第二節　煤的物理性質

煤的物理性質是指煤不需要發生化學變化就能表現出來的性質。主要討論煤的顏色、光澤、斷口、裂隙、密度、機械性質、熱性質、電性質和光性質，分析和研究這些性質與煤的煤化程度的關系，為煤炭綜合利用提供重要信息，為研究煤的成因、組成、結構提供重要信息。

一、煤的顏色和光澤

1.煤的顏色

煤的顏色是指新鮮（未被氧化）的煤塊表面的天然色彩，它是煤對不同波長的可見光吸收的結果。煤在普通的白光照射下，其表面的反射光所顯的顏色稱為表色。由高等植物形成的腐殖煤的表色隨煤的煤化程度不同而變化。通常由褐煤到煙煤、無煙煤，其顏色由棕褐色、黑褐色變為深黑色，最后變為灰黑色而帶有鋼灰色甚至古銅色。即使在煙煤階段，顏色也隨揮發分的變化而變化，如高揮發分的長焰煤，外觀呈淺黑色甚至褐黑色，而到低揮發分、高變質的貧煤就多呈深黑色。由藻類等低等植物形成的腐泥煤類，它們的表色有的呈深灰色，有的呈棕褐色、淺黃色甚至呈灰綠色。

煤中的水分常能使煤的顏色加深，但礦物雜質卻能使煤的顏色變淺。所以同一礦井的煤，如其顏色越淺，則表明它的灰分也越高。

煤的粉色又叫條痕色，是指將煤在磁板上劃出條痕的顏色，它反映了煤的真正的顏色，褐煤的條痕色為淺棕色，長焰煤為深棕色，氣煤為棕黑色，肥煤和焦煤為黑色（略帶棕色），瘦煤和貧煤為黑色，無煙煤為灰黑色。

2.煤的光澤

煤的光澤是指煤的新鮮斷面對正常可見光的反射能力，是肉眼鑒定煤的標志之一。腐殖煤的光澤通常可分為瀝青光澤、玻璃光澤、金剛石光澤和似金屬光澤等幾種類型。常見的油脂光澤屬玻璃光澤的一種，它是由于表面不平而引起的變種。此外，還有因集合方式不同所造成的光澤變種，如由于纖維狀集合方式引起的絲絹光澤，又由于松散狀集合方式所引起的土狀光澤等。腐泥煤的光澤多較暗淡。

除了煤化程度與煤的光澤有密切相關外，煤中礦物成分和礦物質的含量以及煤巖組分、煤的表面性質、斷口和裂隙等也都會影響煤的光澤。此外，風化或氧化以后，對煤的光澤影響也很大，通常使之變為暗淡無光澤。所以在判斷煤的光澤時一定要用未氧化的煤為標準。表2-17列出了八種不同煤化程度煤的光澤、顏色和條痕色。

從不同煤巖顯微組分來看，由于鏡質組質地均一，所以光澤也最強、最亮，絲質組和半絲質組以及穩定組的光澤多弱而暗淡。半鏡質組的光澤介于以上兩者之間。煤中的礦物組分含量越高，光澤就越暗淡。

二、煤的斷口和裂隙

（一）煤的斷口

煤塊受到外力打擊后不沿層理面或裂隙面斷開，成為凹凸不平的表面，稱為煤的斷口。人們根據斷口表面的形狀和性質可分為貝殼狀斷口、參差狀斷口、階梯狀斷口、棱角狀斷口、粒狀斷口和針狀斷口等。根據煤的斷口即可大致判斷煤的物質組成的均一性和方向性。

