潔凈煤技術課件

緒論1.1能源概況世界能源中國能源一二三煤炭開發(fā)利用與環(huán)境一、世界能源能源：亦稱能量資源或能源資源，是指可產(chǎn)生各種能量或可作功的物質的統(tǒng)稱。按能源的產(chǎn)生方式，可分為一次能源和二次能源。一次能源指天然能源，二次能源指由一次能源加工轉換而成的能源產(chǎn)品。能源是人類生存與經(jīng)濟發(fā)展的物質基礎。據(jù)BP公司統(tǒng)計，2011年世界一次能源消耗總計12274.6百萬噸油當量。雖然在一次能源消費結構中占的比例大于煤炭（表1-1），但由于石油分布的不均勻性和消費比重高于儲量的狀態(tài)，儲量占絕對優(yōu)勢的煤炭仍然受到重視。二、中國能源據(jù)IEA報告分析，2010年到2035年全球能源需求將增長1/3，中國將繼續(xù)鞏固其全球最大能源消費國位置；到2035年，其能源消費將比美國高出將近70%。我國是一個缺油，少氣的國家，目前我國煤炭資源占一次能源消費總量70%左右。煤炭提供了80%的電力能源，70%的工業(yè)燃料，60%化工原料和80%的民用燃料。盡管隨著我國能源結構的調整，煤炭的比重會逐漸下降，但因其資源的豐富和價格的相對穩(wěn)定，仍將是動力生產(chǎn)的首選燃料，其主導地位不會變。三、煤炭開發(fā)利用與環(huán)境煤炭在能源結構中占有相當高的比例，煤炭也是制造污染最多的能源資源。煤炭的組成分為有機組分和無機組分。其中，有機組分主要是由C、H、O、N、S等元素組成的高分子有機化合物；無機組分則主要是礦物質和水分。煤炭的燃燒過程中形成TSP、SO2、NOx、CO2和微量重金屬等。這也是造成我國煤煙型大氣污染的最根本原因。中國科學院專家曾測算：預計到2020年，中國的SO2排放量將達4056萬-5738萬t，NOx排放量將達3521萬-4982萬t，污染氣體減排壓力十分巨大，形成對我國可持續(xù)發(fā)展的重大威脅。從社會發(fā)展和客觀需要出發(fā)，如何在煤炭加工、燃燒、轉化和污染控制等新技術上減少污染并提高效率，已經(jīng)成為世界各國亟待解決的重要問題。1.2潔凈煤技術潔凈煤技術的概念與分類中國潔凈煤一二三世界主要經(jīng)濟體潔凈煤發(fā)展戰(zhàn)略四發(fā)展?jié)崈裘杭夹g的意義一、潔凈煤技術的概念與分類潔凈煤技術（CCT）：指煤炭從開發(fā)到利用的全過程中，旨在減少污染排放和提高利用效率的加工、轉化、燃燒和污染控制等高新技術的總稱；它是使煤炭作為一種能源應達到最大限度潛能的利用，而釋放出的污染控制在最低水平，達到煤炭的清潔利用的技術。潔凈煤技術由潔凈開采技術、燃前加工與轉化技術、燃中處理及集成技術和燃后處理技術構成（表1-3）。二、中國潔凈煤“中國潔凈煤”的構想是以實現(xiàn)煤作為燃料的潔凈化為最終目的，在煤炭燃燒或利用之前對可能排放的所有污染物（CO2除外）進行有效控制，即“中國潔凈煤”的核心是煤的燃燒或利用前的加工與轉化。選煤、水煤漿、型煤與動力配煤都屬于煤炭加工技術的范疇。選煤是指煤炭經(jīng)過加工方法去除成煤和開采時混入的無機礦物雜質，脫除大部分灰分和硫分，對不同質量的產(chǎn)品分別利用，對脫除的尾礦集中治理。水煤漿是由煤、水和添加劑按一定比例制成的一種低污染、高效率的代油煤基流體燃料，可以像油一樣泵送、霧化、貯存和穩(wěn)定燃燒。該技術在中國已經(jīng)步入商業(yè)化階段。型煤加工是用粉煤或低品質煤制成具有一定強度和形狀的煤制品的煤炭加工技術。在加工過程中，由于煤的物理和化學特性同時發(fā)生變化，克服了原煤存在的一些缺陷，而使煤的性質得到改善。動力配煤技術是根據(jù)用戶燃煤設備所需的煤質指標，將不同類別、不同性質的煤經(jīng)過篩選、破碎和按比例配合等過程（必要時加入添加劑），實現(xiàn)煤質互補，優(yōu)化產(chǎn)品結構，滿足用戶所需煤質指標的技術。煤炭轉化是煤炭經(jīng)過熱加工或化學加工轉變成新的物質（或熱能）的各種工藝過程。我國從20世紀90年代初提出發(fā)展?jié)崈裘杭夹g，國家陸續(xù)出臺了一系列促進潔凈煤技術發(fā)展的法規(guī)和政策，已有不少技術得到產(chǎn)業(yè)化應用，同時一些技術也正處于工業(yè)示范或研究開發(fā)階段。三、世界主要經(jīng)濟體潔凈煤發(fā)展戰(zhàn)略1、美國的潔凈煤戰(zhàn)略與對華合作自奧巴馬總統(tǒng)上臺以來，美國制定了一系列應對氣候變化和清潔能源方面的政策。美國的碳捕集與封存技術（CCS）對碳捕集在煤炭燃燒前和燃燒后都有進行，然后利用管道運輸系統(tǒng)把捕集到的CO2運往儲存地。美國Flour公司對燃煤電廠進行的CCS技術具有典型的代表性，迄今為止，該公司在全球擁有35個重量級生產(chǎn)許可證和多項專利技術。中美兩國合作共建了中美清潔能源研究中心，雙方各拿出1500萬美元啟動資金，在各自國內建立總部。2、歐盟的潔凈煤戰(zhàn)略與中歐合作歐盟計劃在2020年完成單位GDP降低20%的能源消耗。長期來看，歐盟計劃在2020年以后，對所有化石能源發(fā)電廠使用和推廣CCS技術。歐盟與中國在研究和發(fā)展歐盟框架計劃項目（FP7）以及氣態(tài)燃料制氫技術方面一直進行著卓有成效的合作。3、日本的新潔凈煤政策日本把能源利用的3E作為能源政策的基礎，即經(jīng)濟性（Economy）、供應穩(wěn)定性（EnergySecurity）和環(huán)境適宜性（Environment）。日本推行的CoolGen計劃，通過IGCC和CCS技術實現(xiàn)燃煤發(fā)電的零排放。日本將立足于實現(xiàn)環(huán)保清潔的燃煤發(fā)電技術，面向亞洲乃至世界，進行技術的推廣和普及。4、俄羅斯煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展自1954年起，前蘇聯(lián)就開始了煤制液體燃料的研究，主要是Kansk-Achinsk盆地生產(chǎn)合成液體燃料。煤制液體燃料技術在1960-1980年間發(fā)展迅速，以固體加熱轉化為基礎的煤液化技術成為世界最先進的技術之一。俄羅斯科學院西伯利亞分院建有煤炭及煤炭燃料化工研究所，他們探索的合成液體燃料和發(fā)電聯(lián)合的基本模式為：煤氣化生產(chǎn)合成氣+合成氣催化合成液體燃料+合成液體燃料發(fā)電。5、印度的煤炭可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略印度經(jīng)濟的快速增長對能源的需求缺口越來越大，在印度“十一五”規(guī)劃（2007-2012年）期間，印度新增電力裝機容量的68%用煤作為燃料，長遠預計要求印度最低產(chǎn)煤能力達到16億t/a。印度對煤炭的潔凈利用主要體現(xiàn)在煤層氣的開發(fā)和煤炭的氣化。印度與美國政府合作，為中央礦山規(guī)劃設計研究院有限公司建立礦井瓦斯和煤層氣數(shù)據(jù)庫，用以促進潔凈煤技術的發(fā)展。四、發(fā)展?jié)崈裘杭夹g的意義我國能源資源條件和現(xiàn)有經(jīng)濟條件還不足以支撐大規(guī)模用油、氣作為一次能源，如何能高效、節(jié)能和清潔的把煤炭利用好是我國能源史上的大問題。由煤炭而引發(fā)的環(huán)境問題、資源問題和能源問題三者交互影響，已成為限制我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的關鍵因素，出路之一即是實施中國潔凈煤戰(zhàn)略。發(fā)展?jié)崈裘杭夹g對于改善終端能源結構，形成循環(huán)經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)能源、經(jīng)濟、環(huán)境協(xié)調發(fā)展將起到積極的促進作用。發(fā)展?jié)崈裘杭夹g，可以在充分利用我國豐富煤炭資源的前提下，解決環(huán)境污染問題；還可將煤炭轉化為清潔的油、氣，在相當程度上可以緩和我國石油、天然氣供應的不足，保障能源安全。大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g，對于保障高效、清潔的能源供應將起到相當重要的作用，是現(xiàn)實經(jīng)濟條件下實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

煤及煤的特性第一節(jié)煤的結構

一、煤的大分子構成煤具有分子聚合物的結構，但又不同于一般的聚合物，它沒有統(tǒng)一的聚合單體。煤的大分子是由多個結構相似的“基本結構單元”通過橋鍵連接而成。這種基本結構單元類似于聚合物的聚合單體，它可分為規(guī)則部分和不規(guī)則部分。1、煤大分子規(guī)則部分煤大分子規(guī)則部分由幾個或十幾個苯環(huán)、脂環(huán)、氫化芳香環(huán)及雜環(huán)（含氮、氧、硫等元素）縮聚而成，稱為基本結構單元的核或芳香核。2、基本結構單元的不規(guī)則部分

