关于煤炭的角质层是什么
烟煤在焦化过程中不断形成的胶态层的厚度。烟煤在干馏条件下加热到一定的湿度范围时，表面逐层热分解，形成胶体状态，再逐渐固结成焦炭。是烟煤的一种特性，也是烟煤分类的一种指标。一般用胶质层测定仪测定，以毫米表示，可由0到30以上。例如主焦煤的胶质层厚度是18~26，肥煤的是>25等。
煤的胶质层指数，又称煤的胶质层最大厚度，或Y值。它是原苏联、波兰等国家煤的分类指标之一，也是我国煤的现行分类中区分强粘结性的肥煤、气肥煤的一个分类指标。
煤的胶质层指数，是原苏联列.姆.萨保什尼可夫和列.帕.巴齐列维奇提出的。它的测试要点是根据不同结焦性的煤在干馏过程中胶质层的厚度、收缩情况和膨胀曲线的不同，测试胶质层的最大厚度（Y值）、最终收缩度（X值）和体积曲线，来表征煤的结焦性。
第一个指标：水分。煤中水分分为内在水分、外在水分、结晶水和分解水。煤中水分过大是，不利于加工、运输等，燃烧时会影响热稳定性和热传导，炼焦时会降低焦产率和延长焦化周期。现在我们常报的水份指标有：1、全水份（Mt），是煤中所有内在水份和外在水份的总和，也常用Mar表示。通常规定在8%以下。2、空气干燥基水份(Mad)，指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。也可以认为是内在水份，老的国家标准上有称之为“分析基水份”的。第二个指标：灰分指煤在燃烧的后留下的残渣。不是煤中矿物质总和，而是这些矿物质在化学和分解后的残余物。灰分高，说明煤中可燃成份较低。发热量就低。同时在精煤炼焦中，灰分高低决定焦炭的灰分。能常的灰分指标有空气干燥基灰分（Aad）、干燥基灰分（Ad）等。也有用收到基灰分的（Aar）。第三指标：挥发份（全称为挥发份产率）V指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物，不全是煤中固有成分，还有部分是热解产物，所以称挥发份产率。挥发份大小与煤的变质程度有关，煤炭变质量程度越高，挥发份产率就越低。在燃烧中，用来确定锅炉的型号；在炼焦中，用来确定配煤的比例；同时更是汽化和液化的重要指标。常使用的有空气干燥基挥发份（Vad）、干燥基挥发份（Vd）、干燥无灰基挥发份（Vdaf）和收到基挥发份（Var）。其中Vdaf是煤炭分类的重要指标之一。第四个指标：固定碳不同于元素分析的碳，是根据水分、灰分和挥发份计算出来的。FC+A+V+M=100相关公式如下：FCad=100-Mad-Aad-Vad FCd=100-Ad-Vd FCdaf=100-Vdaf第五个指标：全硫St是煤中的有害元素，包括有机硫、无机硫。1%以下才可用于燃料。部分地区要求在0.6和0.8以下，现在常说的环保煤、绿色能源均指硫份较低的煤。常用指标有：空气干燥基全硫(St,ad）、干燥基全硫(St.d)及收到基全硫(St,ar)。六指标：煤的发热量煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。 煤的发热量时煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉设计的参数。煤的发热量表征了煤的变质程度（煤化度），这里所说的煤的发热量，是指用1.4比重液分选后的浮煤的发热量（或灰分不超过10%的原煤的发热量）。成煤时代最晚煤化程度最低的泥炭发热量最低，一般为20.9～25.1MJ/Kg，成煤早于泥炭的褐煤发热量增高到25～31MJ/Kg，烟煤发热量继续增高，到焦煤和瘦煤时，碳含量虽然增加了，但由于挥发分的减少，特别是其中氢含量比烟煤低的多，有的低于1%，相当于烟煤的1/6，所以发热量最高的煤还是烟煤中的某些煤种。 鉴于低煤化度煤的发热量，随煤化度的变化较大，所以，一些国家常用煤的恒湿无灰基高位发热量作为区分低煤化度煤类别的指标。我国采用煤的恒湿无灰基高位发热量来划分褐煤和长焰煤。（1）发热量的单位热量的表示单位主要有焦耳(J)、卡（cal）和英制热量单位Btu。 焦耳，是能量单位。1焦耳等于1牛顿(N)力在力的方向上通过1米的位移所做的功。 1J=1N×0J 1MJ=1000KJ 焦耳时国际标准化组织（ISO）所采用的热量单位，也是我国1984年颁布的，1986年7月1日实施的法定计量热量的单位。煤的热量表示单位：J/g、KJ/g、MJ/Kg 卡（cal）是我国建国后长期采用的一种热量单位。1cal是指1g纯水从19.5C加热到20.5C时所吸收的热量。欧美一些国家多采用15Ccal，即1g纯水从14.5C加热到15.5C时所吸收的热量。1cal(20Ccal)=4.1816J1cal(15Ccal)=4.1855J 1956年伦敦第误解蒸汽性质国际会议上通过的国际蒸汽表卡的温度比15Ccal还低，其定义如下：1cal==4.1866J 从上看出，15Ccal中，每卡所含热能比20Ccal还高。 英、美等国家目前仍采用英制热量单位（Btu），其定义是：1磅纯水从32F加热到212F时，所需热量的1/180。 焦耳、卡、Btu之间的关系 1Btu=1055.79J(≈1.055×1000J) 1J=9471.58×10的负7次方Btu 20Ccal/g与Btu/1b的换算公式： 因为1Btu=1055.79J,1B=453.6g 所以1Btu/1b=1/1.8cal/g1cal/g=1.8Btu/1b 由于cal/g的热值表示因15Ccal或20Ccal等的不同而不同，所以国际贸易和科学交往中，尤其是采用进口苯甲酸（标明其cal/g）作为热量计的热容量标定时，一定要了解是什莫温度（C）或条件下的热值（cal/g）,否则将会对燃烧的热值产生系统偏高或偏低。为了使热量单位在国内外统一，不须以J取代cal作为煤的发热量表示单位。（2）煤的各种发热量名称的含义a.煤的弹筒发热量（Qb）煤的弹筒发热量，是单位质量的煤样在热量计的弹筒内，在过量高压氧（25～35个大气压左右）中燃烧后产生的热量（燃烧产物的最终温度规定为25C）。 由于煤样是在高压氧气的弹筒里燃烧的，因此发生了煤在空气中燃烧时不能进行的热化学反应。如：煤中氮以及充氧气前弹筒内空气中的氮，在空气中燃烧时，一般呈气态氮逸出，而在弹筒中燃烧时却生成N2O5或NO2等氮氧化合物。这些氮氧化合物溶于弹筒税种生成硝酸，这一化学反应是放热反应。