煤質基礎知識

1、部分煤質基礎知識簡介一、煤的物理性質顏色和粉色光澤比重和容重透明度折光性反光性煤的物理性質 發(fā)光性硬度脆度斷口裂隙導電性磁性和耐熱性等煤的顏色是指新鮮煤塊表面的自然色彩，是煤對不同波長可見光波吸收的結果。在不同的光學條件下，煤呈現不同的顏色。在普通白光照射下，煤的表面反射光線所顯示的顏色稱為表色。腐植煤的表色隨著變質程度的增高而變化，見下表：變質程度鑒定標志褐 煤煙 煤無 煙 煤低 變 質中 變 質高 變 質顏 色褐黑黑黑帶灰灰黑、鋼灰、略帶金黃色彩粉 色棕深棕到棕黑深棕到棕黑黑微帶棕深黑、深灰光 澤無光澤或暗瀝青光澤瀝青到玻璃光澤玻璃到強玻璃光澤強玻璃金剛、似金屬光澤內生裂隙幾乎無不發(fā)育到較

2、發(fā)育很發(fā)育較發(fā)育不發(fā)育腐泥煤的表色有時呈深灰色，有時為淺黃、棕褐，有時為灰綠以至黑色，變化不定。煤中水分能使煤的顏色加深，礦物質所起的作用往往相反。煤研成粉末的顏色稱為粉色。一般都用鋼針刻劃煤的表面或者用鏡煤在脫釉的素燒瓷板上刻劃的條痕而得，所以也被稱為條痕色。煤的粉色往往略淺于表色，但是煤的粉色變化又較表色固定，因而常?？梢允盏礁玫男ЧＴ谄胀ㄍ干涔庀旅旱那忻妫ū∑┧@的顏色稱為體色。在垂直反射光下煤的表面（光片）所顯示的顏色稱為反射色。長焰煤常見光澤為瀝青狀光澤，顏色黑色，有時帶有褐黑色色彩，條痕褐色、褐黑色。比重是指煤在一定溫度下（20）條件下，煤的重量與相同體積（不包括煤孔隙中的）

3、水的重量之比。體重（容重），指在一定的溫度（20）條件下，煤的重量與同體積（包括煤孔隙中的）水的重量之比。比重容重孔隙率= ×100%比重煤的比重與煤巖類型、變質程度以及煤中所含礦物的成分和含量有密切關系。通常所指煤的比重都是包括礦物質在內的比重。因此，煤的比重很大程度上受到所含礦物質的影響，比重隨礦物質含量的增大而增大。變質程度相同的煤，其煤巖類型不同，比重也有差異，一般暗淡煤的比重較光亮煤為大。煤的比重隨著變質程度的增高而加大。褐煤一般<1.3，煙煤多為1.31.4，無煙煤為1.41.9；腐泥煤一般僅為1.1。煤的容重又稱“煤的體重”或“煤的假比重”。煤的容重是在勘探過程中

4、通過采集專門的容重樣測定的。它是煤層儲量計算的重要參數之一。一般褐煤的容重為1.051.20，煙煤為1.201.40，無煙煤的容重變化范圍大，可由1.351.80，煤的容重同樣受煤巖類型、變質程度和礦物質的影響。煤的光澤是指常光下煤新鮮表面的反光能力，是肉眼鑒定煤的主要標志之一。根據煤的平均光澤強度用肉眼可以區(qū)分出腐植煤的四種煤巖類型：光亮煤，半亮煤，半暗煤和暗淡煤。腐植煤常見的光澤特征有瀝青光澤、玻璃光澤、金剛光澤和似金屬光澤等。常見的油脂光澤為玻璃光澤由于表面不平所引起的變種；此外還有因集合方式不同所造成的光澤變種，例如：由于纖維狀集合方式所引起的絲絹光澤，由于松散狀集合方式所引起的土狀光

5、澤等。年輕褐煤常常是微弱的象蠟一樣的光澤，稱為蠟狀光澤。腐泥煤一般光澤暗淡。影響煤的光澤變化的因素很多，主要有煤巖成分、變質程度、風氧化程度、礦物質特征和表面性質、斷口、裂隙、錯動與沾污等。煤的硬度泛指抵抗外來機械作用的能力或強度?？虅澯捕让旱挠捕?壓痕硬度磨損硬度（耐磨硬度）刻劃硬度接近于普通礦物鑒定中的摩氏（Mons）硬度，它是用一套標準礦物（摩氏硬度計）刻劃煤標本而得出的粗略的相對硬度概念。目前普遍采用顯微硬度作為變質指標，它是壓痕硬度的一種。貝殼狀斷口參次狀斷口煤的斷口 （根據表面 階梯狀斷口 形狀和性 棱角狀斷口 質的不同） 粒狀斷口 針狀斷口等煤的裂隙是指在成煤過程中，煤受到自然界

6、各種應力的影響所造成的裂開現象。按成因不同分為內生裂隙和外生裂隙兩種。內生裂隙是在煤化作用過程中，煤中凝膠化物質受到溫度和壓力等因素的影響，體積均勻收縮產生內張力而形成的一種張裂隙。內生裂隙的發(fā)育情況與煤的變質程度和煤巖成分（煤巖類型）密切相關。在同一煤巖類型中，內生裂隙的數目（或發(fā)育程度）隨變質程度由低到高，作規(guī)律性變化。內生裂隙具有以下特點：（1）主要出現在比較均勻致密的光亮煤分層中，特別是鏡煤凸鏡體或條帶中最發(fā)育；（2）一般垂直或大致垂直層理面；（3）裂隙面較平坦光滑，裂隙面或斷層常伴生有眼球狀的張力痕跡；（4）裂隙方向有大致互相垂直或斜交的兩組，交叉呈四方形或菱形，其中一組裂隙較發(fā)育，

