第二章 煤的一般性质 第一节.ppt

第二章煤的一般性质,第一节煤的宏观特征和微观特征,一、煤岩学的概念煤岩学是把煤作为一种有机岩石，用岩石学方法研究煤的物质组成、性质和工艺用途，进而确定其成因及合理用途的科学。煤岩学研究始于1830年，英国人赫顿（Hutton）发展了在显微镜下观察煤薄片的技术，发现了煤中保存着大量植物结构，提出了煤是由植物生成的论断。煤岩学的研究内容主要包括各种煤的有机组分、无机组分的来源，转变条件，种类和数量；煤中各组分的分布特征、结构和构造；煤的有机组分的性质、形态、分类及工艺用途；煤中有机组分的变质程度和氧化程度等。,煤岩学的研究方法有两种宏观研究法和微观研究法。宏观研究法是用肉眼或放大镜来观察煤，是煤岩学研究的基础，具有简便易行等优点，缺点是较粗略。微观研究法是利用显微镜来观察煤片，识别并研究煤的显微组分的方法。常用的方法有两种一种是在透射光下观察煤的薄片（0.02mm），根据颜色、形态、结构、轮廓等特征鉴别煤的显微组分；另一种方法是在反射光下观察煤的光片1.52cm，根据颜色、形态、结构、轮廓、突起等特征鉴别煤的显微组分。反射光又分普通反射光和油浸反射光，油浸反射光能消弱光线折射的影响，使显微组分的特征更清晰可辩。,二、煤的宏观特征,1、宏观煤岩成分宏观煤岩成分指用肉眼可以区分的煤的基本组成单位。腐植煤的宏观煤岩成分可分为镜煤、亮煤、暗煤、丝碳四种。详情见下表。,2、宏观煤岩类型,根据煤的平均光泽强度、各种煤岩成分的比例和组合情况划分为光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤四种煤岩类型。详情见下表。,三、煤的微观特征,1、煤的有机显微组分有机显微组分是指在显微镜下能识别的有机质的基本单位。如表2-2国际褐煤显微组分分类P26表2-3国际硬煤显微组分分类P27表2-4中国烟煤显微组分分类P28中国烟煤显微组分分类如下（1）镜质组镜质组是煤中最主要的显微组分，我国多数地区煤中镜质组的含量为6080。镜质组是在泥炭化作用和成岩作用中，由植物的木质纤维组织，经凝胶化作用形成的。,●凝胶化作用一般发生在弱氧化至还原环境中，表现为沼泽中水流停滞，且覆水深度不太大。凝胶化作用中发生的变化包括两个方面一方面是在厌氧细菌的参与下，植物的木质纤维组织发生生物化学变化形成腐植酸、沥青质等；另一方面是植物的木质纤维组织在沼泽水的浸泡下，吸水膨胀，发生胶体化学变化，使细胞腔逐渐缩小，直至失去细胞结构成为凝胶体。,●产生的物质如果凝胶化作用微弱，植物的细胞壁基本上不膨胀或仅微膨胀，则植物的细胞结构仍保持原始排列规则，细胞腔明显，通常形成木煤体或结构镜质体等显微组分；如果凝胶化作用很强烈，植物的细胞结构全部消失，成为均匀的凝胶体，则形成无结构镜质体或基质镜质体等显微组分；如果凝胶化作用的强度介于上述两种情况之间，植物细胞腔显著缩小或基本被凝胶化物质充填，则形成木质镜煤体等显微组分。,（2）惰质组是煤中比较常见的一种显微组分，惰质组在煤中的含量约为1020，是由植物的木质纤维组织经过丝炭化作用形成的。人们认为产生丝炭化作用的原因有两种，其一是最初发生在多氧少水的氧化环境中，植物有机组分在微生物作用下失去被氧化的原子团而脱水、脱氢，碳含量相对增加，经过氧化作用后，植物残骸转入覆水较深的弱氧化以至还原环境，或被泥砂覆盖与空气隔绝，再经过煤化作用转变为惰质组的显微组分。第二种原因是沼泽中生长的植物发生火灾后，植物残体被烧焦，变成类似木炭的炭化物质，它们沉入地下转变成惰质组显微组分。,（3）壳质组在煤中的含量不多，它是由植物有机组分中化学性质稳定的角质层，孢粉、树脂、树腊等保存在煤中而形成的。