wú)煙煤－似金屬光澤

腐植煤﹥腐泥煤煤的顏色

：新鮮煤塊表面的自然色彩。反映煤表面對(duì)可見(jiàn)光的選擇吸收能力。表色：煤表面反射光線(xiàn)所顯示的顏色。與宏觀煤巖類(lèi)型和煤的變質(zhì)程度有關(guān):

褐煤－褐色或黑褐色煙煤－黑色，無(wú)煙煤－灰黑至鋼灰色條痕：煤粉末的顏色。一般常用鏡煤或較純凈的亮煤在脫釉的瓷板上刻劃的條痕而得到。主要與煤的變質(zhì)程度有關(guān):

褐煤－淺棕色長(zhǎng)焰煤、弱粘煤不粘煤－棕色氣煤和1／3焦煤－棕黑色肥煤和焦煤－黑色略帶棕色瘦煤、貧瘦煤和貧煤－黑色無(wú)煙煤－鋼灰色

3.1煤的物理性質(zhì)－煤的表面性質(zhì)

3.1煤的物理性質(zhì)－煤的密度

煤的密度是煤的主要物理性質(zhì)之一，指單位體積煤的質(zhì)量相對(duì)密度

單位體積煤的質(zhì)量與同溫度下同體積水的質(zhì)量比

兩者在數(shù)據(jù)上極為接近真相對(duì)密度20oC時(shí)單位體積(不包括煤的內(nèi)部孔隙、裂隙)煤的質(zhì)量和同溫度、同體積水的質(zhì)量之比，以符號(hào)（TRD）d來(lái)表示

。計(jì)算煤層平均質(zhì)量和研究煤炭性質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

說(shuō)明：不同介質(zhì)對(duì)煤內(nèi)部孔隙的滲透能力不同，所以測(cè)定的真密度的值也是不同的。水法測(cè)試：一般用密度瓶法。在20℃，一定容積的密度瓶中盛滿(mǎn)水（加入少許浸潤(rùn)劑，一般用C12H25SO4Na），稱(chēng)量出質(zhì)量為G0克。放入一定質(zhì)量的干煤樣設(shè)為Gd克，煤樣放入后排出同體積的水量，剩余密度瓶重為G1克，則Go＋Gd-G1即為排出的水的質(zhì)量。20℃下水的真相對(duì)密度為1.00，這樣煤的干基真相對(duì)密度為：研究表明：水密度與氦密度平均差為±0.003g/cm33.1煤的物理性質(zhì)－煤的密度

研究表明，純煤的真密度可近似表示為：

(TRD)P=(TRD)d—0.01AdAd—干燥基灰分視相對(duì)密度(通常也叫容重或假密度)：

20oC時(shí)煤?jiǎn)挝惑w積煤的質(zhì)量與同溫度下同體積水的質(zhì)量比

測(cè)定煤的視相對(duì)密度的基本原理和測(cè)定煤的真相對(duì)密度是一樣的.但由于煤的視相對(duì)密度中煤的體積包含煤的孔隙和裂隙，因此必須在測(cè)定時(shí)使介質(zhì)不進(jìn)入孔隙中。為此，目前都用石蠟涂敷于煤樣的表面，即所謂的涂蠟法。3.1煤的物理性質(zhì)－煤的密度

3.1煤的物理性質(zhì)－煤的密度

堆密度

：煤的堆密度是指單位體積(包括煤塊之間的空隙和煤塊所有空隙在內(nèi)的煤堆體積)煤的質(zhì)量，單位為t/m3。

設(shè)計(jì)煤倉(cāng)、估算煉焦?fàn)t裝煤量和裝車(chē)質(zhì)量時(shí)使用。

測(cè)定煤的堆密度時(shí)，用一定容積的容器，自由地堆煤到高出該容器，然后用刮板將堆滿(mǎn)的煤刮平到和容器一樣高，稱(chēng)出其質(zhì)量，扣去容器質(zhì)量，即為煤的質(zhì)量，這樣就計(jì)算出煤的堆密度。