基本結構單元的縮合環(huán)上連接有數(shù)量不等的烷基側鏈、官能團和橋鍵，這些基團和官能團是煤分子結構單元的不規(guī)則部分。2、基本結構單元的不規(guī)則部分連接在縮合環(huán)上的烷基側鏈是指甲基、乙基、丙基等基團。烷基側鏈的平均長度隨煤化程度提高而迅速縮短。煤分子上的官能團主要是含氧官能團，有羥基、羧基、羰基、甲氧基等。煤中含氧官能團隨煤化程度提高而減少，其中甲氧基消失得最快，在年老褐煤中就幾乎不存在了；其次是羧基，到中等煤化程度的煙煤時，羧基已基本消失；羥基和羰基在整個煙煤階段都存在，甚至在無煙煤階段還有發(fā)現(xiàn)。2、基本結構單元的不規(guī)則部分

煤中除含氧官能團外，還有少量的含氮官能團和含硫官能團。含氮官能團主要是吡啶和喹啉的衍生物和胺基等；含硫官能團多以硫醇、硫醚和二硫化物等形式存在。3.煤中的低分子化合物對煤的分子結構有了一個較為準確的認識，將其總結如下幾點：(1)煤分子是由多個基本結構單元構成的高分子，其核心是縮合芳香核；(2)基本結構單元有不規(guī)則部分，即側鏈和官能團；(3)連接基本結構單元的是橋鍵；(4)氧、氮、硫以官能團形式存在；(5)分子中有低分子化合物的存在；(6)不同煤化程度的煤的結構存在差異

本田模型Wiser化學結構模型Hirsch物理結構模型

第二節(jié)煤的基本特征

一、煤的巖石類型1、鏡煤

2、亮煤3、暗煤4、絲炭1、鏡煤

鏡煤特點是均一、光亮化，具有內生裂隙，在成煤過程中，由植物的木質纖維組織經(jīng)凝膠化作用形成。鏡煤呈黑色、光澤強、結構均勻、性脆、具有貝殼狀斷口。鏡煤內生裂隙發(fā)育，裂隙面呈眼球狀，隨煤化程度加深，顏色由深變淺，光澤變強，內生裂隙增多。2、亮煤

光澤次于鏡煤、具有微細層理，呈黑色，其光澤、脆性、密度、結構均勻性和內生裂隙發(fā)育程度都次于鏡煤。

3、暗煤

光澤暗淡、堅硬、表面粗糙。呈灰黑色、內生裂隙不發(fā)育、密度大、堅硬且具有韌性，層理不清晰，呈粒狀結構，斷口粗糙。4、絲炭

有絲絹關澤、纖維狀結構、性脆。外觀像木炭，灰黑色，質疏松多孔，性脆、易碎、在煤粉中含量較多。二、煤的光澤巖石類型1、光亮煤

2、半亮煤3、半暗煤4、暗淡煤1、光亮煤

光亮煤是煤層中總體相對光澤最強的類型，其含有大于75%的鏡煤和亮煤，含少量暗煤和絲炭。光亮煤具有貝殼狀斷口，內生裂隙發(fā)育，較脆，易破碎。2、半亮煤

半亮煤是煤層中總體相對光澤較強的類型，其中鏡煤和亮煤含量大于50%-75%，其余為暗煤，也可能夾雜絲炭。半亮煤內生裂隙發(fā)育，有菱角狀斷口。3、半暗煤

半暗煤是煤種中總體相對光澤較弱類型，其中鏡煤和亮煤的含量僅為25%-50%，其余為暗煤，也夾雜絲炭。半暗煤硬度、韌度、密度都較大。

4、暗淡煤

暗淡煤是煤層中總體相對光澤最弱的類型，其中鏡煤和亮煤含量小于25%，其余為暗煤，也夾少量絲炭。暗淡煤呈塊狀構造，層理不明顯，內生裂隙不發(fā)育，煤質堅硬，韌性大，密度大。三、煤的顯微組分1、煤的有機顯微組分2、煤的無機顯微組分1、煤的有機顯微組分（1）鏡質組

鏡質組是由成煤植物的木質纖維組織，經(jīng)過腐殖化作用和凝膠化作用所形成的顯微組分。在煤化程度低的煙煤中，鏡質組的透光率為橙色-橙紅色，隨煤化程度不斷加深，反射率增大，反射色變淺，由深灰色變?yōu)榘咨煌腹馍兩睿沙燃t色變?yōu)樽厣?，直至不透明?/p>

（2）惰質組

惰質組是由成煤植物的木質纖維組織受絲炭化作用轉化形成的顯微組分。油浸反射光下呈灰白色-亮白色，反射力強，中高突起，透射光下呈棕黑色，為透明或不透明。一般不發(fā)熒光。（3）殼質組

殼質組主要來源于高等植物的繁殖器官、保護組織、分泌物和菌藻類，以及這些相關的降解物。從低煤級的煙煤到中煤級煙煤，殼質組在透射光下呈檸檬黃色-黃色-橘黃色-紅色，輪廓清晰，外形特征明顯，在油浸反射光下呈灰黑色到深灰色，反射率比其他顯微組分都低，突起由中高突起降到微突起。2、煤的無機顯微組分（1）粘土類礦物粘土類礦物包括：高嶺土、水云母等礦物，它是礦物質的主要成分。其鏡下特征：呈灰色、棕黑色、暗灰色或灰黃色，輪廓清晰，表面不光滑，呈顆粒狀或團塊狀結構。反光油浸鏡下呈帶灰的深綠色，輪廓及結構不清楚；在煤中呈薄層狀、透鏡狀、浸染狀和不規(guī)則形態(tài)出現(xiàn)。（2）硫化物類礦物

硫化物類礦物包括：黃鐵礦、白鐵礦等礦物。其鏡下特征：反光油浸鏡下為強亮黃白色，突起很高，輪廓清楚，表面不太平整。填充于裂隙及孔洞中。（3）碳酸鹽類礦物

碳酸鹽類礦物包括：方解石及菱鐵礦等礦物。其鏡下特征：在反光干物鏡下為灰色，中突起或低突起。表面平整光滑，有內反射現(xiàn)象；多填充于有機組分的細胞腔或小裂隙中；菱鐵礦常呈結核狀，球粒狀集合體。（4）氧化物類礦物氧化物類礦物包括：石英、蛋白石等礦物。其鏡下特征：石英多為單個顆?；蜉^大的塊體出現(xiàn)，反光干物鏡下為深灰色或灰色，輪廓清晰，表面光滑，突起很高且出現(xiàn)黑色邊緣。四、煤巖學的應用1、煤的成因研究2、煤的可選性研究3、評價煤質、指導煤炭加工利用

第三節(jié)煤的化學組成一、煤的工業(yè)分析

1、煤中的水分2、煤的灰分

3、揮發(fā)分和固定碳4、焦渣特征1、煤中的水分（1）煤中水分的特點：水分是煤中的重要組成部分，是煤炭質量的重要指標。煤中的水分一般是指與煤呈物理態(tài)結合的水，它吸附在煤的外表面和內部孔隙中。因此，煤的顆粒越細、內部孔隙越發(fā)達，煤中吸附的水分就越高。（2）煤中水分的來源煤中的水分有三種來源，即在成煤過程中，環(huán)境中的水隨著成煤過程進入煤中；在煤層形成后，地下水進入煤層的裂隙、孔隙中；開采、洗選、運輸、儲存過程中進入煤中。

（3）外在水分、內在水分

煤中的水分可分為兩類，即在常溫的大氣中易于失去的水分和不易失去的水分，前者稱為外在水分，后者稱為內在水分。內在水分和外在水分之和稱為全水分。嚴格地說，外在水分是指煤放置在大氣中使水分不斷蒸發(fā)，當煤中水的蒸氣壓與大氣中水蒸氣分壓達到平衡時，煤中水分不再變化。這時所失去的水分占煤樣質量的百分數(shù)就是外在水分，用表示。而殘留在煤內部孔隙中沒有蒸發(fā)出來的水分稱為內在水分，用表示。（4）收到煤樣和收到基水分按照一定的采樣標準從商品煤堆、商品煤運輸工具或用戶煤場等處所采煤樣，稱為應用煤樣，將應用煤樣送到化驗室后稱為收到煤樣，它含有的水分占收到煤樣質量的百分數(shù)稱為收到基水分，也稱全水分，用或表示。外在水分和內在水分構成了收到基水分。(5)煤的最高內在水分煤的最高內在水分是指煤樣在30℃，相對濕度達到96%的條件下吸附水分達到飽和時測得的水分，用符號表示。這一指標反映了年青煤的煤化程度，用于煤質研究和年青煤的分類。2、煤的灰分

煤樣在規(guī)定條件下完全燃燒后得到殘渣，該殘渣的質量占測定煤樣質量的百分數(shù)稱為灰分產(chǎn)率，簡稱為灰分灰分產(chǎn)率用Ａ表示。煤的灰分不是煤中的固有組成，而是由煤中的礦物質轉化而來的。煤的灰分與礦物質有很大的區(qū)別，首先是灰分的產(chǎn)率比相應的礦物質含量要低，其次是在成分上有很大的變化。礦物質在高溫下經(jīng)分解、氧化、化合等化學反應之后才轉化為灰分。