7、另一組裂隙稀疏為次要裂隙組；（5）裂隙在中變質煙煤中最發(fā)育，而褐煤和無煙煤中則不發(fā)育。由于光亮煤中的內生裂隙在同一變質階段煤中數目比較穩(wěn)定，因此，在判斷煤的變質程度時，常以光亮煤為準。外生裂隙是在煤層形成之后，受構造應力的作用產生的。其特點為：（1） 外生裂隙可出現在煤層的任何部位，通常以光亮煤分層最為發(fā)育，并往往同時穿過幾個煤巖分層；（2） 以不同角度與煤層層理面斜交；（3） 裂隙面上常有波狀、羽毛狀或光滑的滑動痕跡，有時還可見到次生礦物或破碎煤屑的充填；（4） 外生裂隙有時沿襲既成的內生裂隙而重疊發(fā)生。煤在受力時或在自然條件下破壞時，沿不同方向各組裂隙發(fā)生破裂并構成一定的幾何形態(tài)，某些作者

8、稱之為“節(jié)理”。常見的節(jié)理有板狀、柱狀、立方體狀、平行六面體狀等；有時還可見到由復雜的外生裂隙面交互構成的近球狀、錐狀和鱗片狀等。二、 煤的結構和構造1、煤的結構煤的結構是指煤的組成成分的各種特征包括形態(tài)、大小、厚度、植物組織殘跡以及它們之間數量關系的變化等。煤的結構反映了成煤原始質料的性質、成分及其變化過程。在變質過程中，煤的各種組成成分在肉眼標志上區(qū)別逐漸消失，在高變質煤中就不容易鑒定各種組成成分，因而煤肉眼結構逐漸不明顯而趨于均一。條帶狀結構線理狀結構凸鏡狀結構（最常見的） 均一狀結構煤的結構 木質狀結構纖維狀結構粒狀結構葉片狀結構（1）條帶狀結構由煤的組成成分相互交替而成條帶狀結構。寬

9、條帶狀（>5mm）條帶狀結構 中條帶狀（35mm）細條帶狀（13 mm）條帶結構在煙煤中表現最明顯，尤以半亮煤和半暗煤中最常見，年輕的褐煤和高變質的無煙煤中條帶狀結構不明顯。（2）線理狀結構往往伴隨條帶狀結構同時出現，其寬度小于1mm。根據線理之間交替的間距又可分為密集線理狀和稀疏線理狀兩種。組成線理的物質成分往往是鏡煤、絲炭和粘土礦物等，它們斷續(xù)出現在煤層各部分。以半暗煤中常見。（3）凸鏡狀結構鏡煤、絲炭、粘土礦物和黃鐵礦常以大小不等的凸鏡體形式，連續(xù)或不連續(xù)散布于煤層中，構成凸鏡狀結構。和線理狀結構一樣，凸鏡狀結構也常常同條帶狀結構伴生，并可作為條帶狀結構的一種特殊的變型。以半暗煤和

10、暗淡煤中常見。（4）均一狀結構組成成分較單純，均勻，鏡煤具較典型的均一狀結構，若干腐泥煤、腐植腐泥煤和某些無煙煤也具有均一狀結構。（5）木質狀結構是植物原生結構在煤中的反映。煤在外觀上清楚地保存了植物基部的木質組織的痕跡。有時還可見到已被煤化的保存完整的樹干和樹樁，一般認為在泥炭化階段由于凝膠化作用中斷而保存。木質狀結構多見于褐煤。（6）纖維狀結構在一定程度上反映了植物原生結構，其最大特點是具有沿著一個方向延伸的性質。是植物莖部組織絲炭化作用的產物，具疏松多孔的特點。絲炭常以明顯的纖維狀結構為重要鑒定特征。因此，絲炭又常稱為纖維煤。（7）粒狀結構肉眼可見清楚的顆粒狀。常常是由煤中散布著大量穩(wěn)定

11、組分或礦物所造成。常為某些暗煤或暗淡煤所特有的。它的變型有時呈鮞狀或豆狀結構等。（8）葉片狀結構具有纖細的頁理，能被分成極薄的薄片，外觀呈紙片狀、葉片狀。主要由于煤中順層分布著大量角質體或木栓體所致。2、煤的構造煤的構造是組成成分之間的空間排列和分布特點以及它們之間的相互關系。它與煤組成成分的自身特征（如形態(tài)、大小）無關，而與植物遺體的聚積條件和變化過程有關。由此可見，結構和構造之間最主要的差別在于鑒定結構時必須考慮組成成分，而構造僅說明煤中各組成成分和煤巖類型在空間中的分布、排列，它的最重要的構造標志是層理。沉積巖和煤中的層理形成原因對比沉 積 巖 中 層 理 形 成 的 原 因煤 中 層

12、理 形 成 的 原 因1、顆粒大小的變化1、作為絲炭、木煤、木質鏡煤的植物莖部碎片大小的變化2、各種成分分層的互層2、不同煤分層的互層a、腐植煤分層與腐泥煤分層的互層b、光亮煤分層與暗淡煤分層等的互層3、組成部分的水平定向3、煤巖組分的水平定向4、某種包裹體在一個層面上的分布4、絲炭透鏡體、泥質透鏡體及其它包裹體在一個層面上的分布5、薄的順層散布的植物碎屑和云母碎片5、順層分布的鏡煤化和絲炭化植物殘屑6、沿層面的泥質薄膜6、沿層面分布的泥質薄膜7、巖石的不同顏色7、顏色的意義不大煤的構造按層理特征分為層狀構造和塊狀構造。（1）層狀構造連續(xù)狀水平層理不連續(xù)狀（按煤層中層理的形態(tài)） 不連續(xù)狀層狀構

13、造 波狀層理 凸鏡狀水平波狀斜層理 斜波狀水平層理表明泥炭沼澤內原始質料在平靜的環(huán)境中，幾乎沒有水流動的條件下沉積形成，波狀層理和斜層理表明泥炭沼澤內原始質料沉積的不均勻和水流動蕩等條件下形成。因此，根據層理形態(tài)及厚度，可以判斷泥炭沼澤中介質的運動性質、介質運動的方向和物質的搬運強度等等。見下表，層 理 形 態(tài) 類 型層 理 的 亞 型所反映的介質運動性質水平層理連續(xù)狀極為微弱的，不明顯的不連續(xù)狀同上波狀層理不連續(xù)狀不大凸鏡狀運動強度有變化的水平波狀微弱波動的斜層理斜層理定向流動的煤中最常見的是水平層理，多數為連續(xù)水平層理，也有斷續(xù)水平層理。此外煤中見到一種細水平層理，經X光檢驗，所得煤的X射

