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1、分类方案大大 类类煤煤 类类 型型成煤原始质料的类别和聚积成煤原始质料的类别和聚积环境环境腐腐 植植 类类腐腐 植植 煤煤高等植物在沼泽环境中形成高等植物在沼泽环境中形成残残 植植 煤煤腐植腐泥类腐植腐泥类腐植腐泥煤腐植腐泥煤高等植物和低等植物都占重高等植物和低等植物都占重要地位，聚积于湖、沼泽过要地位，聚积于湖、沼泽过渡的环境渡的环境腐腐 泥泥 类类腐腐 泥泥 煤煤低等植物和少量动物在湖泊低等植物和少量动物在湖泊或沼泽中积水较深部分形成或沼泽中积水较深部分形成一、成煤的原始物质 第1页/共136页角质体，锯齿状结构显著角质体，锯齿状结构显著煤的显微组成煤的显微组成第2页/共136页光面大孢子
2、体，厚壁小孢子体光面大孢子体，厚壁小孢子体煤的显微组成煤的显微组成第3页/共136页孢子囊孢子囊煤的显微组成煤的显微组成第4页/共136页大孢子体大孢子体煤的显微组成煤的显微组成第5页/共136页厚壁角质体；微角质体厚壁角质体；微角质体煤的显微组成煤的显微组成第6页/共136页薄壁角质体煤的显微组成煤的显微组成第7页/共136页树脂体树脂体煤的显微组成煤的显微组成第8页/共136页树皮体，鳞片状结构树皮体，鳞片状结构煤的显微组成煤的显微组成第9页/共136页结构藻类体煤的显微组成煤的显微组成第10页/共136页二、煤的形成条件二、煤的形成条件 1、植植物物条条件件：植物演化与成煤作用具有密切关
3、系，没有植物的发育地质史中就不可能有聚煤作用发生，植物演化具有明显的阶段性，因此，我国成煤时代即石炭二叠纪、三叠侏罗纪、第三纪，分别与孢子植物、裸子植物和被子植物的繁盛时期相对应。第一节第一节 煤的形成煤的形成第11页/共136页煤的形成条件石炭二叠纪3.5-2.3亿年、袍子植物第12页/共136页二、煤的形成条件二、煤的形成条件 2、自自燃燃地地理理条条件件：大面积沼泽化的自然地理环境。沼泽是地表土壤充分湿润、季节性或长期积水，丛生着喜湿性沼泽植物的低洼地段。如果沼泽中形成并积累着泥炭，则称为泥炭沼泽。3、气候条件：、气候条件：温暖潮湿。第一节第一节 煤的形成煤的形成第13页/共136页草海
4、湖是贵州省最大的草海湖是贵州省最大的天然淡水湖，因湖底生天然淡水湖，因湖底生长大量水草，故名草海。长大量水草，故名草海。草海早在第四纪中更新草海早在第四纪中更新世纪就已形成，距今世纪就已形成，距今1515万年。草海原是个很大万年。草海原是个很大的石灰岩盆地，由于山的石灰岩盆地，由于山洪洪 暴发，沙石阻塞了暴发，沙石阻塞了盆地低洼部的漏斗而成盆地低洼部的漏斗而成为高原上的内陆湖泊。为高原上的内陆湖泊。第14页/共136页二、煤的形成条件二、煤的形成条件4、地壳运动条件：、地壳运动条件：A 泥炭层的聚积，需地壳发生缓慢下降，下降速度=植物遗体聚积速度。B 泥炭层的保存并转变成煤层，需地壳大幅度的沉
5、降条件。C 同一地区能形成较多的煤层，是地壳在总的下降过程中发生多次的升降或间歇性的下降的结果。第一节第一节 煤的形成煤的形成第15页/共136页第16页/共136页第17页/共136页 古植物 物质基础 古气候 生长与保存 古地理 埋藏场所 古构造 控制因素二、煤的形成条件二、煤的形成条件第18页/共136页时间推移时间推移埋埋藏藏深深度度沉沉积积厚厚度度地壳沉降地壳沉降 （振荡）（振荡）煤层煤层盆地底盆地底 多煤层形成第19页/共136页三、煤的形成过程三、煤的形成过程 第一节第一节 煤的形成煤的形成 煤是植物遗体经过复杂的生物化学、物理化学作煤是植物遗体经过复杂的生物化学、物理化学作用转
6、变而形成的。用转变而形成的。从植物死亡、堆积到转变为煤从植物死亡、堆积到转变为煤经历了一系列演变过程经历了一系列演变过程 成煤作用成煤作用 A 泥炭化作用：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程；腐泥化作用：从低等植物死亡后，到变成泥炭过程；腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤 B 煤化作用：由泥炭转化为煤的过程；成岩作用：从泥炭（腐泥）变成褐煤的过程；变质作用：从从褐煤 烟煤 无烟煤；第20页/共136页 成煤作用是原始成煤物质最终转化成煤的全部作用，它分成两个相继的阶段：从成煤原始物质的堆积，经生物化学作用直到泥炭的形成，称为泥炭化作用阶段；当泥炭形成后，由于沉积盆地的沉降，泥炭被埋藏于深处，在温度、压力
