煤的一般性质PPT课件.ppt

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1、1,第二章 煤的一般性质 煤的物理性质 煤的化学性质 煤的固态胶体性质,2,第一节 煤的宏观特征和微观特征,一、煤岩学概念 1、什么是煤岩学？ 用岩石学的观点和方法研究煤的组成和性质。 2、煤岩学研究方法 宏观方法用肉眼或放大镜观察煤，根据其颜色、条痕色、光泽、硬度、断口等特征，识别煤岩类型、判断煤的性质。 微观方法用显微镜研究煤,3,微观方法用显微镜研究煤 透射光下：薄片 22 cm，厚 0.02 mm。 根据颜色、形态和结构识别显微煤岩组分、判断煤的性质； 反射光下：光片 直径 2 cm，厚1.5-2 cm 圆柱体。在普通反射光或油浸反射光下，根据颜色、形态、结构、突起、反光性等特征识别煤

2、岩组分、判断煤的性质。 光片分为煤光片和粉光片（砖光片）。,4,二、 煤的显微组分,煤的显微组分(maceral, micropetrological unit)，是指煤在显微镜下能能够区别和辨识的基本组成成分。分为： 有机显微组分：在显微镜下能观察到的煤中成煤原始植物组织转变而成的显微组分。 无机显微组分：在显微镜下能观察到的无机矿物质。,5,1、煤的有机显微组分,腐植煤的有机显微组分包括：镜质组、惰质组和壳质组。在显微镜下的特征是： 镜质组：透射光下呈橙红色，透明或半透明，较均一，不含或少含矿物质，见垂直裂纹。普通反射光下呈灰色，油浸反射光下呈深灰色，无突起。 惰质组：透射光下呈黑色，不透

3、明。反射光下突起高，呈白色，油浸反射光时呈亮白色。 壳质组：透射光下透明到半透明，呈黄色或橙红色，轮廓清晰，外形特殊。普通反射光下大多有突起，呈深灰色，油浸反射光下灰黑色或黑灰色。,6,1.1 镜质组（又称凝胶化组分）的成因,通过凝胶化作用形成。成煤植物的组织在气流闭塞、积水较深的沼泽环境下，产生极其复杂的变化。一方面是植物组织在微生物作用下，分解、水解、化合形成新的化合物并破坏植物组织器官的细胞结构；另一方面植物组织在沼泽水的浸泡下吸水膨胀，使植物细胞结构变形、破坏乃至消失，或进一步再分解为凝胶的过程。植物组织经凝胶化作用并经煤化作用后形成凝胶化组分（镜质组）。镜质组是煤中最主要煤岩组分，含

4、量5080，甚至90。 根据凝胶化程度的不同，镜质组还可细分为：结构镜质体，无结构镜质体和碎屑体。,7,1.2、惰质组（又称丝质组）的成因,惰质组是通过丝炭化作用或火焚作用形成。 丝炭化作用：成煤植物的组织在积水较少、湿度不足的条件下，木质纤维组织经脱水作用和缓慢的氧化作用后，又转入缺氧的环境，进一步经煤化作用后转化为惰质化组分。丝炭化作用也可以作用于已经受不同程度凝胶化作用的组分上，但经丝炭化作用后的组分不能再发生凝胶化作用成为凝胶化组分。 火焚作用：有的丝炭化组分是由于古代沼泽森林火灾后，由烧焦的炭化组织转化而来的，称为火焚丝质体。在显微镜下观察，该类丝炭化组分细胞结构完整清晰，且由于没有

5、经受凝胶化作用，细胞壁没有发生吸水膨胀，因此，胞壁薄。煤中含量在1020，对煤的性质有重要影响。,8,1.3、壳质组（又称稳定组）的成因,壳质组又称稳定组，是由成煤植物中化学稳定性强的组织器官转化而来的。在泥炭化作用阶段，因化学稳定性强，没有遭受生物化学作用的破坏而保存在煤中，经煤化作用后转化为稳定组分。 煤中常见的稳定组分有：孢子体、花粉体、树脂体、角质体、木栓体等。稳定组分在透射光下透明到半透明，呈现黄色到橙红色，轮廓清楚，外形特殊；在反射光下呈现深灰色，大多数有突起。 稳定组分在煤中的含量不大，对煤的性质影响很小。个别情况下，有稳定组分富集的煤出现，如乐平树皮煤、抚顺烛煤。稳定组分的氢含