14、線圖象表明這種情況是由純煤物質（具白色色調的淺灰色）和礦物質薄層、薄膜（具暗色色調的淺灰色）相互交替造成的，說明泥炭沼澤內原始質料和礦物雜質具明顯的分異和重新分布的特點。（2）塊狀層理無層理，煤的外觀均一致密，就一塊標本來說，甚至難以分出垂直方向和水平方向，說明成煤物質的相對均勻。多見于腐泥煤、腐植腐泥煤和某些暗淡型的腐植煤。還原樣燃點（）原樣燃點（） 煤的氧化程度= ×100%還原樣燃點（）氧化樣燃點（） 確定各種煤類本性的兩個非常重要的術語是煤的類型（Type）和煤的煤化程度（Rank）煤的類型是由煤巖組分（有機顯微組分和無機顯微組分的含量）和煤的物理性質（煤巖組分的形態(tài)和大?。?/p>

15、表現的特性所決定的，而煤的煤化程度主要是煤的變質作用所達到的程度。因此反映各種不同的有機的和無機的顯微組分的比例、分布和組成的煤的類型決定煤的本性。同樣反映與地球化學因素所引起的變質作用有關的煤化程度也決定煤的本性。一般認為在泥炭階段，由于煤巖組分還未形成，而且并沒有經受變質作用，泥炭的性質并不受到這兩個參數的影響。而各類泥炭的性質是由原始植物組成和分解度（無定形腐植物質占泥炭總有機物質的百分數）所決定的。但從褐煤開始，特別是煙煤階段開始這兩個因素對形成煤的性質起很大的影響。 從化學的觀點來看，在煤的成熟（煤化）過程中原始物料有機質官能團上的氧（開始）和氫（其次）從環(huán)狀碳的“骨架”上脫去，并以

16、氣體分子的形式（H2O、COx、CH4）從煤層中逸去，其結果是經受變質作用過的煤中的碳含量隨煤化程度的增高而增高，因而碳含量時常用作確定煤化程度的指標。但是化學組成不相似的原始物料中的各種顯微組分在煤化階段所起的變化是完全不同的。因此，原始物料不同的兩種類型的煤經相同的變質作用的程度，它們的碳含量有顯著的差異（甚至以無灰基作為基準，排除碳酸鹽中碳的干擾時），在同一個煤層中可以觀察到有明顯區(qū)別的兩類煤。同樣地，含有相同煤巖顯微組分的煤由于經受的變質作用的程度不同而使它們的碳含量有明顯的區(qū)別。所以只有煤的類型和煤化程度兩個參數的緊密組合確定了煤的化學結構和各種性質。由于鏡煤和鏡質組是各種煤巖類型中

17、最純凈、最易辨認而又較易剝離的成分，它在煤化過程中的變化介于殼質組和絲質組之間，比較均勻、適中和有代表性。所以在確定煤的變質程度時，要用油浸物鏡下測得的鏡質組的最大反射率（RºMax）作為主要鑒定指標（見煤化學P33-36頁）。絲質組的反射率在變質過程中變化幅度很小，穩(wěn)定組的反射率變化雖大，但穩(wěn)定組分本身在高變質煤中已很少見，都不宜作為鑒定標準。根據肉眼觀察可將腐植煤劃分為未變質的、低變質的、中變質的和高變質的等四個階段。根據在顯微鏡下或油浸中測定鏡質組最大反射率的數值，可將低、中、高變質的煤進一步劃分為八個地質階段，即0階段，與按化學工藝性質劃分的八個工業(yè)牌號（褐煤 無煙煤）大致相

18、當，見下表：不同變質階段煤的若干顯微鏡研究的指標一覽表變質程度變質階段工業(yè)牌號反射率R最大（%）顯微鏡透射光下的單偏光顯微鏡透射光下的正交偏光凝膠化的顏色穩(wěn)定組分的顏色凝膠化組分的透明度凝膠化基質穩(wěn)定組分干涉色各向異性干涉色未變質煤0褐煤6.69褐黃稻草黃好淺褐無-極微弱淺灰低變質 煤長焰煤7.18褐紅淺黃好褐紅較弱黃灰氣煤7.74橙紅黃-金黃好橙紅、微褐較強黃中變質煤肥煤8.47鮮紅橙黃-橙紅較好鮮橙紅強橙紅焦煤9.31棕紅紅-暗紅較好橙紅強紅瘦煤9.90紅棕半透明棕紅-橙紅很強高變質煤貧煤10.63棕半透明棕紅-橙紅很強無煙煤13.19深棕-黑微透明-不透明 煤中的水分賦存狀態(tài)分為外在水分

19、、內在水分和結晶水，外在水分和內在水分是以附著和吸附方式與煤機械結合的游離水，比較容易脫除，結晶水用物理機械方式不易除去，但是結晶水分與游離水分比較要少得多，煤的工業(yè)分析中只測定游離水而不測定結晶水。煤中水分含量過高時將增加不必要的運輸量，還會引起裝卸過篩的困難，破碎時要消耗較多的功；燃燒時蒸發(fā)水分需消耗大量的熱，煉焦時延長結焦時間，貯存時易于風化自燃。對輸煤系統(tǒng)的設計、運行有著直接的影響。最高內在水分（MHC）是指在一定條件下吸附和凝聚在煤的毛細孔中的飽和水分。全水分（Mt）是指煤的外在水分和內在水分的總和。分析基水分（Mad）是指在空氣干燥狀態(tài)下的內在水分。 反映煤的厚度、煤質的穩(wěn)定性的統(tǒng)

20、計數：（XiX）標準差S= 1/2n-1S變異系數V= ×100%X 煤層灰分：按采樣規(guī)程要求，厚度0.01m的夾矸與上下煤層合并采樣測試。計量灰分（資源量/儲量采用厚度的灰分）：按勘探規(guī)范條規(guī)定，煤層灰分加單層厚度為0.05m的夾矸灰分的加權平均灰分。煤層開采灰分：即在采煤時按規(guī)定應采的各個煤分層及夾矸層，包括0.010.30m的夾矸灰分的平均灰分。煤中的灰分低，不僅對煤的運輸、加工、利用有利外，而且對鍋爐的設計、運行，電廠基建投資乃至市場前景，都有極大的經濟效益及利益。 揮發(fā)分產率是評價煤工藝性能和煤分類的重要指標，它能大致地代表煤的變質程度，同時又能根據揮發(fā)分產率和焦渣形狀初步