例如貝殼狀斷口可作為腐泥煤或腐殖煤中的光亮煤以及某些無煙煤類的特性，同時它也是表征煤的物質組成均一性的重要標志。不規則狀斷口常是一些暗淡煤或高礦物質煤的特征。

（二）煤的裂隙

煤的裂隙是指在成煤過程中煤受到自然界的各種應力的影響而產生的裂開現象。按裂隙的成因不同，可分為內生裂隙和外生裂隙兩種。

1.煤的內生裂隙的特點

內生裂隙是在煤化作用過程中，煤中的凝膠化物質受到地溫和地壓等因素的影響，使其體積均勻收縮，產生內張力而形成的一種裂隙。內生裂隙的發育情況與煤化程度和煤巖顯微組分有密切關系。通常以浮煤揮發分在25％左右的焦煤、肥煤類內生裂隙最為發育，隨著揮發分的降低，煤的內生裂隙也逐漸減少，到無煙煤階段達到最低值。揮發分大于25％的煤，其內生裂隙隨揮發分的增高不斷降低，所以內生裂隙數常以焦煤類最多，肥煤類次之，1/3焦煤、氣煤和長焰煤類依次減少，到褐煤階段幾乎沒有內生裂隙。其特點如下。

①出現在較為均勻致密的光亮煤分層中，特別是在鏡煤的凸鏡質或條帶中最為發育。

②一般垂直于層理面。

③裂隙面常較平坦光滑，且常伴生眼球狀的張力痕跡。

④裂隙的方向有大致互相垂直或斜交的兩組、交叉呈四方形或菱形，其中裂隙較發育的一組為主要裂隙組，裂隙較稀疏的一組為次要裂隙組。

⑤由于光亮煤中的內生裂隙在相同煤化階段煤中的數目較為穩定，因此常以光亮煤的內生裂隙作為煤的煤化程度的標準。

有人根據煤的內生裂隙方向的規則性而認為煤的內生裂隙是在褶皺運動以前形成的。

2.煤的外生裂隙的特點

一般認為煤的外生裂隙是在煤層形成以后，受構造應力的作用而產生的。其特點如下。

①可以出現在煤層的任何部位，通常以光亮煤分層為最發育，并往往同時穿過幾個煤巖分層。

②常以不同的角度與煤層的層理面相交。

③裂隙面上常有波狀、羽毛狀或光滑的滑動痕跡，有時還可見到次生礦物或破碎煤屑的充填。

由于外生裂隙組的方向常與附近的斷層方向一致，因此研究煤的外生裂隙有助于確定斷層的方向。此外，研究煤的外生裂隙還對提高采煤率和判斷是否會發生煤塵爆炸和瓦斯爆炸具有一定的實際意義。

三、煤的密度

密度是反映物質性質和結構的重要參數，密度的大小取決于分子結構和分子排列的緊密程度。煤的密度隨煤化程度的變化有一定的規律，利用密度數值還可以用統計法對煤進行結構解析。由于煤具有高度的不均一性，煤的體積在不同的情況下有不同的含義，因而煤的密度也有不同的定義。

（一）煤的密度的四種表示方法

1.煤的真相對密度（TRD）

煤的真相對密度是指在20℃時，單位體積（不包括煤的所有孔隙）煤的質量與同體積水的質量之比，用符號TRD來表示。

煤的真相對密度測定國家標準（GB/T 217—2008）中用的是密度瓶法，以水做置換介質，根據阿基米德定律進行計算。該法的基本要點是在20℃下，以十二烷基硫酸鈉溶液為浸潤劑，在一定容積的密度瓶中盛滿水（加入少量浸潤劑）放入一定質量的煤樣，使煤樣在密度瓶中潤濕、沉降并排出吸附的氣體，根據煤樣的質量和它排出的同體積的水的質量計算煤的真相對密度。

