煤真密度测定意义及方法

煤真密度测定意义及方法

煤的真密度反映煤分子空间结构的物理性质，它与其他煤的性质有密切关系，比如煤的热值与真密度的关系非常密切，煤的煤化程度也与煤的真密度有关。研究煤的结构、煤的精选加工以及计算煤层平均质量等，都要测定煤的真密度。煤是多孔性物料，孔隙中含有水、空气或其他气体。煤中还含有矿物杂质。煤堆积在一起时，颗粒之间存在空隙，其中充满空气。

测定煤的真密度常用比重瓶法，以水作置换介质，但水分子的直径较大，不能进入很细的毛细管和微孔中，测得的真密度仅是近似值。用氦作置换介质可较准确地测定煤的真密度。氦的分子直径很小（l .78 λ），能渗入微细孔中，且对煤的表面不发生吸附作用。因为煤中最小直径约为0.5-1nm，氦能完全进入煤的孔隙内。

我们贝士德仪器科技的3H-2000TD系列全自动真密度、开孔及闭孔率分析仪应用阿基米德原理－－气体膨胀置换法，利用小分子直径的惰性气体氦气在一定条件下的玻尔定律（PV=nRT），通过测定由于样品测试腔放入样品所引起的样品测试腔气体容量的减少来精确测定样品的骨架体积（含闭孔），从而得到其真密度，真密度＝质量/骨架体积。

气体膨胀置换法是以气体取代液体测定样品所排出的体积。此法排除了浸液法对样品溶解的可能性，具有不损坏样品的优点。因为气体能参入样品中极小的孔隙和表面的不规则空陷，因此测出的样品体积更接近样品的骨架体积，从而可以用来计算样品的密度，测试值也更接近样品的真实密度。

仪器的测试系统由样品测试腔和基准腔构成，如图。

测定样品密度时，仪器自动采集基准腔的压力P1及体积V1并记录；将一定未知体积的样品V样品放入已知体积V2的样品测试腔，向样品测试腔注入一定量的气体并记录稳定后的压力P2；将样品测试腔与基准腔连通并记录稳定后的压力P3，根据平衡稳定后的压力值和相关已知的体积V1、V2即可计算出待测的样品体积V样品，再由样品的质量和体积计算出样品的真密度。

对于发泡等材料的开孔及闭孔率测试时，在制备长方体的试样过程中，切割试样的 6个表面时，总会人为地把一些闭孔泡沫切破变成开孔泡。因此对测得的表观闭（开）率必须进行校正，求出校正闭（开）孔体积分数，才能如实地表征样品的泡孔结构和正确地评价样品的性能。 校正依据国标GB/T 10799-2008中“附录 B（规范性附录）试样制备时开孔误差的矫正”所述的“8分法”。

3H-2000TD系列全自动真密度分析仪采用行业内最先进的气控阀控制结构（专利受理号：201220140709.8），从根本上彻底消除了同类仪器采用电磁阀而带来的电磁阀发热而引起的体积定量误差的问题。

3H-2000TD系列全自动真密度分析仪由于具有先进的“下装卡口式”样品池安装方式（专利受理号：201120436207.5），以样品池直接作为样品测试腔，具有对样品测试腔体积利用率高的优势；对于10ml的样品池，测试腔体积利用率高于90%；从而使对于少量样品的测试精度得以提高；而通常的样品池“上装加盖式”，将样品池装入测试桶内加盖密封后进行测试，“测试桶+样品池”构成的样品测试腔内有大量剩余的无用空间，使测试腔体积利用率低，对于10ml的样品池，测试腔体积利用低于10%；从而造成对于少量样品的测试精度难以保证。另一方面，“上装加盖式”样品池的体积受制于加盖的测试桶的体积，不适用大体积装样量（难以满足150ml体积以上的装样量），而“下装卡口式”的样品池，可以满足大体积装样的需求，使装样上限达到500ml以上，以达到拓宽测试范围、扩大适用面、提高测试精度的目的。

性能参数

Ø 测试精度：精确度优于±0.04% ，重复性优于±0.02% ，分辨率：0.0001g/ml；

Ø 测试速度：单站0.5-1min完成整个测试过程。双站分析效率提高一倍；

Ø 分 析 站：3H-2000TD1型：1个分析站，同时测试一个样品； 3H-2000TD2型：2个完全独立的分析站，同时测试2个样品；

Ø 适用范围：样品密度大小不受限制，可以测定各种粉末状、颗粒状、块状、泡沫状等的固体样品，以及浆状物质、不挥发的液体等样品；

Ø 测试体积范围：0.01~2000ml；

Ø 样 品 池：标配三个大小不同体积（10ml、50ml、150ml）的样品池；样品池体积可5-500ml任意选择，适应测量0.01~2000ml大小范围不同的样品。可提供体积大于150ml的大体积的样品池；