另外，煤中可燃硫在空气中燃烧时生成SO2气体逸出，而在弹筒中燃烧时却氧化成SO3，SO3溶于弹筒水中生成硫酸。SO2、SO3,以及H2SO4溶于水生成硫酸水化物都是放热反应。所以，煤的弹筒发热量要高于煤在空气中、工业锅炉中燃烧是实际产生的热量。为此，实际中要把弹筒发热量折算成符合煤在空气中燃烧的发热量。 b.煤的高位发热量（Qgr） 煤的高位发热量，即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。实际上是由实验室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量。 应该指出的是，煤的弹筒发热量是在恒容（弹筒内煤样燃烧室容积不变）条件下测得的，所以又叫恒容弹筒发热量。由恒容弹筒发热量折算出来的高位发热量又称为恒容高位发热量。而煤在空气中大气压下燃烧的条件湿恒压的（大气压不变），其高位发热量湿恒压高位发热量。恒容高位发热量和恒压高位发热量两者之间是有差别的。一般恒容高位发热量比恒压高位发热量低8.4～20.9J/g,实际中当要求精度不高时，一般不予校正。 c.煤的低位发热量（Qnet） 煤的低位发热量，是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量，扣除煤中水分（煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水，以及煤中的游离水和化合水）的汽化热（蒸发热），剩下的实际可以使用的热量。 同样，实际上由恒容高位发热量算出的低位发热量，也叫恒容低位发热量，它与在空气中大气压条件下燃烧时的恒压低位热量之间也有较小的差别。 d.煤的恒湿无灰基高位发热量（Qmaf） 恒湿，是指温度30C，相对湿度96%时，测得的煤样的水分（或叫最高内在水分）。煤的恒湿无灰基高位发热量，实际中是不存在的，是指煤在恒湿条件下测得的恒容高位发热量，除去灰分影响后算出来的发热量。 恒湿无灰基高位发热量是低煤化度煤分类的一个指标。 （3）煤的弹筒发热量的测试要点见GB213-87。（4）煤的高位发热量计算煤的高位发热量计算公式为： Qgr,ad=Qb,ad-95Sb,ad-aQb,ad式中： Qgr,ad——分析煤样的高位发热量，J/gQb,ad——分析煤样的弹筒发热量，J/gSb,ad——由弹筒洗液测得的煤的硫含量，%；95——煤中每1%（0.01g）硫的校正值，J/ga——硝酸校正系数。Qb,ad≤16700J/g,a=0.001 16700J/g<Qb,ad<25100J/g,a=0.0012 Qb,ad>25100J/g ,a=0.0016 当Qb,ad〉16700J/g， 或者12500J/g<Qb,ad<16700J/g，同时，Sb，ad≤2%时， 可用St,ad代替Sb,ad。 （5）煤的低位发热量的计算 Qnet,ar=(Qgr,ad-206Had)(100-Mar)/(100-Mad)-23Mar式中： Qnet,ar——收到基低位发热量，J/gQgr,ad——分析煤样的高位发热量，J/g；Had——分析煤样氢含量，%；Mar——收到基水份，%；Mad——空气干燥基水份，%。 （6）煤的各种基准发热量及其换算a.煤的各种基准得发热量 如上所述，煤的发热量有弹筒发热量、高位发热量和低位发热量，每一种发热量又有4种基准，所以 煤的不同基准的各种发热量有3×4=12种表示方法，即：弹筒发热量4种表示方式： Qb,ad——分析基弹筒发热量； Qb,d——干燥基弹筒发热量； Qb,ar——收到基弹筒发热量； Qb,daf——干燥无灰基弹筒发热量。高位发热量4种表示形式： Qgr,ad——分析基高位发热量； Qgr,d——干燥基高位发热量； Qgr,ar——收到基高位发热量； Qgr,daf——干燥无灰基高位发热量。 低位发热量4种表示形式： Qnet,ad——分析基低位发热量； Qnet,ar——收到基低位发热量； Qnet,daf——干燥无灰基低位发热量。b.煤的各种基准的发热量间的换算 煤的各种基准的发热量间的换算公式和煤质分析中各基准的换算公式相似。如： Qgr,ad=Qgr,ad×（100-Mar）/(100-Mad) Qgr,d=Qgr,ad×100/(100-Mad) Qgr,daf=Qgr,ad×100/(100-Mad-Aad-CO2,d) 式中： CO2,d——分析煤样中碳酸盐矿物质中CO2的含量（%），当CO2含≤2%时，此项可略去不计 Qgr，maf=Qgr,ad×（100-M）/(100-Mad-Aad-Aad×M/100)
角质层 （stratum corneum） 由10～20层已经死亡的扁平角质细胞组成，其细胞核和细胞器已经完全消失。电镜下，角质层细胞内充满密集平行的角蛋白张力细丝浸埋在无定形物质中，其中主要为透明角质所含的富有组氨酸的蛋白质。细胞膜内面附有一层厚约12nm的不溶性蛋白质，故细胞膜增厚而坚固。细胞膜表面折皱不平，细胞相互嵌合，细胞间隙中充满角质小体颗粒释放的脂类物质-板层脂质。
粘结指数G
罗加指数R`I
奥亚膨胀度b
坩埚膨胀系数CSN
水分Mt（t为下标）
挥发分Vdaf（daf为下标），
发热量Qgr，ad（下标）
发射率
R
一、煤的物理性质
煤的物理性质主要包括5个方面，即光学性质、机械性质、空间结构性质、电磁性质和热性质，具体如颜色、光泽、反射率、折射率、吸收率，硬度、脆度、可磨性、断口，密度、表面积、孔隙度、压缩性，介电常数、导电性、磁性，比热、导热性等。煤的物理性质是煤的化学组成和分子结构的外部表现，受到煤化程度、煤岩组成和煤风化程度的影响。
1.颜色
煤的颜色是煤对不同波长可见光波吸收的结果。在不同的光学条件下，煤呈现不同的颜色。在普通白光照射下，煤表面反射光线所显示的颜色称为表色。腐植煤的表色随煤化程度的增高而变化，褐煤通常为褐色、褐黑色低中煤化程度的烟煤为黑色，高煤化程度的烟煤为黑色略带灰色，无烟煤往往为灰黑色，带有铜黄色或银白色的色彩。因此，根据表色可以明显地区别出褐煤、烟煤和无烟煤。腐泥煤的表色变化较大，有深灰色、棕褐色，甚至灰绿色至黑色。煤中的水分能使颜色加深，而煤中的矿物质往往使煤的颜色变浅。
