模塊四 第二講 煤的物理性質(zhì)

1、模塊四模塊四 煤的基本特征煤的基本特征 第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 一、煤的顏色和光澤一、煤的顏色和光澤 1.煤的顏色 煤的顏色是指新開采出來塊煤表面的天然色彩，是煤對不同波長可見光吸收的結(jié)果。煤在不同的光學(xué)條件下呈現(xiàn)出不同的顏色。在普通的白光照射下，煤表面反射光線所顯示的顏色稱為表色。 腐植煤的表色隨煤化度的不同而變化。從褐煤、煙煤到無煙煤，其表色從褐煤煙煤無煙煤深黑色棕褐色灰黑色褐黑色第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)棕褐色、褐黑色而變?yōu)樯詈谏詈笞優(yōu)榛液谏鴰в袖摶疑?2.煤的條痕色 用鋼針刻劃煤的表面或用鏡煤條帶在素?zé)砂迳峡坍?/p>

2、出的條痕顏色稱為煤的條痕色條痕色，也稱為粉色。煤的條痕色雖略淺于其表色，但其顏色較為固定，比表色更易區(qū)分不同產(chǎn)地的煤和不同煤化程度的煤。為便于對比，常規(guī)定以新來煤的鏡煤作為條痕色的標(biāo)準(zhǔn)，并盡量采用同樣的刻畫壓力。 3.煤的光澤 煤的光澤是指在正常光線下煤的新鮮斷面對光的反射能力。腐植煤的光澤大致可分為瀝青光澤、玻璃光澤、金剛光澤和似金屬光澤等幾種類型。變質(zhì)程度，礦物質(zhì)特征、煤巖成分、煤的表面性質(zhì)、變質(zhì)程度，礦物質(zhì)特征、煤巖成分、煤的表面性質(zhì)、斷口和裂隙等斷口和裂隙等影響煤光澤的因素影響煤光澤的因素第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 二、煤的斷口和裂隙二、煤的斷口和裂隙 指煤在受外力打擊后不

3、沿層理面或裂隙面斷開所致的凹凸不平的表面。根據(jù)表面形狀和性質(zhì)，斷口可分為貝殼狀斷口、參差狀斷口、階梯狀斷口、棱角狀斷口、粒狀斷口和針狀斷口等。斷口斷口 煤的裂隙是指在成煤過程中，煤受到自然界各種應(yīng)力的影響所造成的裂開現(xiàn)象，按成因不同可分為內(nèi)生裂隙和外生裂隙兩種。裂隙裂隙第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 三、煤的密度三、煤的密度 煤的密度與變質(zhì)程度、巖相組成、成因以及煤中礦物質(zhì)等因素有關(guān)，是煤性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)?；诓煌难芯客緩剑后w積內(nèi)涵的界定互有差異，煤的密度也有不同的表示方式。 （一）煤的真相對密度（一）煤的真相對密度 1.煤的真相對密度的測定原理 以十二烷基硫酸鈉溶液為浸潤劑，

4、使煤樣在密度瓶中潤濕沉降并排除吸附的氣體，根據(jù)煤樣排出的同體積的水的質(zhì)量算出煤的真相對密度。 煤的真相對密度是指在20時，煤（不包括煤的孔隙）的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之比，是表征煤性質(zhì)和計(jì)算煤層平均質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，表示符號TRD。第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 2.影響煤的真相對密度的主要因素 巖相組成巖相組成變質(zhì)變質(zhì)程度程度煤中礦物質(zhì)煤中礦物質(zhì)水分含水分含量與風(fēng)量與風(fēng)化作用化作用煤的成因煤的成因影響因素影響因素第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)純煤真相對密度可用式（3-1）計(jì)算： TRDp = TRDd 0.01Ad （3-1） 運(yùn)用回歸分析的方法，通過對大量分析數(shù)據(jù)的研究發(fā)現(xiàn)

