当前课程知识点：煤质分析 > 项目二 煤的基本特征 > 任务三 煤的表面性质 > 煤的表面性质
同学们 大家好
欢迎进入煤质分析课堂
本节课我们要学习的是煤的表面性质
本节课我们将从润湿性和润湿热
比表面积 孔隙率三种表面性质 展开讲解
煤的润湿性
润湿是一种流体
从固体表面置换另一种流体的过程
煤的润湿性可以理解为煤吸附液体的一种能力
接触角
根据固体表面润湿性理论
当液体在固体表面形成液滴并达到平衡时
液滴就会呈现一定的形状
如图所示
在图中的气 液 固三相交界处A点
液体表面A点处的切线
和固-液界面之间的夹角称为接触角θ
接触角θ的大小由煤
液体和固-液界面的界面张力的相对大小决定
接触角为锐角时
可以认为液滴能润湿固体煤
θ越小 液体对煤的润湿性越好
润湿性与煤质的关系
煤的液体接触角的大小
与煤变质程度和液体的种类有关
如图所示
对于氮气-水体系
年轻煤的θ小
表面易润湿
随着煤化度的加深
就变得比较难润湿
而对应于氮气-苯体系
情况则正好相反
测定接触角和润湿性的意义
在煤炭加工利用过程中
油团聚法和浮选法是
以润湿性为依据的选煤工艺
在煤的相对接触角与成浆性关系研究中发现
越是疏水的煤越能制备出高浓度的水煤浆
而亲水程度高的煤则难以制备水煤浆
在煤层预注水防尘中
煤润湿性的大小在很大程度上影响注水效果
在煤应用性质研究中
接触角已被广泛用来表征煤的表面特征
通过接触角的测量
可以评价煤表面的化学特征
以及液体与煤表面之间的相互作用方式
润湿热
煤被液体润湿时放出的热量称为煤的润湿热
可用量热计直接测定
用1g煤被润湿时放出的热量表示
单位为J·g-1
润湿热与煤质的关系
甲醇对煤的润湿热与煤化度的关系如图所示
由图可见
甲醇润湿热与煤化度大致有抛物线的关系
低煤化度煤的润湿热很高
但随煤化度的加深而急剧下降
当干燥无灰基碳含量接近90%时
润湿热达到最低点
以后又逐渐回升
影响润湿热的因素很多
低煤化度煤含氧量高
可能与甲醇发生强极化作用
或结合成氢键而释放热量
煤中某些矿物质组分
与甲醇作用也能放热或吸热
煤中的黏土矿物也会与甲醇反应产生热量
树脂的溶解
煤的体积膨胀和煤中硫化物
以及碳酸钙与甲醇反应等会造成吸热现象
测定煤润湿热
可用于确定煤中孔隙的总表面积
比表面积
煤的表面积包括外表面积和内表面积两部分
但外表面积所占比例极小
主要是内表面积
煤的内表面积就是指
煤内部孔隙结构的全部表面积
一般以比表面积表示
与煤的微观结构和化学反应性有密切的关系
是重要的物理指标之一
煤的比表面积和煤化度的关系表现为
随煤化度的变化
煤的内表面积具有两头大
中间小的变化规律
这反映了煤化过程中煤分子结构的变化
孔隙率
煤的孔隙率是指煤的毛细孔体积
与煤的视体积的百分比
可以通过置换法测定
也可以利用煤的视相对密度
和真相对密度按照公式进行计算
煤的孔隙率大小和煤的反应性能
强度有一定关系
孔隙率大的煤
其表面积大
反应性能较好
但孔隙率大的煤一般强度较小
煤的孔隙率也是决定煤层瓦斯含量
和瓦斯容量的主要因素之一
是计量煤层中游离瓦斯含量的重要依据
煤的孔隙率与煤化度的关系如图所示
在图中
大约在干燥无灰基碳含量为90%附近
曲线有一个最低点
此处煤的孔隙率最低
小于3%
年轻烟煤的孔隙率基本在10%以上
随着煤化度的提高孔隙减少
这可归因于随着煤化度的增加
煤在变质作用下结构渐趋紧密
随着煤化度的持续增高
孔隙率又有增高的趋势
这是由于煤化度提高后煤的裂隙有所增加所致
以上就是我们本节课所学习的内容
通过此次课的学习
要求同学们能够掌握煤中各表面性质的定义
及其影响因素
同时明确煤中各表面性质与煤化程度的关系
课后给大家留了一个小的思考题
在氮气-苯系统中
年轻煤的θ越小
说明其表面越易润湿还是越不易呢
好 今天的课程就到这里
我们下次课再见
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