3.1煤的物理性質(zhì)－煤的密度

煤的密度取決于煤巖組成、煤化程度以及煤中礦物質(zhì)組成與含量：與煤的顯微組分的關(guān)系？惰質(zhì)組>鏡質(zhì)組>殼質(zhì)組與礦物質(zhì)的關(guān)系？與煤化程度的關(guān)系？

3.1煤的物理性質(zhì)－煤的機(jī)械性質(zhì)煤的機(jī)械性質(zhì)指煤的機(jī)械性質(zhì)是指煤在外力作用下所表現(xiàn)的種種特征。煤的機(jī)械強(qiáng)度：煤對(duì)外力作用時(shí)的抵抗能力。包括煤的抗碎強(qiáng)度、耐磨強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度等物理性質(zhì)。

試驗(yàn)方法：落下試驗(yàn)法、轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)法，耐壓試驗(yàn)法等。落下試驗(yàn)法。根據(jù)煤塊在運(yùn)輸、裝卸和入爐過(guò)程中落下和互相撞擊而破碎等特點(diǎn)擬定的。包括：

10塊試驗(yàn)法。用10塊60～100mm的煤樣，逐一從2m高自由落下到15mm厚的鋼板上。用25mm方孔篩篩分，將大于25mm的煤樣再進(jìn)行落下和篩分，稱(chēng)出大于25mm的煤樣的質(zhì)量G1。以10塊樣中的G1占原來(lái)煤樣質(zhì)量的平均百分率作為煤炭的落下強(qiáng)度。鐵箱落下試驗(yàn)：用60～100mm的塊煤25Kg，放在特制的活底鐵箱中。在離地2m高處讓煤樣自由落到地面的鋼板上，用25mm方孔篩篩分，將大于25mm的煤樣再進(jìn)行落下和篩分，重復(fù)三次后計(jì)算大于25mm的煤樣質(zhì)量G1占原來(lái)煤樣質(zhì)量的百分率。

3.1煤的物理性質(zhì)－煤的機(jī)械性質(zhì)級(jí)別煤的機(jī)械強(qiáng)度＞25mm粒度所占比例/％一級(jí)高強(qiáng)度煤＞65二級(jí)中強(qiáng)度煤＞50-65三級(jí)低強(qiáng)度煤＞30-50四級(jí)特低強(qiáng)度煤≤30

煤的強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)煤的機(jī)械強(qiáng)度與煤化程度、煤巖組成、礦物質(zhì)含量以及風(fēng)化等因素有關(guān):

煤化程度高和煤化程度低煤的機(jī)械強(qiáng)度較大，而中等煤化度的肥煤、焦煤機(jī)械強(qiáng)度最小。宏觀煤巖成分中絲炭的機(jī)械強(qiáng)度最小，鏡煤次之，暗煤最堅(jiān)韌。

礦物質(zhì)含量高的煤機(jī)械強(qiáng)度較大。煤經(jīng)風(fēng)化后機(jī)械強(qiáng)度將降低。3.1煤的物理性質(zhì)－煤的機(jī)械性質(zhì)3.1煤的物理性質(zhì)－煤的機(jī)械性質(zhì)硬度：煤能抵抗外來(lái)機(jī)械作用的能力。在肉眼鑒定中，主要指煤抵抗外力刻劃的能力。

根據(jù)表現(xiàn)形式可分為刻劃硬度、顯微(壓痕)硬度和耐磨(磨損)硬度。煤的刻劃硬度：多在摩氏硬度的1度－4度之間。中等煤化度的焦煤類(lèi)的硬度最低，由焦煤向瘦煤、貧瘦煤、貧煤和無(wú)煙煤過(guò)渡時(shí)，硬度逐漸增高，至年老無(wú)煙煤的摩氏硬度可達(dá)4度左右。但由無(wú)煙煤向半石墨、石墨過(guò)渡時(shí)，硬度又急劇降低。從焦煤向肥煤、1/3焦煤、氣煤、長(zhǎng)焰煤過(guò)渡時(shí)，煤的硬度又逐漸有所提高，但到年輕長(zhǎng)焰煤至褐煤階段，煤的硬度又有顯著降低。