7、增高等物理、化学作用下，形成褐煤、烟煤、无烟煤、变无烟煤，称为煤化作用阶段。对于腐泥来说，则经历了硬腐泥、腐泥褐煤、腐泥亚烟煤、腐泥烟煤到腐泥无烟煤的煤化作用。三、煤的形成过程三、煤的形成过程第21页/共136页成煤作用的阶段划分 三、煤的形成过程三、煤的形成过程第22页/共136页煤的成岩作用煤的成岩作用 由泥炭经过物理化学作用形成由泥炭经过物理化学作用形成褐煤褐煤的过程，为煤的成岩作用。的过程，为煤的成岩作用。泥炭泥炭年青褐煤年青褐煤（不具光泽）（不具光泽）三、煤的形成过程三、煤的形成过程第23页/共136页成岩作用机制 泥炭形成后，由于盆地的沉降，在上覆沉积物的覆盖下被埋藏于地下:压实、
8、脱水、增碳;游离纤维素消失;凝胶化组分逐渐固结;具有了微弱的反射力。这一转变所历经的作用称为煤的成岩作用。这种作用大致发生于地下200-400m的浅层。三、煤的形成过程三、煤的形成过程第24页/共136页煤的变质作用煤的变质作用煤变质作用概念煤变质作用概念 褐煤在不断增加的褐煤在不断增加的温度、压力及较温度、压力及较长地质时间长地质时间等因素的作用下，进一步发等因素的作用下，进一步发生物理化学变化，变成生物理化学变化，变成老褐煤老褐煤(亮褐煤亮褐煤)、烟煤、无烟煤、变无烟煤烟煤、无烟煤、变无烟煤的过程。的过程。三、煤的形成过程三、煤的形成过程第25页/共136页煤变质作用特点腐植物质进一步聚合
9、，腐植酸进一步减少，使腐植物质由酸性变为中性，出现了更多的腐植复合物;失去大量的含氧官能团(如羧基COOH和甲氧基OCH3)。结束成岩凝胶化作用，形成凝胶化组分(煤岩);植物残体己不存在，稳定组分发生沥青化作用。三、煤的形成过程三、煤的形成过程第26页/共136页 煤化作用过程实际上是依序排除不稳定结构的过程。即逐渐保存稳定结构。煤化作用过程实际上是依序排除不稳定结构的过程。即逐渐保存稳定结构。三、煤的形成过程三、煤的形成过程第27页/共136页随着煤化作用进程,煤的有机为分子结构表现为致密化和定向排列的趋势三、煤的形成过程三、煤的形成过程第28页/共136页低煤级分子结构高煤级分子结构 煤的
10、有机分子侧链由长变短，数目变少；腐植复合物的稠核芳香系统不断增大，逐渐趋于紧密；分子量加大，缩合度提高；分子排列逐渐规则化，从混杂排列到层状有序排列，因此反光性能增强。三、煤的形成过程三、煤的形成过程第29页/共136页三、煤的形成过程三、煤的形成过程第30页/共136页四、煤的变质作用四、煤的变质作用 第一节第一节 煤的形成煤的形成 指在高温、高压作用下，促使煤的化学成指在高温、高压作用下，促使煤的化学成分、物理性质和工艺性质发生显著变化的分、物理性质和工艺性质发生显著变化的过程。过程。（一）煤的变质因素：（一）煤的变质因素：温度、压力及作用时温度、压力及作用时间等因素。间等因素。温度在煤变
11、质中起决定性因素。温度在煤变质中起决定性因素。（二）煤的变质作用类型：（二）煤的变质作用类型：深成变质作用、深成变质作用、岩浆变质作用、动力变质作用。岩浆变质作用、动力变质作用。第31页/共136页煤的变质作用类型煤的变质作用类型 第一节第一节 煤的形成煤的形成 1 1、深成变质作用、深成变质作用：指煤系及煤层形成后，指煤系及煤层形成后，由于地壳沉降运动被埋在地下深处，在地热由于地壳沉降运动被埋在地下深处，在地热及上覆岩层静压力作用下，使煤发生变质。及上覆岩层静压力作用下，使煤发生变质。德国学者希尔特(Hilt，1873）曾针对西欧若干煤田变质规律提出：在地层大致水平的条件下，每百米煤的挥发分
12、降低约2.3，即煤的变质程度随埋藏深度的加深而增高。称为希尔特定律。第32页/共136页煤的变质作用类型煤的变质作用类型 第一节第一节 煤的形成煤的形成 1 1、深成变质作用、深成变质作用煤变质的分带性：垂直分带煤变质的分带性：垂直分带原始分带原始分带 在煤的深成变质过程中，由于煤系下部煤在煤的深成变质过程中，由于煤系下部煤层或煤组受到大于上部的层或煤组受到大于上部的温度温度及及压力压力，因而，因而变质程度变质程度高低不同。这种煤质随沉降深度呈高低不同。这种煤质随沉降深度呈现规律性的变化，即为现规律性的变化，即为煤质的垂直分带煤质的垂直分带。第33页/共136页煤的变质作用类型煤的变质作用类型
13、 第一节第一节 煤的形成煤的形成水平分带水平分带垂直分带的表现垂直分带的表现 煤变质的水平分带是垂直分带性的一种表现，由于地壳构造运动的影响，同一煤田内同一煤层或煤组在形成和形变过程中沉降深度不同，这就表现在煤系本身厚度变化和煤系上覆岩系厚度变化的不相同。因此，使同一煤层或煤组所经受的变质程度不同，反映在平面上就构成煤质的水平带状分布特征。第34页/共136页煤层分带示意图煤层分带示意图 第一节第一节 煤的形成煤的形成第35页/共136页煤的变质作用类型煤的变质作用类型 第一节第一节 煤的形成煤的形成 2 2、岩浆、岩浆变质作用：变质作用：由于岩浆热量、挥发分气由于岩浆热量、挥发分气体和压力的