6、量高，发热量高。,9,2、 煤中的矿物质无机显微成分,煤的无机显微成分主要是指粘土矿物、黄铁矿、石英、方解石等，在显微镜下可以进行区分。 粘土类矿物：高岭石，伊利石，水云母， 硫化物类矿物：黄铁矿，白铁矿， 碳酸盐类矿物：方解石，菱铁矿， 氧化物类矿物：石英， 硫酸盐类矿物：石膏，,10,三、 显微煤岩组分的反射率,在反射光下，显微组分表面的反射光强度和入射光强度之比称为反射率。反射率可以在空气中即干物镜下测定，以R(%)表示；也可以在油浸物镜下测定，以Ro(%)表示。从长焰煤到无烟煤，Ro增加十几倍，而R只增加两三倍。在与煤层层面成任意交角的切面上最大反射率不变，而最小反射率则随交角不同而变

7、化。在三种有机显微组分中，随煤化程度的变化，只有镜质组呈现较为均匀的变化，因此，一般将油浸物镜下测定的镜质组最大反射率Romax作为分析比较的指标。 煤的反射率是煤岩学定量研究煤性质的重要指标，特别是在反映煤的变质程度、预测煤的黏结性，用于煤炭分类、指导煤炭加工利用等方面，具有十分重要的实用价值。,11,四、 煤的宏观特征,根据颜色、光泽、硬度、裂隙和断口等，利用肉眼或放大镜可以区分的煤的基本组成单位，包括镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。在显微镜下观察，镜煤和丝炭是单一成分，亮煤和暗煤是混合成分。,12,1、 腐植煤的煤岩类型,1.1 镜煤 镜煤呈黑色，光泽最强，质地均匀，性脆，断口多呈贝壳状，内生裂

8、隙特别发育。在煤层中镜煤常呈透镜状或条带状，大多厚几毫米到12cm，有时呈线理状夹在亮煤或暗煤中。镜煤的显微组成单一，主要是植物的木质纤维组织经凝胶化作用形成的镜质组。 性质：V、H高，黏结性强，矿物质含量少,13,1.2 丝炭,丝炭外观象木炭，颜色灰黑，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽。丝炭疏松多孔，性脆易碎，碎后成为纤维状或粉末状，能染指。在煤层中丝炭的数量一般不多，常呈扁平透镜体，大多厚12mm至几mm，有时也能形成不连续的薄层。在显微镜下观察，丝炭的显微组成也是单一的，是简单的煤岩成分，主要是植物经受火灾后的木炭转化而来的惰质组构成。 性质：致密坚硬、密度大，H低、C高，V低，无黏结性，

9、可选性差，孔隙大。,14,1.3 亮煤,颜色深黑，光泽较强，仅次于镜煤，性较脆，内生裂隙发育。亮煤的均一程度不如镜煤，表面隐约可见微细纹理，内生裂隙发育程度不及镜煤。在显微镜下观察，亮煤组成比较复杂，它以镜质组为主，并含有不同数量的惰质组、壳质组和矿物质。亮煤是最常见的宏观煤岩成分，不少煤层是以亮煤为主组成的，有的整个煤层都是亮煤组成的。 性质：亮煤的性质接近镜煤，但由于惰质组和矿物质的存在，质量比镜煤差。,15,1.4 暗煤,光泽暗淡，一般呈灰黑色，致密，密度大，内生裂隙不发育，坚硬而具韧性，断面粗糙。暗煤也是煤层中常见的宏观煤岩成分，在煤层中，可以由暗煤为主形成较厚的分层，甚至单独成层。在

10、显微镜下观察，暗煤组成复杂，一般镜质组较少，矿物质含量较高。 性质：取决于各组分的含量，如富含壳质组分，V、H高，黏结性强；富含惰质组分，矿物含量高，密度大，V低、弱黏结。,16,腐植煤的岩石类型与显微组分之间的关系,17,2、煤的光泽岩石类型,煤的光泽岩石类型一般按平均光泽强度把煤的光泽岩石类型依次划分为光亮煤、半亮煤、半暗煤和暗淡煤四种基本类型。,18,五、 煤岩学的应用,（1）煤的成因研究 在显微镜下观察煤的薄片,可以确定成煤植物的种类， 根据煤中保存的植物遗体(表皮,孢子,花粉)，确定成煤植物的种属。 （2）煤的可选性研究 煤中矿物质的种类、粒度、数量及其分布特征对煤的可选性影响极大。