煤的顯微硬度：指煤對(duì)堅(jiān)硬物體壓入的對(duì)抗能力。通過(guò)顯微鏡下，正四錐體金剛石壓頭在規(guī)定的試驗(yàn)力和一定作用時(shí)間內(nèi)壓入顯微組分的程度來(lái)測(cè)定。壓痕越大，顯微硬度越小。反之越大。煤的顯微硬度與煤的煤化程度（見(jiàn)圖）、顯微組分、成煤環(huán)境有關(guān)：惰質(zhì)組>鏡質(zhì)組>殼質(zhì)組強(qiáng)還原煤<弱還原煤

3.1煤的物理性質(zhì)－煤的機(jī)械性質(zhì)3.1煤的物理性質(zhì)－煤的機(jī)械性質(zhì)煤的耐磨硬度：指用磨料拋光時(shí)顯微組分的抗磨強(qiáng)度。軟的顯微組分磨損快，容易凹下，硬的顯微組分磨損慢，相對(duì)突出，顯示突起。

煤的耐磨硬度與煤的煤化程度、顯微組分的關(guān)系：惰質(zhì)組中除了微粒體外一般大于鏡質(zhì)組；鏡質(zhì)組中結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體相對(duì)較大；殼質(zhì)組中孢子體、角質(zhì)體突起明顯，其次為藻類(lèi)體、樹(shù)皮體，樹(shù)脂體一般不顯突起，而瀝青質(zhì)體不顯突起。低煤化煙煤中，各組分之間的突起差別大，隨著煤級(jí)增高，突起差別減小。3.1煤的物理性質(zhì)－煤的機(jī)械性質(zhì)脆度：煤受外力作用時(shí)被破裂的性質(zhì)或傾向。生產(chǎn)采用的脆度(脆性)

：指煤受壓時(shí)在裝卸和運(yùn)輸過(guò)程中被破碎的傾向。

煤的脆性在某種程度上取決于煤的剛性、彈性和破碎特性。脆性越大的煤，其塊煤的破碎概率也越大，且塊度越大，也越容易破碎成小塊。煤的脆性與煤化程度密切相關(guān)：通常以焦煤和揮發(fā)分Vdaf<30％的肥煤類(lèi)的脆性最大，煤化程度往瘦煤、貧瘦煤、貧煤和無(wú)煙煤方向增高時(shí)，煤的脆性就依上述順序降低。當(dāng)煤化程度向氣煤、弱粘煤、不粘煤、長(zhǎng)焰煤方向降低時(shí)，其脆性也逐漸降低。

顯微脆度：顯微鏡下，煤的顯微組分受壓情況下，出現(xiàn)裂紋的性質(zhì)。

阿莫索夫建議以一定試驗(yàn)力下，每100個(gè)壓痕中出現(xiàn)的裂紋數(shù)表示，裂紋數(shù)越多，顯微脆度越大。

煤的顯微脆度與煤化程度、顯微組分以及成煤環(huán)境均有密切的關(guān)系：鏡質(zhì)組>惰質(zhì)組>殼質(zhì)組。

3.1煤的物理性質(zhì)－煤的機(jī)械性質(zhì)煤的孔隙性：煤是一種復(fù)雜多孔的和內(nèi)表面大的固態(tài)物質(zhì)。一般認(rèn)為，煤具有雙重結(jié)構(gòu)，即：裂隙和孔隙。裂隙：指在成煤過(guò)程中受到自然界的各種應(yīng)力的影響而產(chǎn)生的裂開(kāi)現(xiàn)象。按裂隙的成因不同，可分為外生裂隙和內(nèi)生裂隙兩種

內(nèi)生裂隙：煤化作用過(guò)程中，煤中的凝膠化物質(zhì)受到地溫和地壓等因素的影響，使其體積均勻收縮，產(chǎn)生內(nèi)張力而形成的一種張裂隙。

外生裂隙：一般認(rèn)為是在煤層形成以后，受構(gòu)造應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的。3.1煤的物理性質(zhì)－煤的孔隙性

煤基質(zhì)

煤基質(zhì)

孔隙

面裂隙

端裂隙顯微裂隙

H2O2CH444OCH4OH2o煤的三元結(jié)構(gòu)模型3.1煤的物理性質(zhì)－煤的孔隙性孔隙：成煤過(guò)程中不同作用下，在煤中形成的微小空隙。研究方法：壓汞法、掃描電鏡技術(shù)以及低溫液氮吸附的方法。成因類(lèi)型：