3、揮發(fā)分和固定碳

在高溫條件下，將煤隔絕空氣加熱一定時間，煤的有機質發(fā)生熱解反應，形成部分小分子的化合物，在測定條件下呈氣態(tài)析出，其余有機質則以固體形式殘留下來。呈氣態(tài)析出的小分子化合物稱為揮發(fā)分，以固體形式殘留下來的稱為固定碳。實際上，固定碳不能單獨存在，它與煤中的灰分一起形成焦渣，從焦渣中扣除灰分就是固定碳了。揮發(fā)分用表示，固定碳用表示。

影響揮發(fā)分的因素：煤的揮發(fā)分主要決定于其煤化程度，但成因類型和煤巖組分也有影響。腐植煤的揮發(fā)分低于腐泥煤。這是因為成煤原始植物和結構的差異引起的。腐植煤以稠環(huán)芳香族物質為主，受熱不易分解，而腐泥煤則以脂肪族為主，受熱易裂解為小分子化合物成為揮發(fā)分。殼質組的揮發(fā)分最高，鏡質組次之，惰質組最低。二、元素分析二、元素分析１、煤中的碳元素2、氫元素在煤分子上的位置3、煤中的氧元素4、煤中的氮元素5、煤中的硫元素6、煤中的有害元素7、煤中的伴生元素１、煤中的碳元素

影響碳含量的因素與煤化程度、煤巖組成及成因類型有關。（1）煤化程度：煤化程度提高，煤中的碳元素逐漸增加，從褐煤的60％左右一直增加到年老無煙煤的98％。（2）煤巖組成：在煤化程度相同的煤中，煤巖組成的碳含量：惰質組＞鏡質組＞殼質組。（3）成因類型：腐植煤的碳含量＞腐泥煤的碳含量。2、氫元素在煤分子上的位置影響氫含量的因素有以下幾方面：（1）煤化程度：隨煤化程度的提高而呈下降趨勢。從低煤化度到中等煤化程度階段，氫元素的含量變化不十分明顯，但在高變質的無煙煤階段，氫元素的降低較為明顯而且均勻，從年輕無煙煤的4％下降到年老無煙煤的2%左右。（2）煤巖組成：在煤化程度相同的煤中，煤巖組成中的氫含量：殼質組＞鏡質組＞惰質組。（3）成因類型：腐泥煤＞腐植煤的氫含量。3、煤中的氧元素影響氧含量的因素主要有以下幾方面：（1）煤化程度：隨煤化程度的提高，煤中的氧元素迅速下降，從褐煤的23％左右下降到中等變質程度肥煤的6%左右，此后氧含量下降速度趨緩，到無煙煤時大約只有2%左右。氧元素在煤燃燒時不產(chǎn)生熱量，在煤液化時要無謂地消耗氫氣，對于煤的利用不利。

（2）風化：風化后煤的氧含量急劇增大。（3）煤巖組成：在煤化程度相同的煤中，煤巖組成中的氧含量：鏡質組＞惰質組＞殼質組。（4）成因類型：腐植煤的氧含量＞腐泥煤的氧含量。4、煤中的氮元素氮也是組成煤有機質的元素之一，主要存在于煤分子的雜環(huán)和氨基上。煤中的氮元素含量較少，一般為0.5％～1.8％。

5、煤中的硫元素（1）煤中硫的分類煤中硫以無機硫和有機硫的形態(tài)存在，兩者合稱為全硫。有機硫主要來自成煤植物和微生物的蛋白質，均勻地分布在煤的有機質結構之中，通常以噻吩、硫茚、硫醚、硫蒽、二硫蒽和硫醌等結構存在。無機硫又可分為硫化物硫和硫酸鹽硫兩類，主要來自礦物質中的各種含硫化合物。硫化物硫絕大多數(shù)以黃鐵礦形態(tài)存在。此外還有少量的白鐵礦。硫酸鹽硫主要以石膏形態(tài)存在，少數(shù)以綠礬以及其它硫酸鹽形式存在。

（2）煤中硫的危害

高硫煤用作燃料時，燃燒后產(chǎn)生的二氧化硫氣體，嚴重污染環(huán)境，造成公害。用高硫煤制半水煤氣時，由于煤氣中硫化氫等含硫氣體較多且不易脫凈，會使合成氨催化劑毒化而失效，影響操作和產(chǎn)品質量。煤中的硫化鐵硫能促進煤的氧化和自燃，對于煤的貯存是不利的，同時也造成煤的灰分增加和熱值下降等。煤在煉焦時，約60%的硫進入焦炭，如果煤的硫分高，將會影響鋼鐵質量，因為鋼鐵中如果含硫量超過0.07%，會使其產(chǎn)生熱脆性而無法軋制成材。

6、煤中的有害元素煤中的有害元素主要有硫、磷、氯、砷、氟等，它們的危害主要表現(xiàn)在煤炭應用過程中會產(chǎn)生有害的物質，對人體造成損害、對環(huán)境造成污染，或是對產(chǎn)品質量造成危害。7、煤中的伴生元素

煤中常見的伴生元素有鈾、鍺、鎵、釩、釷、錸、鈦、鈹、鍶、鋰等。

表1-1煤中主要元素隨煤化程度變化規(guī)律表

第四節(jié)煤的一般性質一、煤的物理性質和物理化學性質二、煤的化學性質一、煤的物理性質和物理化學性質1、煤的密度（1）真(相對)密度

20℃時煤的質量與同體積(不包括煤的所有孔隙)水的質量之比為煤的真（相對）密度。真密度是煤的主要物理性質之一，在研究煤的分子結構、確定煤化程度、制定煤的分選密度時，都會用到煤的真密度。①成因類型②礦物質的影響③煤化程度的影響（2）煤的視(相對)密度

20℃時煤的質量與同體積（僅包括煤粒的內部孔隙）水的質量之比為煤的視相對密度。視相對密度是表示煤物理特征的一項指標，用于煤礦及煤田地質勘探部門計算煤的儲量，另外，在儲煤倉的設計、煤的運輸、磨碎、燃燒等過程的有關計算中也都需要該項指標。（3）煤的堆積密度

20℃下煤的質量與同體積（包括煤的內外孔隙和煤粒間的空隙）水的質量之比，用表示。堆積密度的大小除了與煤的真密度有關外，主要決定于煤的粒度組成和堆積的密實度。2、煤的機械性質（1）煤的硬度①刻劃硬度②顯微硬度（2）煤的可磨性

煤的可磨性是指煤磨碎成粉的難易程度。其基本依據(jù)是研磨煤粉所消耗的功與新產(chǎn)生的表面積成正比。在低煤化度階段，隨煤化程度的增加，煤的可磨性緩慢增加，在碳含量為87%～90%時，可磨性迅速增大，在碳含量為90%左右達到最大值，此后隨煤化程度的進一步提高而迅速下降。（3）煤的熱性質煤的熱性質包括比熱容和導熱性。煤的比熱容是在一定的溫度范圍內，單位質量的煤溫度升高1℃所需的熱量。室溫下，煤的比熱容為1.0-1.266KJ/(kg·K)。煤的導熱性包括煤的導熱系數(shù)和導溫系數(shù)兩個基本常數(shù)。煤的導熱系數(shù)與其水分、灰分、溫度及煤種有關。煤中的水分增大，煤的導熱系數(shù)將變大；煤的導熱系數(shù)與溫度成正比關系，隨溫度的上升而增大；腐植煤中泥炭的導熱系數(shù)最低，煙煤的導熱系數(shù)明顯高于泥炭，煙煤中的焦炭和肥煤的導熱系數(shù)最小，無煙煤具有更高的導熱系數(shù)。

（4）煤的電性質①煤的導電性②煤的介電常數(shù)（5）煤的光性質

煤的透光率是指煤樣在100℃的稀硝酸溶液中處理90，所得有色溶液對一定波長（475）的光的透過率。有色溶液透光率的測定有分光光度計法和目視比色法兩種。分光光度計法因其重現(xiàn)性差，一般用得不多，我國國家標準采用目視比色法測定有色溶液的透光率，用表示。（6）煤的磁性質

煤的有機質一般具有抗磁性，即在外磁場的作用下產(chǎn)生的附加磁場與外磁場的方向相反。磁化率是指磁化強度（抗磁性物質是附加磁場強度）與外磁場強度之比.（7）煤的潤濕性煤的潤濕性間的作用力大于液體分子間的作用力，則固體可被液體潤濕，反之，則不能。當液體和固體接觸時，如果固體分子與液體潤濕。圖1-1煤的潤濕現(xiàn)象（8）煤的潤濕熱①潤濕熱的本質：年輕煤的潤濕熱較高，但隨著煤化程度的提高而急劇下降，在碳含量為90％左右達到最低值，以后又有所上升。潤濕熱的產(chǎn)生實際上是液體在煤的孔隙內表面上發(fā)生吸附作用的結果。吸附作用越強，比表面積越大，潤濕熱就越高。②潤濕熱的影響因素介質的種類、礦物質的含量等均對潤濕熱有影響，但主要與比表面積有關。試驗表明，煤的潤濕熱大致為0.39-0.42J/m2。利用潤濕熱可以大致估計煤的比表面積，但不準確。（9）煤的孔隙率和比表面積①煤的孔隙率②煤的比表面積①煤的孔隙率表1-2煤中孔徑的劃分二、煤的化學性質1、煤的氧化（1）煤氧化的程度（2）煤的自燃表1-3煤的氧化程度（1）煤氧化的程度（2）煤的自燃防止煤自燃的措施是隔離空氣或增強通風，不使熱量積聚。具體可采取下列措施：（1）隔斷空氣。在水中或惰性氣體中貯存；儲煤槽密閉，煤堆盡量壓緊，上面可選擇蓋一層沒分、煤泥、黏土或重油；（2）通風散熱。不能隔斷空氣時可使用換氣筒等，對煤堆通風散熱；（3）通過分選減少黃鐵礦含量；（4）短時間貯存。二、其他的化學反應1、煤的加氫反應2、煤的氯化反應3、煤的水解反應第五節(jié)煤的利用特性一、煤的發(fā)熱量二、煤的熱解和粘結成焦性質一、煤的發(fā)熱量

