煤化学知识点(期末考试).docx

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第一章煤的种类、特征与生成

1、泥炭化作用

泥炭化作用是植物物质经受生物化学分解及合成的复杂的过程。

最终形成泥炭的作用.

属性:

泥炭化作用也是—种植物物质的生物化学分解作用，它与水解作用、氧化与还原作用有关。

条件:

泥炭化作用发生于覆水地区的水位以下，即与大气局部沟通的状态下。

泥炭化作用的直接产物除了泥炭以外，分解出的气态产物有二氧化碳、水、沼气和少量氮。

泥炭化过程的生物化学变化大致可分儿两个阶段;

第一阶段：

植物残骸中的有机化合物经过氧化分解、水解，转化为简单的化学性质活泼的化合物；

第二阶段：

分解产物相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。

1.1凝胶化作用

（一）概念与条件:

1.概念:

凝胶化作用:

指植物的主要组成部分在泥炭化过程中经过生物化学变化和物理化学变化，形成以腐植酸和沥青质为主的要成分的胶体物质（凝胶和溶胶）的过程。

2.条件:

凝胶化作用的条件:

①较为停滞的、不太深的覆水条件下，②弱氧化至还原环境，③在厌氧细菌的参与.

植物的木质纤维组织一方面进行生物化学变化，一方面进行胶体化学变化，二者同时发生和进行导致物质成分和物理结构两方面都发生变化。

1.2丝炭化作用

（1）概念:

植物的木质纤维组织在泥炭沼泽的氧化环境中，受到需氧细菌的氧化作用，产生贫氢富碳的腐殖物质，或遭受“森林火灾”而炭化成木炭的过程。

产物为丝炭，依成因分为氧化丝质体与火焚丝质体。

2、根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。

（1）腐植煤HumicCoal：

由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。

（2）腐泥煤sapropelite:

主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。

储量大大低于腐植煤，工业意义不大。

（3）残植煤liptobiolite:

由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分（孢子、角质层、树皮、树脂）富集而成。

（4）腐植腐泥煤humic-sapropeliccoal：

由高等植物、低等植物共同形成的煤。

煤化作用的因素：

1、温度（最重要的影响因素）；2、时间；3、压力（压力因素虽阻碍化学反应，但却引起煤的物理结构发生变化。

）

3、煤化作用特点：

（1）.煤在连续地系列演化过程中，可明显地显现出增碳化（相对）趋势（特点）

（2）.随着煤化作用进程,煤的有机分子表现为结构单一化趋势

（3）.随着煤化作用进程,煤的有机为分子结构表现为致致密化和定向排列的趋势

（4）.随着煤化作用进程,煤显微组分性质呈现为均一性趋势。

（5）.煤化作用是一种不可逆的反应。

（6）.煤化作用的发展是非线性的，表现为煤化作用的跃变，简称煤化跃变。

4、煤的变质作用类型

（1）深成变质作用：

①.垂直分带—原始分带；②、水平分带—垂直分带的表现

（2）岩浆变质作用（区域岩浆热变质作用和接触变质作用）、

（3）动力变质作用。

5、希尔特定律；在同一煤田大致相同的构造条件下，随着埋藏深度的增加，煤的挥发分组逐渐少，变质程度逐渐增高。

大致深度每增加100米，煤的挥发分减少2.3%左右，这个规律称为希尔特定律。

6、煤化作用跃变：

（一）第一次跃变（Ⅰ）：

发生在长焰煤开始阶段

（Cdaf=75％～80％，Vdaf＝43％，镜质体反射率Romax＝0.6％），与石油开始形成阶段相当。

即与生油阶段相当。

（二）第二次煤化跃变（Ⅱ）出现在肥煤到焦煤阶段

Cdaf＝87％，Vdaf＝29％，Romax＝1.3％。

镜质体发射率Romax＝1.3％对应于石油的“死油线”，煤化台阶

（三）第三次跃变（Ⅲ）发生于烟煤变为无烟煤阶段

Cdaf=91％，Vdaf＝8％，Romax＝2.5％。

煤化作用的第三次跃变以后，就是有人称为无烟煤化作用和半石墨化作用的阶段，代表了煤化作用的最终阶段，其产物是无烟煤和变无烟煤的形成。

（四）第四次跃变为无烟煤与变无烟煤分界

Cdaf＝93.5％，Hdaf=2.5％，Vdaf＝4.0％，镜质体反射率Rmax＝4％，Rmin＝3.5％。

已经不属于煤化作用阶段。

第二章煤的工业分析与元素分析

1、煤的工业分析的定义：

在人为规定条件下粗略测定煤化学组成的一种方法，也称为煤的实用分析或技术分析。

包括：

水分、灰分、挥发分和固定碳。

2、煤中水分分类：

外在水分、内在水分、化合水。

内在水分和外在水分之和称为全水分（收到基水分）

煤失去外在水分后所处的状态称为风干状态或空气干燥状态，失去外在水分的煤样称为风干煤样或空气干燥煤样。

残留在风干煤中水分占风干煤样质量的百分数称为内在水分。

3、测定煤中水分含量的方法很多:

如蒸馏法、电法、加热法。

本课要求掌握加热失重法。

4、加热失重法：

通常是将煤加热到105～110℃并保持恒温，直至煤处于恒重时，煤样的失重即为煤样在干燥中失去的水分。

5、煤的最高内在水分：

煤的最高内在水分是指煤样在30℃，相对湿度达到96%的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分，用符号MHC（moistureholdingcapacity）表示。

这一指标反映了年青煤的煤化程度，用于煤质研究和年青煤的分类。

6、煤的灰分（ash）：

煤样在规定条件下（815度）完全燃烧后所得的残渣。

该残渣的质量占测定煤样质量的百分数称为灰分产率，简称为灰分。

7、煤的灰分的产率测定：

缓慢灰化法、快速灰化法。

8、挥发分的概念：

煤在规定条件下隔绝空气加热（900度+-10度）后挥发性有机物质的产率称为挥发分。

9、煤中的硫主要存在形态是无机硫和有机硫，两者合称为全硫。

第三章煤的工艺性质

1、煤的粘结性：

是指煤粒（直径小于0.2mm）在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质形成焦块的能力。

2、煤的结焦性：

是指煤粒隔绝空气受热后能否生成优质焦炭（焦炭强度和块度符合冶金焦的要求）的性质。

3、煤的可选性：

是指从原煤中分选出符合质量要求的精煤（浮煤）的难易程度。

4、煤的反应性：

又称活性，指在一定温度条件下，煤与不同气化介质，如二氧化碳、氧、水蒸气相互作用的反应能力。

5、煤的结渣性：

实际上是指煤中矿物质在高温燃烧或气化过程中，煤灰软化、熔融而结渣的性能。

6、煤的热稳定性：

是指煤在高温燃烧或气化过程中保持原来粒度的性能。

7、煤灰粘度：

指煤灰在高温熔融状态下流动时的内摩擦系数。

8影响煤发热量的因素：

（1）煤岩成分：

同一煤级中，壳质组的发热量最高，其次为镜质组和惰质组。

（2）煤化程度：

当煤以镜质组为主时，随煤级升高，煤的发热量逐渐增高，至中煤级的焦煤、瘦煤时达到高峰，以后又稍有下降。

（3）煤中矿物杂质的含量

（4）煤的风氧化程度

第四章煤的岩相组成、性质与应用

1、宏观煤岩成分是用肉眼可以区分的煤的基本组成单位，包括镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。

