该区煤炭资源贫乏约占全国总量的.PPT

第五章 煤与含煤岩系 第一节 煤 第二节 煤层 第三节 煤系 第四节 煤田 第一节 煤 一、煤的形成 （一） 泥炭化阶段 1.泥炭化作用 高等植物遗体在泥炭沼泽中，经受复杂的生物化学和物理化学变化转变成泥炭的过程称为泥炭化作用。 在沼泽这种特殊的环境中，一方面因雨量充沛，温暖湿润，有利于植物尤其是高等植物的繁殖生长；另一方面因存在不深的积水，植物遗体沉入水底，被水覆盖得以保存不被氧化，为成煤提供了原始物质。随着植物遗体的堆积和分解，从沼泽的表层到底层，氧化环境逐渐转化为还原环境。这时氧化分解作用逐渐减弱，在厌氧细菌的参与下，发生了分解产物之间的合成作用和分解产物与未分解的植物遗体之间的相互作用，形成了新的合成物质——腐植酸和沥青质等。这些新物质与尚未分解的植物遗体，以及由地表流水携入的泥沙混合在一起形成了泥炭。 （二） 煤化阶段 1煤成岩作用 泥炭被掩埋后，在地温、压力等因素的影响下压实、脱水、固结，腐植酸向腐植质转变而成褐煤的过程称为煤成岩作用。 伴随地壳的下降，泥炭被其他沉积物掩盖而保存下来。而后，随着地壳的进一步下降，它上面的覆盖物也愈来愈厚，此时温度、压力也逐渐增加，对细菌的生存越来越不利，生物化学作用逐渐停止，取而代之的是复杂的物理化学作用，原来疏松多水的泥炭受到压紧、脱水、胶结、聚合等一系列变化，转变为密度较大、较为致密的褐煤。 2煤变质作用 褐煤在地下受相对较高的温度、压力等因素的影响转变为烟煤、无烟煤等的地球化学作用称 为煤变质作用。 泥炭形成褐煤后，如果地壳不再下降，那么煤化作用就可能停止在褐煤阶段。如果地壳继续 下降，褐煤被沉降到地下较深处时，受到不断增高的温度和压力的影响，引起煤内部分子结 构、物理性质、化学性质等方面的重大变化，最为突出的是煤中的腐植酸全部消失，出现了 黏结性，光泽增强，碳含量增加。这时褐煤逐渐变质转化为烟煤。 由于地质条件的不同，温度、压力的差异及煤受热持续时间的不同，导致不同变质程度的烟煤产生。通常按变质程度由低到高将烟煤分为六个阶段，即长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤阶段。烟煤的用途最广，化工、炼焦、动力、民用均可，是不可缺少的资源。 如果发生更强的地壳运动或岩浆活动，使烟煤受到更高的温度和压力的影响，烟煤就可以进一步变质而转化为无烟煤。 二、煤的化学成分和工艺性质 (一)煤的化学组成 1．碳（C） 煤中有机质的主要成分，也是煤燃烧过程中产生热量的重要元素，每一千克纯碳完全燃烧时能放出34.107MJ的热量。 煤中碳含量越多，煤的发热量越高。 煤中碳含量随煤的变质程度的加深而增加 。 2．氢（H） 煤中有机质的第二个主要成分，也是煤燃烧过程中产生热量的主要元素，每一千克氢完全燃烧时能产生143.248MJ的热量，为碳元素的4.2倍。 腐泥煤的氢含量比腐植煤高; 氢含量随着变质程度的加深而减少。 3．氧（O） 氧是煤中不可燃的元素，但可以助燃。 煤中氧含量随煤化程度的加深而减少。 4．氮（N） 煤中有机质氮含量较少，主要来自植物中的蛋白质，也有一部分可能来自细菌活动的产物。 一般随煤化程度加深而略趋于减少。 5．硫（S） 将煤分为六级： 特低硫煤 低硫分煤 低中硫煤 中硫分煤 中高硫煤 高硫分煤 6．磷（P） 煤中的含量极低，一般低于0.1%，最高也不高于1%。 其危害极大，如炼焦时可使钢材具有冷脆性。 7．其它元素 煤中还存在许多稀有元素及放射性元素，如 锗（Ge） 镓（Ga） 铀（U） 钒（V） 砷（As） 氯（Cl）等。 （二）煤的物理性质 1.颜色和条痕 2.煤的光泽 3.煤的密度 4.硬度和脆度 煤的硬度是指煤抵抗外来机械作用的能力。 按摩氏硬度计，一般煤的硬度介于1-4之间。 褐煤和焦煤硬度最小，约为2-2.5；无烟煤硬度最大，接近4。 同一煤化程度的煤，暗煤比亮煤、镜煤硬度大。 （三）煤的工艺性质 1.煤的工业分析 （1）水分（M） 外在水分（Mf）－存在煤的大孔隙中，常温下可烘干。 内在水分（Minh）－存在小毛细管内，加热才失去。 全水分（Mt）－内在水分与外在水分之和。 （2）灰分（A） 煤燃烧后剩余的残渣，来源于煤中的矿物质。 将煤分为6级： 特低灰煤 低灰分煤 低中灰煤 中灰分煤 中高灰煤 高灰分煤 （3）挥发分（V）