煤研成粉末的颜色称为粉色。它可用钢针刻划煤的表面或用镜煤在未上釉的瓷板上刻划条痕而得，粉色也称条痕色。煤的粉色一般略浅于表色。粉色较固定，用粉色判断煤的煤化程度效果较好。褐煤的粉色为浅褐色、褐色，低煤级烟煤为深褐色到黑褐色，中煤级烟煤为褐黑色，高煤级烟煤为黑色有时略带褐色，无烟煤为深黑色或灰黑色。腐泥煤的粉色一般比腐植煤要浅，随煤级的增高，粉色也逐渐加深。煤的粉色不但取决于煤化程度，还与煤岩类型和风氧化程度有关。为了统一对比条件，一般应以新鲜的较纯净的光亮型煤的粉色为准。
把煤磨成薄片(厚约0.03mm)，用显微镜在普通透射光下观察，煤薄片显示出的颜色为透光色，又称体色。透光色是煤对不同波长可见光选择性吸收的结果。不同的煤岩组分具有不同的透光色，常见的有黄色、红色和黑色同一煤岩组分在不同煤化阶段显示出不同的透光色。煤级越高，透光性越差，无烟煤几乎不透明。
把煤的表面磨光，用显微镜在普通反射光下观察，煤光面上显示出的颜色称为反光色。各种煤岩组分的反光色均呈灰至白色色调。不同的煤岩组分反光色不同，同一煤岩组分在不同煤化阶段反光色也不同。随煤化程度的增高，煤反光色逐渐变浅。
煤的磨光面用蓝光或紫外光激发而呈现的颜色，称为反射荧光色。反射荧光色随煤岩组分和煤化程度的不同而变化，有绿黄色、黄色、棕色等。随煤级增高，荧光减弱，至高煤级荧光消失。
2.光泽
煤的光泽是指煤新鲜断面的反光能力。光泽与煤的成因类型、煤岩成分、煤化程度和风化程度有关。腐泥煤的光泽一般都比较暗淡。腐植煤的4种宏观煤岩成分中，镜煤的光泽最强，亮煤次之，暗煤和丝炭的光泽暗淡。随着煤化程度的增高，各种宏观煤岩成分的光泽有不同程度的增强。丝炭和暗煤的光泽变化小，而镜煤和较纯净的亮煤变化明显。根据镜煤或较纯净亮煤的光泽可判断煤级，即年轻的褐煤无光泽，老褐煤呈蜡状光泽或弱的沥青光泽，低煤级烟煤具沥青光泽、弱玻璃光泽，中煤级烟煤具强玻璃光泽，高煤级烟煤具金刚光泽，无烟煤具半金属光泽。
3.反射率、折射率和吸收率
煤的反射率是在垂直照明条件下，煤岩组分磨光面的反射光强度与入射光强度之比，以百分率表示。随着煤化程度的增高，煤的反射率不断增强。油浸介质中，煤的最大反射率Romax=0.26%～11.0%，空气介质中煤的最大反射率Romax=6.40%～22.10%。当Cdaf≥85%时，反射率出现最大值和最小值，即双反射现象。随煤级升高，双反射逐渐增强(表5-1)。煤的反射率是确定煤化程度最重要的光学常数，它对煤质评价、煤加工利用、油气勘探等地质问题均有十分重要的意义。
表5-1 镜质组的反射率、折射率和吸收率
(据周师庸，1985)
煤的折射率是光线通过煤的界面时，在界面发生折射后进入煤的内部，其入射角和折射角的正弦之比。随着煤化程度的增高，煤的折射率也相应增高，从1.680增至2.02。在Cdaf≥85%后，折射率出现最大值和最小值，其差距随煤级增高而增大。
煤的吸收率一般比较小，随煤化程度的增高，煤的吸收率逐渐增大，从0.02增至0.39。当Cdaf≥92%后，吸收率出现最大值和最小值，其差值随煤级增高而增大。在高煤级阶段煤的分子结构中，芳香层状结构不断增大，排列越来越规则化，在平行和垂直于芳香层面两个方向的光学性质出现显著差异，即出现光学各向异性现象。
4.硬度
煤的硬度是指煤抵抗外来机械作用的能力。随着外加机械作用力的性质不同，煤的硬度表现形式也不一样。煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和磨损硬度3类。
图5-1 煤的显微硬度与煤化程度的关系(据E.M.泰茨，1993)
刻划硬度是用标准矿物刻划煤所测定的相对硬度。宏观煤岩成分中，暗煤硬度最大，亮煤、镜煤硬度小。煤的硬度还与煤级有关，褐煤和中煤化程度的烟煤硬度最小，为2～2.5，无烟煤硬度最大，接近4。
显微硬度是压痕硬度的一种，可用专门仪器测定显微组分的硬度。测定是在显微硬度计上进行的。煤的显微硬度与煤化程度有关(图5-1)。年轻褐煤和中煤级烟煤的显微硬度最小，无烟煤的显微硬度最大，且上升的幅度很大。
抗磨硬度是磨损硬度的一种。它是用研磨阻力的大小来表示煤磨光面上显微组分或矿物的硬度，表现为显微组分或矿物的突起现象，是显微镜下鉴定标志之一。抗磨硬度与煤化程度有关，在低、中煤级煤中，丝炭比较硬，在磨光面上显示突起，而镜煤比较软，磨光面上不显突起，随着煤级的增高，镜煤与丝炭抗磨硬度逐渐接近，丝炭的突起变小，甚至消失。抗磨硬度还与煤中的矿物质、煤的裂隙、风氧化程度有关。石英、黄铁矿、菱铁矿增加，煤的抗磨硬度增大煤中的裂隙增多或煤受风氧化，则使煤的抗磨硬度降低。
5.脆度和可磨性
煤的脆度是指煤受外力作用而破碎的性质，表现为抗压强度和抗剪强度。强度小者，煤易破碎，脆度大反之，脆度小。脆度和硬度同属抵抗外来机械作用的性质，但受力性质不同，表现的形式也不一样，所以两者概念不同。丝炭的脆度大，硬度也大镜煤的脆度大，但硬度小，暗煤的硬度大，脆度小。不同的宏观煤岩成分和类型，其脆度不同。腐泥煤和残植煤的脆度都较小，如我国抚顺的煤精，是一种腐植腐泥煤类，其脆性小、韧性好。煤的脆度还与煤化程度有关，中煤级的烟煤脆度最大，低煤级煤的脆度变小，无烟煤的脆度最小。
有人提出显微脆度的概念，它是在显微镜下根据金刚石压锥压入显微组分后，压痕产生裂纹的程度来测定，在一定静载荷下，每100个压痕中出现裂纹的压痕数来表示。数值越大，显微脆度越大。由图5-2可见，中煤级的焦煤显微脆度最大，随煤级的增高或降低，显微脆度变小。强还原煤比弱还原煤的脆度要大。
图5-2 显微脆度与煤化程度的关系(据И.И.Ammocob，1963)
煤的可磨性是指粉碎煤的难易程度，可用可磨性系数KHG来表示。可磨性越大的煤越易粉碎反之，越难。测定煤可磨性的方法有许多种，我国和美、英、日、印等国均采用哈德格罗夫(Hardgrave)法，已作为国家标准。煤中各显微组分的KHG不同，其中丝质组最高，半丝质组其次，其后是镜质组，壳质组最低。它们随煤化程度而变化，但在中挥发分(Cdaf=90%附近)时都有一个最大值。
6.煤的压缩性
煤在恒温下加压，其体积变化的百分数，称为煤的压缩性。压缩性与煤化程度有关，煤化程度越高，压缩性越小。加压后丝质组体积变化极少，镜质组有变化，稳定组分变化最大，但到高煤级时，其压缩性比镜质组小。显微组分的压缩性随压力的增大而增加，壳质组变化最大，镜质组其次，惰性组最小。
7.断口
煤受外力打击后断开的表面，称为断口。断口不包括层理面或裂隙面。煤中常见的断口有贝壳状断口、阶梯状断口、参差状断口、棱角状断口、粒状断口等。断口反映了煤物质组成的均一性和方向性的变化。组成较均一的煤，如腐泥煤、腐植腐泥煤、镜煤等常具有贝壳状断口而组成不均一的煤，常见其他类型的断口。
