1、一煤的物理性質 煤的物理性質是煤的一定化學組成和分子結構的外部表現。 它是由成煤的原始物質及其聚積 條件、轉化過程、煤化程度和風、氧化程度等因素所決定。包括顏色、光澤、粉色、比重和 容重、硬度、脆度、斷口及導電性等。其中，除了比重和導電性需要在實驗室測定外，其他 根據肉眼觀察就可以確定。 煤的物理性質可以作為初步評價煤質的依據， 并用以研究煤的成 因、變質機理和解決煤層對比等地質問題。1. 顏色是指新鮮煤表面的自然色彩， 是煤對不同波長的光波吸收的結果。呈褐色 黑色，一般隨煤 化程度的提高而逐漸加深。2. 光澤是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈瀝青、玻璃和金剛光澤。 煤化程度越高， 光澤

2、 越強；礦物質含量越多，光澤越暗；風、氧化程度越深，光澤越暗，直到完全消失。3. 粉色 指將煤研成粉末的顏色或煤在抹上釉的瓷板上刻劃時留下的痕跡， 所以又稱為條痕色。 呈淺 棕色 黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。4. 比重和容重 煤的比重又稱煤的密度， 它是不包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與同溫度、 同體積的水 的重量之比。 煤的容重又稱煤的體重或假比重， 它是包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與 同溫度、 同體積的水的重量之比。 煤的容重是計算煤層儲量的重要指標。 褐煤的容重一般為 1.051.2 ,煙煤為1.21.4 ,無煙煤變化范圍較大， 可由1.351.8。煤巖組成、煤化程度、 煤

3、中礦物質的成分和含量是影響比重和容重的主要因素。在礦物質含量相同的情況下， 煤的比重隨煤化程度的加深而增大。5. 硬度是指煤抵抗外來機械作用的能力。 根據外來機械力作用方式的不同， 可進一步將煤的硬度分 為刻劃硬度、 壓痕硬度和抗磨硬度三類。 煤的硬度與煤化程度有關， 褐煤和焦煤的硬度最小， 約 2 2.5；無煙煤的硬度最大，接近 4。6. 脆度是煤受外力作用而破碎的程度。 成煤的原始物質、 煤巖成分、 煤化程度等都對煤的脆度有影 響。在不同變質程度的煤中，長焰煤和氣煤的脆度較小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，無 煙煤的脆度最小。7. 斷口 是指煤受外力打擊后形成的斷面的形狀。在煤中常見的斷口有

4、貝殼狀斷口、參差狀斷口等。 煤的原始物質組成和煤化程度不同，斷口形狀各異。8. 導電性 是指煤傳導電流的能力， 通常用電阻率來表示。褐煤電阻率低。褐煤向煙煤過渡時，電阻率 劇增。煙煤是不良導體，隨著煤化程度增高，電阻率減小，至無煙煤時急劇下降，而具良好 的導電性。（ 一） 煤的化學組成 煤的化學組成很復雜，但歸納起來可分為有機質和無機質兩大類，以有機質為主體。 煤中的有機質主要由碳、氫、氧、氮和有機硫等五種元素組成。其中，碳、氫、氧占有機質 的 95% 以上。此外，還有極少量的磷和其他元素。煤中有機質的元素組成，隨煤化程度的 變化而有規律地變化。一般來講，煤化程度越深，碳的含量越高，氫和氧的含

5、量越低，氮的 含量也稍有降低。 唯硫的含量則與煤的成因類型有關。 碳和氫是煤炭燃燒過程中產生熱量的 重要元素，氧是助燃元素，三者構成了有機質的主體。煤炭燃燒時，氮不產生熱量，常以游 離狀態析出， 但在高溫條件下， 一部分氮轉變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。含硫多的煤在燃燒時生成硫化物氣 體，不僅腐蝕金屬設備，與空氣中的水反應形成酸雨，污染環境，危害植物生產，而且將含 有硫和磷的煤用作冶金煉焦時， 煤中的硫和磷大部分轉入焦炭中， 冶煉時又轉入鋼鐵中， 嚴 重影響焦炭和鋼鐵質量，不利于鋼鐵的鑄造和機械加工。用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦

6、時， 各種管道和爐壁會遭到強烈腐蝕。將含有砷的煤用于釀造和食品工業作燃料，砷含量過高， 會增加產品毒性，危及人民身體健康。煤中的無機質主要是水分和礦物質， 它們的存在降低了煤的質量和利用價值， 其中絕大多數 是煤中的有害成分。另外，還有一些稀有、分散和放射性元素，例如，鍺、鎵、銦、釷、釩、鈦、鈾等，它們分別以有機或無機化合物的形態存在于煤中。 其中某些元素的含量， 一旦達到工業品位或 可綜合利用時，就是重要的礦產資源。通過元素分析可以了解煤的化學組成及其含量， 通過工業分析可以初步了解煤的性質， 大致 判斷煤的種類和用途。 煤的工業分析包括對水分、 灰分、 揮發分的測定和固定碳的計算四項 內容

7、。1. 水分指單位重量的煤中水的含量。 煤中的水分有外在水分、 內在水分和結晶水三種存在狀態。 一 般以煤的內在水分作為評定煤質的指標。 煤化程度越低， 煤的內部表面積越大， 水分含量越 高。水分對煤的加工利用是有害物質。 在煤的貯存過程中， 它能加速風化、 破裂， 甚至自燃； 在運輸時，會增加運量，浪費運力，增加運費；煉焦時，消耗熱量，降低爐溫，延長煉焦時 間，降低生產效率；燃燒時，降低有效發熱量；在高寒地區的冬季，還會使煤凍結，造成裝 卸困難。只有在壓制煤磚和煤球時，需要適量的水分才能成型。2. 灰分 是指煤在規定條件下完全燃燒后剩下的固體殘渣。它是煤中的礦物質經過氧化、分解而來。 灰分對

8、煤的加工利用極為不利。 灰分越高，熱效率越低； 燃燒時， 熔化的灰分還會在爐內結 成爐渣，影響煤的氣化和燃燒，同時造成排渣困難；煉焦時，全部轉入焦炭，降低了焦炭的強度， 嚴重影響焦炭質量。煤灰成分十分復雜，成分不同直接影響到灰分的熔點。灰熔點低的煤，燃燒和氣化時，會給生產操作帶來許多困難。為此，在評價煤的工業用途時，必須分 析灰成分，測定灰熔點。3. 揮發分指煤中的有機物質受熱分解產生的可燃性氣體。 它是對煤進行分類的主要指標， 并被用來初 步確定煤的加工利用性質。 煤的揮發分產率與煤化程度有密切關系， 煤化程度越低， 揮發分 越高，隨著煤化程度加深，揮發分逐漸降低。4. 固定碳測定煤的揮發分

9、時， 剩下的不揮發物稱為焦渣。 焦渣減去灰分稱為固定碳。 它是煤中不揮發 的固體可燃物，可以用計算方法算出。焦渣的外觀與煤中有機質的性質有密切關系，因此， 根據焦渣的外觀特征，可以定性地判斷煤的粘結性和工業用途。（二）煤的工藝性質為了提高煤的綜合利用價值，必須了解、研究煤的工藝性質，以滿足各方面對煤質的要求。 煤的工藝性質主要包括：粘結性和結焦性、發熱量、化學反應性、熱穩定性、透光率、機械 強度和可選性等。1. 粘結性和結焦性粘結性是指煤在干餾過程中， 由于煤中有機質分解， 熔融而使煤粒能夠相互粘結成塊的性能。 結焦性是指煤在干餾時能夠結成焦炭的性能。 煤的粘結性是結焦性的必要條件， 結焦性好

10、的 煤必須具有良好的粘結性， 但粘結性好的煤不一定能單獨煉出質量好的焦炭。 這就是為什么 要進行配煤煉焦的道理。 粘結性是進行煤的工業分類的主要指標， 一般用煤中有機質受熱分 解、軟化形成的膠質體的厚度來表示，常稱膠質層厚度。膠質層越厚，粘結性越好。測定粘 結性和結焦性的方法很多，除膠質層測定法外，還有羅加指數法、 奧亞膨脹度試驗等等。粘 結性受煤化程度、 煤巖成分、 氧化程度和礦物質含量等多種因素的影響。 煤化程度最高和最 低的煤，一般都沒有粘結性，膠質層厚度也很小。2. 發熱量 是指單位重量的煤在完全燃燒時所產生的熱量， 亦稱熱值， 常用 106J/kg 表示。 它是評價煤 炭質量，尤其是