氣孔：煤化作用過(guò)程中由于有機(jī)質(zhì)演化產(chǎn)生揮發(fā)物質(zhì)的逸出而留下的孔洞。多為圓形、橢圓形，常見(jiàn)于

均質(zhì)鏡質(zhì)體和基質(zhì)鏡質(zhì)體。氣孔3.1煤的物理性質(zhì)－煤的孔隙性

植物組織孔：具有一定規(guī)則分布和排列特征的孔隙，是由于植物細(xì)胞組織內(nèi)蛋白質(zhì)、醣類(lèi)等化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的化合物經(jīng)生物地球化學(xué)作用強(qiáng)烈分解而殘留的空隙。

特征：排列規(guī)則，大小均一，保存完整，具一定的方向性

。常見(jiàn)于半絲質(zhì)體、絲質(zhì)體和結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體和基質(zhì)鏡質(zhì)體。植物組織孔原生粒間孔：成煤時(shí)各種成煤物質(zhì)之間的空隙。特征：排列不規(guī)則，大小不一，形態(tài)各異。常見(jiàn)于鏡屑體、惰屑體、殼屑體等碎屑狀顯微組分之間或顆粒狀基質(zhì)鏡質(zhì)體之間。屑間孔3.1煤的物理性質(zhì)－煤的孔隙性

溶蝕孔：黃鐵礦、碳酸鹽等可溶性礦物，在地下水或熱液作用下受到溶蝕而形成的次生孔隙。

特征：孤立分布，大小形態(tài)不一，具有溶蝕邊，一般不具連通性。成因：在成煤過(guò)程中或成煤后期地質(zhì)作用中地下水對(duì)可溶性礦物的溶蝕作用所致；或是由于有機(jī)質(zhì)在熱演化過(guò)程中所形成的酸堿有機(jī)氣體對(duì)可溶性礦物的溶蝕作用所致。

3.1煤的物理性質(zhì)－煤的孔隙性溶蝕孔隙掃描電鏡下煤的孔隙特征3.1煤的物理性質(zhì)－煤的孔隙性

孔隙率(Ф,％)：指煤中孔隙與裂隙的總體積與煤的總體積之百分比。一般用視密度與真相對(duì)密度來(lái)表示：

TRD—真密度，g/cm3；ARD—視密度，g/cm3孔隙率是研究煤層氣時(shí)必須考慮的一項(xiàng)重要指標(biāo)。其值越大，煤的吸附性和反應(yīng)性都比較好，但抗碎強(qiáng)度差煤的孔隙性與煤化程度的關(guān)系3.1煤的物理性質(zhì)－煤的熱學(xué)性質(zhì)比熱容：煤的最基本的熱性質(zhì)，是指單位質(zhì)量的煤溫度升高1℃時(shí)所吸收的熱量，以J／g℃為單位。室溫下煤的比熱容一般為(0.84—1.67)J／(g·℃)不同煤的比熱容的變化規(guī)律：隨碳含量增加而減少

隨水分增高而大致成直線(xiàn)的增加（因水的比熱容較大）

灰分增高,比熱容則下降3.1煤的物理性質(zhì)－煤的熱學(xué)性質(zhì)導(dǎo)熱性：是煤熱加工利用時(shí)非常重要的物理性質(zhì)。

導(dǎo)熱系數(shù)λ(kJ／(m·h·℃)

熱量在物質(zhì)中直接傳導(dǎo)的速度，代表物體的散熱能力

導(dǎo)溫系數(shù)d(m2／h)物體所具有的溫度變化(加熱或冷卻)的能力。其值愈大，溫度隨時(shí)間和距離的變化愈快。導(dǎo)溫系數(shù)表示物體散熱能力與蓄熱能力之比

C—煤的比熱容，kJ/(kg·℃)；ρ

—煤的密度，kg/m3。c·ρ表示單位體積物體溫度變化1℃時(shí)吸收或放出的熱量，即物體的蓄熱能力。3.1煤的物理性質(zhì)－煤的熱學(xué)性質(zhì)導(dǎo)熱性的變化規(guī)律：