21、判斷煤的加工利用性質。我國煤炭分類方案以煤的揮發(fā)分產率作為第一分類指標。揮發(fā)分產率=100M（有機質分解出來的液體和氣體的總重量中的水分） 固定炭=100MAV或從測定煤炭揮發(fā)分后的殘渣重量中減去煤的灰分重量。煤的可燃基固定炭含量與揮發(fā)分一樣，也是表征煤炭變質程度的一個參數，即煤中固定碳含量隨煤的變質程度的增高而增高。煤的燃料比是指煤的固定碳含量與揮發(fā)分產率之比，也是表征煤炭變質程度的一個指標，即煤的燃料比隨煤的煤化程度增高而增高，長焰煤的燃料比為11.7。 動力用煤分為民用、鍋爐、工業(yè)鍋（窯）爐、蒸汽機車、船舶等用煤。 元素分析是指測定煤中有機質的組成元素，即碳、氫、氧、氮、硫的含量。五種元

22、素中以碳、氫、氧為主，它們的總和占有機質的95%以上，氮的含量變化不大，硫的含量則隨原始物質和成煤時的沉積條件不同有高有低。從煤的元素分析可判斷煤的變質程度，計算煤的發(fā)熱量，推測焦油產率和腐煤蠟的產率，探索煤的結構，計算理論燃燒溫度和燃燒產物的組成，煤的燃燒熱。煤的元素組成資料也可以作為煤的工藝性質、煤的分類等輔助指標.當煤作為動力燃料使用時,也常需要原煤的元素組分數據,以便為鍋爐設計和燃料煤的理論煙氣量、空氣消耗量和熱平衡使用。碳的含量是評定煤變質程度的指標，也是計算物料及平衡的依據。氫含量隨變質程度的增高而降低。相同變質程度的煤，氫含量與煤巖組分有關，氫可作為煤變質程度的指標和計算物料及熱

23、平衡的依據，還可作用氫含量推測成煤環(huán)境的還原程度和作為考慮成因類型劃分的參數。氧含量隨煤的變質程度的增高而減少，是區(qū)分低變質煤的一個主要指標。煤中的氧含量的多少對煤的加工和利用有著很大的影響，對煉焦用煤，氧含量過高往往使煤的粘結性和結焦性大大降低或失去，當煤用作動力燃料時，氧含量過量時它不但不參與燃燒，反而約束著一部分對燃燒有利的元素（如C、H）從而使發(fā)熱量減少，所以說煤中的氧的存在一般是不利的，但含氧量高的煤是制取芳香羧酸和腐植酸類物質的良好原料，這時氧的存在又是有利的。氮含量在煤中很少，隨煤的變質程度的增高而降低，但不顯著，煤中的氮在干餾、氣化時大部分均以氨的形態(tài)逸出，可收回作為氨肥用，亦

24、是煤中有用元素，氮在煤燃燒氣化時生成NOX而使環(huán)境污染，又使煤液化時需消耗一部分氫，這是有害的。煤中的硫可分為無機硫和有機硫兩大類，無機硫又分為硫化物硫（SP）、硫酸鹽硫（SS）兩種，同時還含有少量的元素硫。根據硫在燃燒過程及干餾過程中的狀態(tài)可分為可燃硫、不可燃硫、揮發(fā)硫、固定硫。其中：可燃硫=全硫碳酸鹽硫；不可燃硫=碳酸鹽硫氧化硫氣體被煤灰中堿性物質吸收的部分硫；全硫=可燃硫不可燃硫。硫是煤中的有害元素，其危害性主要表現在以下幾方面：（1） 貯存煤時，特別是黃鐵礦多的煤易于自燃；（2） 作為動力燃料時硫燃燒生成SO2，不僅腐蝕金屬設備，而且污染空氣造成公害；（3） 煤氣化制合成煤氣時所產生的

25、SO2氣體不僅腐蝕設備，而且使催化劑中毒，影響操作和產品質量。（4） 煉焦時，大部分硫（60%）轉入焦炭中，影響煉焦操作、產品質量和產量，而且對設備嚴重腐蝕，一般配煤硫應1%。 煤的發(fā)熱量是指單位重量的煤完全燃燒后所產生的熱量，又叫熱值（1卡=4.184焦耳）。它是評定動力用煤質量的主要指標，又是計算耗煤量、熱平衡及熱效率等的依據，還是改進用煤方法，提高熱能利用的基礎資料?？纱致缘赝茰y與變質程度有關的一些煤質特征（如粘結性、結渣性等）。煤的發(fā)熱量與煤質的關系：隨著煤的煤化程度增加，發(fā)熱量不斷增加，到焦煤達到最高值，此后隨煤化程度進一步增加又有所下降，這可從煤的元素組成的變化來解釋，從褐煤、長焰

26、煤過渡到焦煤時煤中的氫含量減少得不多，而碳含量的增加和氧含量的減少的幅度有所降低，而氫含量則明顯地降低，氫的發(fā)熱量為碳的發(fā)熱量的3.74.2倍，因此煤的發(fā)熱量的變化又隨著煤化程度的進一步增加而下降了。收到基低位發(fā)熱量是指以收到狀態(tài)的煤為基準的從高位發(fā)熱量中減去煤燃燒后全部水的汽化熱的發(fā)熱量，這種發(fā)熱量較接近工業(yè)實際情況。是評價動力用煤的重要指標，也是國際煤炭貿易中計價指標，是設計電廠鍋爐、燃燒方式的重要參數。 煤灰成分的分類表：煤的灰成分中約有95%以上是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，其余5%是Mg、Na、K、Ti的氧化物和Cl、S、P等所組成。成類 分型Al2O3SiO2Fe2O