5、，煤的真相對密度與工業(yè)分析和元素分析指標(biāo)之間有密切的相關(guān)性。依據(jù)這種相關(guān)性，可以導(dǎo)出多種回歸方程，從而建立計(jì)算煤的真相對密度的多種數(shù)學(xué)模型，并且可以選出其中最優(yōu)的若干數(shù)學(xué)模型作為計(jì)算各種煤的真相對密度的計(jì)算公式。真相對密度與工業(yè)分析和元素分析指標(biāo)的相關(guān)性第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 1）利用灰分和揮發(fā)分計(jì)算中國不同礦區(qū)煤的真相對密度 在分析煤的真相對密度與灰分關(guān)系的基礎(chǔ)上，可以推導(dǎo)出煤干基真相對密度的計(jì)算公式，如式（3-2）所示。 TRDd = KA + 0.01Ad （3-2）按照式（3-2）所計(jì)算的真相對密度的誤差甚小，約有80%的煤樣的計(jì)算誤差在0.03以內(nèi)，95%煤樣的計(jì)算誤

6、差在0.05以內(nèi)。第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 由于煤的真相對密度還隨揮發(fā)分的增高而降低，如果用灰分和揮發(fā)分共同計(jì)算煤的真相對密度，其精確度就會更高。式（3-3）是用灰分和揮發(fā)分指標(biāo)共同計(jì)算煤的真相對密度的回歸方程。 TRDd = KV + 0.01Ad 0.004Vdaf （3-3） 2）利用元素分析數(shù)據(jù)計(jì)算中國不同煤種煤的真相對密度 研究結(jié)果表明，無煙煤、煙煤和褐煤的純煤真相對密度均與其氫含量daf(H)成反比，尤其是無煙煤的純煤真相對密度與daf(H)的相關(guān)系數(shù)高達(dá)-0.9645。以此為據(jù)，即可推導(dǎo)出無煙煤的純煤真相對密度計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式，如式（3-4）所示。 TRDd = 2.

7、00 + 0.01Ad 0.16 daf(H) （3-4） 所有褐煤、煙煤和daf(H) 3.4%的無煙煤的純煤真相對密度可用式（3-5）求出。（3-5）234)H(93)C(100TRDdafdafP第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)對于daf(H) 3.4%的無煙煤，純煤真相對密度可用式（3-6）計(jì)算。 （3-6） 對于任何未知牌號和產(chǎn)煤礦區(qū)的煤，其干基真相對密度可用式（3-7）計(jì)算。 （3-7）式中 K為常數(shù)項(xiàng)。KA）（9 . 2TRD1100TRD100TRDpdpd)H(5)C(53. 0100TRDdafdafP第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 4.中國煤的純煤真相對密度

8、的區(qū)域分布 研究發(fā)現(xiàn)，西部地區(qū)大量賦存的不黏煤類由于其惰質(zhì)組含量普遍高達(dá)30%70%，因而其純煤真相對密度?？蛇_(dá)到1.361.38。貧煤因其煤化度已經(jīng)接近無煙煤，其芳核結(jié)構(gòu)的分子量較大，故其純煤真相對密度亦可達(dá)到1.351.37。至于其他各類煙煤的純煤真相對密度的變化范圍均很小，一般都在1.280.04的很小范圍之內(nèi)變化。無煙煤的純煤真相對密度變化范圍較大，一般以超無煙煤（WY1）純煤真相對密度最大，?？蛇_(dá)到1.71.9。典型無煙煤（WY2）的純煤真相對密度一般在1.451.70之間，而年輕無煙煤（WY3）的純煤真相對密度一般在1.351.45之間。從總的趨勢分析，褐煤的純煤真相對密度與其揮發(fā)