隨煤中水分含量的增高而變大（因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣，約為25倍）隨著灰分增高而增大（因有機(jī)物的導(dǎo)熱性大大低于無(wú)機(jī)物的導(dǎo)熱性）隨溫度上升而增大整塊煤的導(dǎo)熱系數(shù)比散狀煤的導(dǎo)熱系數(shù)高導(dǎo)溫系數(shù)的變化規(guī)律：隨水分的增加而提高隨煤化程度的提高而提高（泥炭﹤煙煤﹤無(wú)煙煤）

原因：煤在變質(zhì)過(guò)程中有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)逐漸緊密化與規(guī)律化，愈來(lái)愈接近于石墨，因而其導(dǎo)溫性指標(biāo)漸趨增大，3.1煤的物理性質(zhì)－煤的熱學(xué)性質(zhì)煤的熱穩(wěn)定性：指煤塊在加熱時(shí)能否保持原有粒度的性能，也就是煤在高溫燃燒或氣化等過(guò)程中對(duì)熱的穩(wěn)定程度。煤熱穩(wěn)定性與煤的變質(zhì)程度有關(guān)褐煤和某些高變質(zhì)的超無(wú)煙煤，其抗碎強(qiáng)度雖大，但熱穩(wěn)定性卻很差。

原因：超無(wú)煙煤內(nèi)部孔隙大，水分含量高，加熱時(shí)因水分迅速析出而使塊煤破裂。。測(cè)定方法：取一定的6-13mm粒級(jí)的空氣干燥煤樣裝入100ml的坩堝中，在900℃的馬弗爐中加熱至850℃左右（30min內(nèi)），取出冷卻后，以大于6mm的篩上物占煤樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為熱穩(wěn)定指標(biāo)TS+6。TS+6值愈高，熱穩(wěn)定性愈好。3.1煤的物理性質(zhì)－煤的電性質(zhì)介電常數(shù)(ε)：是指當(dāng)物質(zhì)介于電容器兩極板間的蓄電量和兩極板間為真空時(shí)蓄電量之比。

介電常數(shù)代表了電介質(zhì)的極化程度，也就是對(duì)電荷的束縛能力，介電常數(shù)越大，對(duì)電荷的束縛能力越強(qiáng)。

根據(jù)馬克斯威爾公式，絕緣體的介電常數(shù)ε與其折射率之間存在下列近似關(guān)系：

ε=n2

完全干燥煤，在室溫下，對(duì)于1M周頻率的電流92Cdaf％ε85原因：

Cdaf﹤85％的煤，煤中的極性基團(tuán)(－OH，－COOH等)隨變質(zhì)程度增大而減少；Cdaf﹥85％的煤，介電常數(shù)增大與煤的導(dǎo)電性增大有關(guān)，而與極性基團(tuán)的減少無(wú)關(guān)介電常數(shù)與煤化程度的關(guān)系3.1煤的物理性質(zhì)－煤的電性質(zhì)導(dǎo)電性

：物質(zhì)在電場(chǎng)中導(dǎo)電的難易程度，常用電阻、電阻率(比電阻)、導(dǎo)電率(電導(dǎo)率或比電導(dǎo))等表示電阻率：數(shù)值上等于把材料做成一個(gè)長(zhǎng)為lcm、截面積為lcm2的直柱體，使電流沿著它的軸線(xiàn)方向通過(guò)時(shí)的電阻。規(guī)律：干燥基的煤導(dǎo)電率隨煤化度的提高而增加；未干燥煤：低變質(zhì)煙煤中變質(zhì)煙煤高變質(zhì)煙煤無(wú)煙煤92Cdaf干燥煤85未干燥煤原因：對(duì)Cdaf<84％煤化度較低的煤，特別是褐煤與長(zhǎng)焰煤，因水分含量高，孔隙率較大，且存在能部分溶于水的羧基與酚羥基等酸性含氧官能團(tuán)，使煤的離子導(dǎo)電性增大，因而低煤化度煤的導(dǎo)電率較高，并在一定范圍內(nèi)隨水分含量的減少而下降。而到了無(wú)煙煤，吸附水量變化很小，但石墨化程度增強(qiáng)，導(dǎo)電性急劇增加。減小增大劇增3.1煤的物理性質(zhì)－煤的光學(xué)性質(zhì)反射率：