Ø 压力范围：0-1bar。用户可自定义最大压力，以降低压力使分析样品变形所带来的误差；

Ø 测试气体：40升高纯氦气，纯度≥99.999%；氮气等其它气体可选；

Ø 仪器配件：阀门及压力传感器全部进口；

特点优势

Ø 开闭孔率专用样品池：具有专门针对发泡材料符合国标GB/T 10799-2008而设计的样品池，不锈钢材质，内部为立方体空间，可使样品池利用率达到80%以上（国标要求15%以上），大大高于普通圆柱样品池；

Ø 样品池安装：以样品池直接作为样品测试腔，相对同类仪器具有对样品测试腔体积利用率高的优势，从而使测试精度得以提高；“下装卡口式”的样品池，可以满足大体积装样的需求，以达到提高测试精度的目的。（专利名称：样品池下装式真密度仪 专利号：201120436207.5）；

Ø 阀门类型：气控阀，从根本上彻底消除了同类仪器电磁阀结构动作时发热引起的基准腔体积的变化，无需进行软件修正；（专利名称：气控阀真密度仪 专利号：201220140709.8）；

Ø 基 准 腔：每个分析站具有内置1个基准腔，1个扩展腔；扩展腔可针对不同的样品池体积来提高测试精度；程序根据样品池体积自动选择是否启用扩展腔；

Ø 自动重复：可自动进行重复测试，直到达到指定精度；

Ø 压力平衡：具有自动默认、用户选择及用户自定义三种模式的压力平衡时间，适应不用结构状态的样品；

Ø 自检流程：先进的智能自检流程，智能判断样品池有无漏气及仪器气密性是否合格，彻底解决人为操作失误；

Ø 恢复常压：具有测试完毕自动恢复常压功能，防止样品飞溅；

Ø 控制界面：清晰形象的图形化控制界面，并可在界面上进行所有硬件的控制操作；

Ø 断电保护：超强的稳定性，即使意外断电、断线，亦不会丢失当前数据，且实验可恢复继续进行；

Ø 记忆功能：仪器配置芯片记忆功能，实现人工对仪器硬件参数的零配置；

Ø 运行日志：详尽的仪器运行日志，时间精确到秒，该日志为仪器的可靠运行与售后提供保障；

Ø 真人语音：各个测试流程真人语音提示；

Ø 多语言包：支持可自定义编辑的多国语言操作界面。

Ø 远程控制：具有网络远程控制功能；

影响煤真密度的因素

1.成因类型的影响 不同成因的煤密度是不同的，腐植煤的真密度比腐泥煤大。

2.煤化程度的影响 煤化程度低的时候，真密度增加缓慢；接近无烟煤时，真密度增加很快。泥炭0.72 g/cm3；褐煤0.8~1.35 g/cm3；烟煤 1.25~1.50 g/cm3；无烟煤1.3~1.90 g/cm3。 同一煤化度的煤（用碳含量表示），其不同煤宕显微组分的真密度也有差别，丝质组的真密度最大，镜质组较小，稳定组最小。随着煤化度加深（C含量增大），其差别渐趋消失。

3.煤岩的影响 煤岩的成分是镜煤、亮煤、暗煤还是丝炭，都对真密度影响很大。

4矿物质的影响 煤中矿物质的真密度比煤有机质的真密度大得多，如石英的真密度为2.15 g/cm3，粘土为2.40 g/cm3，黄铁矿为5.00 g/cm3.煤中矿物质真密度的平均值约为3.00 g/cm3。矿物质的含量愈多，则煤的真密度愈高。根据经验数据，煤的灰分每增加1%，其真密度增高0.01 g/cm3。科学研究上有时要用“纯煤”（煤有机质）的真密度值。由于实际上不能完全脱除矿物质后测定纯煤的真密度，只能根据矿物质成分的含量和真密度对测定值加以校正。但矿物质成分含量的测定也比较复杂，故常用灰分代替矿物质成分近似地加以校正。煤中矿物质的含量及其密度与煤的灰分产率及其密度大致相当，因此，当煤的矿物质含量很少时，可用灰分产率按下式校正后求得纯煤真密度。

因此，研究煤的真密度具有重要的意义，欢迎各界朋友来贝士德仪器科技咨询、选择真密度仪！