9、分呈反比關(guān)系。Vdaf大于55%的年輕褐煤的純煤真相對密度值多在1.40以下，而Vdaf在40%50%之間的年老褐煤的純煤真相對密度值變化較大，從最低1.32左右到最高的1.60左右均有，這可能與不同褐煤礦區(qū)的上覆巖層的厚度大小密切相關(guān)。第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) （二）煤的視相對密度 煤的視相對密度煤的視相對密度是指在20時，煤（包括煤的孔隙）的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之比，用符號ARD表示。視相對密度是表示煤物理特性的一項(xiàng)指標(biāo)，用于煤礦及煤田地勘部門計(jì)算煤的埋藏量。此外，在貯煤倉設(shè)計(jì)、煤的運(yùn)輸、磨碎、燃燒等過程的有關(guān)計(jì)算中也都需要該項(xiàng)指標(biāo)。GB/T6949規(guī)定了煤視相對密度的測定方

10、法。1.煤視相對密度的測定原理稱取一定粒度的煤，表面用蠟涂封后，放入密度瓶內(nèi)，稱取一定粒度的煤，表面用蠟涂封后，放入密度瓶內(nèi)，以十二烷基硫酸鈉溶液為浸潤劑，測出涂蠟煤粒所排開以十二烷基硫酸鈉溶液為浸潤劑，測出涂蠟煤粒所排開同體積水溶液的質(zhì)量，計(jì)算涂蠟煤粒的視密度，減去蠟的同體積水溶液的質(zhì)量，計(jì)算涂蠟煤粒的視密度，減去蠟的密度后，求出在密度后，求出在20時煤的視相對密度。時煤的視相對密度。測定原理測定原理第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 2.煤的視相對密度與真相對密度的區(qū)別與聯(lián)系 煤的真相對密度是指無孔隙煤的質(zhì)量與同體積同溫度水質(zhì)量之比，但測定時不可能讓水或其他液體充滿煤的所有孔隙，尤其是

11、煤的微孔。所以，實(shí)測的真相對密度只是在一定溫度下用水或其他液體充分浸泡以求最大限度地充滿煤的孔隙后所得的數(shù)值。與之形成對比的是，視相對密度是指有孔隙煤的質(zhì)量與同溫度同體積水的質(zhì)量之比。區(qū)別區(qū)別 對同一煤樣，視相對密度的測定結(jié)果必然低于其真相對密度，其間的差值一般均在0.050.20之間，且其差值的大小還與煤變質(zhì)程度有關(guān)。內(nèi)表面積較大的年老超無煙煤，其視相對密度與真相對密度的差值也較大。聯(lián)系聯(lián)系第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 在無法進(jìn)行視相對密度測定時，可由煤的真相對密度計(jì)算出視相對密度，其標(biāo)準(zhǔn)誤差一般都不大于0.03，對灰分大于30%或硫分大于2%的煤，其標(biāo)準(zhǔn)誤差一般也不超過0.06，

12、計(jì)算公式如式（3-8）所示。 202020200.87TRD0.14ARD202020200.78TRD0.20ARD202020200.92TRD0.05ARD（3-8b）（3-8c）（3-8a）第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) （三）煤的散密度 煤的散密度亦稱堆密度堆密度，是規(guī)定條件下單位體積散裝煤的質(zhì)量。通常是在具有一定容積的容器中裝滿煤，然后稱出煤的質(zhì)量，再換算成為單位體積的質(zhì)量（tm-3）。真密度真密度視密度視密度散密度散密度第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 四、煤的力學(xué)性質(zhì)四、煤的力學(xué)性質(zhì)煤的可磨性煤的可磨性煤的落下強(qiáng)度煤的落下強(qiáng)度煤的磨損性煤的磨損性煤的硬度煤的硬度第

13、二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 1.煤的可磨性煤的可磨性 煤的可磨性是指在規(guī)定條件下煤研磨成粉的難易程度，是動力用煤、水煤漿制備和高爐噴吹用煤的重要指標(biāo)，也是確定煤的粉碎工藝和選擇粉碎設(shè)備的重要依據(jù)。 1）可磨性指數(shù)的測定方法）可磨性指數(shù)的測定方法 哈德格羅夫法（簡稱哈氏法） 前蘇聯(lián)的全蘇熱工研究所法。 在實(shí)驗(yàn)室條件下，采用較多的是哈氏法 。由于哈氏法測定煤的可磨性指數(shù)適用于大多數(shù)煤種，儀器結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，結(jié)果重現(xiàn)性好，1981年被列入國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO5074）和我國的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB /T2565）。第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 2）哈氏可磨性指數(shù)）哈氏可磨性指數(shù) 哈德格羅