磨光樣品表面的反射強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值不同煤巖組分的反射率是不同的，同一組分在不同的變質(zhì)階段中的反射率也是不同的。煤中鏡質(zhì)體的反射率能較好的反映煤的變質(zhì)程度；不同變質(zhì)階段，各顯微組分的反射率都有一定的范圍，并隨變質(zhì)程度的增高而增加。

同一變質(zhì)階段中，各顯微組分的反射率，由殼質(zhì)組-鏡質(zhì)組-絲質(zhì)組是逐漸增加的。同一種煤在空氣介質(zhì)和油介質(zhì)中的反射率是不一致的，但它們隨煤化度的變化規(guī)律是相同的：隨煤化程度增加，反射率遞增。特別是當(dāng)煤的碳含量大于90％時(shí)反射率急劇增加。

3.1煤的物理性質(zhì)－煤的光學(xué)性質(zhì)折射率：在空氣中的速度與光在煤中的速度之比率

折射率就是當(dāng)一束一定波長(zhǎng)的光由一種介質(zhì)進(jìn)入第二種介質(zhì)時(shí)，由于兩種介質(zhì)的表面對(duì)光的作用狀況不同，導(dǎo)致光在兩種介質(zhì)中傳播速度不同。規(guī)律：折射率隨煤化程度增加而增大，當(dāng)C高于85％時(shí)，則增加的幅度較大；到無(wú)煙煤階段，折射率不再呈現(xiàn)明顯變化。原因：煤光學(xué)性質(zhì)的方向性的研究表明，褐煤的光學(xué)性質(zhì)是各向同性的。由煙煤向無(wú)煙煤階段過(guò)渡時(shí)，各向異性愈趨明顯。這種變化規(guī)律與折射率的變化一樣，都是由煤內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)所決定的，即煤由無(wú)定形狀態(tài)逐漸向結(jié)晶狀態(tài)過(guò)渡的結(jié)果。3.2煤的物理化學(xué)性質(zhì)煤是由古代植物經(jīng)過(guò)泥炭化作用、成巖作用、變質(zhì)作用等幾個(gè)變化過(guò)程而形成的，具有一些固態(tài)膠體性質(zhì)：煤的潤(rùn)濕性、吸附性、內(nèi)表面積等，這些性質(zhì)即可表征物理化學(xué)性質(zhì)。

3.2煤的物理化學(xué)性質(zhì)－煤的潤(rùn)濕性潤(rùn)濕：固體表面與液體接觸時(shí)，原來(lái)的固相-氣相界面消失，形成新的固相-液相界面的現(xiàn)象

通常利用液體表面張力T和固體表面所成的接觸角θ的大小來(lái)判定該液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度

液滴能潤(rùn)濕固體液滴不能潤(rùn)濕固體

由于對(duì)煤粉無(wú)法測(cè)定接觸角，因此可先將粉煤加壓成型塊，再進(jìn)行測(cè)定。

常用粉末法，還有傾板法、液滴法、氣泡粘結(jié)法3.2煤的物理化學(xué)性質(zhì)－煤的潤(rùn)濕性粉末法：將煤粉(0.074mm以下)裝填在測(cè)定器內(nèi)，于150atm下加壓成型，制得的型塊可看作為毛細(xì)管集束體；用水或苯潤(rùn)濕，同時(shí)從加入潤(rùn)濕劑，對(duì)側(cè)向測(cè)定器內(nèi)通入氮?dú)庖宰柚節(jié)櫇襁^(guò)程的進(jìn)行；當(dāng)潤(rùn)濕恰好終止時(shí)，測(cè)定氮?dú)獾膲毫