27、3CaO硅質灰分83040702020粘土質灰分304540552020鐵質灰分107030552020鈣質灰分52015405202040多數煤灰以硅酸鹽為主，也有以碳酸鹽或兩者為主的。煤灰成分分析主要測定SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5、TiO2、Mn3O4等。并應用光譜半定量分析普查其它有價值的伴生元素和稀散元素等?；页煞趾突胰埸c有關，目前按灰熔點（ST軟化溫度）分為四類：難熔灰分1500；高熔灰分12501500；低熔灰分11001250；易熔灰分1100。一般含SiO2和Al2O3高的煤其灰熔點高，含Fe2O3、CaO、MgO、K2

28、O、SiO2 Al2O3Na2O高的煤灰熔點低，通常用工業(yè)元素比值（簡稱酸度）Fe2O3 CaO MgO來反映灰熔點的高低，通常比值接近1稱為低熔灰分，當比值5時，灰分熔點可高達1350以上。 煤灰熔融性和灰粘度是動力用煤和氣化用煤的重要指標。煤灰熔融性習慣上稱作為煤灰熔點；煤灰粘度是說明灰渣在熔化狀態(tài)時的動態(tài)的重要指標。煤灰的粘度是指煤灰的內磨擦系數。它表明灰渣在熔化狀態(tài)時的動態(tài)，對確定液態(tài)排渣鍋爐和氣化熔渣的出口溫度有十分重要的意義，液態(tài)排渣爐不僅要求原料煤的煤灰熔融溫度低，而且還需了解煤灰成分及煤灰的粘度溫度特性（溫度-粘度曲線）。固定床的煤氣爐中，煤灰粘度應50泊；粉煤氣化過程中，其粘

29、度應250泊；液態(tài)排渣鍋爐中，粘度50100泊，最高不能超過250泊。一般固態(tài)排渣的鍋爐和固定床氣化爐中，以采用煤灰熔溫度較高的煤合適；液態(tài)排渣的鍋爐和氣化爐要求燒用煤灰熔融溫度低的煤。爐內結渣情況并不完全決定于煤灰熔融溫度，還與煤的灰分含量有很大關系，即煤灰熔融溫度相同，灰分含量高的煤比灰分含量低的煤容易結渣。在工業(yè)鍋爐和氣化爐中，成渣部位的氣體介質大都呈弱還原性，為了適應燃燒和氣化等工藝條件，煤灰熔融溫度的測定須在弱還原氣體介質中進行，在弱還原氣體介質中，Fe2O3將變成二價鐵（FeO），加上FeO能與煤灰里的SiO2生成熔點更低的硅酸鹽，所以煤灰在弱還原氣體中熔點最低。煤灰成分中的Al2

30、O3和Fe2O3的含量，將直接影響煤灰熔融溫度，前者始終與煤灰熔融溫度成正比，而后者與煤灰熔融溫度成反比。CaO 、MgO 、K2O和Na2O等堿性氧化物也都起降低煤灰熔融溫度的作用。SiO2的含量與煤灰熔融溫度的關系一般不明顯，但當SiO2的含量為4560%時，煤灰熔融溫度隨SiO2含量的增高而降低。當CaO含量特高時，則與熔融溫度的關系就不符合上述規(guī)律，反而起提高煤灰熔融溫度的作用。在工業(yè)上一般用ST（軟化溫度）作為評價煤灰熔點的主要指標。 絡倫茲曲線見地質勘探時的煤質評價P8889洛倫茲曲線是一種直接進行比較的圖示方法，可用來比較不同對象數據點的集中和分散的程度，也是一種相對的比較方法，

31、由于這種方法簡單并且較直觀地可比較不同對象數據點的離散性，因而在各個專業(yè)上應用很廣。在表中分別列出秩（即頻數多少的次序），然后按秩的大小順序排列。并分別計算其頻率和累積頻率，最后按累積頻率繪制曲線，這種曲線稱為洛倫茲曲線。曲線越平直（線性）表示數據點越分散，反之曲線越陡，表示數據點越集中。 煤的粘結性及結焦性煤的粘結性是指煤粒在密閉（隔絕空氣）條件下加熱到一定溫度后，能夠熔融和相互粘結成塊的性質。而結焦性則是指煤能煉成具有高強度的焦炭的性能。粘結性只是煤的結焦性的一個方面，如肥煤粘結性最強，但其結焦性卻不如焦煤。對于弱粘結煤來說，一般粘結性和結焦性是一致的。煤的粘結性和結焦性與煤的變質程度、煤

32、巖類型和礦物雜質含量等有關，光亮型、半光亮型的中變質煙煤的粘結性和結焦性最好。粘結性是鑒定煉焦用煤的重要指標，也是評價低溫干餾、氣化或動力用煤的主要根據之一。100 m2m5粘結性指數= ( m3m4)3 m1 2m1_冷卻后焦塊總重量m2_1毫米圓孔篩上的焦塊重量m3_轉鼓中第一次轉5分鐘后篩上物重量m4_轉鼓中第二次轉5分鐘后篩上物重量m5_轉鼓中第三次轉5分鐘后篩上物重量 煤的粘結性與焦渣外觀特征（測定煤的揮發(fā)分）關系見煤田地質學P47坩鍋膨脹系數法揮發(fā)分產率測定（900±20）的焦渣特征見煤田地質普查勘探手冊（下）P279根據測定煤揮發(fā)分時，殘留在坩堝中的焦渣的特征,可大致判

33、斷煤的粘結性。我國將坩堝膨脹序數劃分為七級，其特征見下表。粘結性編 號名 稱焦渣外觀特征說明焦渣外形示意1粉狀毫不粘結與原來煤樣相似2粘著以手指輕壓即碎成粉狀3弱粘結用手指輕壓即裂成小塊4不熔融粘結以手指用力壓方裂成小塊5不膨脹熔融粘結成扁平餅狀表面有銀灰色金屬光澤6微膨脹熔融粘結用手壓不碎，表面有銀白色金屬光澤和小氣泡7膨脹熔融粘結焦渣的表面有銀灰色金屬光澤，高度不超過15mm8強膨脹熔融粘結焦渣的表面有銀灰色金屬光澤，高度大于15mm 煤灰的熔渣指數和結污指數（見煤質及化驗基礎知識P220）所謂“熔渣”，就是煤在燃燒過程中粘集在燃燒爐的耐火磚壁上以及其它明顯地暴露于熱輻射的面壁上的熔融的灰