14、夫可磨性指數(shù)簡稱哈氏可磨性指數(shù)哈氏可磨性指數(shù)，項(xiàng)目符號為HGI，是由哈德格羅夫提出的煤研磨成粉難易程度的量度，以在規(guī)定條件下一定粒度的煤樣用哈氏可磨性測定儀研磨后小于0.071mm粒度的試樣量相對應(yīng)的可磨性指數(shù)值表示。 圖圖3-2 哈氏可磨性指數(shù)校準(zhǔn)圖哈氏可磨性指數(shù)校準(zhǔn)圖第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 3）影響可磨性指數(shù)的因素）影響可磨性指數(shù)的因素 主要與煤的變質(zhì)程度有關(guān)。不同牌號的煤具有不同的可磨性，一般以干燥無灰基揮發(fā)分在20%左右的焦煤和瘦煤的可磨性指數(shù)較高，低于或高于此值時可磨性指數(shù)下降， 與煤的水分含量和礦物質(zhì)的性質(zhì)及數(shù)量有關(guān)，同一種煤，水分和礦物質(zhì)含量越高，其可磨性指數(shù)就越

15、低。 第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 4）煤的哈氏可磨性指數(shù)分級）煤的哈氏可磨性指數(shù)分級 MT/T852規(guī)定，按照哈氏可磨性指數(shù)，煤的可磨性可分為5級，其級別名稱、代號和分級范圍如表3-4所示。在我國煤中，難磨煤占2.96%，較難磨煤占29.56%，中等可磨煤占29.64%，易磨煤占25.16%，極易磨煤占12.66%。表表3-4 煤的哈氏可磨性指數(shù)分級煤的哈氏可磨性指數(shù)分級序號級別名稱代號分組范圍（HGI）1難磨煤DG402較難磨煤RDG40603中等可磨煤MG60804易磨煤EG801005極易磨煤UEG100第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 2煤的磨損性煤的磨損性 煤的磨損

16、性煤的磨損性是煤對金屬件磨損的強(qiáng)弱程度，其指標(biāo)為磨損指數(shù)。 1）磨損指數(shù)的測定）磨損指數(shù)的測定 方法要點(diǎn)：粒度和質(zhì)量的煤樣置于裝有4個鋼制葉片的磨罐中，葉片在規(guī)定條件下旋轉(zhuǎn)12000r后，根據(jù)旋轉(zhuǎn)過程中葉片的質(zhì)量損失來計(jì)算煤的磨損指數(shù)。第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 2）煤的磨損性與可磨性的區(qū)別）煤的磨損性與可磨性的區(qū)別 雖然煤的磨損指數(shù)與可磨性指數(shù)都是指煤處于破碎情況下的物理力學(xué)性質(zhì)，但它們是完全不同的兩個概念。 磨損指數(shù)是表示煤對生產(chǎn)過程中所使用設(shè)備的金屬器件磨損的強(qiáng)弱程度，主要用來估計(jì)磨煤機(jī)研磨件的使用壽命 可磨性測定的理論依據(jù)是物料的破碎定律，表明的是煤被破碎的難易程度，用以估

17、算磨煤機(jī)的產(chǎn)率。第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 3）影響磨損性的因素）影響磨損性的因素 3.煤的硬度煤的硬度 煤的硬度是指煤對堅(jiān)硬物體壓入的對抗能力，能對采煤機(jī)械的工作效率與應(yīng)用范圍以及煤的破碎、成型加工產(chǎn)生影響。根據(jù)外加力的不同，煤的硬度有不同的表示和測定方法。MT/T264規(guī)定了煤的顯微硬度的測定方法，適用于煙煤和無煙煤的顯微維氏硬度測定。 影響因素影響因素 外部載荷、施力情況、磨料硬度、相對運(yùn)動情況、迎角與環(huán)境因素以及材料組織性能等第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 1）煤顯微硬度的測定原理）煤顯微硬度的測定原理 在顯微鏡下，將頂角相對面夾角為136的正四棱錐體金剛石壓頭，以

