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煤物理特性簡介

發布時間:2023-02-24   點擊次數:55次
  煤物理特性是在煤的形成和變化過程的不同階段,受成煤原始物質、聚積環境、煤化作用等因素的影響而逐漸形成的。根據煤的物理性質可以確定煤的成因類型、宏觀煤巖成分和煤化程度,作為初步評價煤質的依據,并用以研究煤層的成因和變質作用等地質問題。
 
  煤物理特性包括:光學性質(光澤、顏色、反射率等)、空間結構性質(密度)、力學性質(硬度、脆度、可磨性等)、熱性質(著火點、氣化指標)。
 
  1.光澤
 
  光澤是指煤的新鮮斷面的反光能力,是肉眼鑒定煤的主要標志之一。腐泥煤的光澤暗淡;腐植煤的四種宏觀煤巖成分中鏡煤光澤較強,亮煤次之,暗煤和絲炭光澤暗淡。隨著煤化程度的增高,各種宏觀煤巖成分的光澤有不同程度的增強,暗煤的光澤變化不明顯,而鏡煤和較純凈的亮煤變化顯著,可以用瀝青、玻璃、金剛、似金屬等光澤形象地表示。因此,在確定煤化程度時,必須以鏡煤或較純凈的亮煤作依據。
 
  2.反射率
 
  煤的鏡質體反射率是指在顯微鏡油浸物鏡下,鏡質體拋光面的反射光(λ=546nm)強度對其垂直入射光強度之百分比。根據光電轉換元件所接收的反射光強度與其光電信號成正比的原理,在相同的入射條件下,通過對比鏡質體與已知反射率的標準物質的光電信號,進而求得鏡質體反射率值,代號為Ro。自然光下,鏡質組各個方向上的反射率在理論上是一致的,此時測得的反射率值即為隨機反射率Roran。鑒于煤,特別是高煤級煤具有明顯的光學各向異性,可在偏光條件下測定其較大反射率Romax和較小反射率Romin。
 
  煤中各顯微組分的反射率區別明顯。三大組分中,殼質組反射率較低,鏡質組居中,惰質組反射率較高。鏡質組的反射率受煤化作用的影響比較靈敏,因此,國內外都以均質鏡質體或基質鏡質體的反射率作為標志煤級的指標。惰質組中,以火焚絲質體的反射率較高,氧化絲質體次之,粗粒體和半絲質體較低。
 
  3.密度
 
  煤的密度是煤的主要物理性質之一,它是指單位體積煤的質量。根據測定方法不同,密度可分為視密度和真密度兩種表示方法。
 
  測定視密度時,體積包括煤的內部毛細孔和裂隙在內,所以煤的視密度永遠低于真密度。褐煤(礦物質含量較低的,下同)的視密度一般為1.05~1.2g/cm³,煙煤為1.2~1.4 g/cm³,無煙煤的視密度變化范圍大,可由1.35~1.8 g/cm³。測真密度時,體積不包括煤的內部毛細孔和裂隙。由于礦物質對密度的影響程度往往比煤化程度的影響更大。因此,國內外多采用純煤(即去掉水分和礦物質的影響)的真密度。
 
  4.硬度
 
  煤的硬度是指煤抵抗外來機械作用的能力。按摩氏硬度計,一般煤的硬度介于1~4之間。煤的硬度與煤化程度有關,褐煤和焦煤硬度較小,約為2~2.5;無煙煤硬度較大,接近4。同一煤化程度的煤,暗煤比亮煤、鏡煤硬度大。
 
  顯微硬度是在顯微鏡下,根據正四棱錐體金剛石壓頭在規定的試驗力和一定的作用時間下壓入顯微組分的程度來測定。壓痕越大表示煤的顯微硬度越低,壓痕越小表示煤的顯微硬度越高,其數值是以壓錐與煤的單位實際接觸面積上所承受的載荷重量來表示,稱為維氏顯微硬度Hv,單位是每平方毫米牛(N/mm2)。研究煤級變化的顯微硬度特征時,煤炭行業標準規定以均質鏡質體或基質鏡質體作為測定對象。在無煙煤階段,隨煤化程度的增高,凝膠化組分的顯微硬度急劇上升,變化幅度大,因此,顯微硬度可作為劃分無煙煤小類的輔助指標。
 
  抗磨硬度是指煤巖組分的抗磨強度。煤的光片進行拋光時,軟的顯微組分磨損快,容易凹下,硬的顯微組分磨損慢,相對突出,顯突起。惰質組組分比鏡質組組分突起高。低煤化煙煤中各顯微組分之間突起的差別大,隨著煤級的增高,突起的差別減小。

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