計算公式如下

　　 （2-2） 　　

式中　——干燥煤的真相對密度；

md——干燥煤樣的質量，g；

m1——密度瓶加煤樣、浸潤劑和水的質量，g；

m2——密度瓶加浸潤劑和水的質量，g。

干燥煤樣的質量

　　 （2-3） 　　

式中　m——空氣干燥煤樣的質量，g；

Mad——空氣干燥煤樣的水分，％。

在室溫下真相對密度的計算

　　 （2-4） 　　

式中　Kt——t℃下溫度校正系數。

　　 （2-5） 　　

式中　dt——水在t℃時真相對密度；

d20——水在20℃時的真相對密度。

TRD是煤的主要物理性質之一。在研究煤的煤化程度、確定煤的類別、選定煤在減灰時的重液分選密度等都要涉及煤的真相對密度這個指標。

2.煤的視相對密度（ARD）

煤的視相對密度是指在20℃時，單位體積（不包括煤粒間的空隙，但包括煤粒內的孔隙）的質量與同體積水的質量之比，用符號ARD表示。

測定煤的視相對密度的要點是，稱取一定粒度的煤樣，表面用蠟涂封后（防止水滲入煤樣內的孔隙）放入密度瓶中，以十二烷基硫酸鈉溶液為浸潤劑，測出涂蠟煤粒所排開同體積水的溶液的質量，再計算出蠟煤粒的視相對密度，減去蠟的密度后，求出煤的視相對密度。

在計算煤的埋藏量時和對儲煤倉的設計以及在煤的運輸、磨碎、燃燒等過程的有關計算時都需要用煤的視密度這項指標。

3.煤的堆密度（散密度）

煤的堆密度是指單位體積（包括煤粒間的空隙也包括煤粒內的孔隙）煤的質量，即單位體積散裝煤的質量，又叫煤的散密度。在設計煤倉、計算焦爐裝煤量和火車、汽車、輪船裝載量時要用這個指標。

4.純煤真密度

純煤真密度是指除去礦物質和水分后煤中有機質的真密度，它在高變質煤中可作為煤分類的一項參數，在國外已經有用來作為劃分無煙煤類的依據。

（二）影響煤的密度的因素

1.煤的成因類型的影響

不同成因類型的煤，其密度是不同的。腐殖煤的真密度大于腐泥煤的真密度。如腐殖煤的真相對密度最小的為1.25，而腐泥煤的真相對密度為1.00。這主要是由于成煤的原始物質不同及煤有機質的分子結構不同引起的。

2.煤化程度的影響

隨著煤化程度的增高，煤的真密度逐漸增大。煤化程度較低時真密度增加較慢，當接近無煙煤時，真密度增加很快。各類型煤的真相對密度范圍大致如下。

泥炭　　　　　　　　　　　　　　0.72

褐煤　　　　　　　　　　　　　0.8～1.4

煙煤　　　　　　　　　　　　　1.2～1.5

無煙煤　　　　　　　　　　　1.4～1.8

3.煤巖成分的影響

對于同一煤化程度的煤，煤巖成分不同其真密度也不同。在同一煤化程度的四種宏觀煤巖成分中，以絲炭的真密度最大，暗煤次之，亮煤和鏡煤最小。

4.礦物質的影響

煤中礦物質對煤的密度影響很大，因為礦物質的密度比煤中的有機質的密度大得多。例如，常見的黏土密度為2.4～2.6g/cm3，石英為2.65g/cm3，黃鐵礦為5.0g/cm3。所以，煤中礦物質含量越多，煤的密度越大。一般認為，煤的灰分產率每增加1％，煤的真相對密度要增加0.01。

四、煤的機械性質

煤的機械性質是指煤在機械力作用下所表現出的各種特性，這里重點介紹煤的硬度、可磨性和抗碎強度。

（一）煤的硬度

煤的硬度是指煤抵抗外來機械作用的能力。

根據測定原理和方法不同可分為劃痕硬度、壓痕硬度和耐磨硬度。常用的是前面的兩種。

1.煤的劃痕硬度（又稱莫氏硬度）

它是用一套標準礦物刻劃煤來判定煤的相對硬度。標準礦物的莫氏硬度見表2-18。

煤的莫氏硬度在2～4之間，煤化程度低的褐煤和中變質階段的煙煤-焦煤的硬度最小，為2～2.5，無煙煤的硬度最大，接近于4。從焦煤向肥煤、氣煤、長焰煤方向，煤的硬度逐漸增加，但到褐煤階段又明顯下降。各種煤巖成分的硬度也不同。同一煤化程度的煤，以惰質組硬度為最大，殼質組最小。鏡質組居中。