1、煤發(fā)熱量的測定要點（1）稱量1g煤樣置于氧彈中，并將氧彈充入純氧2.6～3.0MPa，然后放入有水的內桶中；（2）點燃煤樣，煤樣燃燒釋放的熱量傳給內桶中的水；（3）測定內桶水溫，校正熱損失，即可計算彈筒發(fā)熱量，用表示。2、煤的發(fā)熱量影響因素（1）成因類型的影響（2）煤巖組成的影響（3）礦物質的影響（４）風化的影響（５）煤化程度的影響二、煤的熱解和粘結成焦性質1、煤的熱解（1）第一階段（室溫到350～400℃）：干燥脫氣階段（從室溫到活潑熱分解溫度）。褐煤在200℃以上發(fā)生脫羧基反應，約300℃開始熱解反應。煙煤和無煙煤的原始分子結構僅發(fā)生有限的熱解作用。（2）第二階段（活潑熱分解溫度到550℃）：

生成和排出大量揮發(fā)物（煤氣和焦油），在450～550℃氣體析出量最多。煙煤約350℃開始軟化，隨后是熔融、粘結，到550℃時結成半焦。這一階段的特征是活潑分解，以解聚和分解反應為主。煙煤在這一階段經(jīng)歷了軟化、熔融、流動和膨脹直到再固化，形成氣、液、固三相共存的膠質體。膠質體的數(shù)量決定了煤的粘結性和結焦性。（3）第三階段（550～1000℃）：

二次脫氣階段。半焦變成焦炭，以縮聚反應為主。析出的焦油量極少，揮發(fā)分主要是煤氣。煤氣的主要成分是，少量和的氧化物。從半焦到焦炭，一方面析出大量煤氣，另一方面焦炭本身的密度增加，體積收縮，導致生成許多裂紋，形成碎塊。焦炭的塊度和強度與收縮情況有直接關系。2、煤在熱解過程的化學反應（1）煤熱解中的裂解反應①橋鍵斷裂生成自由基②脂肪側鏈裂解③煤中的低分子化合物的裂解④含氧官能團裂解（2）煤熱解中的縮聚反應①膠質體固化過程的縮聚反應②從半焦到焦炭的縮聚反應圖1-2煤的芳香結構脫氫縮聚反應

③半焦和焦炭的物理化學性質變化表1-3芳香晶核尺寸的變化

2、煤的粘結與成焦圖1-3膠質體形成過程

測定煤粘結性和結焦性的方法可以分為以下三類：（1）根據(jù)膠質體的數(shù)量和性質進行測定，如膠質層厚度、基氏流動度、奧亞膨脹度等。（2）根據(jù)煤的粘結惰性物料能力的強弱進行測定，如羅加指數(shù)呵粘結指數(shù)等。（3）根據(jù)所得焦塊的外形測定，如坩堝膨脹序數(shù)和葛金指數(shù)等。

第七節(jié)中國煤的分類一、煤分類的指標

反映煤化程度的指標：反映煤化程度的指標主要有干燥無灰基揮發(fā)分、干燥無灰基氫元素含量、目視比色透光率、恒濕無灰基高位發(fā)熱量等。此外，在研究煤質時，還經(jīng)常用到碳元素含量、鏡質組最大反射率等。反映粘結性的指標：煤的分類中反映煤的粘結性指標，主要有粘結指數(shù)GRI、膠質層最大厚度Y、奧亞膨脹度b。二、我國原有煤的分類方案表1-4我國原有煤的分類方案表表1-4我國原有煤的分類方案表三、中國煤炭現(xiàn)行分類方案1、分類指標

現(xiàn)行的煤炭分類方案中，作為分類指標的有：燥無灰基揮發(fā)分、干燥無灰基氫元素含量、目視比色透光率、恒濕無灰基高位發(fā)熱量、粘結指數(shù)、膠質層最大厚度Y、奧亞膨脹度b。2、分類表示方法

現(xiàn)行的煤炭分類方案中，用漢字、符號、數(shù)碼三種表示法對煤進行分類。①漢字：如褐煤、長焰煤、氣煤等；②符號：漢語拼音字頭，如，，等；③數(shù)碼：根據(jù)分類指標數(shù)值的大小給定兩位數(shù)碼。３、中煤煤炭分類圖課后習題一、名詞解釋（1）凝膠化作用（2）外在水分（3）固定碳（4）黏結性（5）顯微煤巖組分（6）Mar(7)目視比色透光率（8）煤分子基本結構單元（9）結焦性二、簡答題1、簡述煤分子結構的構成。2、簡述煤的真密度隨煤化程度變化的規(guī)律并分析原因。3、如何防止煤的風化和自燃？4、中國煤炭新分類方案中有哪些分類指標，各指標反映了煤的什么性質？5、影響煤的密度的因素有哪些？

煤炭分選第一節(jié)概述煤炭分選（即選煤）：根據(jù)煤中各種組分的密度、表面物理化學性質以及其他性質的差異而將煤分選成不同質量產(chǎn)品的加工過程。隨著煤炭采掘機械化程度的提高，加之煤炭資源的日趨“貧、細、雜”化，原煤質量趨向惡化。在此形勢下，選煤已經(jīng)成為煤炭企業(yè)不可缺少的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。二無論是動力用煤，還是化工用煤或民用煤，煤中的硫分和灰分都是十分有害的。硫分在燃燒過程中產(chǎn)生SO2、SO3、H2S等酸性氣體嚴重污染大氣，煤炭的含硫量越高，SO2生成量也越高；就動力煤而言，灰分每增加1%，大約就得多消耗2%~2.5%的煤炭；國家標準規(guī)定煉焦精煤的灰分一般不應超過11.5%。選煤是一項經(jīng)濟有效的清潔煤生產(chǎn)技術，是潔凈煤技術的源頭技術，具有重大的經(jīng)濟和社會意義，它已成為煤炭工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。第二節(jié)煤炭分選與方法二跳汰選煤對不同煤質的煤具有廣泛的適應性，長期以來一直被作為主要的選煤方法。目前在我國的各種選煤方法中約占1/3的比例。重介質選煤的重介質旋流器分選技術取得了重大進展。這主要歸功于耐磨材料的應用，它延長了設備和管道的使用壽命，以及密度自動控制水平的提高，它使生產(chǎn)操作更加簡單。浮選主要是依據(jù)煤和矸石表面物理化學性質的差異對小于0.5mm細粒煤進行分選的選煤方法，近幾年在我國發(fā)展很快，但在應用中，只有煉焦煤選煤廠和用于高爐噴吹的無煙煤選煤廠選用浮選工藝。干法選煤在西部寒冷、水資源短缺地區(qū)以及易泥化煤種的分選過程中得到應用。但數(shù)量較少，且主要為風力選煤。搖床分選、螺旋分選、滾筒分選、水介質旋流器分選在我國小型易選煤礦也有應用，但應用的較少。目前我國選煤廠使用的選煤方法的具體情況如下：跳汰分選大約占26%，重介質分選大約占54%，浮選大約占14%，風選約占5%，其它方法約占1%。第三節(jié)煤炭重選跳汰選煤一二重介質選煤一、跳汰選煤跳汰選煤是指煤粒在垂直交變介質流中按密度分選的重選作業(yè)。所用的介質可以是水（水力跳汰），也可以是空氣（風力跳汰）。跳汰選煤的適應性較強，除非極難選煤，均可優(yōu)先考慮采用跳汰的方法處理。在一個跳汰周期內，床層經(jīng)歷了從緊密到松散分層再緊密的過程，顆粒受到了分選作用。分層最終結果是：密度低的礦粒集中在床層的上層（此即精煤）；密度高的礦粒集中在床層的最底層（此即矸石）。煤用跳汰機主要有空氣脈動跳汰機和動篩跳汰機。空氣脈動跳汰機按其結構可分為：篩側空氣室跳汰機（鮑姆跳汰機）和篩下空氣室跳汰機（高桑跳汰機）。這兩類跳汰機還可根據(jù)其用途、入選粒度和機械結構進行分類（1）篩側空氣室跳汰機（2）篩下空氣室跳汰機（3）動篩跳汰機跳汰機的分選效果取決于操作工藝制度，與入料性質及質量要求有關。風、水、給、排是跳汰機最主要的操作參數(shù)，各操作參數(shù)間互相聯(lián)系，決定了跳汰機分選床層的狀態(tài)。床層運動狀態(tài)決定了礦粒按密度分層的效果。實際操作中跳汰機入料性質波動要盡量小，給料速度要均勻，寬度方向要均勻，原煤要潤濕。要根據(jù)所要求的松散度調風量，各風室的風量由入料到排料依次減少。風量、風壓比篩下水更能影響松散度，增加風量可以提高吸啜作用，而增加水量卻減弱吸啜作用，應用時要靈活。分層結束，應及時、連續(xù)、合理地排出產(chǎn)物。二、重介質選煤重介質選煤是一種采用密度介于煤與矸石之間的液體作為分選介質的高效率的重力選煤方法。依所用的分選介質不同分為重液選煤和重懸浮液選煤。重介質選煤按分選力的不同可分為重力重介質選煤（重介質分選機）和離心力重介質選煤（重介質旋流器）兩種。重液主要包括有機溶液和無機鹽水溶液。重懸浮液是指高密度的固體微粒與水配制成懸浮狀態(tài)的兩相流體。重介質選煤一般都分級入選，分選塊煤常采用重介質分選機，分選末煤常采用重介質旋流器。重介質選煤的基本原理是阿基米德浮力定律，其分選效率高于其他選煤方法，入選粒度范圍寬（重介質分選機的入料粒度為6~1000mm，重介質旋流器的入料粒度為0.15~80mm），生產(chǎn)控制易于自動化，因而得到了十分廣泛的應用。（1）重介質分選機分選原理在靜止的懸浮液中，作用在顆粒上的力有重力G和浮力G0。因此，懸浮液中顆粒所受的合力F為：當δ<ρ時，顆粒上??；δ>ρ時，顆粒下沉；δ=ρ時，顆粒處于懸浮狀態(tài)。重介質分選機通過懸浮液流和刮板或提升輪分別把浮物和沉物排出，完成分選。（2）重介質旋流器分選原理在重介質旋流器中，顆粒所受離心力Fc為：則當δ<ρ時，F(xiàn)為負值，顆粒移向內螺旋流；當δ>ρ時，F(xiàn)為正值，顆粒被甩向外螺旋流。由此密度大于介質的顆粒和密度小于介質的顆粒得以分開。在旋流器中，由于離心力可比重力大幾倍到幾十倍，因而末煤的分選速度大大加快并實現(xiàn)分選效果的改善。第四節(jié)煤炭浮選浮選原理浮選藥劑一二三浮選機四浮選調漿一、浮選原理圖中礦物的上方是空氣中水滴在礦物表面的鋪展形態(tài)，從左至右，隨著礦物親水程度的減弱，水滴越來越難于鋪開而成為球形；圖中礦物下方是水中氣泡在礦物表面附著的形態(tài)，氣泡的形狀正好同水滴的形狀相反，從右向左，隨著礦物表面親水性的增強，氣泡變?yōu)榍蛐?。顯然，在水中親水性礦物難以與氣泡附著，可浮性差；而疏水性礦物易與氣泡附著，可浮性好。煤泥在調漿設備內配制成一定濃度的煤漿，加入浮選藥劑后充分攪拌以促進煤漿與浮選藥劑作用，調漿完成后的煤漿進入浮選設備，在浮選設備內的流場與充氣作用下，煤粒與氣泡相互碰撞。由于煤粒的表面潤濕性差，碰撞時易粘附到氣泡上，并隨著氣泡的升浮被氣泡帶到水面的礦化泡沫層形成浮選精煤；而矸石的潤濕性好，碰撞時不易與氣泡附著，仍留在礦漿中成為浮選尾煤。二、浮選藥劑浮選過程加入的能夠幫助浮選過程順利進行的藥劑稱為浮選藥劑。選煤用浮選藥劑既有有機化合物又有無機化合物，既有酸有堿又有不同的鹽類，按藥劑的用途可分為三類。①捕收劑能選擇性地作用于礦物表面并使其疏水的有機物質稱為捕收劑。捕收劑作用于礦物-水界面，通過提高礦物的疏水性，使礦粒能更牢固地附著于氣泡上而升浮。煤油和輕柴油是選煤使用最多的捕收劑。②起泡劑起泡劑為表面活性物質，主要富集在水、氣界面，促使空氣在礦漿中彌散成小氣泡，防止氣泡兼并，并提高氣泡在礦化和上浮過程中的穩(wěn)定性，保證礦化氣泡上浮后形成泡沫層刮出。在煤泥浮選過程中，多數(shù)起泡劑也在煤粒表面發(fā)生吸附并顯示捕收作用，醇類（如仲辛醇）是得到廣泛應用的起泡劑。③調整劑是改善捕收劑和起泡劑的作用效應的添加劑，具有增溶、分散和乳化作用。它在氣-液、液-液和固-液界面顯示作用，調整礦漿的性質，提高浮選過程的選擇性。調整劑多為表面活性物質，具有雜極性分子結構，如胺類鏈烷醇胺-妥爾油脂肪酸縮合物等。三、浮選機浮選機的種類繁多，差別主要表現(xiàn)在充氣方式、充氣攪拌裝置結構等方面。目前應用最多的分類法是按充氣和攪拌方式的不同將浮選機分為兩大類，即機械攪拌式和無機械攪拌式。