8.比重与密度
煤的比重是指20℃时煤的重量与同温度、同体积水的重量之比，用符号d2020表示。煤的密度是指单位体积煤的质量。比重和密度的数值相等，但物理意义不同。比重没有单位，而密度有单位。煤的比重与煤岩成分、煤化程度及煤中矿物质的性质和含量有关。
同一煤级的煤中，不同煤岩组分的真比重不同。丝质组的真比重最大，镜质组次之，壳质组最小。随着煤化程度的增高，各种煤岩组分的真比重逐渐接近。丝质组的真比重为1.35～1.80，镜质组为1.24～1.80，壳质组为1.12～1.80(图5-3表5-2)。腐泥煤的比重明显低于腐植煤。
图5-3 煤岩组分真比重与煤化程度的关系(据杨起等，1979)
表5-2 煤岩组分在不同煤化程度时的真比重
注:V代表镜质组E为壳质组I为惰性组Cdaf为干燥无灰基碳含量。(据白浚仁，1989，略修改)
镜质组在煤化程度较低时(Cdaf＜85%)真比重随煤化程度的升高而逐渐减少，至Cdaf至85%～87%时，真比重为最小值(dtr=1.24)。过此点后，真比重又随碳含量的增加而增大。当Cdaf＞90%以后，即到了无烟煤阶段，真比重急剧增加，从1.35一直上升至2.25(Cdaf=100%，石墨)。
煤中矿物的比重比煤岩组分大得多，如黏土矿物的比重为2.4～2.6，石英、方解石为3.7，菱铁矿为3.8，黄铁矿的比重为5.0等。因此煤中矿物对煤比重影响较大，随着矿物含量的增高，煤的比重也增大。但煤中矿物质的准确含量是很难测定的，所以要测得纯煤的真比重比较困难。有人研究，煤的灰分每增加1%，煤的真比重约增高0.01。因此，煤的真比重的近似值可用下式计算:
纯煤真比重=无水含灰煤的真比重－0.01×干燥煤的灰分
煤的视比重是计算储量的重要参数之一。由于煤中矿物质含量变化大，所以煤的视比重变化也大。在矿物质含量较低的情况下，褐煤的容重为1.1～1.2，烟煤的容重为1.2～1.4，无烟煤的容重为1.4～1.8。在地质勘探工作中，煤的容重要专门取样测定。
9.煤的表面积
(1)煤的润湿热
固体和液体接触时，如果固体分子和液体分子间的作用力大于液体分子之间的作用力，则固体可以被液体润湿反之，则不能润湿。当煤被液体润湿时，由于煤分子和液体分子间的作用力大于液体分子间的作用力，故有热量放出，称为润湿热。润湿热的大小与液体的种类和煤的表面积有关。常用的液体是甲醇，它的润湿力强，作用快，几分钟内润湿热基本上可全部释放出来。据测试，润湿热与煤的表面积大致存在的对应关系是:0.42J的润湿热相当于1m2的表面积。
煤的润湿热与煤岩组分和煤化程度有关，镜质组的润湿热最大，次为丝质组，壳质组较小。
(2)煤的表面积
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少，主要是内表面积。煤的表面积用比表面积表示，即每克煤所具有的表面积，单位为m2/g，煤比表面积大小与煤的分子结构和孔隙结构有关。
煤中孔径小于10nm的微孔的比表面积在总比表面中占有的比例最大。测定煤的比表面积有各种方法，如润湿法、BET(三位物理、化学家名字的缩写)法、微孔体积法、吸附法和气相色谱法等。用不同方法测量比表面积的结果不同，通常CO2作吸附质，采用吸附法测量比表面积，其结果为:长焰煤90m2/g、气煤50～70m2/g、肥煤10～20m2/g、焦煤20～120m2/g、瘦煤80～130m2/g、贫煤90～130m2/g，而无烟煤最高可达287m2/g。
煤的比表面积与瓦斯吸附量呈正比关系，比表面积大，瓦斯吸附量也大。煤的比表面积对研究煤层中的瓦斯含量和瓦斯突出、研究煤在气化时的化学反应性都具有实际意义。
10.孔隙率
煤中毛细孔和裂隙之总体积与煤的总体积之比称为煤的孔隙率或孔隙度，也可用单位重量煤包含的孔隙体积(cm3/g)表示。
煤的孔隙率可以根据煤的真比重和视比重，用计算求得，因为氦分子能充满煤的全部孔隙，而水银在不加压条件下完全不能进入煤的孔隙，故用下式可求出煤的孔隙度:
煤地质学
式中:d氦和d汞为用氦和汞测定的煤的密度，g/cm3。
煤孔隙率的大小与煤级有关(表5-3)，褐煤的孔隙率高，为15%～25%，无烟煤的孔隙率也较高，约为5%～10%，而低中煤级烟煤的孔隙率较低，为2%～5%。煤的孔隙率与显微煤岩组分和煤中矿物质含量有关。相同煤级的煤，孔隙率可有相当大的波动范围。
表5-3 孔隙率与煤化程度的关系
煤中孔隙的大小并不是均一的。在煤矿的瓦斯研究工作中，煤中的孔隙大小一般分为三级，即大孔、过渡孔和微孔。大孔的孔径一般大于100nm，中孔的孔径为100～10nm，微孔的孔径小于10nm。
在大孔中，甲烷气体可以产生层流或者紊流渗透，煤中大孔的分布直接影响到煤中瓦斯运移的能力，在过渡孔中，可以产生毛细管凝结、物理吸附及扩散现象，它影响到煤层储藏瓦斯的能力，微孔则被甲烷分子充满，形成类似于固溶体的形式。
11.煤的导电性
煤的导电性是指煤传导电流的能力，通常以电阻率表示。煤的导电性与煤化程度、煤中的水分、煤中矿物质的性质和含量、煤岩成分，以及煤的孔隙度、风化程度等有关。
褐煤的孔隙度大，含水多，并有溶于水中的腐植酸离子，所以褐煤的导电性好，电阻率小，属于水溶液离子导电。烟煤是不良导体，电阻率大，高煤级的烟煤至无烟煤，电阻率迅速减小，煤的导电性大大增强，无烟煤为良导体，属于自由电子导电。褐煤的电阻率变化于10～200Ω·m之间，低中煤级烟煤的电阻率ρ=4000～5000Ω·m，高煤级烟煤的电阻率ρ=1000～10Ω·m，无烟煤的电阻率ρ=10～0.0001Ω·m。
低中煤级的煤中，镜煤、亮煤比暗煤和丝炭的导电性差但在高煤级烟煤和无烟煤中，情况相反，镜煤、亮煤的导电性比暗煤好。
煤的导电性与煤中矿物的性质和数量有关。一般烟煤的电阻率随矿物含量的增高而变小，而无烟煤则相反，电阻率随矿物含量的增高而增大。但煤中含黄铁矿时，则电阻率会显著降低。煤的电阻率还与煤的层状构造有关，沿层理面煤的电阻率较小，垂直层理面方向煤的电阻率较大。当煤遭受风氧化时，电阻率明显下降。
12.磁性
物体置于磁场内，和磁场相吸者称顺磁性物质，和磁场相斥者称抗磁性物质。抗磁性物质，其内部结构的原子或分子具有闭合的电子外层，即电子都已成对顺磁性物质，其电子层上尚有未配对的电子。煤属于抗磁性物质。
