煤質基礎知識

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(xiàn)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：變質程度煙煤鑒定標志褐煤低變質中變質高變無煙煤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深棕到棕黑黑微帶深黑、深灰黑棕光澤無光澤或暗瀝青到玻玻璃到強玻強玻璃金剛、似金屬光澤瀝青光澤璃光澤璃光澤內生裂隙幾乎無不發(fā)育到很發(fā)育較發(fā)育不發(fā)育較發(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?。在普通透射光下煤的切面（薄片）所顯的顏色稱為體色。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）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1.3～1.4，無煙煤為1.4～1.9；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(shù)之一。一般褐煤的容重為 1.05～1.20，煙煤為1.20～1.40，無煙煤的容重變化范圍大，可由1.35～1.80，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(jù)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(jù)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，煤受到自然界各種應力的影響所造成的裂開現(xiàn)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(shù)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(xiàn)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，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(shù)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(xiàn)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(shù)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。寬條帶狀（>5mm）條帶狀結構 中條帶狀（3～5mm）細條帶狀（1～3mm）條帶結構在煙煤中表現(xiàn)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(xiàn)，其寬度小于 1mm。根據(jù)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(xiàn)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?。o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、不同煤分層的互層2、各種成分分層的互層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(jù)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)狀同上不連續(xù)狀不大波狀層理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(shù)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?。┍憩F(xiàn)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(shù)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(shù)）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(shù)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(jù)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(jù)在顯微鏡下或油浸中測定鏡質組最大反射率的數(shù)值，可將低、中、高變質的煤進一步劃分為八個地質階段， 即0～Ⅶ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反射率顯微鏡透射光下的單偏光顯微鏡透射光下的正交偏光變質程度變質階段工業(yè)牌號R最大凝膠化的穩(wěn)定組分凝膠化組分凝膠化基質穩(wěn)定組分（%）顏色的顏色的透明度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Ⅰ長焰煤7.18褐紅淺黃好褐紅較弱黃灰Ⅱ氣煤7.74橙紅黃-金黃好橙紅、微褐較強黃Ⅲ肥煤8.47鮮紅橙黃-橙紅較好鮮橙紅強橙紅中變質煤Ⅳ焦煤9.31棕紅紅-暗紅較好橙紅強紅Ⅴ瘦煤9.90紅棕—半透明棕紅-橙紅很強—Ⅵ貧煤10.63棕—半透明棕紅-橙紅很強—高變質煤Ⅶ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、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)計數(shù)：標準差S=[∑（Xi－X）]1/2n-1變異系數(shù)V=S×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》10.3.1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0.01～0.30m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(jù)揮發(fā)分產率和焦渣形狀初步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=100－M（有機質分解出來的液體和氣體的總重量中的水分）固定炭=100－M－A－V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(shù)，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1～1.7。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(shù)據(jù),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(jù)。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平衡的依據(jù)，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(shù)。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(jù)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(xiàn)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 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(jù)，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 3.7～4.2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(shù)。煤灰成分的分類表：煤的灰成分中約有 95%以上是 SiO2、Al2O3、23、CaO，其余5%是Mg、Na、K、Ti的氧化物和Cl、S、P等所組成。FeO多數(shù)煤灰成以硅酸鹽為主，類分Al2O3SiO2Fe2O3CaO型也有以碳酸鹽硅質灰分8～3040～70＜20＜20或兩者為主的。粘土質灰分30～4540～55＜20＜20煤灰成分鐵質灰分10～7030～55＞20＜20分析主要測定SiO2、Al2O3、鈣質灰分5～2015～405～2020～40Fe2O3、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。灰成分和灰熔點有關，目前按灰熔點（ ST軟化溫度℃）分為四類：難熔灰分＞1500℃；高熔灰分＞1250～1500℃；低熔灰分＞1100～1250℃；易熔灰分＜1100℃。一般含SiO2和Al2O3高的煤其灰熔點高，含F(xiàn)e2O3、CaO、MgO、K2O、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(shù)。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，其粘度應＜250泊；液態(tài)排渣鍋爐中，粘度50～100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 Al2O3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45～60% 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》 P88～89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(shù)據(jù)點的集中和分散的程度，也是一種相對的比較方法，由于這種方法簡單并且較直觀地可比較不同對象數(shù)據(jù)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(shù)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(shù)據(jù)點越分散，反之曲線越陡，表示數(shù)據(jù)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(jù)之一。100 m2＋m5粘結性指數(shù)= ( ＋m3＋m4) 3m1 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(shù)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(jù)測定煤揮發(fā)分時，殘留在坩堝中的焦渣的特征 ,可大致判斷煤的粘結性。我國將坩堝膨脹序數(shù)劃分為七級，其特征見下表。煤灰的熔渣指數(shù)和結污指數(shù)（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

粘結性名稱焦渣外形示編號焦渣外觀特征說明意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焦渣的表面有銀灰色金7膨脹熔融粘結屬光澤，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顯地暴露于熱輻射的面壁上的熔融的灰渣。 熔渣指數(shù)是由煤灰的堿酸比乘以煤的干基全硫來進行計算的。Fe2O3＋CaO＋MgO＋K2O＋Na2O 煤灰的堿酸比=SiO2＋Al2O3＋TiO2煤灰的熔渣指數(shù)（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(shù)是根據(jù)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(shù)（ 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/（CaO＋MgO）]、含硅率（硅值）等指數(shù)對煤灰在鍋爐內的動態(tài)也都有關。SiO2硅值=SiO2＋Fe2O3＋CaO＋MgO美國機械工程師協(xié)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指數(shù)(堿酸比×Na2O%)＜0.20.2～0.5＞0.5～1.0＞1.0Na2O含量(%)＜0.50.5～1.0＞1.0～2.5＞2.5煤中的堿性氧化物總量(%)＜0.30.3～0.45＞0.45～0.6＞0.6結污類＜0.20.2～0.3＞0.3～0.5＞0.5煤中的氯含量(%)在925℃時(公斤/厘米2)＜6.896.89～34.47＞34.47～110.32＞110.32煤灰燒結強度＜10001000～5000＞5000～16000＞16000在1700℉時(磅/英寸2)T250℃＞12751400～11501245～1120＜1200℉＞23252550～21002275～2050＜2200熔渣類熔渣指數(shù)(堿酸比×St,d)＜0.60.6～2.0＞2.0～2.6＞2.6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