。所測(cè)p值與潤(rùn)濕接觸角θ之間存在著下列關(guān)系：

cosθ＝(p·g·r)／2σ

γ—毛細(xì)管半徑，1nm；σ—液體表面張力，N／m；g—重力加速度，m／s2。

接觸角θ越大，煤越難被潤(rùn)濕；接觸角θ越小，則越易被潤(rùn)濕。3.2煤的物理化學(xué)性質(zhì)－煤的潤(rùn)濕性

潤(rùn)濕熱：煤被液體潤(rùn)濕時(shí)放出的熱量。是液體與煤表面相互作用的結(jié)果，這種相互作用主要由范德華力或極性分子的作用所引起。潤(rùn)濕熱的測(cè)定可用于確定煤中孔隙的總表面積。馬格斯等人測(cè)出煤的單位表面積的潤(rùn)濕熱為0.39J/m2。潤(rùn)濕熱隨煤化度變化而變化的規(guī)律是比較復(fù)雜的。有人認(rèn)為這是煤中礦物質(zhì)等的影響所致。例如，煤中常有的硫化物和碳酸鈣，它們與甲醇起吸熱反應(yīng)；煤中礦物質(zhì)中的粘土能與甲醇起反應(yīng)由水凝膠變?yōu)榇寄z，這個(gè)反應(yīng)也產(chǎn)生熱效應(yīng)；煤中含有的樹(shù)脂也因能溶于甲醇而產(chǎn)生熱效應(yīng)。

3.2煤的物理化學(xué)性質(zhì)－煤的內(nèi)表面積

內(nèi)表面積煤在生成過(guò)程中，其內(nèi)部形成了極微細(xì)的毛細(xì)管及孔隙，它們構(gòu)成的內(nèi)表面積比外表面積要大得多。這種毛細(xì)管及孔隙的數(shù)量極大，分布又深又廣，具有極為復(fù)雜的發(fā)達(dá)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是煤能吸附各種氣體及液體的原因。煤的內(nèi)表面積的大小不僅對(duì)了解煤的生成過(guò)程及煤的微觀結(jié)構(gòu)是重要的，而且與煤的高真空熱分解、溶劑抽提、氣相氧化等性質(zhì)有密切的關(guān)系。煤的內(nèi)表面積測(cè)定法有潤(rùn)濕熱法、BET法等。潤(rùn)濕熱法：將甲醇之類(lèi)的液體作潤(rùn)濕劑將煤浸透，由于煤被潤(rùn)濕而放出熱量。馬格斯確定了每單位表面積的潤(rùn)濕熱幾乎為一定值（0.418J／m2)，采用這個(gè)當(dāng)量值便可求得煤的表面積。煤的內(nèi)表面積具有一定的變化規(guī)律：隨著煤化程度的提高，在Vdaf為25%左右的焦煤階段，煤的內(nèi)表面積顯示出最小值。

通常用比表面積來(lái)表示煤的表面積大小。即1g煤所占有的總表面積為煤的比表面積。

3.2煤的物理化學(xué)性質(zhì)－煤的內(nèi)表面積

3.3煤的化學(xué)性質(zhì)煤的化學(xué)性質(zhì)對(duì)煤的利用、貯存和煤結(jié)構(gòu)研究有密切的關(guān)系如:年輕煤的加氫是一個(gè)主要化學(xué)性質(zhì)

煤的焦化是煤的一個(gè)主要用途;

煤的氧化也是煤的一個(gè)重要化學(xué)性質(zhì)。煤經(jīng)氧化，燃點(diǎn)降低，粘結(jié)性變差，這樣就會(huì)影響到貯存和利用。因此了解煤的主要化學(xué)性質(zhì)，對(duì)煤堆貯存和管理、以及煤的利用有著重要作用。3.2煤的化學(xué)性質(zhì)－煤的氧化

煤的氧化：指煤和氧的反應(yīng)。當(dāng)把煤放在空氣中點(diǎn)燃，煤在燃燒的同時(shí)，放出大量的熱和光。煤和空氣中的氧氣之間放熱發(fā)光的急速反應(yīng)叫做煤的燃燒。當(dāng)煤長(zhǎng)期堆放在空氣中，并未看到放熱、發(fā)光，但它緩慢地進(jìn)行氧化，以致煤的外觀和性質(zhì)都發(fā)生了變化。這是煤的緩慢氧化的結(jié)果。

煤的緩慢氧化和煤的燃燒雖然表現(xiàn)形式不同，但從反應(yīng)的實(shí)質(zhì)來(lái)看，它們都是和氧反應(yīng)的過(guò)程，差別只是氧化速度和程度的不同。