物质置于磁场内，由于其原子核吸收了磁场能，引起物质相对于磁场的自旋方向发生变化，这就是物质的核磁共振。煤的核磁共振是煤的重要磁性质之一。
在一高斯磁场下，1g物质所呈现的磁化率称物质的抗磁性磁化率或单位质量磁化率。煤的抗磁性磁化率随煤化程度的增高而增高。但在煤的Cdaf=80%～90%的区间内，抗磁性磁化率增高缓慢当煤的Cdaf＞90%以后，煤的磁化率剧增。
煤的抗磁性和煤的核磁共振是研究煤结构的有效方法。
13.导热性
煤作为燃料或者进行干馏、气化、液化都需要考虑到煤的导热性。
煤的比热是指1g质量的煤，温度变化1℃所需(释放)的热量(即热容)与水的热容(15℃的水)的比值。水的热容为4.18J/g(15℃)，故煤的比热和热容在数值上是一致的。比热没有单位，室温下煤的比热为0.2～0.4。煤的比热有一定的波动范围，这是因为煤是复杂的有机高分子物质，并含有无机矿物质和水。煤的比热除受煤的煤化程度影响外，还受非煤物质及其含量的影响。
煤的比热随煤中水分的增加而呈直线增大，这是因为水的比热比煤大得多。无机矿物质的比热较小，一般约0.19，故煤的灰分增高，则煤的比热下降。煤的比热还受温度影响，测定温度升高，煤的比热增大。
煤的导热性是煤加工利用时重要的物理性质。煤的导热性与煤的孔隙率及孔隙中的气体有关，还与煤级及煤中无机矿物质有关。随煤化程度的增高，煤的导热性增强。
二、煤的裂隙
煤的裂隙是指煤受到自然界各种应力作用而造成的裂开现象。按成因不同可分为内生裂隙和外生裂隙两种。
1.内生裂隙
内生裂隙是在煤化过程中，煤中的凝胶化物质受到温度和压力等因素的影响，体积均匀收缩产生内张力而形成的一种张裂隙。
内生裂隙主要出现在镜煤中，有时也出现在均匀致密的光亮型煤分层中。内生裂隙一般都垂直或大致垂直于层理面，只发育在镜煤或光亮煤条带或分层内。内生裂隙面较平坦光滑，有时可见到十分细密的环纹组成的眼球状张力痕迹。内生裂隙有大致互相垂直的两组，其中，一组较发育，称为主要裂隙组另一组则较稀疏，称为次要裂隙组(图5-4)。
图5-4 煤的内生裂隙示意图
内生裂隙的发育程度与煤化程度有关。中煤化阶段的焦煤、高煤化阶段的瘦煤内生裂隙最发育，5cm内约有30～60条(主要裂隙组)而低煤阶的长焰煤、气煤或高煤阶的贫煤则减少，5cm内为10～20条无烟煤和褐煤中内生裂隙很少或没有。褐煤由于失水，常常有切穿煤岩成分或层理的干缩裂纹。所以，可根据煤的内生裂隙发育程度来大致判断煤的煤化阶段。观察煤的内生裂隙时，要在打开的镜煤层理面上观察，而在垂直层理的断面上往往看不清楚。
2.外生裂隙
外生裂隙是在煤层形成之后，受构造应力的作用而产生的。外生裂隙可出现在煤层的任何部分，与煤层的层理呈不同角度相交，并切穿煤岩成分和煤分层的层理。外生裂隙面上常有波状、羽毛状或光滑的滑动痕迹，有时可见到次生矿物或破碎的煤屑。外生裂隙面有时与内生裂隙面重叠。
在矿井下，要经常注意测量外生裂隙方向，这对判断断层有一定的帮助。研究外生裂隙的方向，对提高采煤效率、预测瓦斯突出也有实际意义。
三、煤的结构和构造
1.煤的结构
煤的结构是指煤岩成分的形态、大小、厚度、植物组织残迹，以及它们之间相互关系所表现出来的特征，它反映了成煤原始物质的成分、性质及在成煤时和成煤后的变化。在低煤级煤中，煤的结构很清楚随着煤化程度的增高，各种煤岩成分的性质逐渐接近，因而煤的结构就逐渐变得均一。
煤的结构分原生结构和次生结构两种。
(1)原生结构
煤的原生结构是指由成煤原始物质及成煤环境所形成的结构。常见的原生结构有以下8种:
1)条带状结构:煤岩成分呈条带状相互交替出现。按条带的宽窄，可分为宽条带状结构(条带宽大于5mm)、中条带状结构(条带宽3～5mm)和细条带状结构(条带宽1～3mm)。条带状结构在烟煤的半亮型煤和半暗型煤中最为常见，年轻褐煤和无烟煤中条带状结构不明显。
2)线理状结构:指镜煤、丝炭、黏土矿物等以厚度小于1mm的线理断续分布于煤中，形成线理状结构。半暗型煤和半亮型煤中常见。据线理之间交替的线距，又可分为密集线理状结构和稀疏线理状结构。
3)凸镜状结构:指镜煤、丝炭、黏土矿物、黄铁矿等，常以大小不等凸镜体形式散布于煤中，构成凸镜状结构。半暗型和暗淡型煤中常见，有时光亮型煤中也可见到。
4)均一状结构:指组成成分较单纯、均匀，形成均一状结构。如镜煤、腐泥煤、腐植腐泥煤类等，都具有均一状结构。光亮型煤和暗淡型煤有时也表现出均一状结构。
5)粒状结构:由于煤中散布着大量的孢子或矿物杂质，使煤呈现出粒状结构。多见于暗煤或暗淡型煤中。有时含黄铁矿鲕粒或含黄铁矿结核而呈鲕粒状结构或豆状结构，它们为粒状结构的变种。
6)叶片状结构:煤中有大量的木栓层或角质层，使煤呈现纤细的页理，如叶片状、纸片状等，煤易被分成薄片。角质残植煤和树皮残植煤具有叶片状结构。
7)木质状结构:煤中保存了植物茎部的木质纤维组织的痕迹，植物茎干的形态清晰可辨，称木质状结构。褐煤中常可见到木质状结构，有些低煤级烟煤中也可见到。如我国山西繁峙褐煤中保存有良好的木质状结构而被称为“紫皮炭”。
8)纤维状结构:为丝炭所特有，它是植物根茎组织经丝炭化作用而形成的，可见到植物原生的细胞结构沿着一个方向延伸呈现出纤维状，疏松多孔。观察时要在煤层层面的丝炭上才可见到。
(2)次生结构
煤的次生结构是指煤层形成后受到应力作用产生的各种次生的宏观结构。
1)碎裂结构:煤被密集的次生裂隙相互交切成碎块，但碎块之间基本没有位移，可看到煤层的层理。碎裂结构往往位于断裂带的边缘。
2)碎粒结构:煤被破碎成粒状，主要粒级大于1mm。大部分煤粒由于相互位移摩擦失去棱角，煤的层理被破坏，碎粒结构往往位于断裂带的中心部位。
3)糜棱结构:煤被破碎成很细的粉末，主要粒级小于1mm。有时被重新压紧，已看不到煤层的层理和节理，煤易捻成粉末。糜棱结构一般出现在压应力很大的断裂带中。
2.煤的构造
煤的构造是指煤岩成分空间排列和分布所表现出来的特征。它与煤岩成分自身的特征(形态、大小等)无关，而与成煤原始物质聚积时的环境有关。煤的原生构造分为层状构造和块状构造。
(1)层状构造
沿煤层垂直方向上可看到明显的不均一性，主要是由组成成分不同而引起的，或是煤岩成分的变化，或含无机矿物夹层所引起，表现为层理。
按层理的形态，可分为水平层理、波状层理和斜层理等。水平层理(连续状、不连续状)反映泥炭沼泽内成煤原始物质是在平静的环境中几乎没有水流动的条件下沉积形成的。波状层理(不连续状、水平波状、凸镜状)反映植物堆积时沼泽内的水介质有微弱的运动。斜层理则反映水介质有强度较大的定向流动的堆积环境。