14、影响，使煤发生的变质作用。体和压力的影响，使煤发生的变质作用。分接触变质作用和区域岩浆变质作用两种。分接触变质作用和区域岩浆变质作用两种。接触变质作用接触变质作用是指各种岩床、岩墙、岩脉等浅成岩体侵入或接近煤层时，导致其附近的煤发生变质。这种热影响多是局部的、多变的，地质时间上是短暂的。第36页/共136页煤的变质作用类型煤的变质作用类型 第一节第一节 煤的形成煤的形成2 2、岩浆变质作用岩浆变质作用区域岩浆热力变质作用区域岩浆热力变质作用这种变质作用又称区域热力变质作用或远程岩浆变质作用等。主要特征：A、煤变质的垂直分带明显，变质带厚度及平面宽度都较小。B B、煤的变质程度决定于岩体大小，以
15、及与岩体距离的远近。第37页/共136页黑龙江双鸭山煤田的煤质分带煤的变质作用类型煤的变质作用类型岩浆侵入含煤岩系岩浆侵入含煤岩系煤质变煤质变化呈环化呈环带状分带状分布布第38页/共136页煤的变质作用类型煤的变质作用类型 第一节第一节 煤的形成煤的形成3 3、动力变质作用：动力变质作用：煤系形成后，由于地壳构造变动原因而造成煤发生的变质作用。特点：断裂构造产生的热能和压力作用于煤岩层，从而导致煤的变质。但由于这种热量往往较少，因此动力变质作用主要发生在煤层围岩导热差，且热量易于集中的相对密闭的环境。第39页/共136页变质作用小结：变质作用小结：第一节第一节 煤的形成煤的形成影响煤变质主要因
16、素是：温度、压力和作用时影响煤变质主要因素是：温度、压力和作用时间。深成和岩浆变质作用是主要的，动力变质是间。深成和岩浆变质作用是主要的，动力变质是局部和次要的。局部和次要的。腐植煤变质程度分四个阶段：未变质（褐煤）腐植煤变质程度分四个阶段：未变质（褐煤）-低低变质（长焰煤和气煤）变质（长焰煤和气煤）-中变质（肥煤、焦煤和瘦中变质（肥煤、焦煤和瘦煤）煤）-高变质（贫煤和无烟煤）。其中，长焰煤、高变质（贫煤和无烟煤）。其中，长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤为烟煤。气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤为烟煤。第40页/共136页一、煤的化学组成 可分有机质和无机质两类。前前者者是是煤煤的的主主要要组组
17、成成部部分分，也也是是加加工工利利用用的的对对象象；后后者者包包括括无无机机矿矿物物质质和和水水分分，它它们们绝绝大大多多数数是是煤煤中中有有害害成成分分，对对煤煤的的加加工工利利用用起起着着不良的影响。不良的影响。第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质 研究途径：化学角度和岩石学角度第41页/共136页第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质 有机质是煤中最重要的组成部分，也是工业上目前对煤加工利用的主要成分，因此煤的加工利用方式主要是由煤中有机质的组成和性质决定的。煤中有机质是由各种复杂的高分子有机化合物所组成的混合物。它们主要是由碳、氢、氧组成（占有机质95%），还
18、有氮、硫及少量的磷和其它元素。第42页/共136页煤的元素组成碳碳 碳是煤中有机质的主要成分，也是煤燃烧碳是煤中有机质的主要成分，也是煤燃烧过程中产生效量的重要元素。从化学结构上过程中产生效量的重要元素。从化学结构上看，碳大都集中在稠核上，构成稠核芳香系看，碳大都集中在稠核上，构成稠核芳香系统的骨架。随着煤化程度加深，稠核不断扩统的骨架。随着煤化程度加深，稠核不断扩大，碳含量逐渐增加。腐泥煤大，碳含量逐渐增加。腐泥煤70-80%，腐，腐植煤随变质程度加深而增高，泥炭植煤随变质程度加深而增高，泥炭50-60%，褐煤，褐煤60-77%，烟煤，烟煤74-92%，无烟煤，无烟煤90-98%。第二节第二
19、节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质第43页/共136页煤的元素组成氢氢 氢和碳一样也是煤中有机质的重要元素。氢和碳一样也是煤中有机质的重要元素。腐泥煤含量较高，一般腐泥煤含量较高，一般6%6%，腐植煤一般，腐植煤一般0.8-0.8-6.5%6.5%，在煤化作用过程中，支链断裂而使氢，在煤化作用过程中，支链断裂而使氢逐渐减少，因此煤中氢含量逐渐减少，因此煤中氢含量(H(Hdafdaf)随着煤随着煤化程度加深而降低。但烟煤系列中，以气煤化程度加深而降低。但烟煤系列中，以气煤阶段含氢量最高。阶段含氢量最高。第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质第44页/共136页煤的元素组成氧氧