2.煤的顯微硬度（即壓痕硬度）

煤的顯微硬度是指煤對堅硬物體壓入的對抗能力。它是用規定形狀的金剛石壓錐在20g靜載荷下壓入煤樣并持續15s，然后撤去荷重，在顯微鏡下放大487倍觀測壓痕大小后求出的顯微硬度。以壓錐與煤實際接觸的單位面積上的荷重來表示（kg/mm2）。

本方法測定煤的顯微硬度常在煤化學研究中應用。由于只要求很小的一塊表面，并能在脆性煤上留下壓痕，因而可避免煤質不均以及脆性破裂引起的誤差。此外，還可用來直接測定不同顯微組分的硬度。

煤炭科學研究總院北京煤化工研究分院曾對中國主要煤礦采樣測定顯微硬度，發現它與煤化程度之間的關系是靠背椅式的變化規律，如圖2-7所示。“椅背”是無煙煤，“椅面”是煙煤，“椅腿”是褐煤。褐煤階段顯微硬度隨煤化程度加深而增加，在附近有一最大值；煙煤階段顯微硬度不斷降低，在wdaf（C）=85％附近則有一最低值，以后又迅速升高；至無煙煤階段幾乎呈直線上升，變化幅度很大（30～200kg/mm2），因此顯微硬度可作為詳細劃分無煙煤的指標。

上述變化規律可從煤的組成和結構上加以解釋。煤化程度低的褐煤由于富含塑性高的腐殖酸和瀝青質（含量達50％），結構疏松，因此硬度較低；隨著煤化程度的加深，使分子間結合力得到加強，硬度逐漸加大，到高變質程度的煙煤時，又因氧含量不斷減少，主要是煤化學分子結構中氧鍵（—O—）減少，使分子間結合力減弱，硬度又有所下降；無煙煤具有高度縮合芳香結構，碳網及其排列的整齊程度劇增，因此硬度幾乎是直線升高。

對不同煤巖組分而言，絲質組的顯微硬度比鏡質組高，穩定組最低。由于各種組分的硬度不同，所以磨制煤的光片在拋光時，絲質組突起要高一些。

煤中的礦物質對硬度有影響，因為黃鐵礦的硬度遠比煤高得多。當煤遭受風化或氧化時，硬度就會不斷降低。

（二）煤的可磨性（HGI）

煤的可磨性是指煤被磨碎成粉的難易程度。這是一個與標準煤比較而得出的相對指標。可磨性指數越大，煤越易被粉碎，反之則較難粉碎。

1.煤的可磨性指數的測定方法

煤的可磨性指數的測定方法很多，但其原理都是根據破碎定律建立的，即在研磨煤粉時所消耗的功與煤所產生的新表面積成正比。目前，國際上廣泛采用哈特格羅夫法。該法操作簡便，具有一定的準確性，實驗的規范性較強，并于1980年被國際標準化組織采用，列入國際標準。中國也采用此法作為煤的可磨性指標測定的標準（GB/T 2565—1998）。

哈特格羅夫法的基本方法是：采用美國某礦區易磨碎的煙煤作為標準，其可磨性作為100。測定時，稱取粒度為0.63～1.25mm的一般分析試驗煤樣（50±0.01）g，在規定條件下，經過一定破碎功的研磨，用篩分方法測定新增的表面積，由此算出煤的可磨性指數值。

計算公式如下

HGI=13+6.93m　　（2-6）

式中　HGI——煤樣的哈氏可磨性指數；

m——通過0.071mm篩孔（200目）的試樣質量，g。

從式（2-6）中可知，HGI值越大，煤樣越易被粉碎。

哈氏可磨性指數還可采用標準曲線法求得。其方法是采用4個一組已知可磨性指數的標準煤樣，將煤樣經哈氏可磨性測定儀研磨，然后繪制出可磨性指數與通過0.071mm篩孔的篩下物平均質量之間的標準關系曲線，按規定測出空氣干燥煤樣的0.071mm篩下物質量，從而從標準關系曲線圖中查出煤的可磨性指數。