18、選定的試驗(yàn)力壓入試樣表面，保持一定的時間達(dá)到穩(wěn)定態(tài)后，卸除試驗(yàn)力，測量壓痕兩對角線的長度。根據(jù)試驗(yàn)力和兩對角線長度的平均值，求得維氏顯微硬度值，用符號HV表示，單位是Nmm-2或Pa。 2）煤顯微硬度的變化規(guī)律）煤顯微硬度的變化規(guī)律 煤的顯微硬度取決于煤結(jié)構(gòu)單元中芳香核的大小、分子間排列的有序性、氧含量、交聯(lián)程度以及高塑性物質(zhì)的多少。 褐煤富含高塑性的腐植酸及瀝青質(zhì)，其硬度值很小，因此褐煤的顯微硬度最低。隨著煤化度的加深，煤中的腐植酸不斷轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)緊密和強(qiáng)度較高的腐植質(zhì)，瀝青質(zhì)含量也漸次減少，分子間相互作用力不斷增大，煤的顯微硬度也隨之增高。到煙煤中的肥煤和焦煤階段，交聯(lián)程度相對有所減弱，致使

19、顯微硬度逐漸降低，到接近無煙煤階段時顯微硬度出現(xiàn)最小值。無煙煤具有高度的芳香縮聚結(jié)構(gòu)，隨煤化度的持續(xù)加深，相鄰碳原子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增大，有序性增強(qiáng)，顯微硬度又相應(yīng)地增大。但到了超級無煙煤階段，由于形成了一定的石墨結(jié)構(gòu)，因而顯微硬度則又變得更小。第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 相同變質(zhì)程度的煤中，各顯微組分的顯微硬度值不盡不同。一般惰質(zhì)組的顯微硬度值最高，鏡質(zhì)組次之，殼質(zhì)組最低。在不同還原程度的煤中，強(qiáng)還原煤中鏡質(zhì)組的顯微硬度要低于弱還原程度的，而且差別十分明顯。 中國煤鏡質(zhì)組顯微硬度與碳含量的關(guān)系如圖3-3所示。由圖3-3可以看出，在Cdaf為80%左右時，顯微硬度呈現(xiàn)最大值。到Cdaf為9

20、0%時，其值最小。到Cdaf90%的無煙煤階段，顯微硬度隨Cdaf的增大而急劇上升，可以利用這一特點(diǎn)，將顯微硬度值作為劃分無煙煤階段的重要依據(jù)。第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 圖圖3-3 中國煤鏡質(zhì)組顯微硬度與煤化程度的關(guān)系中國煤鏡質(zhì)組顯微硬度與煤化程度的關(guān)系第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 4.煤的落下強(qiáng)度 煤的落下強(qiáng)度煤的落下強(qiáng)度是煤炭抗破碎能力的量度，以在規(guī)定條件下，一定粒度的煤樣 自由落下后大于25mm的塊煤占原煤樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，項(xiàng)目符號SS。 GB/T15459規(guī)定了煤的落下強(qiáng)度的測定方法，適用于褐煤、煙煤和無煙煤。此外，GB/T3715規(guī)定用落下強(qiáng)度取代機(jī)械強(qiáng)度和抗