20、氧在煤的有机质中以各种官能团的形式存氧在煤的有机质中以各种官能团的形式存在，分布在支链上或在稠核中构成杂环。在在，分布在支链上或在稠核中构成杂环。在煤化作用过程中，由于温度的影响煤中氧含煤化作用过程中，由于温度的影响煤中氧含量量(Odaf)随着煤化程度加深而减少，其波动随着煤化程度加深而减少，其波动范围很大。泥炭范围很大。泥炭30-40%，褐煤，褐煤15-30%，无，无烟煤小于烟煤小于3%。氧含量是确定煤层风、氧化带。氧含量是确定煤层风、氧化带深度的主要指标。深度的主要指标。第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质第45页/共136页煤的元素组成氮氮 氮是煤中唯一完全以有机状态存在的
21、元氮是煤中唯一完全以有机状态存在的元素。含量较少，一般素。含量较少，一般0.3-2.5%，研究资料表，研究资料表明：氮主要以杂环的形态存在于有机质的稠明：氮主要以杂环的形态存在于有机质的稠核中，与碳结合得很牢固，煤化作用对其影核中，与碳结合得很牢固，煤化作用对其影响不大。响不大。第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质第46页/共136页煤的元素组成硫硫 硫是煤中的有害物质。硫是煤中的有害物质。煤中硫的存在形式煤中硫的存在形式很多，在有机质中所合的硫称为有机硫，它很多，在有机质中所合的硫称为有机硫，它来自成煤植物本身或成煤过程中硫酸盐类与来自成煤植物本身或成煤过程中硫酸盐类与植物分解
22、产物作用而成。有机硫在煤中分布植物分解产物作用而成。有机硫在煤中分布均匀，难以分离。在低硫煤中，有机硫占全均匀，难以分离。在低硫煤中，有机硫占全量的绝大部分。量的绝大部分。第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质第47页/共136页煤的元素组成硫硫 通常测定的是煤中的全硫量通常测定的是煤中的全硫量(Sd,t)，即有，即有机硫与无机硫的总和。这是煤质评价中的一机硫与无机硫的总和。这是煤质评价中的一项重要指标。全硫量中的有机硫和硫化物硫项重要指标。全硫量中的有机硫和硫化物硫能燃烧生成二氧化硫，所以这一部分硫统称能燃烧生成二氧化硫，所以这一部分硫统称为可燃硫。煤中硫含量变化很大，往往与成为
23、可燃硫。煤中硫含量变化很大，往往与成煤的沉积环境密切相关。煤中的硫含量通常煤的沉积环境密切相关。煤中的硫含量通常为为0.1-10，有的甚至高达，有的甚至高达15以上我国煤以上我国煤中全硫量大都在中全硫量大都在0.5-3之间。之间。第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质第48页/共136页煤的元素组成磷磷 煤煤中中的的磷磷是是有有害害元元素素之之一一，大大都都存存在在于于无无机机矿矿物物质质中中。我我国国煤煤中中磷磷的的含含量量不不高高，一一般般为为0.001-0.1，最最高高不不超超过过1。虽虽然然煤煤中中磷磷的的含含量量较较少少，但但是是它它的的危危害害性性却却很很大大。在在煤煤
24、炼炼焦焦时时，煤煤中中的的磷磷转转入入焦焦炭炭，焦焦炭炭用用于于炼炼铁铁时时又又进进入入生生铁铁中中，位位生生铁铁发发脆脆而而影影响响其其质质量量。因因此此磷磷是是煤煤中中有有害害成成分分，炼焦用煤要求磷含量在炼焦用煤要求磷含量在0.02-0.03以下。以下。第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质第49页/共136页煤的元素组成其它元素其它元素 煤的矿物质中还含有氯、氟和砷，不过煤的矿物质中还含有氯、氟和砷，不过它们的含量都很低，但是危害却很大。煤中它们的含量都很低，但是危害却很大。煤中存在许多稀有、分散以及放射性元素以有机存在许多稀有、分散以及放射性元素以有机或无机化合物的形态存
25、在于煤中，是有益元或无机化合物的形态存在于煤中，是有益元素，例如锗、锂、铍、镓、钒、铀等。从煤素，例如锗、锂、铍、镓、钒、铀等。从煤中提炼富集程度较高的稀有分散元素具有很中提炼富集程度较高的稀有分散元素具有很大的经济价值。大的经济价值。第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质第50页/共136页煤的工业分析指标第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质1、水分、水分(M）根据在煤中存在形式不同分：游离水、化根据在煤中存在形式不同分：游离水、化合水和结晶水。化合水和结晶水存在于煤中合水和结晶水。化合水和结晶水存在于煤中矿物质内的水，一般工业分析中不做测定。矿物质内的水，一般工业