2.可磨性指數和煤化程度的關系

隨著煤化程度增高，煤的可磨性指數呈拋物線變化（見圖2-8），在碳含量90％處出現最大值。

（三）煤的落下強度

煤的落下強度是指一定粒度的煤樣自由落下后破碎的能力。煤在運輸裝卸過程中，由于煤塊的碰撞常使原來的大塊破裂成小塊甚至產生一些煤粉，這對需要使用塊煤的用戶很不利。因此，使用塊煤的用戶對煤的抗碎強度有一定的要求。

1.煤的落下強度的測定原理（GB/T 15459—2006）

取一定粒度、一定質量（或一定塊數）的煤塊，將其從規定的高度落下，然后用篩孔為25mm的篩子篩分，稱出大于25mm的篩上質量。按式（2-7）計算煤的落下強度

　　 （2-7） 　　

式中　S25——煤的落下強度，％；

m——煤樣質量，g；

m1——實驗后大于25mm的篩上物質量，g。

2.落下強度與煤質的關系

煤的落下強度與煤化程度、煤巖成分、礦物含量以及風化、氧化等因素有關。煤的落下強度隨煤化程度的變化規律如圖2-9所示。由圖可見，中等煤化程度的煤落下強度較低。

在不同的煤巖成分中，暗煤的落下強度最高，鏡煤次之，絲炭最低；礦物質含量較高時落下強度較高；煤受到風化和氧化后落下強度降低。

五、煤的熱性質

煤的熱性質包括煤的比熱容、導熱性和熱穩定性，研究煤的熱性質，不僅對煤的熱加工（煤的干餾、氣化和液化等）過程及其傳熱計算有很大的意義，而且某些熱性質還與煤的結構密切相關。如煤的導熱性，能反映煤的一些重要結構特點，煤中分子的定向程度。

（一）煤的比熱容

在一定溫度范圍內，單位質量的煤，溫度升高1℃所需要的熱量，稱為煤的比熱容，也叫煤的熱容量，單位為kJ/（kg·℃）或J/（g·℃）。

煤的比熱容與煤化程度、水分、灰分和溫度的變化等因素有關。一般隨煤化程度的加深而減少，比熱容隨著水分升高而增大；隨著灰分的增加而減少。煤的比熱容隨溫度的升高，而呈拋物線形變化，當溫度低于350℃時，煤的比熱容隨著溫度的升高而增大；如溫度超過350℃，煤的比熱容反而隨著溫度的增高有所下降，當溫度增加到1000℃時，則比熱容降至與石墨的比熱容相接近。

（二）煤的導熱性

煤的導熱性包括熱導率λ［W/（m·K）］和導溫系數α（m2/h）兩個基本常數，它們之間的關系可用下式表示

　　 （2-8） 　　

式中　C——煤的比熱容，kJ/（kg·K）；

ρ——煤的密度，kg/m3。

物質的熱導率應理解為熱量在物體中直接傳導的速度。而物質的導溫系數是不穩定導熱的一個特征的物理量，它代表物體所具有的溫度變化（加熱或冷卻）的能力。α值越大，溫度隨時間和距離的變化越快。λ可表示煤的散熱能力，C·ρ表示單位體積物體溫度變化1K時吸收或放出的熱量，即物體的儲熱能力，所以導溫系數α為物體散熱和蓄熱能力之比，是物體在溫度變化時顯示出的物理量。常用于煤料的導熱計算。