（一）機械攪拌式浮選機利用轉子-定子系統(tǒng)作為機械攪拌器實現(xiàn)充氣和攪拌的統(tǒng)稱為機械攪拌式浮選機；根據(jù)供氣方式的不同又細分為自吸機械攪拌式浮選機和充氣機械攪拌式浮選機兩種類型。自吸機械攪拌式浮選機具有如下特點：①攪拌力強，可保證密度和粒度較大的礦粒懸浮，并可以促進難溶藥劑的分散與乳化；②可依靠葉輪的吸漿作用實現(xiàn)中礦返回，省去大量砂泵；③對難選和復雜的礦石或希望得到高品位的精礦時，可保證得到較好的穩(wěn)定指標；④運動部件轉速高、能耗大、磨損嚴重、維修量大。充氣機械攪拌式浮選機具有以下的特點：①充氣量大，便于調節(jié)，對提高產(chǎn)量和調整工藝有利；②攪拌不起充氣作用，故轉速低、磨損小、能耗低、維修量??；③液面穩(wěn)定、礦物泥化少、分選指標好，但需壓力系統(tǒng)和管路。

（二）無機械攪拌式浮選機無機械攪拌式浮選機又稱為充（壓）氣式浮選機，最典型的即是浮選柱設備。與機械攪拌式浮選機比較，浮選柱具有結構簡單、占地面積小、耗電量低、易損件少等優(yōu)點；存在空氣管和尾礦管易堵塞、工作穩(wěn)定性差等缺點。

（1）傳統(tǒng)浮選柱

傳統(tǒng)浮選柱為高6~7m的圓柱體，低部裝有一組微孔材料制成的充氣器，上部設有給礦分配器，給入的礦漿均勻的分布在柱體的橫斷面上，緩緩下降，在顆粒下降的過程中與上升的氣泡碰撞，實現(xiàn)氣泡的礦化。（2）新型浮選柱

四、浮選調漿浮選是一個復雜的過程，調漿、礦化、分離等過程都會對浮選效果產(chǎn)生影響。調漿意味著為浮選藥劑和礦物間的反應提供足夠的混合和接觸時間，其主要任務是實現(xiàn)礦物的充分分散以及與藥劑的作用完全。近年來，研究人員在煤泥浮選前的礦漿分散、表面改性及混合動力學方面做了許多研究工作，并在藥劑乳化、顆粒分散等調漿技術方面取得了一些進展。（一）礦漿預處理器

（二）乳化器

提高浮選藥劑分散度的有效途徑之一是浮選藥劑的乳化。在相同的浮選藥劑添加量的條件下，其分散度越高，則油滴數(shù)越多，其直徑也越小，比表面積就越大，和煤粒接觸粘附的概率也就越高，從而節(jié)省浮選藥劑用量，提高浮選速度，改善分選效果。一般常用的乳化器有機械攪拌器、水噴射式乳化器、超聲波乳化器、膠體磨乳化器等。（三）表面改質機

第五節(jié)煤炭干法分選及其他選煤方法煤炭干法分選煤炭電磁選一二一、煤炭干法分選（一）空氣重介質流化床干法選煤物料在分選機中的分選過程是：經(jīng)篩分后的6~50mm塊狀物料與加重質分別加入分選機中，來自風包的具有一定速度的有壓氣體通過氣體分布器均勻作用于加重質而發(fā)生流化作用，在一定的工藝條件下形成具有一定密度的均勻穩(wěn)定的氣固兩相流化床。物料在流化床中按密度分層。小于床層密度的物料上浮，稱為浮物；大于床層密度的物料下沉，稱為沉物。分層后的物料分別由低速運行的無極鏈刮板輸送裝置逆向輸送，浮物如精煤從左端排料口排出，沉物如矸石或尾煤從右端排料口排出。（二）FX型風力搖床分選和FGX型干法選煤在我國得到比較廣泛應用的干法分選設備是FX型風力搖床和FGX型干選機；這兩種型號的干選機都是以空氣做分選介質的重力分選方法，在氣流和機械振動的共同作用下，使原煤在床面上按不同密度分為輕、重產(chǎn)品。二、煤炭的電磁選（一）煤粉摩擦電選技術微粉煤摩擦電選的原理：煤和礦物質顆粒在氣流夾帶作用下通過摩擦器，顆粒與摩擦器壁及顆粒與顆粒之間相互碰撞摩擦使得煤中的有機質和礦物質顆粒分別帶上極性相反的電荷；然后帶電顆粒群被引入高壓電場中，在電場力下，有機質和礦物質顆粒因帶電極性不同分別被吸引、吸附到極性相反的極板上，從而實現(xiàn)兩者的分離。（二）煤炭磁選脫硫技術得到良好的磁選脫硫效果，必須做到以下兩點：①將煤細粉碎使得其中的硫化礦物質等充分解離；②磁選前采用煤系礦物磁性強化技術以增大硫化礦物的比磁化率。第六節(jié)選煤工藝流程一典型選煤工藝二空氣重介質選煤工藝系統(tǒng)一、典型選煤工藝選煤廠對原煤的加工處理大致可分為原煤準備、分選和產(chǎn)品處理三個作業(yè)。準備作業(yè)是對原煤進行篩分、破碎、揀矸等環(huán)節(jié)，為分選作業(yè)準備好粒度適當?shù)脑海环诌x作業(yè)是使用各種分選設備將煤和矸石等礦物質雜物分離；產(chǎn)品處理作業(yè)主要是對選后的各類產(chǎn)物進行脫水、濃縮、過濾、壓濾和干燥等。目前中國的選煤工藝流程基本上是兩段（粗粒用重選，細粒用浮選）或兩段半（粗粒用重選，粗煤泥只回收，細粒用浮選）選煤模式，國內大型選煤設計企業(yè)和國外則大多數(shù)采用三段選煤模式，即增加粗煤泥分選。而中國的煤層賦存條件差，斷層多，頂?shù)装灞容^破碎，原煤性質差異大，隨著采煤機械化程度及原煤人選比例的提高，煤泥的產(chǎn)量將會大量增加。因此，在中國發(fā)展三段分選更加合理，最佳工藝為大直徑重介旋流器+粗煤泥分選+浮選。二、空氣重介質選煤工藝系統(tǒng)根據(jù)流化床選煤工藝的要求，空氣重介質流化床干法選煤工藝系統(tǒng)主要包括：原煤準備、篩分、分選、產(chǎn)品脫介及介質凈化回收、供風及除塵等。