11、通过研究显微组分(包括无机显微组分)的组成与其可选性关系的研究，可以预测煤的可选性，选择合理的破碎粒度、选煤工艺和流程。 （3）评价煤质、指导煤炭加工利用 在煤质评价和指导煤炭加工利用时，经常出现一些仅用化学分析的方法所不能解释的现象，而需应用煤岩学的方法才能解决。,19,结构镜质体 徐州夏桥 太原组16煤层 透射光 95,20,无结构镜质体均质镜质体 徐州张小楼 下石盒子组1煤层 透射光 135 ,21,无结构镜质体均质镜质体 湖南涟邵恩口 龙潭组2煤层 油浸反射光 270 ,22,惰质组，丝质体微丝煤 山西朔县杨涧 山西组4煤层 透射光55 ,23,惰质组丝质体，“星状”结构 贵州盘县 龙

12、潭组C12煤层 油浸反射光 270 ,24,壳质组孢子体 孢子囊 徐州张小楼 山西组7煤层 反射荧光 蓝光激发 135 ,25,壳质组角质体，渗出沥青体 徐州张小楼 山西组7煤层 反射荧光 蓝光激发 230 ,26,第二节 煤的物理性质,一、煤的密度 1. 真(相对)密度 True Relative Density, TRD (真密度) 1.1 真密度的概念：20时煤的质量与同体积(不包括煤的所有孔隙)水的质量之比。 1.2 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。,27,1.3 纯煤真密度的概念：在研究煤质时，为

13、了排除煤中矿物质的影响，有时用到纯煤真密度的概念。它是指煤的有机质的真密度，用(TRD)daf表示。可从TRD和煤的灰分等进行计算，公式如下： 1.4 影响煤真密度的因素 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；,第二节 煤的物理性质,28,1.4 影响煤真密度的因素 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。 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；,第二节 煤的物理性质,29,1.4

14、影响煤真密度的因素 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。 矿物质的影响 矿物质的密度较煤的有机质高，因而，煤中矿物质含量高则真密度大；,第二节 煤的物理性质,30,1.4 影响煤真密度的因素 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。 煤化程度的影响：对煤的真密度影响最大的是煤化程度。,第二节 煤的物理性质,31,煤化程度对煤的真密度的影响,从低煤化度开始，随煤化程度的提高，煤的真密度缓慢减小，到碳含量为8689之间的中等煤化程度时，煤的真密度最低，约为1.30g/cm3左右，此后，煤化程度再提高，煤的真密度急剧提高到1.90g/cm3左右。,壳质组

15、镜质组 惰质组,32,煤化程度对煤的真密度的影响,煤真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密度的关键因素。 （1）分子结构的影响 （2）化学组成的影响,33,2 煤的视(相对)密度 apparent relative density, ARD 2.1 视密度的概念：20时煤的质量与同体积（仅包括煤粒的内部孔隙）水的质量之比。 2.2 视密度的用途煤的视密度可用于计算煤的埋藏量。计算煤的孔隙率,，,第二节 煤的物理性质,34,3 . 煤的堆积密度(bulk relative de

16、nsity， BRD) 3.1 堆积密度的概念： 煤的堆积密度是指20下煤的质量与同体积包括煤的内外孔隙和煤粒间的空隙） 水的质量之比。用BRD表示。堆积密度的大小除了与煤的真密度有关外，主要决定于煤的粒度组成和堆积的密实度。3.2 堆积密度的用途：堆积密度对煤炭生产和加工利用部门在设计矿车、煤仓、估算煤堆重量、炼焦炉炭化室和气化炉的装煤量等都有很大的实用意义。,第二节 煤的物理性质,35,二、 煤的机械性质,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、可磨性等，这些性质对煤的开采、破碎、燃烧、气化和成型等工艺过程有实用意义。 1. 煤的硬度 刻划硬度显微