34、渣。熔渣指數是由煤灰的堿酸比乘以煤的干基全硫來進行計算的。Fe2O3CaOMgOK2ONa2O煤灰的堿酸比=SiO2Al2O3TiO2煤灰的熔渣指數（S.I）=堿酸比×St,d所謂“結污”是指煤灰中有可能粘集在鍋爐的對流管束上面的粘性較大的堿性氧化物，尤其是粘在那些不暴露于輻射熱中的過熱器和加熱器上面的堿性氧化物。結污指數是根據煤灰的堿酸比和氧化鈉含量進行計算的。即：煤灰的結污指數（F.I）=煤灰的堿酸比×Na2O(%)此外，煤灰的鐵鈣比（Fe2O3/ CaO）、硅鋁比（SiO2/ Al2O3）、鐵與鈣鎂比Fe2O3/ （CaOMgO）、含硅率（硅值）等指數對煤灰在鍋爐內的

35、動態(tài)也都有關。SiO2硅值=SiO2Fe2O3CaOMgO美國機械工程師協會對于煤灰特性的分類項 目類 別低 的中 等 的高 的嚴 重 的結污類結污指數(堿酸比×Na2O%)0.20.20.50.51.01.0Na2O含量(%)0.50.51.01.02.52.5煤中的堿性氧化物總量(%)0.30.30.450.450.60.6煤中的氯含量(%)0.20.20.30.30.50.5煤灰燒結強度在925時(公斤/厘米2)6.896.8934.4734.47110.32110.32在1700時(磅/英寸2)10001000500050001600016000熔渣類T25012751400

36、1150124511201200232525502100227520502200熔渣指數(堿酸比×St,d)0.60.62.02.02.62.6 煤的低溫干餾測定總水分（Mad）、焦油產率（Td）、半焦產率（CRad）、氣體產率（rad）。焦油產率的變化與原為煤揮發(fā)分大致呈正相關系，在相同揮發(fā)分煤中，粘結性強的煤焦油產率較高。 煤的氣化指標：1、煤的化學活性（煤對CO2的反應性）是指在一定的溫度條件下，煤對CO2的還原能力。它直接影響煤在爐中的反應情況、耗煤量和煤氣中的有效成分等，是氣化和燃燒特性的一個重要指標（溫度二氧化碳還原率曲線）。評價煤的化學活時，用試驗最終溫度1100測得的

37、二氧化碳還原率作為評價指標。2、煤的結渣性是指在氣化過程中結渣的難易程度，是評價氣化用煤的指標之一。煤的結渣性曲線（用爐柵強度為200、400及800公斤/米2·時的結渣百分數）。根據>6毫米級的灰渣結渣率對煤的結渣性分為以下幾個級別：<5%難結渣煤525%(400公斤/米2·時)中等結渣煤>25%強結渣煤煤的結渣性與煤灰熔點有關,即灰熔點愈低,結渣率愈高,結渣性愈強,同時與灰分含量及灰成分有關,灰分愈高,愈易結渣。3、煤的抗碎強度、塊度作為氣化用煤，其塊度不能過小，并在運輸、裝料過程中不發(fā)生過多的破碎，即具有足夠的機械強度。篩下物重量塊煤的下限率（含末率

38、）= ×100%篩上物重量篩下物重量>50mm的矸石重量煤的含矸率（%）= ×100%煤樣總重量煤的抗碎強度是指煤塊受擠壓、碰撞等作用而破碎的難易程度。它是動力用煤和氣化用煤的質量評價指標（>25mm的塊煤占原樣試驗塊煤的重量百分數）?？顾閺姸群兔夯潭?Vdaf%)的關系：大于25mm的煤百分比越大，表示抗碎強度越大。在焦煤和肥煤的位置出現最低值，即脆性最大，而年輕燒年老煤則由于各自不同的結構原因，脆度均小于中等變質程度煙煤。按泰茨的規(guī)定：最脆的煤的指標小于10；脆的煤1030；堅固的3050；最堅固的大于50。在四種宏觀煤巖組分中絲炭最脆，其次是鏡煤和亮煤，

39、脆度最小的是暗煤。這是煤巖選擇破碎法的依據。（抗碎強度和煤化程度關系見煤化學P90）4、煤的熱穩(wěn)定性（又稱耐熱強度）是指煤在高溫燃燒或氣化過程中對熱的穩(wěn)定程度，即塊煤在高溫作用下保持原來粒度的性質。熱穩(wěn)定性是評價氣化和動力用煤的指標之一。一般煙煤的熱穩(wěn)定性較好，褐煤和無煙煤的熱穩(wěn)定性較差。褐煤因為含水較多，受熱后水分蒸發(fā)，使煤變碎。無煙煤由于結構緊密，受熱后內外溫差大，膨脹不均勻產生應力而使煤碎裂。5、煤的可磨性，標志著粉碎煤炭的難易程度。是根據磨碎定律來測定煤炭的可磨性，即研磨煤粉所消耗的功與煤炭產生的新表面的面積成正比。在設計和改進制粉系統(tǒng)，估算磨煤機的產量和耗電率時，需測定煤的可磨性，煤

40、的可磨系數愈大，表示煤容易磨碎。煤的可磨性指數在煤中C含量90%附近出現最大值,即最容易磨碎.煤的可磨性指數和煤化程度的關系見煤化學P90。 希爾特定律（見煤田地質學P219）：在同一煤田大致相同的構造條件下，煤的揮發(fā)分向地殼深處依層逐漸減少?？梢杂脫]發(fā)分梯度，即地層深度每加大一百米揮發(fā)分（Vdaf）減少的數值來表示。不同煤田中由于地熱條件等的不同，揮發(fā)分梯度（也有人稱之為變質梯度）是不同的。隨地層深度的加大，除揮發(fā)分有規(guī)律地減少外，固定碳、碳含量和鏡質組反射率等則有規(guī)律地增高，其它煤變質指標也作有規(guī)律的變化。由于單一采用揮發(fā)分梯度指標容易受煤巖成分和成因類型的干擾而出現背離希爾特定律的情況，