水煤漿概論一、水煤漿的介紹

水煤漿是20世紀70年代發(fā)展起來的一種低污染、高效率、流動性強的代油新型煤基流體燃料，它是由一定級配粒度的煤粉、水和添加劑通過物理加工而成的漿體狀燃料，具有象油一樣的易于裝卸儲存及運輸?shù)奶攸c。

根據(jù)漿體濃度和制漿原料的不同，水煤漿可分為高濃度水煤漿、中濃度水煤漿、低濃度水煤漿、超純水煤漿、煤泥水煤漿、原煤水煤漿以及脫硫水煤漿等。不同種類水煤漿，其用途差別也較大。概論二、發(fā)展水煤漿的意義經(jīng)濟性水煤漿屬于煤基清潔燃料，鍋爐燃用水煤漿將會取得十分巨大的經(jīng)濟效益，如果以一臺4T/h的工業(yè)蒸汽爐為例，燃用水煤漿與燃用其它清潔燃料相比每月即可節(jié)約燃料成本5到17萬元。環(huán)保性

燃用含硫量低于1%的原煤制成的水煤漿，無須任何脫硫設備即可達到一類地區(qū)的環(huán)保標準。另外，可以爐前制漿，利用企業(yè)污水，如：造紙黑液、漿泊廢水、印染廢水等，制成水煤漿，達到以廢治廢的環(huán)保效果。安全性

水煤漿屬于非易燃流體，運輸、儲存和泵送過程在常溫下封閉進行，相對于油、氣、煤粉的易燃、易爆來說，其安全性大大提高。廣泛性

水煤漿適用于各種工業(yè)鍋爐，電站鍋爐，采暖鍋爐及冶金行業(yè)的加熱爐、均熱爐、煉鐵高爐，建材行業(yè)的隧道窯、干燥窯、燒結窯，化學行業(yè)的回轉爐、玻璃窯等。概論三、國內外水煤漿技術發(fā)展簡況我國水煤漿的研究晚于發(fā)達國家。

自1981年起我國水煤漿技術的開發(fā)，連續(xù)被列為國家“六五”、“七五”重大科技攻關項目。在“六五”實驗室階段開發(fā)研究的基礎上，“七五”、“八五”水煤漿技術開發(fā)的重點轉移到建立相當規(guī)模的水煤漿制備、燃燒、氣化等工業(yè)應用示范工程體系上，已開始步入工業(yè)化實用階段，可以大面積推廣應用。

我國的水煤漿制備技術已達到國際水平，產(chǎn)品具有良好的穩(wěn)定性和流動性，能滿足燃燒霧化的需求，到目前為止，建立了多個具有相當規(guī)模的制漿廠，如袞州廠(中日合資)、北京廠(中瑞合作建設)、棗莊八一廠，年生產(chǎn)能力均為250000t，還建立了質優(yōu)價廉的添加劑廠。概論三、國內外水煤漿技術發(fā)展簡況

美國是最早研究水煤漿的國家。從1979年起水煤漿技術的開發(fā)應用就已經(jīng)列入政府發(fā)展計劃，其水煤漿燃燒技術居世界領先水平。

瑞典是目前向國外輸出成套水煤漿制備和燃燒技術最多的，同時也是開發(fā)此技術最早、技術相對發(fā)達的國家。除進行一般的水煤漿技術研究外，瑞典還從事超低灰、潔凈煤漿的研究與開發(fā)，于1984年首次投產(chǎn)了250000t的商業(yè)性水煤漿廠。

日本水煤漿技術的應用主要針對大型電站鍋爐，80年代中、后期開始，日本就在常磐共同火

力公司的勿來電廠260t/h、1940t/h鍋爐進行水煤漿長期燃燒試驗，取得成功。其中194t/h

鍋爐上使用的燃燒能力為11t/h的大型燃燒器，是迄今為止世界上最大的燃燒器。

前蘇聯(lián)水煤漿技術起步較晚，但發(fā)展迅速，80年代中期采用意大利先進的水煤漿制備、長距

離管道輸送技術，與1989年在別洛沃建成了年產(chǎn)5Mt的水煤漿制備廠，通過長達260km的管道

輸送線路，供新西伯利亞6×200MW鍋爐燃用。概論

北京燕山石化燃用脫硫型水煤漿系統(tǒng)工程第一節(jié)煤的成漿性煤的成漿性一、成漿性的評定

煤的成漿性是指將煤制備成水煤漿的難易程度。煤的成漿性一般可以用所制煤漿在常溫下，剪切速率為l00s-1表觀黏度達l000mPa?s時煤漿濃度來衡量，即在此條件下，煤漿的濃度越高，該煤成漿性越好。