17、硬度,第二节 煤的物理性质,36,1.1 煤的刻划硬度,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，称为刻划硬度，又叫莫氏硬度。标准矿物的莫氏硬度见表43。根据莫氏硬度的划分，煤的硬度一般为14。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22.5，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，惰质组的硬度最大，稳定组最小，镜质组居中。刻划硬度的准确性较差，在科学研究上采用显微硬度的指标。,37,1.2 煤的显微硬度,显微硬度属于压入硬度的一种。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，使压入器压入到样品

18、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入器时，测量压痕对角线的长度，即可计算出显微硬度值：,38,1.2 煤的显微硬度,式中 H显微硬度，MPa； P加在压入器上的负荷，N； d压痕对角线长度，mm； 方形棱锥体两相对锥面的夹角，一般为136。,39,显微硬度随煤化程度的变化,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 %(长焰煤、气煤)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；煤化程度再提高，显微硬度又开始上升，到无烟煤阶段，显微硬度几乎随煤化程度提高而直线增加。,40,1.3 煤的可磨性,煤的

19、可磨性是指煤磨碎成粉的难易程度。目前，国际上普遍采用哈特葛罗夫法评定煤的可磨性(Hardgrove grindability index , HGI )。其基本依据是研磨煤粉所消耗的功与新产生的表面积成正比。,41,1.3 煤的可磨性,哈特葛罗夫法评定煤可磨性的测定要点是： 将美国某矿区的烟煤作为标准煤，其可磨性指数定为100。测定时，先将四个一组可磨性指数各不相同的标准煤样，在哈氏可磨仪上研磨，该标准煤样在规定条件下，经过一定破碎功的研磨，以标准煤的200目筛下物质量为纵坐标，相应的可磨性指数为横坐标得一直线，此直线就是该哈氏可磨仪的校准图。被测煤样在哈氏可磨仪上研磨后，根据200目筛下物的

20、质量在校准图上即可查出相应的可磨性指数，用HGI表示。HGI越大，表示煤的可磨性越好，煤越容易被磨碎。,42,可磨性与煤化程度的关系,在低煤化度阶段，随煤化程度的增加，煤的可磨性缓慢增加，在碳含量为87%90%时，可磨性迅速增大，在碳含量为90%左右达到最大值，此后随煤化程度的进一步提高而迅速下降。,HGI,%,43,三 、 煤的热性质,煤的热性质比热，导热性，热稳定性 重点讲热稳定性，其他的自学。 煤的热稳定性的概念： 煤的热稳定性是块煤在高温下保持原来粒度的能力，用TS（Thermal Stability）表示。 热稳定性的用途：固定床燃烧或气化用燃煤的重要指标。,第二节 煤的物理性质,4

21、4,热稳定性的测定要点： 取613mm的煤样在850下加热并保温15min，取出冷却后用6mm的筛子筛分，计算筛上物质量占焦渣总质量的百分数，用TS+6表示，TS+6值越大，则煤的热稳定性越好。一般褐煤的热稳定性最差，其次是无烟煤，烟煤则较好。,第二节 煤的物理性质,45,四、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m）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。 煤的导电有离子导电和电子导电两种形式，无烟煤以电子导电为主，褐煤是离子导电为主。,46,

22、1、煤的导电性 1.2 煤导电性的随煤化程度的变化规律 褐煤的电阻率较低，随着煤化程度的加深电阻率增加，到长焰煤时达到最大，此后煤化程度加深，煤的电阻率呈缓慢下降趋势，到碳含量达到90以上的无烟煤时，电阻率迅速下降。 煤的导电性属于半导体或导体的范围。 在中、低变质程度阶段：煤的电阻率随矿物质含量的增加而减少;在高变质程度阶段：煤的电阻率随矿物质含量的增加而增大。,四、 煤的电性质,47,2、煤的介电常数 物质的介电常数是指当物质介于电容器两极板间的蓄电量和两板间为真空时的蓄电量之比。 是综合反映物质极化行为的宏观物理量。物质在电场作用下极化能力越强，介电常数的值越大，导电性越好。 煤化程度是

23、影响煤的介电常数的主要因素，随煤化程度的加深，煤的介电常数减少，在含碳87左右达到最小，然后又急剧增大。因为年轻煤的极性含氧官能团多，极性大，所以较大；随煤化程度的加深，含氧官能团减少，介电常数也减少；而年老煤的增大是因为其导电性增大之故。水分对介电常数影响很大。,四、 煤的电性质,48,五、 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、紫外光谱和荧光性质等。这里只介绍煤的透光率。,49,五、 煤的光学性质, 煤的透光率：是指煤样在100的稀硝酸溶液中处理90min，所得有色溶液对一定波长（475nm）的光的透过率。有色溶液透光率的