煤的熱導率與煤的煤化程度、水分、灰分、粒度和溫度有關。

實驗表明：泥炭的熱導率最低，煙煤的熱導率明顯的比泥炭高，煙煤中焦煤和肥煤的熱導率最小，而無煙煤有更高的熱導率。

同一種煤，其熱導率隨煤中水分的增高而增大。同樣，煤的熱導率隨礦物質含量的升高而增大。

煤的熱導率隨著溫度的升高而增大。

　　 （2-9） 　　

式中　α，β——特定常數（對強黏結性煤α=β=0.0016；對弱黏結性煤α=0.0013，β=0.0010）。

煤的導溫系數有與煤的熱導率相似的影響因素，也因水分的增加而提高。

對中等煤化程度的煙煤，煤的導溫系數可用下列經驗公式計算

溫度20～400℃時　　α=4.4×10-4［1+0.0003（t-20）］m2/h　　（2-10）

溫度>400℃時　　α=5.0×10-4［1+0.0033（t-400）］m2/h　　（2-11）

一般塊煤或型煤、煤餅的熱導率比同種煤的粉末煤和粉煤大。

（三）煤的熱穩定性

煤的熱穩定性是指塊煤在高溫下，燃燒和氣化過程中對熱的穩定程度，即塊煤在高溫下保持原來粒度的性能。

熱穩定性好的煤，在燃燒和氣化過程中能保持原來的粒度進行燃燒和氣化，或者只有少量的破碎。熱穩定性差的煤常常在加熱時破碎成小的、厚薄不等的大小碎片或粉末，從而阻礙氣流的暢通，降低煤的燃燒或氣化效率。粉煤量積到一定程度后，就會在爐壁上結渣，甚至停產。

通常熱穩定性是在850℃下加熱煤樣，篩取大于6mm煤粒的量來量度，以TS+6表示之。顯然TS+6的值越大，表示煤的熱穩定性越好。

一般褐煤和變質程度深的無煙煤的熱穩定性差。煤的熱穩定性和成煤過程中的地質條件有關，也和煤中礦物質的組成及其化學成分有關。例如含碳酸鹽類礦物多的煤，受熱后析出大量二氧化碳而使煤塊破裂。孔隙度較大、含水分較多的煤，由于劇烈升溫而使其水分突然析出，也會使塊煤破裂而降低煤的熱穩定性。

六、煤的電性質與磁性質

煤的電、磁性質，主要包括導電性、介電常數、抗磁性、磁化率等。煤的電、磁性質，對于煤的結構研究及其工業應用具有很大的意義。

（一）煤的導電性

煤的導電性是指煤傳導電流的能力。導電性常用電阻率（比電阻）、電導率表示。

1.電阻率

電阻率是一個僅與材料的性質、形狀和大小有關的物理量，在數值上等于電流沿長度為1cm，截面積為1cm2的圓柱形材料軸線方向通過時的電阻。

2.電導率

電導率等于電阻率的倒數。煤是一種導體和半導體。根據煤導電性質的不同，可分為電子導電性和離子導電性兩種。煤的電子導電性是依靠組成煤的基本物質成分中的自由電子導電，如無煙煤具有電子導電性。離子導電性是依靠煤的孔隙中水溶液的離子導電，如褐煤就屬于離子導電性。煤的電導率隨著煤化程度的加深而增加，煤的含碳量達到87％以后，電導率急劇增加。

在自然條件下，不同煤的電阻率變化范圍很大，可由10-4Ω·m到大于104Ω·m。這是由于煤的電阻率受煤化程度、煤巖成分、礦物質的數量和組成、煤的水分、孔隙度和煤的構造等因素影響的結果。

（二）煤的介電常數

煤的介電常數，是指當煤介于電容器兩板間的蓄電量和兩板間為真空時的蓄電量之比。

　　 （2-12） 　　

式中　C0——真空時的電容量；

C——加入煤后的電容量。

水分對介電常數的影響極大，測定煤的介電常數時必須采用十分干燥的煤樣。

煤的介電常數隨煤化程度的增加而減少，在含碳量為87％處出現極小值，然后又急劇增大。

（三）煤的磁性質

1.煤的抗磁性

將物質放于磁場強度為H的磁場中，則其磁感應強度為B=H+H'，H'為物質磁化產生的附加磁場強度。如H'和H方向相同，則該物質具有順磁性；若方向相反，則具有抗磁性。煤的有機質具有抗磁性。