26、分析中不做测定。游离水是以物理吸附或吸着方式与煤结合的游离水是以物理吸附或吸着方式与煤结合的水分。游离水又分外在水分和内在水分。水分。游离水又分外在水分和内在水分。第51页/共136页煤的工业分析指标第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质1、水分 内在水分与煤的变质程度有关。根据煤中内在水分与煤的变质程度有关。根据煤中水分随煤的变质程度加深而呈规律性变化：水分随煤的变质程度加深而呈规律性变化：从泥炭从泥炭褐煤褐煤烟煤烟煤年轻无烟煤，水分逐年轻无烟煤，水分逐渐减少，而从年轻无烟煤渐减少，而从年轻无烟煤年老无烟煤，水年老无烟煤，水分又增加。分又增加。第52页/共136页煤中水分与煤的变
27、质程度的关系第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质煤种煤种内在水分内在水分煤种煤种内在水分内在水分煤种煤种内在水分内在水分煤种煤种内在水分内在水分泥炭泥炭525气煤气煤15瘦煤瘦煤0.52.0年老无年老无烟煤烟煤29.5褐煤褐煤525肥煤肥煤 0.33贫煤贫煤0.52.5长焰长焰煤煤312焦煤焦煤 0.51.5 无烟煤无烟煤0.73第53页/共136页煤的工业分析指标第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质1、水分 在在煤煤的的工工业业分分析析中中一一般般采采用用煤煤样样全全水水分分（Mar,t）和和分分析析煤煤样样水水分分（Mad），前前者者是是直直采采后后测测定定内内
28、在在和和外外在在水水分分。后后者者是是测测定定内内在在水水分分，将将煤煤样样经经40-50烘烘烤烤8小小时时，再再在在室室温温干干燥燥8小小时时后后测测定定的的水水分分，它它是是评评定定煤煤质质、判判断断煤煤变变质质程程度度和和煤煤风风、氧氧化化程程度的指标。度的指标。第54页/共136页煤的工业分析指标第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质1、水分 水分是煤中的一种有害物质。对其加工利水分是煤中的一种有害物质。对其加工利用、贸易和储存运输都有很大影响。在锅炉用、贸易和储存运输都有很大影响。在锅炉燃烧中燃烧中,水分高会影响燃烧稳定性和热传导；水分高会影响燃烧稳定性和热传导；在炼焦工
29、业中，水分高会降低焦炭产率，而在炼焦工业中，水分高会降低焦炭产率，而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期；在煤炭贸易上，煤的水分是一个重要的期；在煤炭贸易上，煤的水分是一个重要的计计质质和和计计量量指指标标。高高水水分分煤煤15%，中中水水分分5-15%，低水分，低水分5%。第55页/共136页煤的工业分析指标第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质2、灰分（A)煤完全燃烧后剩下的残渣，称为灰分，又煤完全燃烧后剩下的残渣，称为灰分，又称称煤煤灰灰。主主要要成成分分氧氧化化铝铝、氧氧化化硅硅、氧氧化化镁镁、氧氧化化铁铁及及稀稀有有元元素素的的氧
30、氧化化物物，这这些些残残渣渣来来自自于于煤煤中中的的矿矿物物质质。矿矿物物质质按按其其来来源源分分内内在在和和外外来来矿矿物物质质。矿矿物物质质是是煤煤中中的的有有害害成成分。分。第56页/共136页煤的工业分析指标第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质2、灰分（A)灰分是煤中矿物质在一定条件下经一系列灰分是煤中矿物质在一定条件下经一系列分解、化合等复杂反应而形成的，是煤中矿分解、化合等复杂反应而形成的，是煤中矿物质的衍生物。物质的衍生物。它在组成和质量上都不同于它在组成和质量上都不同于矿物质，但煤的矿物质，但煤的灰分产率灰分产率与矿物质含量间有与矿物质含量间有一定的相关关系，可以
31、用灰分来估算煤中矿一定的相关关系，可以用灰分来估算煤中矿物质含量。物质含量。一般矿物质约为煤灰的一般矿物质约为煤灰的1.08倍。倍。第57页/共136页煤的工业分析指标第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质2、灰分（A)灰灰分分产产率率是是鉴鉴定定煤煤质质的的一一项项重重要要指指标标。一一般般采用干燥煤样灰分，以采用干燥煤样灰分，以A Ad d表示。表示。级别级别特低灰煤特低灰煤低灰煤低灰煤中灰煤中灰煤富灰煤富灰煤高灰煤高灰煤A Ad d，%101010-1510-1515-2515-2525-4025-404040第58页/共136页煤的工业分析指标第二节第二节 煤的物质组成及性