24、测定有分光光度计法和目视比色法两种。分光光度计法因其重现性差，一般用得不多，我国国家标准采用目视比色法测定有色溶液的透光率，用PM表示。 PM的用途 ：年轻煤煤化程度指标，用于分类。一般年轻褐煤的PM小于30，年老褐煤在3050之间；长焰煤的PM通常大于50；气煤的PM一般大于90。,50,六、 煤的磁性质,煤的有机质一般具有抗磁性，即在外磁场的作用下产生的附加磁场与外磁场的方向相反。磁化率是指磁化强度I（抗磁性物质是附加磁场强度）与外磁场强度H之比，用K表示：K=I/H。 在化学上常用比磁化率表示物质磁性的大小。比磁化率是指在1高斯磁场强度下，1g物质的磁化率。,51,六 、 煤的磁性质,煤

25、的比磁化率随煤化程度的提高而直线增加，在碳含量在7991之间出现转折，增大幅度减缓，此后则急剧增大。即煤的比磁化率在烟煤阶段增大幅度较小，无烟煤阶段最大，褐煤阶段居中。 利用煤与矿物质在磁性上的差异，将它们分离开来，即磁选法选煤。,52,一、 煤的润湿性,1、 煤的润湿性 当液体和固体接触时，如果固体分子与液体间的作用力大于液体分子间的作用力，则固体可被液体润湿，反之，则不能润湿。通常采用接触角表示煤的润湿性的大小，接触角越大，煤的润湿性越差。接触角是指通过三相接触周边(三相接触点的连线)的任何一点，经气液界面作切线(即气液界面张力)，构成液体与固体表面的夹角，即为接触角。,第三节 煤的固态胶

26、体性质,53,一、 煤的润湿性,第三节 煤的固态胶体性质,54,2、 煤的润湿性的随煤化程度变化规律,对水而言：随煤化程度加深，接触角增大，润湿性降低；对苯而言：随煤化程度加深，接触角减小，润湿性提高。 通常，年轻煤对水介质的亲和性较强，中等以上煤化程度的煤对水的亲和性较差。在煤的浮选脱灰过程中，就是利用煤与矿物质亲水性的差异进行分离的。矿物质表现为亲水性，而煤一般表现为疏水性，但年轻煤由于分子中含有大量的极性含氧官能团，表现为较强的亲水性，因而其可浮性较差，不宜采用浮选工艺。,第三节 煤的固态胶体性质,55,二、 煤的润湿热,3.1 润湿热的概念：煤被液体润湿时会释放出热量，通常用1g煤被润

27、湿时释放出的热量作为煤的润湿热。 3.2 润湿热的本质：年轻煤的润湿热较高，但随着煤化程度的提高而急剧下降，在碳含量为90左右达到最低值，以后又有所上升。润湿热的产生实际上是液体在煤的孔隙内表面上发生吸附作用的结果。吸附作用越强，比表面积越大，润湿热就越高。,第三节 煤的固态胶体性质,56,3.3 润湿热的影响因素 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0.390.42J/m2。利用润湿热可以大致估计煤的比表面积，但不准确。,二、 煤的润湿热,第三节 煤的固态胶体性质,57,三、 煤的孔隙率和比表面积,1、 煤的孔隙率：煤是一种固态胶体物质，其内部

28、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。 煤中孔隙的孔径并不均匀，通常根据孔径大小将其划分为大孔、中孔和微孔，分别用Vmac、Vmes和Vmic表示，总孔容用Vt表示。孔径 的划分如下表所示：,第三节 煤的固态胶体性质,58,煤的孔隙率随煤化程度的变化规律。,第三节 煤的固态胶体性质,59,2、煤的比表面积： 单位质量的煤内部孔隙的面积，m2/g。 煤的比表面积是煤内部孔隙的表面积的反映。测定煤比表面积最简单的方法是甲醇润湿热法，这一方法误差较大，已不再使用，现在多用吸附法测定煤的比表面积，常用的吸附介质是氮、氦、氪、氙和二氧化碳。吸附介质不同时，测定结果