41、使煤變質規(guī)律表現得不明顯或甚至“反?！保ㄌ貏e是當煤層相隔很近，變質程度相差甚微時），所以最好綜合采用包括揮發(fā)分梯度、碳含量梯度和反射率梯度等各項指標來表示煤變質程度的變化，這樣可以更準確地反映煤變質程度隨地層深度而加大的規(guī)律。事實上，當前也正是從這一種更廣泛的涵義上來理解和使用希爾特定律的。 煤層的風化帶和氧化帶到目前為止，對煤層的風化帶和氧化帶的劃分尚無一致的意見，但一般習慣于把接近地表淺處煤的物理性質和化學性質都變化的地帶叫作風化帶，把較深處煤的物理性質變化不大而化學工藝性質變化了的地帶稱為次風化帶。風化帶和次風化帶合稱為氧化帶，見下圖：風化帶 次風化帶 氧化帶未變化煤風化煤的成分和性質變

42、化表煤的成分和 性 質變 化 情 況煤的成分和 性 質變 化 情 況碳含量減 少粘結性降低以至完全失去粘結性氫含量減 少膠質層厚度降低以至完全消失氧含量增 加在堿性溶液中的溶解度增加濕 度增 加焦油產率減少灰 分在一般情況下增加，某些情況下減少干餾氣體的 成 分CO2和CO含量增加，氫和烴的含量減少揮發(fā)分高變質煤中增加，低中變質煤在開始風化時減少燃燒溫度降低發(fā)熱量降 低吸附能力增加氧化煤肉眼鑒定標志煤巖特征氧化帶光 澤結構、構造內生裂隙機械強度在裂隙內最普通的礦物上部 （風化帶的強烈氧化煤）無論在內生裂隙面上或新鮮斷面上光澤皆比非氧化煤弱甚至暗淡無光在個別小塊中發(fā)現有輕微破壞被風化裂隙所掩蓋松

43、軟，稍捻即碎成粉沫狀多數情況下，沒有氫氧化鐵，有很多的泥質的風化產物，有時它膠結了個別的煤塊中部（次風化帶上部的中期氧化煤）在內生裂隙面上比非氧化煤弱，在新鮮斷面上與非氧化煤同與非氧化煤相同由于風化，內生裂隙很明顯，具有與非氧化煤相同的常見度上部的煤機械強度弱，往往漸增可達到與非氧化帶煤相同有大量的褐色的氫氧化鐵充填在煤的裂隙中。碳酸鹽薄膜常是受溶蝕的。也可發(fā)現大量的暈彩狀的氫氧化鐵下部（次風化帶下部的初期氧化煤）在新鮮斷面上與非氧化煤相似，在裂隙面上有時與非氧化煤相似，有時較弱與非氧化煤相同常比非氧化煤表現更明顯，裂隙的常見度與非氧化煤相同在大多數情況下與非氧化煤的強度相同可見新鮮的碳酸鹽薄

44、膜，小量暈彩狀的氫氧化鐵。有時也可發(fā)現尚有少量未氧化的黃鐵礦薄膜存在風化煤不僅不能煉焦和干餾，甚至作為燃料用煤，其價值也大大降低。越近地表，風化作用進行得越強烈，風化煤中的有機質部分變?yōu)闅怏w逸去，部分則被水溶解帶走了，致使煤層在露頭及近地表處厚度顯著變薄，甚至尖滅成“煤線”。強烈風化的煤由于次生腐植酸化合物的存在并受氫氧化鐵的污染而呈褐色，結構也變疏松甚至呈粉沫狀，這種褐色粉沫狀的風化煤被稱為“煤華”。有時因煤中含有鐵明釩石，風化后呈白色粉沫，稱為“煤堊”。煤華和煤堊都是找煤的良好標志。煤的燃點：在有氧化劑（固體氧化劑亞硝酸鈉和硝酸銀等）共存的情況下把煤加熱到開始燃燒的溫度，叫做煤的燃點。燃點

45、與煤的變質程度有明顯的關系，變質程度高，煤的燃點高；變質程度低，煤的燃點低。氧化以后的煤的燃點明顯下降。可分別測定用聯苯胺處理過的煤樣（還原樣），用過氧化氫處理過的煤樣（氧化樣）和未經處理過的煤樣的燃點，然后按下式來確定煤樣的氧化程度：還原樣燃點（）原樣燃點（）氧化程度= ×100%還原樣燃點（）氧化樣燃點（）T0=還原樣燃點（）原樣燃點（）。一般說T0與煤自燃傾向有關。T0>40的是易自燃煤；T0<20的煤,除褐煤和長焰煤外,都是不易自燃的煤,用測燃點的方法確定煤的氧化程度比用元素分析、粘結性和腐植酸產率等指標都要靈敏得多。 煤的腐植酸 (原生腐植酸)類物質在工農業(yè)和醫(yī)

46、藥上用途廣泛。 年輕煤的透光率是區(qū)分褐煤和年輕煙煤較為有效的指標。透光率同年輕煤的Cdaf、Odaf、Qgr,daf含量、Rºmax等一系列指標都有很好的相關關系（見煤炭化驗手冊P465），此外還與Vdaf、H/C、C/O原子比及含最高內在水分的無灰基高位發(fā)熱量等指標有顯著的線性相關關系。Cdaf<70的煤，P47572均<20%；Cdaf<77的煤，幾乎都>65%（PM值都大于67%）；Cdaf>80%的煤，P47572都大于85%；Cdaf為85%左右，Cdaf（或PM）幾乎為100%，這就是說，到氣煤段后，煤的大分子結構基本上已不再與稀硝溶液發(fā)生反

47、應了。所以透光率只能適用于區(qū)分年輕煤的煤化程度。 煤的可選性評價（見煤田地質學P56，煤田地質普查勘探手冊（下）P274，煤質及化驗基礎知識P70）現將生產礦井的主要煤質指標和可選性指標簡介如下。篩下物重量塊煤的下限率（含末率）= ×100%篩上物重量篩下物重量>50mm的矸石重量煤的含矸率（%）= ×100%煤樣總重量煤的篩分試驗是指按規(guī)定的采樣方法采出6噸生產大樣，依次通過孔徑150mm 、100 mm、50 mm、25 mm、13 mm、6 mm、3 mm和1 mm的八個大篩子，分別稱出各組長篩上物及1 mm級的篩下物重量，然后計算各級產物試樣全樣的重量百分數。