影響煤炭成漿性的因素有：空氣干燥基水分Mad，干燥基灰分Ad，干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf，哈氏可磨性指數(shù)HGI，空氣干燥基C、H、O、N等。張榮增教授采用逐步回歸分析方法，對煤炭成漿性的影響因素進行了研究，剔除了其中不顯著因素，建立了制漿濃度C%與煤的Mad、HGI、O（有氧數(shù)據(jù)時）的最優(yōu)回歸方程，以及制漿濃度C%與煤的Mad、HGI的最優(yōu)回歸方程，提出了評定煙煤成漿性難易指標D（D值越大，成漿性越差）和可制漿濃度C，并建立了成漿性難易指標D和可制漿濃度C的經(jīng)驗模型。成漿性易中等難很難指標D＜44-77-10＞10可制漿濃度C/%＞7272-6868-65＜65表3-1煤炭成漿性分類煤的成漿性二、影響煤炭成漿性的因素從煤炭成漿性評定的角度看，Mad、HGI和氧是影響煤炭成漿性主要。而實際上煤炭成漿性的影響因素是多方面的，煤質是影響成漿性的內因，即主要因素，如：含氧極性官能團、孔隙率及比表面積、內在水分、哈氏可磨性(HGI)、煤巖組分、礦物質、煤化程度等；粒度級配、添加劑的類型和用量也是影響成漿性的重要因素；另外，溫度、水質、制漿工藝等對煤炭成漿性也有影響。煤質粒度級配添加劑煤漿溫度水質制漿工藝煤的成漿性煤質對煤炭成漿性的影響（主要因素）含氧極性官能團含氧極性官能團主要影響煤炭顆粒煤表面的潤濕性，即親水性。制備水煤漿所用分散劑都是一些兩親的表面活性劑，其分子結構中一端是是非極性的親油基，另一端是極性的親水基，親油基吸附煤表面，親水基朝向水，使煤表面形成一層水化膜，提高煤的分散性以降低顆粒粘度?？紫堵始氨缺砻娣e孔隙率越發(fā)達，煤的比表面積就越大，吸附能力就越強，吸附的空氣量也就越大，在成漿后從煤漿析出，會造成煤漿"鼓包"、"發(fā)干"，給水煤漿的制備、存儲、運輸?shù)葞砝щy。另外，高孔隙率的煤在空氣中會機會吸附較多的水，使其內在水分增大；在制漿過程中會吸附大量添加劑，增大藥劑消耗。內在水分在水煤漿中，起到流動介質作用的水是水煤漿的外在水分。在全水分不變的情況下，水煤漿內在水分越高，相對外在水分就越低，那么煤漿的流動性就越差，表觀黏度就越大，即內在水分越高，就越難制的高濃度的水煤漿。煤的成漿性哈氏可磨性(HGI)煤的可磨性是指煤被磨碎成煤粉的難易程度。煤的可磨性指數(shù)HGI越大則容易粉碎，反之則較難粉碎?？赡バ院玫拿嚎梢灾频酶嗟奈⒓氼w粒，使煤炭顆粒合理級配成為可能，進而提高顆粒的堆積效率，制得高濃度的水煤漿。煤巖組分煤巖顯微組分有鏡質組、絲質組和穩(wěn)定組。鏡質組分中含有大量極性官能團，因此，鏡質組分高的煤成漿性差；絲質組分多孔結構，孔隙大，含碳高，最高內在水分含量高，哈氏可磨性指數(shù)減小，不易成漿；穩(wěn)定組成漿性較好。礦物質煤中不溶或難溶礦物質對煤漿的流動性幾乎無影響，而可溶性礦物質對水煤漿的流動性影響較大，主要原因是金屬陽離子與顆粒表面陰離子發(fā)生電中和作用，降低了顆粒的分散性，提高了水煤漿的黏度。煤中礦物質含量高，意味著煤灰分高?；曳指叩拿涸谥迫∠嗤瑵舛鹊乃簼{時，所用煤的體積數(shù)量小，因此水煤漿黏度低，流動性越好，所制得水煤漿熱值低，以及會對其應用有影響。煤的成漿性煤化程度煤化程度不同的煤，其各方面性質差別比較大，如：含氧極性官能團數(shù)量、煤孔隙率及比表面積越大、內在水分、可磨性指數(shù)HGI、煤巖組分等?？傮w規(guī)律為：隨著煤化程度的增加，煤的成漿性逐漸提高，到達中等變質程度煤時理論成漿性最好，隨著煤化程度繼續(xù)增加，煤的成漿性開始變差。這是因為：低變質程度的煤疏松多孔，含氧極性官能團多，內在水分高，制漿性就差；而中等變質程度的煤含氧極性官能團少，結構致密，內在水分低，故成漿性好；而高變質程度的煤內部裂隙增加，導致內在水分增加，成漿性變差。煤的成漿性三、提高煤炭成漿性的途徑煤炭顆粒改性提高煤炭的成漿性可以從提高煤炭質量來著手，如：低階煤的干燥脫水、熱解干餾提質等。另外，也可以通過改變煤炭顆粒表面性質的方法，來提高煤炭的成漿性，如：添加疏水性的表面活性劑來改變低階煤的表面疏水性，以遏制低階煤在制漿過程中的反吸附現(xiàn)象，進而提高添加劑的分散效能，增強煤漿的抗剪切、抗溫升和抗老化的能力等，從而提高低階煤的成漿性。配煤制漿煤種成漿性能與煤質特征密切相關，變質程度較低的煤種成漿性差，而變質程度較深的煤種成漿性好。因此，對于成漿性差的煤種，改善其成漿性能的途徑之一，可通過配入一定比例的易成漿煤種，達到改善其成漿性能的目的。另外，配煤技術的實施，還可擴大原料煤種的適用范圍，實現(xiàn)原料多樣化及資源的合理利用。煤的成漿性超聲波強化在制漿過程中，利用超聲波輻照的分散作用，可以使煤漿中的煤粒團聚狀態(tài)由大粒子簇向小粒子簇轉變；利用超聲波輻照的空化作用能夠破碎煤漿中的煤粒,使其由大粒子向小粒子轉變；利用超聲波輻照的擴孔作用,可以使煤的真密度的減小。因此，通過超聲波處理，煤炭的成漿性能得到很大程度的強化改善。磁化強化在制漿過程中，煤漿經(jīng)適當?shù)拇艌鰪姸群痛呕瘯r間處理后，可使其制漿濃度提高，即提高其成漿性。主要是因為：水煤漿經(jīng)磁化處理后，一方面其黏度顯著降低,另一方面改善了顆粒與添加劑的吸附，使藥劑吸附量增加。煤的成漿性第二節(jié)水煤漿粒度水煤漿粒度一、粒度的表征顆粒粒度在制漿過程中，為了所制得水煤漿能充分燃燒，要求水煤漿中煤炭顆粒磨到很細的粒度。因此，水煤漿顆粒其實是一種嚴格意義上的粉體顆粒。粉體顆粒是指在物質的本質結構不發(fā)生改變的情況下，分散或細化而得到的固態(tài)基本顆粒?；绢w粒是指沒有堆積、絮聯(lián)等結構的最小單元，即一次顆粒。水煤漿的煤粉是在一定程度上團聚了的二次顆粒。這是因為水煤漿煤粉由于比較微細，表面活性比較大，而導致的團聚。由于粉體是具有粒度分布的大量固體顆粒的分散相，因此不能用單一的顆粒大小來描述。因此，粉體的粒度是構成粉體的顆粒群的平均粒徑大小。實際粉體的顆粒形狀有球狀、條狀、多邊形狀、片狀或各種形狀兼有的不規(guī)則體。表征顆粒群粒度的方法有：等面積球相當徑、等體積球相當徑、篩分直徑、等沉降速度相當徑、顯微鏡下測得的顆粒徑等。粒度分布水煤漿中的固體粒度堆積時，希望不同大小的煤粒能夠互相充填，顆粒間盡可能地減少空隙，提高堆積效率，減少水的消耗，制成高濃度漿。因此，水煤漿中煤粉是一組顆粒大小不一致，但有一定分布范圍的粉體粒群組成的多分散體系。多分散體系中顆粒大小不均一程度都采用粒度分布進行表征。粒度分布范圍越窄，表明分散的程度越小，其集中度越高。水煤漿粒度粒度分布曲線（1）頻率分布圖1和2為顆粒粒度分布的頻率圖。橫坐標表示各粒級的起止粒度,縱坐標表示該粒級的顆粒所占百分數(shù)ε。圖1表示所取粒級的粒度間隔相等的情況，圖2表示所取粒級的粒度間隔不相等的情況。很明顯,ε值就等于直方圖中所對應矩形面積占所有矩形總面積的百分數(shù)。粒度間隔相等的矩形圖粒度間隔不相等的矩形圖水煤漿粒度（2）累計分布曲線圖3是粉體粒度分布的另一種表現(xiàn)形式,即累積分布曲線。橫坐標表示顆粒徑,縱坐標表示在某d以下的顆粒占總顆粒的個數(shù)或質量百分比。圖中ε=50%時所對應的d50值,表示顆粒個數(shù)或質量百分比為50%時，顆粒的分界粒度。在實際中，質量百分比累計分布曲線較為廣泛應用。圖3累計分布曲線水煤漿粒度二、粒度的測定水煤漿顆粒粒度分布的測定方法很多，常用有篩分法、沉降法、激光光散射法、觀察計數(shù)法、流體力學色譜法、電感應法等。篩分法沉降法激光光散射法觀察計數(shù)法流體力學色譜法電感應法水煤漿粒度水煤漿粒度水煤漿粒度激光粒度分布儀水煤漿粒度三、顆粒堆積理論基本概念堆積效率即顆粒堆積的緊密程度，一般用固體物料在堆積空間中占有的容積濃度來表征，以λ符號表示?？障堵适侵付逊e顆?？障端加械娜莘e濃度，以符號ε表示。顯然有λ十ε=1成立。?？妆戎割w粒直徑與顆粒堆積時的孔隙直徑之比，用符號B表示。堆積理論單一粒徑顆粒堆積多種離散粒徑顆粒的堆積連續(xù)分布顆粒的堆積隔層堆積理論水煤漿粒度單一粒徑顆粒堆積單一粒徑球體顆粒堆積即等徑球體顆粒堆積，是一種為研究需要而理想化的最簡單的顆粒堆積方式，同時也是研究實際顆粒堆積的基礎。單一球體顆粒堆積在空間上可以形成多種不同的形態(tài)，其堆積的緊密度相差也較大?？臻g正六面體堆積和空間正四面體堆積是兩種最典型的堆積形態(tài)，前者堆積最松散，而后者堆積最緊密。正六面體堆積效率為λ＝0.5236，?？妆菳＝2.44；正四面體堆積堆積效率λ=0.74，粒孔比為B＝4.66。水煤漿粒度水煤漿粒度單一粒徑不規(guī)則顆粒的堆積效率比球體低。顆粒形狀的不規(guī)則程度一般用球形系數(shù)χ來表征，χ為體積與顆粒相同的球體表面積與顆粒表面積之比。Brown研究了堆積效率與顆粒形狀間的關系，研究結果表明顆粒的χ值越大即形狀越不規(guī)則，堆積孔隙越小，堆積效率越高。實際堆積中，顆粒的粒徑往往都不是等粒徑的，但可以把窄級別的一組顆粒近似看做是一組等粒徑的不規(guī)則顆粒的堆積。張榮曾教授對四種窄級別煤粒隨機堆積狀態(tài)在實驗室進行了研究，得出顆粒的堆積效率近似等于顆粒的視密度與堆密度之比的結論。多種離散粒徑顆粒的堆積小顆粒粒徑小于大顆粒間的孔隙，小顆粒能夠完全充填到大顆粒堆積形成的孔隙中去。Fayed研究指出發(fā)生這種堆積的條件是顆粒粒孔比大于3:l；而Hudson研究指出要使小顆粒能完全充填在大顆粒孔隙中，所需要的?？妆葢哌_5。小顆粒粒徑小于大顆粒間的孔隙，小顆粒充填到大顆粒堆積形成的孔隙中去，將本來呈緊密堆積的大顆粒間的間隙撐開，影響堆積效率。這是因為大顆粒間的孔隙不夠大，由于小顆粒比表面積大而重量輕不易克服周圍阻力，充填到大顆粒孔隙中后小顆粒堆積的孔隙增大所致。小顆粒粒徑不小于大顆粒間的孔隙，小顆粒不能夠充填到大顆粒堆積形成的孔隙中去。顯然，多種離散粒徑顆粒堆積時應盡量創(chuàng)造條件以發(fā)生第一種堆積形態(tài)，才能得到最大的堆積效率。水煤漿粒度