29、差别很大，见表47。从孔的可接近性和扩散活化能来看，多数人认为-78下用二氧化碳测定的结果较为可靠。,第三节 煤的固态胶体性质,60,煤的可磨性校准图,61,纯煤真密度的计算公式,式中：dA灰的平均真密度，无数据时可取为3.0g/cm3； Ad干燥基灰分产率，。 有时用下式估算纯煤的真密度： (TRD)dafTRD0.01 Ad，,TRD,62,煤化程度对煤的真密度的影响,从低煤化度开始，随煤化程度的提高，煤的真密度缓慢减小，到碳含量为8689之间的中等煤化程度时，煤的真密度最低，约为1.30g/cm3左右，此后，煤化程度再提高，煤的真密度急剧提高到1.90g/cm3左右。,煤真密度随煤化程度

30、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密度的关键因素。,壳质组 镜质组 惰质组,63,煤的刻划硬度,64,煤的浮选示意图,65,煤的孔隙率随煤化程度的变化规律,66,煤的比表面积,67,68,第四节 煤的化学性质,一、 煤的氧化 （一）煤氧化的程度 煤的氧化是在一定条件下，氧化剂氧化了煤分子，使结构从复杂到简单的转化过程。氧化的温度越高、氧化剂越强、氧化的时间越长，氧化产物的分子结构就越简单，从结构复杂的腐植酸到较简单的苯羧酸，直至最后被完全氧化为二氧化碳和水。常用的氧化剂为：高锰酸钾、重铬酸

31、钠、双氧水、空气、纯氧、硝酸等。一般将煤的氧化分为表面氧化、轻度氧化、中度氧化、深度氧化和完全氧化，见表。,69,（二）煤的风化,1、煤风化的概念 煤的风化是指离地表较近的煤层，经受风、雪、雨、露、冰冻、日光和空气中氧等的长时间作用，使煤的性质发生一系列不利变化，如发热量下降、灰分增加、黏结性消失等，这种现象称为煤的风化。 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。,第四节 煤的化学性质,70,2、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； 物理性质

32、的变化：光泽暗淡，机械强度下降、硬度下降，疏松易碎，表面积增加，对水的润湿性增大； 工艺性质的变化：干馏时的焦油产率下降、发热量降低，黏结性煤的黏结性下降甚至消失，煤的可浮性变差，浮选回收率下降，精煤脱水困难。,（二）煤的风化,第四节 煤的化学性质,71,1、自燃发生的原因 煤风化过程的实质是煤的氧化过程，也就是一个放热过程。如果煤氧化释放的热量不能及时散发，则会被煤吸收而使煤的温度提高。温度的提高又促使了煤更加剧烈的氧化，放出的热量就更多。当温度达到煤的着火点时就会发火燃烧，这一过程称为煤的自燃。 2、防止自燃的措施 防止煤自燃的措施是隔离空气或增强通风，不使热量积聚。,（三）煤的自燃,第四

33、节 煤的化学性质,72,二、 煤的加氢,（一）煤加氢的概念 在一定条件下，通过化学反应在煤的有机质分子上增加氢元素的比例，以改变煤的分子结构和性质。 煤加氢分轻度加氢和深度加氢两种。轻度加氢几乎不破坏煤的大分子结构，而深度加氢则会对煤的大分子结构彻底破坏，形成小分子化合物。,第四节 煤的化学性质,73,（二）煤加氢的主要目的： 制备液体燃料 煤与烃类的元素组成典型数据见表。 通过对煤加氢，可以破坏煤的大分子结构，生成分子量小、H/C原子比大、结构简单的烃，从而将煤转化为液体油。,煤变油工厂,第四节 煤的化学性质,74,三、煤的磺化 煤的磺化是煤与浓硫酸或发烟硫酸作用发生的反应，生成磺化煤的过程。 RH + HOSO3H R-SO3H + H2O 上述磺化产物经洗涤、干燥、过筛即得氢型磺化煤，与Na交换制成钠盐即为钠型磺化煤。 磺化煤的用途 磺化煤主要作为表面活性剂用于水质软化、 处理废水、石油钻井泥浆调整等。,第四节 煤的化学性质,75,煤的氧化程度划分,76,煤和烃类元素组成比较,