(2)块状构造
煤的外观均一，看不到层理。主要是成煤物质相对均匀，在沉积环境稳定滞水的条件下形成。腐泥煤、腐植腐泥煤及一些暗淡型腐植煤具有块状构造。
由于构造变动，使煤产生次生构造，如滑动镜面、鳞片状构造、揉皱构造等。次生构造可改变或破坏煤的原生构造。次生构造与构造变动有关，对煤层进行观察和描述时应加以注意。
煤的用途与煤的种类有密切的关系，不同的煤种其用途是不同的，煤的种类与用途大致可以归纳以下几方面。
（一）煤的种类
煤的分类由于依据的主要标准不同，其分类也有差异，分类方法比较多。我这里主要介绍一下按成因分类及实用分类。
按成因分类：按成因分类是依据成煤植物在聚积阶段各种综合因素进行的，主要是根据成煤物质的种类——高等植物还是低等植物；植物遗体的环境和条件——沼泽的积水深浅、水的活动性、氧气供应和微生物活动等情况，还有成煤物质分解转化过程所决定的。
按成煤物质的种类可以分为三类，即高等植物形成的腐植煤；由低等植物形成的腐泥煤；由高等植物与低等植物形成的腐植－腐泥煤。按植物堆积环境和条件以及成煤物质转化过程将煤的成因类型可分为腐植煤和残植煤。腐植煤和残植煤都是由高等植物变成的，腐植煤的原始物质主要由高等植物的木质和纤维素组成，残植煤的原始物质则主要是植物生物化学稳定的组织，如角质层、孢子、树脂物质、树皮的木栓组织等。腐泥煤的物质组成主要是藻类物质变化产物。腐植腐泥煤是腐植煤与腐泥煤之间的过渡类型。自然界大多数的煤是腐植煤，残植煤、腐植－腐泥煤、腐泥煤则比较少见，通常构成腐植煤中的夹层和透镜体，在较少情况下可单独构成煤层。
按实用分类：这种分类方法，首先要对煤的物质组成进行较全面的了解。煤主要由碳、氢、氧、氮等元素构成的有机质和一些矿物杂质和水分等无机物所构成。煤的质量是由煤的主要组分指标及变质程度决定的。确定煤质量的主要指标有水分、灰分、挥发分、焦渣、角质层厚度、发热量、磷、硫、灰成分、灰熔融性、可选性等。
水分：煤中的水分可分外在水分和内在水分两种。外在水分是在采掘、搬运、储存及洗选过程中，存留在煤炭表面和裂隙中的水分。这种水分自然风干即可除去。另一种是内在水分，是吸附和凝聚在煤分子内部的一些细小的毛细孔里的水分。这种水分经自然风干是除不掉的，需在温度达到 100°以上时才能干燥蒸发掉。内在水分与煤的变质程度和风化程度有关。一般来说，煤的变质程度超高，内在水分越少。煤经风化后因疏松吸潮，内在水分又会增加。地质勘探中常采用内在水分作为评价煤质的数据。内在水分和外在水分的总和称为全水分，它是矿井采出来的煤或直接用工农业生产煤的总含水量，通常作为煤炭供销双方评价煤质的依据之一。我们常用的水分指标有全水分，用“mt”表示也常用“Mar”表示；空气干燥基水分，也可以认为是内在水分，常用（Mad）。
灰分：灰分是煤彻底燃烧以后所剩下的残渣。按成因可分为内存灰分和外在灰分两种。外在灰分是来自煤层顶底板和夹矸中的岩石碎块，它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过洗选后可大部分除去。内存灰分是成煤的原始物质本身所含的无机物，另外也包括沉积时由风和水搬运来的矿物杂质。内在灰分很难通过洗选除去，含有大量内在灰分的煤是非常难选的。常用的指标有空气干燥基灰分（Aad）、干燥基灰分（Ad），也有用收到基灰分的（Aar）。煤的灰分对煤的实用价值影响很大，是评价煤的质量的主要指标之一。冶金用煤的灰分如增加1%，炼铁炉平均要多消耗 2% ～ 2.5% 的焦炭，同时还会使炼铁炉的生产效率降低约 2%。灰分也增加运输上负担，增加运输成本。不同的国家对煤的灰分的指标要求有所不同。我们国家规定，炼焦用煤的灰分最好不超过 10%，动力用煤其指标可适当高一些，只要发热量达到要求就可以。当灰分大于 40% 时就不是煤了。
挥发分：挥发分是煤在与空气隔绝的高温条件下所排出的挥发物质，主要成分为沼气、氢、二氧化碳和其他碳氢化合物等。挥发分含量与煤的变质程度有关，变质程度越高挥发分越少。挥发分可以作各种高发热量的燃料，也可用来制造染料、塑料、炸药以及其他许多化工产品。挥发分是评价煤质，进行煤种分类的主要指标之一。由于挥发分是煤中有机可燃体的一部分，所以在实际生产中，通常是以挥发分占有机可燃体的百分含量为指标。常使用的有空气干燥基挥发分（Vad）、干燥基挥发分（Vd）、干燥无灰基挥发分（Vdaf）和收到基挥发分（Var），其中 Vdaf 是煤炭分类的重要指标之一。
焦渣：煤中除去挥发分后残留在坩埚里的固态物质就是焦渣。它是由灰分和煤中不挥发的有机物质固定炭组成。固定碳的含量，通常是以其占有机可燃体的百分含量表示，其含量随着变质程度增高而增高。不同的煤形成的焦渣特征是不同的，有的焦渣呈粉末状，有的焦渣熔融黏结成块状，强度大。因此，根据焦渣特征可以初步判断煤的黏结性，对估计煤能不能炼焦是有很大意义的。
角质层厚度：角质层厚度是依照炼焦过程，在实验室里用仪器测定的。把有黏结性的煤粉碎成细粒，在密封的条件下加热到一定温度时，煤中有机质受热分解，软化而成角质层，最后结成了块状的焦炭。黏结性好的煤，加热时形成的角质层厚度适当，结成的焦炭熔融黏结成块状。不黏结的煤加热时，就不能产生角质层，也就不能结成焦炭，呈粉末状。一般来说，煤的角质层厚度是随煤的变质程度增加而有规律的变化，变质程度很低或很高的煤，角质层的厚度都很小或等于零，也就是黏结性不好或没有黏结性。角质层厚度能反映煤的黏结性，因此也就成了评价煤质、进行煤的工业分类的重要指标之一。常用 y 或 b 表示。
发热量：煤的发热量是指单位重量的煤完全燃烧时放出的热量。它对评定煤的燃烧价值有很重要的意义。在煤质评价中，通常用煤的低位发热量来评定煤的燃烧价值，即每千克煤在坩埚中燃烧后实际能被选用的热量。煤的发热量大小与煤的可燃元素碳、氢等含量有关，因而也与煤的变质程度有关。一般来说，变质程度越高，发热量越大。但是，当烟煤向无烟煤过渡时，氢的储量明显降低，由于氢在燃烧时产生的热量约等于碳的 4.2 倍，所以某些烟煤的发热量略高于无烟煤。另外，水分和灰分的增多，均可降低煤的发热量。不同的煤种其发热量是不同的，因此煤的发热量用不同的等级表示。
（1）低热值煤，表示为 LQ8.50 ～ 12.50 MJ/kg