镜煤和丝炭是简单的煤岩成分，暗煤和亮煤是复杂的煤岩成分。

2、

（1）镜煤的颜色深黑、光泽强，是煤中颜色最深和光泽最强的成分。

①质地纯净，结构均一，具贝壳状断口和内生裂隙。

②镜煤性脆，易碎成棱角状小块。

③在煤层中，镜煤常呈凸透镜状或条带状，条带厚几毫米至1～2cm，有时呈线理状存在于亮煤和暗煤之中。

（2）丝炭外观象木炭，颜色灰黑，具明显的纤状结构和丝绢光泽，丝炭疏松多孔，性脆易碎，能染指。

①在煤层中，丝炭常呈扁平透镜体沿煤层的层理面分布，厚度多在1～2mm至几毫米之间，有时能形成不连续的薄层；个别地区，丝炭层的厚度可达几十厘米以上。

②丝炭的孔隙度大，吸氧性强，丝炭多的煤层易发生自燃。

丝炭是植物的木质纤维组织在缺水的多氧环境中缓慢氧化或由于森林火灾所形成。

（3）亮煤的光泽仅次于镜煤，一般呈黑色，亮煤的组成比较复杂。

它是在覆水的还原条件下，由植物的木质纤维组织经凝胶化作用，并掺入一些由水或风带来的其它组分和矿物杂质转变而成。

在煤层中，亮煤是最常见的宏观煤岩成分。

①较脆易碎，断面比较平坦，②比重较小。

③亮煤的均一程度不如镜煤，表面隐约可见微细层理。

④亮煤有时也有内生裂隙，但不如镜煤发育。

⑤常呈较厚的分层，有时甚至组成整个煤层。

（4）暗煤的光泽暗淡，一般呈灰黑色。

暗煤的组成比较复杂。

它是在活水有氧的条件下，富集了壳质组、惰性组或掺进较多的矿物质转变而成。

含惰性组或矿物质多的暗煤。

①致密坚硬，比重大，韧性大，不易破碎，断面比较粗糙，②一般不发育内生裂隙。

③在煤层中，暗煤是常见的宏观煤岩成分，常呈厚、薄不等的分层，也可组成整个煤层。

3、按宏观煤岩成分的组合及其反映出来的平均光泽强度，可划分为四种宏观煤岩类型，即：

光亮型煤（镜煤和亮煤组成＞75％）、

半亮型煤（亮煤和镜煤占多数50％～75％）、

半暗型煤（镜煤和亮煤含量较少50%～25%），

暗淡型煤（镜煤和亮煤含量很少＜25％）。

4、显微组分、有机显微组分、无机显微组分：

在光学显微镜下能够识别出来的组成煤的基本成分，称为显微组分。

由植物遗体变化而成的为有机显微组分，而矿物杂质则称为无机显微组分。

5、有机显微组分可划分为三大组：

（1）镜质组：

是煤中最常见最重要的显微组分组。

它是由植物的根、茎、叶在复水的还原条件下，经过凝胶化作用而形成。

（2）半镜子组：

或半丝质组，丝质体和结构镜质体之间的中间阶段称半丝质体。

为半木炭化的植物组织，细胞结构保存较差；磨蚀硬度、显微硬度中等，突起中等；反射光下灰色至白色，透射光下褐色至黑色，具各向异性，反射率中等，比重1.35～1.45；碳、氢含量处于丝质体和结构镜质体之间。

（3）惰性组:

又称丝质组，是煤中常见的显微组分组。

它是由植物的根，茎、叶等组织在比较干燥的氧化条件下，经过丝炭化作用后在泥炭沼泽中沉积下来所形成；也可以由泥炭表面经炭化、氧化、腐败作用和真菌的腐蚀所造成。

真菌菌类体在原来植物时就已是惰性组，惰性组还可以由镜质组和壳质组经煤化作用形成。

惰性组在透射光下为黑色不透明，反射光下为亮白色至黄白色；碳含量最高、氢含量最低、氧含量中等；比重为1.5，磨蚀硬度和显微硬度高。

突起高，挥发分低，没有任何粘结性。

（4）壳质组:

又称稳定组、类脂组。

壳质组包括孢子体、角质体、木栓质体、树脂体、渗出沥青体、蜡质体、荧光质体、藻类体、碎屑壳质体、沥青质体和叶绿素体等。

它们是由比较富氢的植物物质，如孢粉质、角质、木栓质、树脂、蜡、香胶、胶乳、脂肪和油所组成；此外，蛋白质、纤维素和其它碳水化合物的分解产物也可参与壳质组的形成。

壳质组含有大量的脂肪族成分，其中脂肪～蜡可溶于有机溶剂，而木栓质～角质则不溶。

壳质组组分的氢含量高，加热时能产出大量的焦油和气体，粘结性较差或没有。

6、煤的无机显微组分（看）：

（1）原生矿物：

成煤植物在生长过程中，通过植物的根部吸收溶于水中的一些矿物质，以促进植物新陈代谢作用的进行。

这些矿物质中，以钙、钾、磷、硫、氮、镁较多。

这些矿物质燃烧后产生的灰分，一般称为内在灰分。

（2）同生矿物：

同生矿物是在泥炭堆积时期，由风和流水带到泥炭沼泽中和植物一起堆积下来的碎屑物质，主要是石英、粘土矿物、长石、云母、各种岩屑和少量的重矿物，如锆石、电气石、金红石等，还有由胶体溶液中沉淀出来的化学成因和生物成因的矿物，如黄铁矿、菱铁矿、蛋白石、玉髓、粘土矿物。

这些同生矿物多数是细粒的，并且与煤紧密共生，在平面上分布比较稳定，有时可用于鉴别和对比煤层。

近海环境形成的煤层中，黄铁矿较多，陆相环境形成的煤层中粘土矿物和石英碎屑多。

同生矿物是煤中灰分的主要来源。

（3）后生矿物：

煤层形成固结后，由于地下水的活动，溶解于地下水中矿物质，因物理化学条件的变化而沉淀于煤的裂隙、层面、风化溶洞中和细胞腔内，这些矿物称为后生矿物。

主要有方解石、石膏、黄铁矿和高岭石、