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一、煤的相对密度的定义与测定的意义
1、煤的相对密度的定义与分类
煤的相对密度分为真相对密度和视相对密度两种。真相对密度是指20℃时煤的质量与同温度同体积(不包括煤的孔隙)水的质量之比。视相对密度是指20℃时煤的质量与同温度同体积(包括煤的孔隙)水的质量之比。
2、相对密度测定的意义。
煤的真相对密度是研究煤的性质和计算煤层平均质量的重要指标之一。
视相对密度是计算煤的埋藏量,设计煤仓和在煤的运输磨碎、燃烧计算中所需的指标。
根据煤样的真相对密度和视相对密度,可计算煤的孔隙度。
(式1)
二、影响煤的相对密度的因素
1、煤的变质程度。煤的变质程度越深,纯煤的相对密度越大。一般褐煤的相对密度<,~,~。
2、煤岩组分的影响。同一变质程度的煤,煤岩组分不同,其相对密度也不同,一般丝炭>镜煤>角质化物质。
3、矿物质的影响。因矿物质的相对密度比有机物大得多,~,。因此,相对密度随矿物质即随灰分含量增加而增大。
4、风化作用的影响。因风化后煤的水分和灰分增加了,所以风化后的煤相对密度也增加。
三、相对密度的测定方法
1、真相对密度的测定方法
(1)测定原理
以十二烷基硫酸钠溶液为浸润剂。使煤样在比重瓶中润湿沉降并排除吸附的气体,根据煤排开的水的质量计算煤的真相对密度。
(2)测定步骤
称取分析煤样2g,移入比重瓶,加3mL12%的十二烷基硫酸钠溶液,轻轻转动比重瓶,放15分钟,使煤样浸润;加25mL蒸馏水,在水浴中共沸20分钟;取出,加煮沸过(除去气泡)的蒸馏水,在水浴中共沸20分钟;取出,加煮沸过(除去气泡)的蒸馏水至瓶口下1cm;冷却到室温;放入20±℃的恒温水浴中1小时(若无恒温水浴,可在室温下放置3小时并记下室温);小心加入20℃的蒸馏水(或室温蒸馏水)至瓶口,盖上瓶塞;吸去溢出的水,擦干比重瓶,立即称重。
空白值的测定:
同上述步骤,但在比重瓶中不加煤样(只加十二烷基硫酸钠和水),不煮沸,测出比重瓶、浸润剂及水的质量。
结果计算:
用恒温水浴在20℃下恒温时,真相对密度计算见式2-115:
(式2)
式中:md—干煤的质量;
m—比重瓶、浸润剂、煤样及水的质量,g;
m—比重瓶、浸润剂及水的质量,g;
(式3)
式中:m2—空气干燥基煤样的质量;
mad—空气干燥基水分。
在室温下测得的结果应按下式进行换算:
(式4)
式中:Kt—TRDt/TRD(TRD为水在室温t℃下的相对密度)
(TRD20为水在20℃时的相对密度),见表1。
表1校正系数Kt表
温度/℃
校正系数Kt
温度/℃
校正系数Kt
6
21
7
22
8
23
9
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10
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16
31
17
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18
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20
35
2、视相对密度的测定方法
(1)测定原理
称取一定量的煤,表面用蜡涂封后(防止水渗入煤的孔隙),放入比重瓶内,以十二烷基硫酸钠溶液为浸润剂,测出涂蜡煤粒所排出的同体积的水的体积,减去蜡的体积,再求出煤的视相对密度。
(2)测定步骤
取10~13mm粒级的煤样20~30克,在1mm筛上筛去煤粉;准确称量筛上煤样,将煤样浸入预先加热至70~90℃的石蜡中,拨动煤粒至不产生气泡;取出,稍冷,倒在塑料布上,冷却至室温,去掉蜡屑,称量,放入比重瓶,%十二烷基硫酸钠溶液,摇荡使煤粒充分浸润,%十二烷基硫酸钠溶液至距瓶口1cm处;放入恒温水浴在20℃下恒温1小时(若无恒温水浴,可在室温下放置3小时,并记下室温);小心加入
20℃的蒸馏水(或室温蒸馏水)至瓶口,盖上瓶塞;吸去溢出的水,擦干比重瓶,立即称重。
结果计算
(式5)
式中:m—煤样的质量,g;
m—涂蜡煤样的质量,g;
m—比重瓶、涂蜡煤粒及十二烷基硫酸钠、水溶液的质量,g;
m—比重瓶、十二烷基硫酸钠水溶液的质量,g;
D—石蜡的密度,g/cm;
D——在t℃时1g/l十二烷基硫酸钠溶液的密度,见表2;
D——水在20℃时的密度,。
表21g/l十二烷基硫酸钠溶液的密度
温度/℃
D/g/cm
温度/℃
D/g/cm
5
21
6
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温度/℃
D/g/cm
温度/℃
D/g/cm
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18
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19
35
20
40
3、相对密度测定试验中的注意事项
(1)加入十二烷基硫酸钠溶液时,要充分摇荡,使煤粒不附着气泡。
(2)擦去毛细管表面的水时注意不要吸掉毛细管内的水分;
(3)恒温水浴要保证控温准确;
取出比重瓶后应立即称重,最好一个一个取出,一个一个称重,避免室温的影响;
若在室温下测定,需换算为20℃下的相对密度;
真相对密度煤样要换算成干基,得出的相对密度是干煤真相对密度;