（2）中低热值煤，表示为 MLQ12.51 ～ 17.00 MJ/kg
（3）中热值煤，表示为 MQ17.01 ～ 21.00 MJ/kg
（4）中高热值煤，表示为 MHQ21.01 ～ 24.00 MJ/kg
（5）高热值煤，表示为 HQ24.01 ～ 27.00 MJ/kg
（6）特高热值煤，表示为 SHQ>27.00 MJ/kg
注：1cal15（15℃卡）＝ 4.1855J
硫和磷：煤中常含有硫和磷。硫是煤中的有害杂质，煤在燃烧时硫会变成二氧化硫，腐蚀锅炉、管道，污染大气，增加温室效应，空气中的硫多了还会形成酸雨。炼焦时，有一部分硫会转入焦炭，用含硫高的焦炭炼铁，会降低钢铁的质量。钢铁中的硫分超过一定限额，就会使钢铁变脆，强度降低。煤中的无机硫主要是黄铁矿硫，常常呈细脉充填在煤的裂缝中，或者结核状夹在煤层中，对这部分硫可以通过机械洗选的方法剔除。均匀地分散在煤中的有机硫则很难选除掉。煤中的硫分是评价煤质的极其重要的指标。在实际的生产中通常是以绝对干燥煤样的总含硫量为指标来评价煤的质量的。我国规定，凡是工业用煤必须先经过洗选，尽量降低硫的含量；含硫量大于 3% 的煤就不能开采。常用的指标有空气干燥基全硫（St，ad）、干燥基全硫（St.d）及收到基全硫（St，ar）。
可选性：上面已讲过，煤中的灰分、硫分、磷分等，对煤的加工利用都是有害杂质。为了降低煤中的有害杂质，提高煤的质量，特别是提高炼焦用煤的质量，就需要对原煤进行洗选。对于直径大于 50 毫米的矸石和黄铁矿等杂质，可以用人工手选，颗粒小于 1 毫米的粉煤，则可采用浮选方法进行选煤。煤中矿物的颗粒大小和分布状态，直接影响着煤的洗选难易程度，这就是煤的可选性。煤的可选性是评价煤质，特别是评价炼焦用煤质量的重要指标之一。
灰成分和灰熔融性：灰成分是煤灰分中的矿物成分，灰熔融性是煤的灰分在不同温度下发生变形、软化和熔化状态。它们也是影响煤的用途的重要指标之一。
另外，煤中的有害有毒元素对煤的质量和用途也有较大的影响，如砷、汞和放射性铀等，若其含量超标，会对人体健康产生大的影响。
依据上述煤质量的各种指标，结合煤的变质程度和用途，就可以对煤进行实用性分类。我国煤的分类是根据煤的煤化度，将我国所有的煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大煤类。又根据煤化度、煤质组分和工业利用的特点，将褐煤分成 2 个小类，无烟煤分成 3 个小类。烟煤比较复杂，按挥发分分为 4 个档次，按黏结性可以分为 5 个或 6 个档次。主要类型是褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2 中粘煤、气煤、气肥煤、肥煤、1/3 焦煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤、无烟煤。其中褐煤的变质程度最低，无烟煤的变质程度最高。长烟煤到气煤是低变质烟煤，肥煤到焦煤是中变质烟煤，瘦煤、贫煤和无烟煤是高变质煤。
褐煤的特点是光泽暗淡，内生裂隙不发育，有干缩裂纹，腐殖酸含量高，发热量低。是低热值燃料和制作化肥的原料。
长焰煤、不粘煤、弱粘煤和中粘煤的共同特点是韧性大，光泽较弱，内生裂隙很少，燃烧焰长，不结焦，是燃烧锅炉、化工、制油的最佳煤种。气煤除上述性质和用途外，还具有膨胀熔融结渣，有时有气体喷出的现象。气煤有一定的结焦性，还可以作为炼焦配煤。
肥煤和焦煤的共同点是具有玻璃光泽，内生裂隙发育，性脆易破碎。膨胀熔融黏结性好，焦渣有光泽，是炼焦的最佳原料。
瘦煤光泽强，微膨胀熔融，燃烧时烟淡焰短难着火，可做炼焦配煤。
贫煤具有金刚光泽，不膨胀熔融，燃烧时烟淡焰短难着火，适合燃烧锅炉和化工用煤。
无烟煤具有似金刚光泽，致密坚硬，比重较大，燃烧时不易着火，无烟几乎无焰，可做化工用煤和民用燃煤。
（二）煤的主要用途
早在几千年前，劳动人民就发现了煤可以燃烧，可以用来燃烧取暖、做饭和冶铁。蒸汽机发明后，煤成为机器动力的主要燃料。后来，煤又用来炼焦、发电、制作电石、煤气等。现在，煤仍然是主要的能源。我国的一次性能源结构中煤占到 70% 左右。有专家预测，近期内这种能源结构不会有大的改变。当前煤的主要用途是发电、炼焦、供热取暖和民用燃烧，但煤气化、煤液化、煤化工等煤的综合利用也在迅速地发展。
动力用煤：动力用煤是煤的主要用途，它是把煤作为燃料用来燃烧锅炉取暖、发电和作为蒸汽机车的动力等。因为动力用煤主要是燃烧，所以任何牌号的煤都可以用来作燃料取得热源。
煤焦化：煤焦化就是用煤炼焦。它是将煤在隔绝空气的密闭炼焦炉内加热，得到的是焦炭、煤焦油和焦炉气三种原料。这三种原料经进一步加工处理可以得到一系列的煤化工产品。高温炼焦可以获得大约 78% 的焦炭，4% 的焦油，18% 的焦炉气。焦炭的主要用途是炼铁，其次是用于化肥工业。焦炭经进一步加工可制成合成氨、电石等。电石还可以再制成塑料、合成纤维、合成橡胶、合成化工产品等。煤焦油是煤焦化的副产品，是一种黑色黏稠状液体，主要成分是芳香族化合物。它的用途更加广泛，可以制成轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青等。用这些产品还可以制成苯、农药、炸药、染料、油漆、二早酚、聚乙烯稳定剂、合成材料等。焦炉气是很好的气体燃料和宝贵的化工原料，可作为冶金工业燃料、民用煤气，也可以制作氨、粗苯、氢、甲烷、乙烯、硫化氢及各种化工产品。如果一个焦化厂每小时能生产 15000 立方米焦炉气作为化工原料，则一年可以生产 55000 吨尿素或 70000 吨硝铵，16000 吨甲醇，2500 吨乙烯。因此焦化厂焦炉气的综合利用对发展农业、冶金工业和化学工业都具有重要的意义。
煤气化：煤气化是在高温有氧的情况下，将煤中的有机质转变成为含有一氧化碳、沼气、氢气等煤气的过程。煤气是一种极好的工业和民用燃料，用煤气作燃料比直接烧煤的效率高一倍多，气体燃料还有一系列优点，如燃烧完全、使用和输送方便等。因此，煤气已广泛用于冶金工业，机械工业、化学工业、建筑材料工业以及城市中的民用燃料。煤气中的一氧化碳和氢气可合成甲醇、醛、酮、酸、饱和烃、烯烃、芳香烃、合成氨等，所以，煤气也是重要的有机化学工业原料。
煤气化有地面气化和地下气化。地面气化是利用煤气发生炉把煤变成煤气。地下气化是在地下直接把煤层燃烧气化，再把煤气从地下输送到地面利用。