48、同時把各級產物分別縮制出試驗室用煤樣，測定水分、灰分、全硫或發(fā)熱量等工業(yè)分析項目，或其它專項測定（如粘結性和煤巖組分等），以全面了解各級產物的產率及其質量，為礦井設計部門建設篩選廠提供基礎資料。此外，篩分試驗也可為礦井制定產煤年度質量指標的主要技術依據。必要時也可根據篩分試驗資料來了解某一個或幾個篩級煤的數量和質量。通過篩分試驗，還可以了解各生產煤層的產率和不同粒級煤的某些質量特征指標。同樣，對煉焦用煤，通過篩分試驗可以了解各級煤的硫分分布情況以及煤巖組分的異同，從而為制定某些結焦性較弱的煉焦煤的合理破碎方案，提供可靠的技術依據。煤的浮沉試驗，通常是指篩分試驗后的各粒級煤樣（大于50mm的必須

49、破碎到50mm以下），分別采用1.3、1.4、1.5、1.6、1.8等不同比重級的氯化鋅溶液（或用四氯化碳與苯、三溴甲烷與四氯化碳配成的有機溶液）進行的分選試驗。根據不同比重級浮煤與沉煤的產率、累積產率及其相應的質量指標（如灰分、硫分或結焦性指標等），可以了解煤樣的可選性，從而為選煤廠設計確定選煤方法、工藝流程和設備要求等方面提供技術依據。在生產選煤廠中，通過浮沉試驗可以算出洗煤的數量效率（即精煤的實際回收率和理論回收率之比）。煤的可選性，是指在重力洗選過程中煤和雜質分離的難易程度。與雜質容易分離的叫做易選煤，反之為難選煤。為了區(qū)別精煤與中煤分離的難易程度，需要給予定量的指標，因此就常用可選性

50、指標來評定煤的可選性。中煤含量（%）（比重1.41.8）可選性等級精煤理論回收率（%）等級<10易選>70優(yōu)等1020中等可選5070良等>2030難選>4050中等>30極難選40低等常用的煤炭可選性評定方法（評價指標）如下：1、全量中煤法（僅對中國煤的標準）見右表。洗選過程中，把比重為1.41.8或1.51.8一級的中間產物稱為中煤。按照我國國家標準規(guī)定：評價煉焦用煤的可選性采用1.41.8比重級的中煤量；動力用煤一般是用1.51.8比重級的中煤量。2、勃氏鄰近比重（±0.1）含量法±0.1含量（%）<10>1020>20

51、30>3040>40可選性等級很易選易 選中 等難 選很難選其具體劃分的等級見下表，煤的可選性曲線是研究和評價可選性的較好方法。煤的可選性曲線包括浮煤曲線，沉煤曲線，觀察曲線，比重曲線四組曲線。其中曲線表示浮煤累計產率與累計灰分的關系；曲線表示任一比重的浮煤和沉煤的累計產率；觀察曲線表示浮煤的累計產率與其灰分（此處灰分是指每一級浮煤的灰分而非浮煤累計灰分）的關系；沉煤曲線表示沉煤累計產率與累計灰分的關系。由觀察曲線的形狀可以判斷煤的可選性：易選煤，曲線的上段極陡，中段曲率甚大，下段坡度很??；反之，難選煤曲線上、中、下三段的差別很少甚至成為直線。煤的可浮性是指粒度小于1（或0.5）m

52、m的煤泥與其中的礦物質分離的難易程度。純煤（或精煤）與礦物質的分離，是根據兩者對水的吸附性不同進行的。純煤（主要指煉焦煤）的表面通常具有疏水性（憎水性），而礦物質卻有較好的親水性。水滴滴在純煤的表面上時，水滴與煤粒表面間的夾角（常稱接觸角）大，而水滴在礦物質的表面時，水滴與礦物質表面間的接觸角小。為使純煤的表面具有更大的疏水性，在做可浮性試驗時須加入一種叫做捕收劑的試劑（煤油、輕中油、蒽油、萘油或輕柴油等）。這種捕收劑的分子兩端性質不同，一端易于吸著在煤粒上，另一端卻是疏水的，這就使純煤的表面疏水性更強。向試驗的礦漿中充入空氣并加入一種叫做起泡劑的藥劑（如松根油、雜醇類等），礦漿中就產生一種比

53、較穩(wěn)定而具有彈性的細小的泡沫層。這時，礦漿中表面為捕收劑所包圍的疏水的煤粒，就附著在這種穩(wěn)定的氣泡上，象乘氣球似的隨之上升，在液面上形成礦化泡沫層；而親水的礦物質顆粒表面不能與氣泡粘附，仍然留在礦漿里，這樣就完成了煤泥和礦物質的分離的過程。在試驗時，為了提高浮煤（精煤）質量，防止矸石顆粒浮起，在某些情況下要加入一種叫抑制劑的藥劑（如水玻璃、氯化鈣、石灰或亞硫酸紙漿廢液等）。 標準焦型見煤炭試驗方法匯編P146（低溫干餾）焦型體 積 變 化主 要 特 征、強 度 及 其 它A試驗前后體積大體相等不粘結，粉狀或粉中帶有少量小塊，接觸就碎B試驗前后體積大體相等微粘結，多于三塊或塊中帶有少量粉，一拿就碎C試驗前后體積大體相等粘結，整塊或少于三塊，很易碎D試驗后較試驗前體積明顯減?。ㄊ湛s）粘結或微熔融，較硬，能用指甲刻畫，少于五條明顯裂紋，手摸染指，無光澤E試驗后較試驗前體積明顯減?。ㄊ湛s）熔融，有黑的或稍帶灰的光澤，硬，手摸不染指，多于五條明顯裂紋，敲時帶金屬聲響F試驗后較試驗前體積明顯減?。ㄊ湛s）橫斷面完全熔融，并呈灰色，堅硬，手摸不染指，少于五條明顯裂紋，敲時帶金屬聲響G試驗前后體積大體相等完全熔融，堅硬，敲時發(fā)出清晰的金屬聲響G1試驗后較試驗前體積明顯增大（膨脹）微膨脹G2試驗后較試驗前體積明顯增大（膨脹）中度膨脹GX試驗后