11、評價動力用煤的重要指標。國際市場上動力用煤以熱值計價。我國自 1985 年 6 月起，改革沿用了幾十年的以灰分計價為以熱值計價。 發熱量主要與煤中的可燃元素含 量和煤化程度有關。 為便于比較耗煤量， 在工業生產中， 常常將實際消耗的煤量折合成發熱 量為2.930368 X 107J/kg的標準煤來進行計算。3. 化學反應性又稱活性。 是指煤在一定溫度下與二氧化碳、 氧和水蒸汽相互作用的反應能力。 它是評價氣 化用煤和動力用煤的一項重要指標。 反應性強弱直接影響到耗煤量和煤氣的有效成分。 煤的 活性一般隨煤化程度加深而減弱。4. 熱穩定性又稱耐熱性。 是指煤在高溫作用下保持原來粒度的性能。 它是

12、評價氣化用煤和動力用煤的又 一項重要指標。熱穩定性的好壞，直接影響爐內能否正常生產以及煤的氣化和燃燒效率。5. 透光率指低煤化程度的煤 （褐煤、長焰煤等 ），在規定條件下用硝酸與磷酸的混合液處理后，所得溶 液對光的透過率稱為透光率。隨著煤化程度加深，透光率逐漸加大。因此，它是區別褐煤、 長焰煤和氣煤的重要指標。6 .機械強度 是指塊煤受外力作用而破碎的難易程度。 機械強度低的煤投入氣化爐時， 容易碎成小塊和粉 末，影響氣化爐正常操作。因此，氣化用煤必須具備較高的機械強度。7.可選性是指煤通過洗選， 除去其中的夾矸和礦物質的難易程度。 我國現行的選煤方法， 詳見第四節。二、用途與技術經濟指標（一

13、） 煤的工業分類1958 年，國家頒布了以煉焦用煤為主的分類方案，為工業部門合理使用煤炭資源創造了有 利條件，但在實踐中也出現了一些問題。 在認真分析研究和吸收國外先進分類方法的基礎上， 為了使各項分類的技術經濟指標最能反映煤的質量特點， 達到更加合理地利用煤炭資源的目 的， 1986 年，國家重新頒布了從褐煤到無煙煤的全面技術分類標準，將自然界中的煤劃分 為14大類，其中，褐煤和無煙煤又分別劃分為 2個和 3個小類（表2.2.1） 。這就是我國現行 的煤炭分類國家標準。表 2.2.1 中國煤炭分類國家標準 （GB5751-86）（1） 分類指標及其符號 Vr 為干燥無灰基揮發分 （%） ；H

14、r 為干燥無灰基氫含量 （%） ；GR.I（ 簡 記G）為煙煤的粘結指數；Y為煙煤的膠質層最大厚度； PM為煤樣的透光率（） ; b為煙煤的奧亞膨脹度（） ; Q-A.GNGW為煤的恒濕無灰基高位發熱量（MJ/kg）。（2）煤類的編碼各類煤用兩位阿拉伯數碼表示。 褐煤表示煤化程度，在煙煤表示結粘性。10位表示煤的揮發分，個位數在無煙煤及三. 煤的萃取分離過程溶劑萃取-多種溶劑順序萃取（包括：過濾、蒸發）四氫咲喃萃取不溶物-殘渣可溶物一轉化率甲苯萃取J不溶物-前瀝青烯I可溶物己烷萃取-不溶物-瀝青烯可溶物-油問題：溶劑雜質、與液化產物的作用產物在蒸發中損失產物不穩定（數據隨時間變化）四. 新的分