21、碎強(qiáng)度。 1）落下強(qiáng)度的測定原理 將粒度60mm100mm的塊煤，從2m高處自由落下到規(guī)定厚度的鋼板上，然后依次將落下到鋼板上粒度大于25mm的塊煤再次落下，共落下3次，以3次落下后粒度大于25mm的塊煤占原塊煤煤樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示煤的落下強(qiáng)度。第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 2）影響落下強(qiáng)度的因素 影響落下強(qiáng)度的因素很多，如煤變質(zhì)程度、煤巖成分、煤中礦物質(zhì)含量、塊煤層理的分布、煤的風(fēng)化和氧化等。圖圖3-4 落下強(qiáng)度和煤化度的關(guān)系落下強(qiáng)度和煤化度的關(guān)系第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)中國各主要生產(chǎn)礦區(qū)的塊煤平均落下強(qiáng)度如表3-5所示。 表表3-5 中國各主要生產(chǎn)礦區(qū)的塊煤平均落下強(qiáng)

22、度（中國各主要生產(chǎn)礦區(qū)的塊煤平均落下強(qiáng)度（SS）礦區(qū)名稱北京陽泉晉城蔭營焦作白沙芙蓉紅茂故莊南莊SS/%86.251.692.487.583.767.190.680.370.871.4煤種無煙煤 礦區(qū)名稱平莊扎賚諾爾大雁霍林河伊敏舒蘭右江南寧那龍稔子坪SS/%52.781.096.188.082.977.787.075.876.078.0第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)煤種褐煤長焰煤礦區(qū)名稱公簍義馬窯街崔家溝哈密遼源南票徐州淮南雙鴨山北票SS/%76.592.579.274.475.483.979.378.677.278.772.3煤種長焰煤不黏煤氣煤3）測定煤落下強(qiáng)度的意義 煤的落下強(qiáng)

23、度測定方法是針對塊煤在裝卸、運(yùn)輸以及生產(chǎn)過程中落下和自由撞擊而破碎的特點(diǎn)擬定的，基本上反映了塊煤在上述過程中的抗破碎特性?；跉饣に囂匦耘c原料選用，落下強(qiáng)度也是煤的氣化指標(biāo)。塊煤用戶和設(shè)計(jì)單位都需要了解所用煤的落下強(qiáng)度，其對于指導(dǎo)生產(chǎn)和工藝設(shè)備的選型具有實(shí)際的參考價值。用煤單位可根據(jù)這一指標(biāo)確定用煤粒度，設(shè)計(jì)部門可據(jù)此選用煤種，確定加工設(shè)備及工藝流程。第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)五、煤的光學(xué)性質(zhì)五、煤的光學(xué)性質(zhì) 1.煤的鏡質(zhì)體反射率煤的鏡質(zhì)體反射率 煤的鏡質(zhì)體反射率曾稱鏡質(zhì)組反射率，是指在油鏡下鏡質(zhì)體在波長為546nm的綠光中的反射光強(qiáng)度占垂直入射光強(qiáng)度的比例，以R（%）表示。 1

24、）鏡質(zhì)體反射率的測定與表述 測定鏡質(zhì)體反射率時，實(shí)際上得到的觀察值是一種反射率分布，稱之為反射率分布直方圖，這種分布可以用來求出反射率的平均值，也可以用測值的標(biāo)準(zhǔn)差來表示鏡質(zhì)體內(nèi)的均勻程度。 當(dāng)入射光的偏振方向平行于層理時，可測得最大反射率，以Rmax表示；當(dāng)入射光與層面垂直時，可測得最小反射率Rmin；當(dāng)入射光與層面的夾角為090時，測得中間反射率Rm。 在非偏光下測定反射率時，如果不轉(zhuǎn)動顯微鏡臺，在煤任意切面上測得的反射率為隨機(jī)反射率。在粉煤光片上測得的大量隨機(jī)反射率的統(tǒng)計(jì)平均值即為平均第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)隨機(jī)反射率，用Rran表示。平均隨機(jī)反射率Rran與最大反射率Rm