32、质煤的物质组成及性质3、挥发分（V)将将煤煤置置于于与与空空气气隔隔绝绝的的容容器器中中，在在900度度的的温温度度下下加加热热7分分钟钟，煤煤中中的的有有机机物物质质和和矿矿物物质质发发生生热热分分解解，分分解解出出来来的的气气态态物物质质称称为为挥挥发发分分。主主要要成成分分氢氢、氧氧、氮氮、甲甲烷烷、乙乙烷烷、乙乙炔炔、一一氧氧化化碳碳、二二氧氧化化碳碳、硫硫化化氢氢，以以及及其其它它复复杂杂的的化化合合物物。测测定定的的数数值值为挥发分产率。为挥发分产率。第59页/共136页煤的工业分析指标第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质3、挥发分（V)挥挥发发分分主主要要是是煤煤中
33、中有有机机物物的的分分解解产产物物，一一般般用用可可燃燃基基（即即无无水水、无无灰灰煤煤样样）挥挥发发分分（Vdaf）表示。）表示。级别级别高挥发分煤高挥发分煤中挥发分煤中挥发分煤低挥发分煤低挥发分煤Vdaf%353520-3520-354040第60页/共136页煤的工业分析指标第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质4、固定碳（FC)在测量挥发分时，残留在坩埚的固态物质焦渣。固定碳固定碳=焦渣焦渣-灰分灰分煤中有机物质分解后的不挥发物质，即残余物，一般用可燃基固定碳（FC)daf 表示。第61页/共136页二、煤的工艺性质 煤的粘结性和煤的发热量。第二节第二节 煤的物质组成及性质
34、煤的物质组成及性质煤的粘结性：是煤的重要工艺性质。指粉碎的煤粒，在隔绝空气条件下加热到约850度时，由于煤中的有机物质分解、熔融而使煤粒相互粘结成块的性质。第62页/共136页二、煤的工艺性质第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质煤的粘结性：1、胶质层厚度：（Y）将煤样放在胶质层测定仪的煤杯中，从下部将煤样放在胶质层测定仪的煤杯中，从下部进行单侧加热，在煤杯内的煤样中形成一系进行单侧加热，在煤杯内的煤样中形成一系列等温面，而这些层面的温度由上而下依次列等温面，而这些层面的温度由上而下依次递增，温度相当于软化点的层面以下的煤受递增，温度相当于软化点的层面以下的煤受热分解，熔融成胶质体
35、，在温度相当于固化热分解，熔融成胶质体，在温度相当于固化点的层面以下则结成半焦。点的层面以下则结成半焦。第63页/共136页二、煤的工艺性质第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质煤的粘结性：1、胶质层厚度：（Y）因此煤样中形成了半焦层、胶质层和未软化的因此煤样中形成了半焦层、胶质层和未软化的煤样层三部分。用探针定期测量煤杯中胶质层煤样层三部分。用探针定期测量煤杯中胶质层上部和下部水平面的位置，用所测数据作图，上部和下部水平面的位置，用所测数据作图，以确定胶质层最大厚度以确定胶质层最大厚度y值值(毫米毫米)、最终收缩率、最终收缩率x值值(毫米毫米)和体积变化曲线。其中胶质层最大厚度和
36、体积变化曲线。其中胶质层最大厚度y值是我国现行的煤的工业分类两项指标之一。值是我国现行的煤的工业分类两项指标之一。第64页/共136页二、煤的工艺性质粘结性第65页/共136页二、煤的工艺性质粘结性第66页/共136页二、煤的工艺性质粘结性级别级别强粘结性强粘结性煤煤中强粘结性中强粘结性煤煤弱粘结性弱粘结性煤煤不粘结性煤不粘结性煤Y Y值值,mm,mm 20 2010-2010-200 0（成块）（成块）-10-100 0（粉状）（粉状）煤的粘结性按胶质层厚度分级第67页/共136页二、煤的工艺性质粘结性第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质2 2、煤的粘结性指数（、煤的粘结性指数
37、（G GR.IR.I或或G G）：）：煤的粘结指数（GR.I或G）,是我国现行煤的分类国家标准（GB5751-86）中代表烟煤粘结力的主要分类指标之一。其方法测试要点是：将1克煤样与5克标准无烟煤混合均匀，在规定条件下焦化，然后把所得焦渣在特定的转鼓中转磨两次，测试焦渣的耐磨强度，规定为煤的粘结指数。第68页/共136页二、煤的工艺性质粘结性第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质2、煤的粘结性指数（GR.I或G）：其计算公式如下：G=10+(30m1+70m2)/m式中：m1第一次转鼓试验后过筛，其中大于10mm的焦渣重量，g;m2第二次转鼓试验后过筛，其中大于10mm的焦渣重量，