15、類國家標準對各類煤的若干特征表述如下：1、無煙煤（WY揮發分低，固定碳高，比重大，純煤真比重最高可達1.90，燃點高，燃燒時不冒煙。對這類煤，可分為：01號為老年無煙煤；02號為典型無煙煤；03號為年輕無煙煤，無煙煤主 要是民用和制造合成氨的造氣原料，低灰、低硫和可磨性好的無煙煤不僅可以做高爐噴吹及燒結鐵礦石用的燃料，而且還可以制造各種碳素材料，如碳電極、陽極糊和活性碳的原料， 某些優質無煙煤制成航空用型煤還可用于飛機發動機和車輛馬達的保溫。2、貧煤（PM）變質程度最高的一種煙煤，不粘結或微弱粘結，在層狀煉焦爐中不結焦， 燃燒時火焰短，耐燒，主要是發電燃料，也可作民用和工業鍋爐的摻燒煤。3、貧

16、瘦煤（PS粘結性較弱的高變質、低揮發分煙煤，結焦性比典型瘦煤差，單獨煉焦時，生成的焦粉甚少。如在煉焦配煤中配入一定比例的這種煤，也能起到瘦化作用，這種煤也可作發電、民 用及鍋爐燃料。4、瘦煤（SM）低揮發分的中等粘結性的煉焦用煤。 焦化過程中能產生相當數量的焦質體。 單獨煉焦時， 能得到塊度大、裂紋少、抗碎強度高的焦煤， 但這種焦碳的耐磨強度稍差， 但2煉焦配煤使 用，效果較好。這種煤也可作發電和一般鍋爐等燃料，也可供鐵路機車摻燒使用。、5、焦煤（JM）中等或低揮發分的以及中等粘結或強粘結性的煙煤 ，加熱時產生熱穩定性很高的膠質體 如用來單獨煉焦，能獲得塊度大、裂紋少、抗碎強度高的焦煤。這種焦

17、煤的耐磨強度也很高。 但單獨煉焦時，由于膨脹壓力大，易造成推焦困難，一般作為煉焦配煤用，效果較好。6、1/3 焦煤（ 1/3JM）中高揮發分的強粘結性煤， 是介于焦煤、 肥煤和氣煤之間的過渡煤種， 單煉焦時能生成 熔融性良好、 強度較高的焦煤， 煉焦時這種煤的配入量可在較寬范圍內波動， 但都能獲得強 度較高的焦炭， 1/3 焦煤也是良好的煉焦配煤用的基礎煤。7、肥煤（ FM） 中等及中高揮發分的強粘結性的煙煤，加熱時能產生大量的膠質體。肥煤單獨煉焦時，能生成熔融性好、 強度高的焦炭， 其耐磨強度也比焦煤煉出的焦炭好， 因而是煉焦配煤中的 基礎煤。但單獨煉焦時，焦炭上有較多的橫裂紋，而且焦根部分

18、常有蜂焦。8、氣肥煤（ QF） 一種揮發分和膠質體厚度都很高的強粘結性肥煤，有人稱之為“液肥煤” 。這種煤的結焦性 介于肥煤和氣煤之間。 單獨煉焦時能產生大量氣體和液體化學產品。 氣肥煤最適于高溫干餾 制煤氣，也可用于配煤煉焦，以增加化學產品產率。9、氣煤（ QM）一種變質程度較低的煉焦煤。 加熱時能產生較多的揮發分和較多的焦油。 膠質體的熱穩定性 低于肥煤， 也能單獨煉焦， 但焦炭的抗碎強度和耐磨強度均稍差于其它煉焦煤， 而且焦炭多 呈長條而較易碎， 且有較多的縱裂紋。 在配煤煉焦時多配入氣煤， 可增加氣化率和化學產品 回收率，氣煤也可以高溫干餾來制造城市煤氣。10、1/2 中粘煤（ 1/2ZN ） 一種中等粘結性的中高揮發分煙煤。這種煤有一部分在單煤煉焦時能生成一定強度的焦炭， 可作為配煤煉焦的煤種； 粘結性較弱的另一部分單獨煉焦時， 生成的焦炭強度差， 粉焦率高。 因此， 1/2 中粘煤可作為氣化用煤或動力用煤，在配煤煉焦中也柯適量配入。11、弱粘煤（ RN）一種粘結性較弱的低變質到中等變質程度的煙煤， 加熱時，產生的膠質體較少，煉焦時，有 的