25、ax和最小反射率Rmin的關(guān)系如式（3-9）所示。 （3-9） 2）鏡質(zhì)體反射率與煤質(zhì)的關(guān)系 煤的鏡質(zhì)體反射率不受煤的巖石成分的影響，是表征煤階的重要指標(biāo)。各種煤巖顯微組分的反射率都隨煤階的增高而增大，鏡質(zhì)體反射率R與fa有一定的線性關(guān)系，其回歸方程如式（3-10）所示。 fa = 0.59 + 0.13R （3-10） 各煤巖顯微組分的反射率隨煤階變化的速度是有差別的，其中鏡質(zhì)體的變化快而且規(guī)律性強(qiáng)。 鏡質(zhì)體是煤的主要組分，顆粒較大且表面均勻，其反射率易于測定。鏡質(zhì) 3 2minmaxranRRR第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)體反射率與表征煤階的其他指標(biāo)如揮發(fā)分、碳含量等不同，較少受

26、煤的巖相組成變化的影響，是公認(rèn)較理想的煤階指標(biāo)，尤其適用于煙煤階段。中國煤的鏡質(zhì)體反射率與干燥無灰基揮發(fā)分和碳含量的關(guān)系如圖3-5所示。 圖圖3-5 中國煤的鏡質(zhì)組反射率與中國煤的鏡質(zhì)組反射率與Vdaf和和Cdaf的關(guān)系的關(guān)系第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 在我國煤層煤分類和煤炭編碼系統(tǒng)中，已經(jīng)采用Rran作為一個分類指標(biāo)。在煤焦生產(chǎn)中，Rran可以用來評價煤質(zhì)，指導(dǎo)配煤和進(jìn)行焦炭強(qiáng)度的預(yù)測研究。此外，根據(jù)反射率的分布圖還可以判別是否混煤和混煤的種類。在藍(lán)色光中測定鏡質(zhì)組反射率還能鑒別煤是否經(jīng)歷氧化，測定氧化程度的深淺。全煤樣的反射率掃描，可測出煤中的黃鐵礦含量，并可根據(jù)反射率來進(jìn)行初

27、步劃分煤巖顯微組分的定量工作。測定鏡質(zhì)體反射率的意義測定鏡質(zhì)體反射率的意義第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 2.煤的折射率 折射率折射率是光線通過某物質(zhì)界面時，在界面發(fā)生折射后進(jìn)入該物質(zhì)內(nèi)部，其入射角和折射角的正弦之比值。通過折射率的加和性可以求出分子折射，是煤結(jié)構(gòu)解析研究中的重要性質(zhì)之一。 1）煤的折射率與反射率的相關(guān)性 煤的折射率不能直接測定，但折射率同垂直入射光的反射率之間存在相關(guān)性，其函數(shù)關(guān)系如式（3-11）所示。 （3-11）222222) () - (00KnnnKnnnR第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 根據(jù)煤在空氣和雪松油兩種介質(zhì)中所測出的入射光的反射率，可以根據(jù)式

28、（3-11）得到兩個方程，聯(lián)立求解方程組可求出煤的折射率n和吸收率K。 2）煤的折射率與煤變質(zhì)程度的關(guān)系 從反射率曲線計(jì)算得到的鏡質(zhì)組折射率與煤化度的關(guān)系如圖3-6所示。由圖3-6可見，折射率隨煤化度的提高而增加，當(dāng)碳含量高于85%時增加的幅度較大。圖圖3-6 鏡質(zhì)組折射率與煤化度的關(guān)系鏡質(zhì)組折射率與煤化度的關(guān)系第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 3.煤的熒光特性 煤的熒光性質(zhì)是指在藍(lán)光或紫外光等的照射、激發(fā)下，煤中顯微組分在可見光區(qū)400700nm發(fā)光的特性。 4.低階煤透光率 低煤階煤簡稱低階煤，其透光率是指褐煤、長焰煤和不黏煤等低煤化度煤99.55的溫度下用稀硝酸和磷酸混合酸水溶液（