38、g；m焦化后焦渣总重量，g。第69页/共136页二、煤的工艺性质粘结性第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质2、煤的粘结性指数（GR.I或G）：当测得的G18时，需要重新测试，此时煤样和标准无烟煤样的比例为3：3，即3克煤样和3克无烟煤，其余与上同，计算公式如下：G=(30m1+70m2)/5m第70页/共136页二、煤的工艺性质粘结性第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质2、煤的粘结性指数（GR.I或G）：煤的粘结指数测试的允许误差：每一测试煤样应分别进行二次重复测试，G18时，同一化验室两次平行测试值之差不得超过3；不同化验室间报告值之差不得超过4。G18时，同一化
39、验室两次平行测试值之差不得超过1；不同化验室间报告值之差不得超过2。以平行测试结果的算术平均值为最终结果。第71页/共136页二、煤的工艺性质发热量（Q）第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质指单位重量的煤完全燃烧后所放出的全部热量，用焦耳/克（J/g）、千焦耳/千克（KJ/Kg）或兆焦耳/千克（MJ/Kg）表示。发热量的大小，主要取决于碳、氢可燃元素的含量。煤的发热量与变质程度有关。牌号无烟煤贫煤贫瘦煤焦煤气肥煤长焰煤褐煤Qgr,ad32200-3617035330-3638035540-3680035750-3701031990-3701030520-3408025038-30
40、944第72页/共136页二、煤的工艺性质发热量（Q）第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质通常，煤的发热量用弹筒热量计测定通常，煤的发热量用弹筒热量计测定弹筒发热量（弹筒发热量（Qb）是指单位质量的煤放至是指单位质量的煤放至热量计的弹筒内，充入热量计的弹筒内，充入253-304万帕的氧万帕的氧气，煤完全燃烧后产生的热量使弹筒周围的气，煤完全燃烧后产生的热量使弹筒周围的水温升高，依据水温变化计算出煤的发热水温升高，依据水温变化计算出煤的发热量。从弹筒发热量中减去酸的生成热，称为量。从弹筒发热量中减去酸的生成热，称为高位发热量（高位发热量（Qgr），），它能反映出煤的变质它能反映出煤
41、的变质程度。从高位发热量中减去水的气化热，称程度。从高位发热量中减去水的气化热，称为为低位发热量（低位发热量（Qnet）。第73页/共136页三、煤的物理性质第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质指煤的宏观特征，它是煤的一定化学组成和指煤的宏观特征，它是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。分子结构的外部表现。煤的物理性质主要包括五个方面，即：光学性质、机械性质、空间结构性质、电磁性质和热性质。如颜色、光泽、反射率、折射率、吸收率；硬度、脆度、可磨性、断口，比重、表面积、孔隙度、压缩性；介电常数、导电性、磁性，比热，导热性等。第74页/共136页三、煤的物理性质1 1、颜色与粉色、
42、颜色与粉色表色：煤的颜色是煤对不同波长可见光波吸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。光线所显示的颜色称为表色。粉色：煤研成粉末的颜色称为粉色。煤研成粉末的颜色称为粉色。它可用它可用钢针刻划煤的表面或用镜煤在未上釉的瓷板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
43、较好。断煤的煤化程度效果较好。第75页/共136页三、煤的物理性质2 2、光泽、光泽煤的光泽是指煤新鲜断面的反光能力。煤的光泽是指煤新鲜断面的反光能力。光泽光泽与煤的成因类型、煤岩成分、煤化程度和风与煤的成因类型、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化程度有关。腐泥煤的光泽一般都比较暗淡。腐植煤的四种宏观煤岩成分中，淡。腐植煤的四种宏观煤岩成分中，镜煤的镜煤的光泽最强、亮煤次之，暗煤和丝炭的光泽暗光泽最强、亮煤次之，暗煤和丝炭的光泽暗淡。淡。随着煤化程度的增高，各种宏观煤岩成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。丝炭和暗煤的分的光泽有不同程度的增强。