在地面用煤和焦炭等固体原料生产煤气的方法很多，大体可归纳为两类。一类是固体原料的气化，将煤或焦炭在有高温和气化剂的条件下转化为气体。又根据气化所用的固体原料种类不同以及固体原料在气化炉中存在的状态不同，制气的方法又分为固定层气化法和沸腾层气化法两种。另一类是固体原料的干馏，它是煤的有机质热解为气体的方法，这是生产城市煤气的常用方法。
固定层气化法是气化的固体在煤气发生炉中基本是固定的。发生炉煤气的气化过程是在固定层煤气发生炉中进行的，从煤气发生炉的底部通入空气和少量的水蒸气，从炉顶加入煤或焦煤，使气体和煤在 700℃～ 800℃以上的高温下发生剧烈的化学反应生成煤气。发生炉煤气用于炼钢炉、玻璃窑炉、炼焦炉等的加热，也可与水煤气混合作为制造合成氨、甲醇的原料气。水煤气是水蒸气与炽热的无烟煤工焦煤作用的产物。水煤气是制造合成氨的主要原料气。
沸腾层气化法是从炉底以高速通入气化剂，使气化炉中的细粒状煤处于浮动的状态，很像液体的沸腾，故称为沸腾层气化法。沸腾层气化法是直接对小于 10 毫米的煤粒进行连续气化的方法。
煤液化：煤液化是把煤由固体状态变为液体状态的过程。煤液化可以是直接液化，也可以是间接液化。
煤的直接液化可以通过低温干馏和加氢液化。煤的加氢液化是将煤、催化剂和重油混合在一起，在 380℃～ 550℃的高温、200 ～ 700 个大气压高压氢之下，使煤中的有机质几乎全部转化为液体和气体产物，进一步加工得到汽油、柴油等液体燃料。低温干馏是将煤通过内热式发生炉变成焦油产物，进一步加工为液体燃料和化工产品。
煤的间接液化是将煤先进行气化，进一步加工成为液体燃料的过程。
煤化工：煤化工就是将煤制成化工产品的方法。煤制化工产品的方法很多。通常是把煤先进行气化或液化，再进一步加工成化工产品。也可以先把煤加工成电石，再转化成为化工产品。
煤的综合利用：煤中的有益元素很多，煤灰中可以提取锗、镓、铀、钒等重要的稀有分散元素、放射性元素，这些元素是国防工业的原料。煤中还共生具有巨大开发价值的煤层气。煤灰还可以制造水泥、改良土壤等。煤灰的综合利用是煤综合利用的一个重要方面。
煤中锗和镓的利用：锗是半导体和电子工业重要的原料之一。锗在地壳中很少呈单独矿物出现，主要作为伴生组分存在于铅锌矿和煤层中。锗的提取工艺简单，主要从煤灰中和烟尘中提取。煤中的锗一般品位不高，但分布广泛，是锗矿床的主要成矿类型。煤中的锗含量达到每吨煤中 20 克就可以回收。新疆的伊犁、青河等煤矿的煤层中都含有锗和镓。
煤中铀的利用：铀在煤中主要以含铀的有机化合物存在，是铀矿床的重要工业类型之一，一般要求煤中伴生铀的工业品位为 0.02%。煤中铀的富集一是在泥炭堆积阶段，含铀的水溶液注入泥炭沼泽后，被腐殖酸强烈吸附所致。二是地下水的淋滤作用把铀带到煤层中。铀在煤中的富集主要是由于腐殖酸吸附铀离子变为金属有机络合物，或者作为还原剂把铀离子转变为不溶状态，固定于有机组分中。铀通常也存在于煤层顶底板的砂岩中，局部可富集出现。新疆的侏罗纪含煤地层常出现铀的富集区，在伊犁南部、吐鲁番地区等地的含煤地层中，铀的含量已达到工业品位。目前，利用地浸法开采煤系地层的低品位铀取得很好的效果。
煤中钒的利用：钒主要用于钢铁工业炼制优质合金。自然界钒的分布很分散，常与其他元素伴生形成含钒矿床。钒在煤系地层中的富集，与海生浮游生物和底栖生物成因的有机质密切相关，所以由浅海藻类聚集形成的腐泥煤中钒含量较高。钒在煤层中主要呈金属有机络合物形式存在，一般来说有机质含量越高钒含量就越富集。煤系地层中有时存在含钒砂岩，钒和铀经常共生形成钒钾铀矿。
煤层气的开发利用，近些年无论在国际上还是在国内，都发展得很快，可以说一个新兴的产业正在兴起，将在能源结构中占有很重要地位。这里只提一下，将煤的情况讲完后专门详细介绍。
（三）开采煤要注意保护资源和环境
煤是不可再生资源，用完了就没有了，因此要十分珍惜爱护煤炭资源。煤的开采要合理规划、统筹安排；选择先进合理的采煤方法，提高煤资源回收率，充分利用薄煤层；以科学发展观为指导，建立循环经济产业链，充分地利用煤炭资源的各种使用效能，提高煤的利用效率。
煤的开采利用对环境会产生一定的影响，因此在开采和利用煤炭资源时要特别注意环境的保护。煤矿开采中由于地下挖空塌陷，常会在地面上形成裂缝、塌陷坑、岩体滑移、山体滑坡等地质灾害，对森林、草原和农田造成危害甚至造成严重破坏；煤矿开采排出的瓦斯、二氧化碳和一氧化碳等废气能污染大气，增加温室效应；排出的硫化氢气体还可以形成酸雨，对人、生物、农作物产生严重危害；排出的废水可以污染环境及地下水；排出的粉尘、矸石可以污染大气、周围环境。炼焦排放的煤烟、工业锅炉和民用锅炉排放的烟尘可以污染大气；煤液化、煤化工也能形成大量废气和废水，污染环境。但是，上述煤开采利用中存在对环境的各种不利影响和危害，只要采取切实有效的措施，是可以大大降低其影响程度的，甚至可以完全避免其危害。关键是在开采和利用煤矿时要牢固地树立环境意识，要把保护环境贯穿在开采利用的全过程，采取切实有效的措施，防止对环境的影响和危害，做到煤尽其用，物有所归，环境良好，人与自然和谐相处。
煤由各种类型的煤岩组成。每种类型的煤岩又由各种煤素质所构成。用肉眼或放大镜观察，可以区分煤中的宏观煤岩成分，一般分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。将煤制成薄片或光片，用显微镜在透射光或反射光下观察显微煤岩组分，有机显微煤岩组分（煤素质）可分为: ①镜质组分，或称凝胶化组分，它来源于植物的木质部分，同其他组分相比，它是均质的，是构成煤有机质的主要部分②丝炭化组分，又称惰性组分，是植物埋没过程中木质纤维组织受到氧化和炭化后保留下的部分，对化学作用和热具有惰性③稳定组分，包括植物残存的花粉、孢子、角质层、木栓、树皮、树脂质较多的部分，是化学稳定性较强的组分。煤中还有少量无机显微组分。
胶质1.
动物性胶质食物有：鸡脚、猪脚(皮)、猪脚筋、牛筋、乌骨鸡(皮)、鱼皮、鲍鱼、海参。
2.
植物性胶质食物有：木耳、羊角豆、海带、山药、栗子、菇类、莲藕、红凤菜。
3.
胶质是石油中一种组分，目前国际上没有统一的分析方法和确定定义。其为一种不同高分子化合物的混合物，我国目前采用氧化铝吸附色谱法分离胶质，胶质通常为褐色的粘稠且流动性很差的液体或者无定型炭，受热时熔融，相对密度1.0.胶质的着色能力强，汽油中只要加入少量胶质，汽油将被染成草黄色。