3.2煤的化學(xué)性質(zhì)－煤的氧化

（1）煤的氧化過(guò)程第一階段：煤表面的氧化，是煤的輕度氧化。即氧化作用只發(fā)生在煤的表面。煤的表面氧化和煤的變質(zhì)程度有關(guān)，低變質(zhì)程度淺的煤比高變質(zhì)程度煤易氧化。褐煤、長(zhǎng)焰煤要比無(wú)煙煤容易氧化。其次和空氣中的氧含量或氧的分壓大小有關(guān)。氧的分壓愈大氧化進(jìn)行的越快。

表面輕度氧化雖然只發(fā)生在煤的表面，但是煤的性質(zhì)已有了明顯的變化：顏色變淺、光澤變暗、強(qiáng)度降低、粘結(jié)性減弱，發(fā)熱量降低等。3.2煤的化學(xué)性質(zhì)－煤的氧化

第二階段：煤在空氣或氧中，溫度高于150℃時(shí)的進(jìn)一步氧化，或者用一些氧化劑來(lái)進(jìn)行氧化。

此時(shí)，煤的組成發(fā)生了變化，經(jīng)過(guò)氧化產(chǎn)生了與原生腐植酸類(lèi)似的能溶于堿的再生腐植酸。

腐植酸（Humic

Acid，簡(jiǎn)寫(xiě)HA）：是動(dòng)植物遺骸，主要是植物的遺骸，經(jīng)過(guò)微生物的分解和轉(zhuǎn)化，以及一系列的化學(xué)過(guò)程形成的深色、酸性和親水膠體類(lèi)有機(jī)物

。它是由芳香族及其多種官能團(tuán)構(gòu)成的高分子有機(jī)酸，具有良好的生理活性和吸收、絡(luò)合、交換等功能。

3.2煤的化學(xué)性質(zhì)－煤的氧化

第三階段：煤進(jìn)行更深的氧化，在溫度高于200℃，用較強(qiáng)的氧化劑來(lái)氧化。

煤的結(jié)構(gòu)單元發(fā)生了變化，芳香多環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生了裂解，生成低分子量的羧酸。第四階段：是煤的最深度的氧化，也即煤完全轉(zhuǎn)化為CO2和H20。如果以空氣或氧來(lái)氧化，則當(dāng)溫度升到煤的燃點(diǎn)，煤就會(huì)燃燒，即發(fā)生氧化。如果用強(qiáng)氧化劑，作用較長(zhǎng)時(shí)間，煤也會(huì)轉(zhuǎn)變成CO2和H20。

煤的氧化是很重要的一個(gè)性質(zhì)，它對(duì)煤的利用和煤結(jié)構(gòu)的研究，都起著重要的作用。3.2煤的化學(xué)性質(zhì)－煤的氧化

（2）用氧化劑來(lái)對(duì)煤的氧化 以空氣、氧氣、臭氧等作為氧化劑：

溫度在150℃左右，在常壓下用空氣和氧氣對(duì)煤進(jìn)行氧化，其中部分有機(jī)物質(zhì)被氧化為再生腐植酸。工業(yè)上常用這個(gè)方法來(lái)氧化褐煤或變質(zhì)程度淺的煤，以制取腐植酸或腐植酸類(lèi)肥料。以硝酸為氧化劑：在硝酸的沸點(diǎn)(86℃)以下處理褐煤，可得一部分可溶于堿的再生腐植酸，如果硝酸濃度大，反應(yīng)溫度高，煤中部分有機(jī)物會(huì)氧化成為水溶性的有機(jī)羧酸。3.2煤的化學(xué)性質(zhì)－煤的氧化

以濃硝酸和氯酸鉀的混合物為氧化劑：

將煤和這種混合物一起沸騰進(jìn)行深度氧化，可以得到一系列苯的多元羧酸，這也進(jìn)一步證實(shí)了煤的結(jié)構(gòu)單元是芳香多環(huán)系統(tǒng)。通過(guò)煤的深度氧化研究可知：

不同煤化程度的煤，它們結(jié)構(gòu)單元