煤的物理性质 化学成份及质量指标

煤炭，也简称为煤，是一种碳化化石矿物。它是古代植物遗骸在地层下经过数百万年的时间，在隔绝空气的压力和温度条件下形成的。这个过程包括生物化学和物理化学变化，使得原本的植物残骸转变为固态可燃物质。

煤炭在十八世纪以来一直是人类世界使用的主要能源之一，被誉为“黑色的金子”和“工业的食粮”。虽然随着环境保护意识的提高和技术的发展，煤炭的价值和重要性相比过去有所下降，但它仍然在许多国家的能源结构中占有一定比例，并且在未来一段时间内仍将是全球能源供应的一部分。

1、 煤的物理性质、化学成份及质量指标

（1）煤的物理性质

1、颜色：是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。

2、光泽：是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高，光泽越强;矿物质含量越多，光泽越暗;风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。

3、粉色：指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。呈浅棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。

4、比重和容重：煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为1.05～1.2，烟煤为1.2～1.4，无烟煤变化范围较大，可由1.35～1.8。煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。

5、硬度：是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～2.5;无烟煤的硬度最大，接近4。

6、脆度：是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。

7、断口：是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。煤的原始物质组成和煤化程度不同，断口形状各异。

8、导电性：是指煤传导电流的能力，通常用电阻率来表示。褐煤电阻率低。褐煤向烟煤过渡时，电阻率剧增。烟煤是不良导体，随着煤化程度增高，电阻率减小，至无烟煤时急剧下降，而具良好的导电性。

（2）煤的化学成份

煤的化学组成很复杂，但归纳起来可分为有机质和无机质两大类，以有机质为主。

1、煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中，碳、氢、氧占有机质的95%以上。此外，还有极少量的磷和其他元素。

2、煤中的无机质主要是水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值，其中绝大多数是煤中的有害成分。

3、还有一些稀有、分散和放射性元素，例如，锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等，它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。其中某些元素的含量，一旦达到工业品位或可综合利用时，就是重要的矿产资源。

（3）煤的质量指标

煤的质量指标一般指煤的工业质量指标，包括水分、灰分、挥发分的测定和固定碳四项指标：

1、水分：指单位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、内在水分和结晶水三种存在状态。一般以煤的内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大，水分含量越高。

2、灰分：是指煤在规定条件下完全燃烧后剩下的固体残渣。它是煤中的矿物质经过氧化、分解而来。

灰分对煤的加工利用极为不利。在评价煤的工业用途时，必须分析灰成分，测定灰熔点。

3、挥发分：指煤中的有机物质受热分解产生的可燃性气体。它是对煤进行分类的主要指标，并被用来初步确定煤的加工利用性质。

煤的挥发分产率与煤化程度有密切关系，煤化程度越低，挥发分越高，随着煤化程度加深，挥发分逐渐降低。

4、固定碳：测定煤的挥发分时，剩下的不挥发物称为焦渣。焦渣减去灰分称为固定碳。它是煤中不挥发的固体可燃物，焦渣的外观与煤中有机质的性质有密切关系，因此，根据焦渣的外观特征，可以定性地判断煤的粘结性和工业用途。

2、 煤炭的形成

煤炭的形成是一个复杂且漫长的过程，主要包括泥炭化作用和煤化作用两个阶段。在泥炭化阶段，植物遗体在沼泽环境中堆积并经生物化学作用形成泥炭。然后，在地热和压力的作用下，泥炭层发生压实、失水、肢体老化、硬结等各种变化而成为褐煤。这一过程中，密度比泥炭大，碳含量相对增加，腐植酸含量减少，氧含量也减少。

接着，褐煤进入煤化阶段。这个阶段包含两个连续的过程：首先，随着地壳运动以及覆盖层的加厚，褐煤层逐渐埋藏在地下深处，受到温度和压力的影响，碳的含量继续增高，氧的含量逐渐减少，颜色逐渐变深，硬度和光泽也逐渐增强；最后形成了烟煤。

最后，烟煤如果在高温高压的条件下继续变质，就会形成无烟煤。这一过程受控于古气候、古植物、古地理和古构造等诸多地质条件，经历了多年的沉积而成。

3、 煤的分类和用途

（1）依据煤的挥发分，煤炭被分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类

褐煤：褐煤是煤化程度最低的矿产煤，有时也被称为“柴煤”。它的颜色通常是棕黑色，没有光泽，质地较软且易碎。褐煤含有较高的水分和挥发性物质，含碳量相对较低。这种煤燃烧时火焰较长，冒烟较多，并释放出大量的热能。褐煤可以再分为低煤化程度的褐煤和高煤化程度的褐煤两个小类。

烟煤：烟煤是由褐煤经过进一步煤化作用形成的，其颜色从深棕色到黑色不等，有光泽。烟煤的挥发分含量较高，固定碳含量介于褐煤和无烟煤之间。燃烧时火焰较长，会冒出黑烟，因此得名。烟煤可以用于炼焦生产焦炭，也可直接作为动力燃料。烟煤又可继续分为贫煤，贫瘦煤，瘦煤，焦煤，肥煤，1/3焦煤，气肥煤，气煤，1/2中粘煤，弱粘煤，不粘煤，长焰煤等12类。

烟煤的分类

无烟煤：无烟煤是煤化程度最高的煤，其固定碳含量高，挥发分产率低。它具有明亮的黑色光泽，机械强度较高，不易研磨，焦结性差。因为无烟煤含碳量很高，杂质又很少，所以它的发热量通常比其他类型的煤要高。当无烟煤燃烧时，它几乎不产生可见的烟雾，因此得名“无烟煤”。无烟煤亚类还可细分为低煤化程度的无烟煤、中煤化程度的无烟煤和高煤化程度的无烟煤三个小类。

（2）依据用途划分，可以分为动力煤、炼焦煤和化工煤

动力煤的用途是动力燃料，包括火力发电、烧锅炉（比如水泥厂）、机车推进等，主要有褐煤、长焰煤、不黏煤、贫煤、气煤以及少量的无烟煤

炼焦煤的用途是炼制焦炭。高炉炼铁就是把铁矿石、焦炭、石灰石混到一起炼制。炼铁需要大量消耗焦炭，而炼焦煤则是焦炭最主要的生产原料，烟煤中的贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中黏煤都属于炼焦煤

化工煤主要用于煤化工（煤加工成甲醇、尿素等工业产品），煤化程度较高的无烟煤，是主要的化工用煤。

转自：曾经的大海