水煤漿粒度隔層堆積理論張榮增教授研究連續(xù)分布顆粒堆積模型的計算機處理時，采用了對連續(xù)分布先作離散處理，再按粒徑與孔徑比劃分成若干窄級別，進行隔層隨機模擬堆積，從而可求出任一粒度分布堆積效率的計算值。該處理方法既可用于多粒徑離散顆粒體系，亦可用于單峰與多峰的連續(xù)分布顆粒體系的堆積效率計算。這種方法的前提假設是顆粒按隔層方式堆積，即張榮增教授提出的“隔層堆積理論”。所謂隔層堆積是按?？妆菳的等比級數(shù)劃分為許多窄粒級，第三層的顆粒(層數(shù)越大，垃徑越小)充填到第一層的顆?？紫吨校谒膶拥念w粒充填到第二層的顆?？紫吨校源祟愅?。因為相鄰兩層間上層的最小粒度與下層的最大粒度相差無幾，無法保證下層粒級都能充填到上層的孔隙中去，所以要進行隔層充填。此外，采用隔層充填，可使相鄰兩層的?？妆冗_到前述所要求的B＝5，使小顆粒能完全充填在大顆粒的孔隙中去。張榮增教授所建立的計算機離散化隔層模擬堆積算法，可用于計算任意粒度分布的堆積效率、預測可制漿濃度、優(yōu)化制漿工藝、分析改進制漿效果的途徑，并成功地用于指導制漿試驗研究與工業(yè)生產(chǎn)。因此，該理論是對最優(yōu)粒度分布理論的進一步更為實用的發(fā)展。水煤漿粒度四、顆粒緊密堆積的經(jīng)驗關于顆粒如何達到最緊密堆積的問題一直受到國內外研究者的關注和重視。經(jīng)長期生產(chǎn)實踐，對顆粒產(chǎn)生緊密堆積有如下經(jīng)驗：采用多組份顆?？梢援a(chǎn)生緊密堆積，并且要求組份顆粒尺寸相差在5倍以上；當有兩個組份堆積時，粗細粒群數(shù)量比要求為7:3，而有三種組份時為7:1:2，此時細顆粒的數(shù)量才能滿足充填粗顆粒間孔隙的需要，才能使堆積率最高；適當增加粗粒組份的數(shù)目，可提高堆積密度，使它接近最緊密堆積，但當組份大于3時，實際意義不大；適當增大臨界顆粒尺寸，可使各組份顆粒尺寸相差大些，提高堆積效率。第三節(jié)水煤漿添加劑水煤漿添加劑一、水煤漿添加劑的作用機理水煤漿添加劑實際上是一些表面活性劑，在水煤漿制備過程中，它可以改變煤粒的表面性質，使煤粒能夠在水中分散，使煤漿體具有良好的流動性和穩(wěn)定性。水煤漿添加劑是一種兩親分子，由疏水基和親水基兩部分構成。提高煤顆粒表面親水性增加煤顆粒表面電性空間位阻效應水煤漿添加劑提高煤顆粒表面親水性煤炭是一種非極性的碳氫化合物組成的混合物，屬于疏水性物質。煤炭的疏水性大小可用水在其表面的潤濕接觸角大小分來表征，接觸角越大，其疏水性越強。不同煤種表面的接觸角如下表。煤種潤濕接觸角/(0)煤種潤濕接觸角/(0)

長焰煤60~63焦煤86~90氣煤65~72瘦煤79~92肥煤83~85貧煤71~75水煤漿添加劑水是一種典型的極性物質，表面張力大；而煤炭是疏水性物質，表面張力小。因此，只有降低水的表面張力，增大煤炭表面張力，才能使煤達到充分濕潤。水煤漿用分散劑都是—些兩親的表面活性劑，一端是由碳氫化合物構成非極性的親油基，另一端是親水的極性基。分散劑分子通過其疏水基和煤表面結合，以親水基朝水的定向排列方式把水分子吸附在煤粒表面，變疏水性為親水性，借水化膜將煤粒隔離開，減少煤粒間的阻力，從而達到降粘的作用。增加煤顆粒表面電性根據(jù)DLVO理論，膠體顆粒穩(wěn)定存在的前提條件是顆粒間的靜電斥力大于顆粒間的范德華引力。當增加了煤粒電位以后，煤粒之間因靜電斥力增大，呈現(xiàn)穩(wěn)定懸浮不易接近，難以形成聚集狀態(tài)。但是，這并不是煤粒分散的充分條件。如非離子表面活性劑不能使煤粒表面荷電，卻分散性很好的事實也證明了，除了靜電斥力外,還有空間隔離位阻效應的存在。水煤漿添加劑空間位阻效應顆粒表面水化膜因受到表面電場的吸引而呈定向排列，當顆粒相互靠近時，水化膜受擠壓變形，引力則力圖恢復原來的定向，這樣就使水化膜表現(xiàn)出一定的彈性。煤粒表面吸附添大加劑分子時，顆粒間就增加了一層障礙，煤粒、添加劑分子的親水鏈及水分子就構成了三維立體結構，當顆粒相互靠近時，可機械地阻擋聚結，這就是立體障礙的作用。其中穩(wěn)定劑的作用機理主要體現(xiàn)在使煤粒與水之間形成一種較弱，但又有一定強度的三維空間結構，從而對顆粒的沉淀起到阻礙作用。水煤漿添加劑

水煤漿添加劑三、水煤漿穩(wěn)定劑水煤漿的穩(wěn)定性：煤漿在儲存與運輸期間保持性態(tài)均勻的特性。水煤漿是一種高濃度固液兩相粗分散體系，無論是分子熱運動的布朗運動作用力、顆粒間的范德華引力，還是顆粒間的靜電吸引力，都不足以阻止水煤漿中顆粒的沉淀。因此，固體顆粒的沉降是造成水煤漿不穩(wěn)定的根源。而觸變性流體具有高的剪切應力，應用時一經(jīng)外力作用，粘度能迅速降低，有良好的流動性；再靜止時義能恢復原來的結構狀態(tài)。那么使水煤漿流體變?yōu)橛|變性流體就是解決其不穩(wěn)定的主要手段，所添加的藥劑即穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑具有使煤漿中巳分散的煤粒能與周圍其它煤粒及水結合成一種較弱但又有一定強度的三維空間結構，使已分散的固體顆粒相互交聯(lián)形成空間結構的作用。穩(wěn)定劑的用量隨煤種、穩(wěn)定劑類型、要求的穩(wěn)定期而異，在干煤量的0.006-0.1%之間變化。水煤漿常用穩(wěn)定劑主要有無機鹽和高分子有機化合物兩類，如常見的聚丙烯酣胺望凝劑、羧甲基纖維素以及一些微細膠體粒子等。水煤漿添加劑四、水煤漿其它輔助添加劑消泡劑：在制備水煤漿過程中，所用原料煤為浮選精煤時，其表面會殘留很多氣泡劑；再者，當所用分散劑為非離子型分散劑時，由于非離子型分散劑往往也具有很好的起泡功能，故也會產(chǎn)生大量氣泡。當水煤漿中含過多氣泡，特別是微泡時，其流動性會大受影響。因此，需要補加消泡劑。調整劑：添加劑在水中的離解度、添加劑與煤炭表面及溶液中其他物質的作用，均與溶液的酸堿度有關。實踐表明，制漿時往往以弱堿性的溶液環(huán)境較好，因此為了取得較好的制漿效果，存制漿時住住要加入pH調整劑以調整煤漿的pH值。防毒劑：添加劑都是一些有機物質，有的在長期貯存中易受細菌的分解而失效．這時往往要使用防霉劑進行殺菌。不過這種情況較少見。表面處理劑：表面改性劑是改變煤粒表面特性以增強其成漿性，特別是對難制漿煤種。水煤漿添加劑NNO-分散劑水煤漿添加劑水煤漿添加劑第四節(jié)水煤漿流變性水煤漿流變性一、流體的流變性牛頓型流體基本概念：流體的流變性是指受外力作用發(fā)生流動與變形的特性。剪切應力是指當流體相鄰層間發(fā)生相對運動時，流體質點間的內摩擦力，用符號τ表示。剪切速率是指層間相對速度或流動平面法向的速度梯度dv／dy。牛頓內摩擦定律：牛頓內摩擦定律即粘性定律的表達式為：。式中μ表示粘度。剪切速率與剪切應力成正比，剪切速率為零時，剪切應力也為零，二者間的關系與流體性質（粘度）有關。牛頓流體的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度隨溫度的升高而增加。符合此定律的流體成為牛頓型流體。水煤漿流變性非牛頓型流體不服從牛頓粘性定律的流體，通稱為非牛頓流體。如下圖幾種典型流體剪切應力與剪切速率間的關系圖(即流變圖)。（1）假塑性流體：假塑性流體在不同剪切速率下，有不同的斜率，即存在不同的粘度。因此對假塑性流體定義一個表觀粘度，用符號μα來表示。它也是剪切應力與剪切速率dv／dy的比值，但不是固定值，它隨剪切速率而變，所以在應用表現(xiàn)粘度時，必須注明相應的剪切速率。假塑性流體隨剪切速率增高，曲線斜率減小，即表觀粘度變小。剪切速率為零時，剪切應力為零。假塑性流體如曲線2所示。（2）脹塑性流體：脹塑性流體如曲線3所示。脹塑性流體隨剪切速率增高，曲線斜率增大，即表觀粘度也增加。脹塑性流體的流變特性表達式與假塑性流體表達式相同，區(qū)別是表達式中n＞1。脹塑件流體的流變特性曲線也過原點，表明剪切速率為零時，剪切應力也為零，即此時不存在切應力。與假塑性流體相比，脹塑性流體是較為少見的。這種現(xiàn)象目前尚沒有完全合乎情理的解釋。可能是因為剪切時顆粒被打亂，強制形成較松散的排列，，因而有一些液體吸入到原來由上層顆粒占據(jù)的空隙，使流動阻力增加，這種重新排列也是可逆的。脹流現(xiàn)象與漿體中固體的濃度、顆粒形狀、粒度分布及添加劑類型等因素有關，尤其在高濃度及高剪切作用下易