29、硝酸 磷酸 水=1 1 9）處理后所得的有色溶液對一定波長（457nm）光的透過百分率，用PM表示。GB/T2566規(guī)定，根據(jù)溶液顏色深淺，以不同濃度的重鉻酸鉀硫酸溶液作為標(biāo)準(zhǔn)，用目視比色法測定煤樣的透光率。 低階煤透光率指標(biāo)能較好地表征低煤化度煤的變質(zhì)程度，故我國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)GB5751中規(guī)定用PM來區(qū)分褐煤和長焰煤以及作為褐煤再細(xì)分小類別的主要指標(biāo)。同時，PM也能較好地區(qū)分不黏煤和弱黏煤。不黏煤因煤化度低而透光率也低，而弱黏煤的PM明顯增高。第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)六、煤的熱性質(zhì)六、煤的熱性質(zhì) 1.煤的比熱容 在一定的溫度范圍內(nèi)，單位質(zhì)量的煤溫度升高1所需的熱量稱為煤的比

30、熱容，室溫下煤的比熱容為1.001.266kJkg-1K-1。 煤變質(zhì)程度、水分、灰分及溫度煤變質(zhì)程度、水分、灰分及溫度影響比熱容的因素影響比熱容的因素第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 2.煤的導(dǎo)熱性 煤的導(dǎo)熱性包括煤的導(dǎo)熱系數(shù)（kJm-1h-1K-1）和導(dǎo)溫系數(shù)（m2h-1）兩個基本常數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)是熱量從煤的高溫部位向低溫部位傳遞時，單位距離上溫差為IK的傳遞速率。物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)理解為熱量在物體中直接傳導(dǎo)的速度，表示物體的散熱能力，c表示物體的蓄熱能力。導(dǎo)溫系數(shù)是不穩(wěn)定導(dǎo)熱的一個特征物理量，是物質(zhì)散熱能力和蓄熱能力的比，它代表物體具有的溫度變化（加熱或冷卻）能力。 和常應(yīng)用于煤料的傳

31、熱計(jì)算，其關(guān)系如式（3-12）所示。 （3-12）c第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 煤的導(dǎo)熱系數(shù)和中等煤化度煙煤的導(dǎo)溫系數(shù)可用式（3-13）計(jì)算。 （3-13） 當(dāng)t在20400之間 =4.410-41+0.0003(t-20) （3-14） 當(dāng)t在4001000之間 =5.010-41+0.0033(t-400) （3-15） 煤的導(dǎo)熱系數(shù)與其水分、灰分、溫度及煤種水分、灰分、溫度及煤種有關(guān)。 煤中水分增高增高，導(dǎo)熱系數(shù)變大變大； 煤的灰分增加增加，導(dǎo)熱系數(shù)增大增大； 煤的溫度增加增加、導(dǎo)熱系數(shù)增大增大；2210001000003. 0btat第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)

32、七、煤的電性質(zhì)與磁性質(zhì)七、煤的電性質(zhì)與磁性質(zhì) 1.煤的導(dǎo)電性 煤的導(dǎo)電性是指煤傳導(dǎo)電流的難易程度，通常用電阻率（m）或電導(dǎo)率（-1m-1）表示，而電阻率和電導(dǎo)率互為倒數(shù)。按照電導(dǎo)率衡量，煤也和其他巖石或礦石相似，是一種導(dǎo)體或半導(dǎo)體。 1）煤導(dǎo)電的形式 依靠組成煤的基本物質(zhì)成分中的自由電子導(dǎo)電的，如無煙煤就屬于電子導(dǎo)電； 依靠煤的物質(zhì)成分孔隙中水溶液的離子導(dǎo)電的，如褐煤就屬于離子導(dǎo)電電子導(dǎo)電子導(dǎo)電性電性離子導(dǎo)離子導(dǎo)電性電性第二講第二講 煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì) 2）煤導(dǎo)電性與煤質(zhì)的關(guān)系 煤的導(dǎo)電性與其變質(zhì)程度呈現(xiàn)有規(guī)律性的變化，煙煤尤其是氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤等煉焦煤是電的不良導(dǎo)體，常具有較高的電阻率，到無煙煤階段的電阻率急劇降低，為良導(dǎo)體。含水分高的褐煤、長焰煤和不黏煤類的電阻率也比較小，具有