2.磁化率

是指磁化強度M（抗磁性物質是附加磁場強度）和外磁場強度H之比，用K表示，為物質的單位體積磁化率，是物質的一種宏觀磁性質。

　　 （2-13） 　　

順磁物質，則M和H方向相同，K>0；而抗磁性物質，則為方向相反，K<0。

3.比磁化率

化學上常用比磁化率x，表示物質磁性的大小。比磁化率是在10-4T磁場下，1g物質所呈現的磁化率（即單位質量的磁化率）。

煤大部分具有抗磁性。無煙煤的磁性質顯示出各向異性。

煤的比磁化率隨著煤化程度加深呈直線的增加，在含碳量79％～91％階段，直線的斜率減小。煤的比磁化率在煙煤階段增加最慢，而在無煙煤階段增加最快，在褐煤階段增加速度居中。利用比磁化率可計算煤的結構參數。

七、煤的光學性質

（一）煤的反射率

煤的反光性隨著變質程度的增高而增強。在反射光下，顯微組分表面的反射光強度與入射光強度的百分數稱為反射率，以R（％）表示，各組顯微組分的反射率不同，鏡質組反射率的變化幅度大，規律明顯，而且大多數煤層的顯微組成都以鏡質組為主，因此通常以鏡質組的反射率作為確定變質程度的標準。惰質組的反射率在變質過程中變化幅度很小，殼質組的反射率變化雖然大，但在高變質煤中已很少見，都不宜作為鑒定標準。在確定煤的變質程度（煤階）時，以用油浸物鏡測得的鏡質組的平均隨機反射率Rran作為主要鑒定指標。

測定反射率應用的是光電效應原理。目前使用的反射率測試裝置是光電倍增管顯微光度計，測定煤的反射率時需要和已知反射率的標準片對比。

褐煤的平均反射率為0.40％～0.50％，長焰煤為0.50％～0.65％，氣煤為0.65％～0.80％，氣肥煤為0.80％～0.90％，肥煤為0.90％～1.20％，焦煤為1.20％～1.50％，瘦焦煤為1.50％～1.69％，瘦煤為1.69％～1.90％，貧煤為1.90％～2.50％，無煙煤為2.50％～4.00％。

一般來說，褐煤在光學上是各向同性的。隨著煤化程度的增加，煤由煙煤向無煙煤階段過渡，分子結構中芳香核層狀結構不斷增大，排列趨向規則化，在平行或垂直于芳香層片的兩個方向上光學性質的各向異性逐漸明顯，反射率即能反映這一變化，這是由煤的內部結構決定的。

（二）煤的熒光性

熒光是一種有機物和礦物的發光現象，它是用藍光、紫外光、X射線或陰極射線激發而產生的。利用熒光顯微鏡在20世紀初才開始，自20世紀70年代以來，隨著可定量顯微鏡光度計的出現，使熒光光度方法在煤巖學方面得到廣泛應用，它不僅可以直接用以鑒定顯微組分，同時顯微熒光光度參數可以用來確定煤級。

煤的熒光性研究可使用光片、薄片和光薄片，可進行單色熒光強度測量、熒光變化測量、熒光光譜測量等。

（三）煤的透光率

1.煤的透光率的表示

煤的透光率是指煤樣和稀硝酸溶液，在100℃（沸騰）的溫度下，加熱90min后，所產生的有色溶液，對一定波長的光（475nm）透過的百分數。透光率能較好地區分低煤化程度的煤，是區分褐煤和長焰煤的指標。

2.煤的透光率測定方法

煤的透光率測定方法是，將低變質程度煤與硝酸和磷酸的混合酸在規定條件下反應產生的有色溶液。根據溶液顏色深淺，以不同濃度的重鉻酸鉀硫酸溶液作為標準，用目視比色法測定煤樣的透光率，以符號PM表示。

混合酸是由1體積含量65％～68％硝酸，1體積含量不低于85％的磷酸和9體積水混合配制而成的。其中的磷酸主要起隱蔽三價鐵的干擾作用，呈黃色的硝酸不能用。