44、丝炭和暗煤的光泽变化小，而镜煤和较纯净的亮煤变化明光泽变化小，而镜煤和较纯净的亮煤变化明显。显。第76页/共136页三、煤的物理性质3 3、硬度、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三类。第77页/共136页三、煤的物理性质4 4、脆度、脆度 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。第78页/共136页三、煤的物理性质5 5、相对密度和视密度、相对密度和视密度相对密度（比重）：相对密度（比重）：是指在一定温度下是指在一定温度下
45、（2020），不包含内外部孔隙的煤的质量），不包含内外部孔隙的煤的质量与同体积水质量之比。与同体积水质量之比。视密度：视密度：又称容积密度或假密度，在温度又称容积密度或假密度，在温度2020条件下，包括孔隙在内的单位体积煤条件下，包括孔隙在内的单位体积煤的质量。的质量。视密度是计算煤层储量的重要参数之一。视密度是计算煤层储量的重要参数之一。第79页/共136页三、煤的物理性质6 6、断口、断口 煤受外力打击后断开的表面，称为煤受外力打击后断开的表面，称为断口断口。断口不包括层理面或裂隙面。煤中常见的断断口不包括层理面或裂隙面。煤中常见的断口有口有贝壳状断口贝壳状断口、阶梯状断口阶梯状断口、参差
46、状断参差状断口口、棱角状断口棱角状断口、粒状断口粒状断口等。等。断口反映了煤物质组成的断口反映了煤物质组成的均一性均一性和和方向性方向性的变化。的变化。组成较均一组成较均一的煤，如腐泥煤、腐植的煤，如腐泥煤、腐植腐泥煤、镜煤等常具有腐泥煤、镜煤等常具有贝壳状贝壳状断口；而组成断口；而组成不均一的煤，常见其它类型的断口。不均一的煤，常见其它类型的断口。第80页/共136页三、煤的物理性质7 7、裂隙、裂隙 煤的煤的裂隙裂隙是指煤受到自然界各种应力作用是指煤受到自然界各种应力作用而造成的裂开现象。按成因不同可分为而造成的裂开现象。按成因不同可分为内生内生裂隙裂隙和和外生裂隙外生裂隙两种。两种。内生
47、裂隙内生裂隙是在煤化过程中，煤中的凝胶是在煤化过程中，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。均匀收缩产生内张力而形成的一种张裂隙。外生裂隙外生裂隙是在煤层形成之后，受是在煤层形成之后，受构造应力构造应力的作用而产生。外生裂隙可出现在煤层的任的作用而产生。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。切穿煤岩成分和煤分层的层理。第81页/共136页三、煤的物理性质8 8、导电性、导电性 煤的导电性是指煤煤的导电性是指煤传导电流传导
48、电流的能力，通的能力，通常以常以电阻率电阻率表示，单位为欧米（表示，单位为欧米（m m）。）。煤煤的导电性与煤化程度、煤中的水分、煤中矿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，以及煤的孔物质的性质和含量、煤岩成分，以及煤的孔隙度、煤的风化程度等有关。隙度、煤的风化程度等有关。电法勘探就是根据煤与围岩导电性的差别，电法勘探就是根据煤与围岩导电性的差别，利用仪器测定煤、岩层的导电率，来了解煤利用仪器测定煤、岩层的导电率，来了解煤层层位、厚度和地质构造的。层层位、厚度和地质构造的。第82页/共136页四、腐植煤的宏观煤岩成分和煤岩类型第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质
49、组成及性质宏观煤岩成分：宏宏观观煤煤岩岩成成分分是是用用肉肉眼眼或或放放大大镜镜可可以以区区分分的的煤煤的的基基本本组组成成单单位位，它它们们与与组组成成岩岩石石的的矿矿物物相相当当。包包括括镜镜煤煤、亮亮煤煤、暗暗煤煤和和丝丝炭炭。镜镜煤煤和和丝丝炭炭是是简简单单的的煤煤岩岩成成分，暗煤和亮煤是复杂的煤岩成分。分，暗煤和亮煤是复杂的煤岩成分。第83页/共136页四、腐植煤的宏观煤岩成分和煤岩类型第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质1、丝炭、丝炭 外外观观象象木木炭炭，颜颜色色灰灰黑黑，具具明明显显的的纤纤状状结结构构和和丝丝绢绢光光泽泽，丝丝炭炭疏疏松松多多孔孔，性性脆脆易易碎
50、碎，能能染染指指。丝丝炭炭的的胞胞腔腔有有时时被被矿矿物物质质充充填填，称称为为矿矿化化丝丝炭炭，矿矿化化丝丝炭炭坚坚硬硬致致密密，比重较大。比重较大。第84页/共136页四、腐植煤的宏观煤岩成分和煤岩类型第二节第二节 煤的物质组成及性质煤的物质组成及性质2、镜煤、镜煤 镜镜煤煤的的颜颜色色深深黑黑、光光泽泽强强，是是煤煤中中颜颜色色最最深深和和光光泽泽最最强强的的成成分分。是是由由植植物物的的木木质质纤纤维维组组织织经经凝凝胶胶化化作作用用转转变变而而成成的的。显显微微组组成成比比较较单单一一，是是一一种种简简单单的的宏宏观观煤煤岩岩成分。成分。第85页/共136页四、腐植煤的宏观煤岩成分和