在成煤过程中几乎没发生质的变化，其原始形态特征保存完好，显微镜下较容易辩认。研究表明，煤的有机显微组分与煤的宏观煤岩成分关系非常密切。其中镜煤由单一成分组成，镜煤基本上全部由镜质组组成；丝炭基本上全由惰质组组成；亮煤和暗煤由三种显微组分以不同的比例组合而成，亮煤中镜质组含量较多，暗煤中惰质组和壳质组含量较高。见图2-1煤有机显微组分与宏观煤岩成分之间关系P30,2、煤的无机显微组分（指显微镜下煤中矿物质）,3、显微煤岩类型,显微煤岩类型是显微镜下所见各组显微组分的典型组合。国际煤岩学会将显微煤岩类型组别分为微镜煤、微稳定煤、微惰性煤、微亮煤、微镜惰煤、微暗煤和微三组混合煤。（如表2-5P30）1966年地质科学院地质矿物研究所张毓爽等提出了我国腐植煤的显微煤岩类型分类方案。（如表2-6P31）。,4、各种显微组分的镜下特征,镜质组在透射光下的颜色由橙色到红色，随煤化程度的增高逐渐加深；透明度随煤化程度的增高而减弱，由透明到半透明；质地均匀，有明显的垂直裂纹。在普通反射光下，镜质组呈灰色，在油浸反射光下为深灰色，无突起。惰质组在透射光下，惰质组呈黑色，不透明。在普通反射光下呈白色，突起高；在油浸反射光下，为白色到亮黄色。壳质组在透射光下，壳质组呈黄色至棕黄色，透明到半透明，外形特殊，轮廓清楚，容易识别。在普通反射光下，呈深灰色，稍有突起；在油浸反射光下为灰黑色至黑灰色。如表2-7主要显微组分在显微镜下的特征P32,表2-8反射光下煤中常见矿物的鉴定特征,5、显微组分的定量分析,煤岩定量分析的基本要求是采用颗粒小于1mm的粉煤光片；使用油浸物镜，放大500倍左右；使用国产电动求积仪用数点法统计；行间距为1mm，点间距为0.3mm；统计的总点数不少于600个。为了避免颗粒偏析的影响，必须将整个光片统计完毕。测定煤岩显微组分常用的方法是计点法。该方法使用电动求积仪测定。根据各种显微组分统计的点数，就可计算各种显微组分体积百分含量，计算公式为Vn/N100试中V某种显微组分的体积百分数；n某种显微组分统计出的总点数；N煤片中各种显微组分点数的总合。,6、煤岩显微组分的化学组成和工艺性质,（1）化学组成研究表明，同一种煤中各种显微组分（镜质组、惰质组、壳质组）的化学组成、物理性质都有较大差异，呈规律性变化；另外，随煤化程度的增高，同一种显微组分（镜质组或惰质组或壳质组）的化学组成、物理性质也发生规律性变化。见表2-10（2）工艺性质黏结性是炼焦煤的一个重要工艺性质。在煤热解过程中，不同的显微组分性质各异。镜质组的黏结性和膨胀性良好，且随煤化程度增高黏结性逐渐增强，到烟煤阶段达到最大值，之后黏结性不断减弱。壳质组表现出良好的流动性，而且软化温度低，也是炼焦过程中的活性组分；惰质组在热解过程中既不软化，也不产生胶质体，属于惰性组分。所以，当煤化程度相同时，煤中镜质组、壳质组含量越高，煤的黏结性越好，煤中惰质组含量越高煤的黏结性越差。,四、煤岩学的应用,1.在选煤中的应用2.在配煤炼焦方面的应用3.在煤质评价方面的应用4.在煤分类中的应用5.在煤田地质方面的应用（1）研究煤的成因类型和成煤环境（2）确定煤化程度（3）在地质勘探中的应用（4）进行煤层对比6.富集煤中的稀散元素7.预测煤的液化性能,思考题1、什么是煤岩学其研究的主要内容有哪些2、研究煤的岩石组成通常采用哪两种方法分别是什么3、什么是宏观煤岩成分宏观煤岩成分有哪几种4、宏观煤岩类型是根据什么划分的共分哪几种5、什么是煤的显微组分6、煤的有机显微组分可分哪几组7、什么是凝胶化作用和丝炭化作用8、比较镜质组、惰质组、壳质组的镜下特征。9、煤中的矿物质主要有哪几类10、煤岩定量分析的基本要求11、煤岩学的应用情况如何,