3 煤化作用.ppt

3、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 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 低煤级 分子结构 高煤级 分子结构 ①煤的有机分子侧链由长变短，数目变少； ②腐植复合物的稠核芳香系统不断增大，逐渐趋于紧密； ③分子量加大，缩合度提高； ④分子排列逐渐规则化，从混杂排列到层状有序排列，反光性能增强。 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 4.随着煤化作用进程,煤显微组分性质呈现为均一性趋势。 在煤化作用的低级阶段，煤显微组分的光性和化学组成结构差异显著，但随着煤化作用的进行，这些差异趋于一致，变得愈来愈不易区分。高变质煤的煤岩组分不易识别。 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 5.煤化作用是一种不可逆的反应。 煤化作用只有由浅而深、或者被终止，不可能发生由深变质的煤转变为浅变质的煤，不可逆转性。煤化作用不是简单的化学反应。 煤化作用能否形成连续的系列演化过程，决定于具体地质条件。 例如，含煤盆地由沉降转变为抬升，这就会导致煤化作用的终止；如果后来由于岩浆作用的加剧，或盆地再度沉降，那么煤化作用还可能再次进行下去。 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 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。 煤的各种物理、化学性质的变化，在煤化进程中，快、慢、多、少是不均衡的。 煤化过程中镜质组反射率的增高是跳跃式的。 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 三、煤化作用跃变 亮褐煤→长焰煤→气煤→肥煤→焦煤→瘦煤→贫煤→无烟煤→变无烟煤 褐煤 Ⅰ 烟煤 无烟煤 （1）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。 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 特点是：发生沥青化作用：生成沥青质。 沥青化作用是指壳质组(包括藻类体)和镜质组在煤化过程中形成沥青质，即石油型烃类的一种作用。这种作用起始于硬褐煤阶段(Rom为0.5％)，持续到早期肥煤阶段(Rom=1.2％)。 随煤化程度的提高，各种含氧官能团逐渐脱落，在Rom＝0.6％以前主要析出CO2和H2O；当煤化作用达到Rom＝0.5％～0.6％阶段，芳香核稠环上开始①脱落脂肪族和脂肪族官能团和侧链，②形成以甲烷为主的挥发物，于是开始了生成沥青质的沥青化作用。 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 亮褐煤→长焰煤→气煤→肥煤→焦煤→瘦煤→贫煤→无烟煤→变无烟煤 褐煤 Ⅱ 烟煤 无烟煤 （2）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％。镜质体反射率Romax＝1.3％对应于石油的“死油线” 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 第二次煤化跃变（Ⅱ）特点： ①煤中甲烷的大量逸出，释放出大量的氢。富氢的侧链和键的大量缩短及减少； ②煤的比重下降到最小值； 　　③煤的显微孔隙度逐渐缩小，水分减少。 到焦煤阶段(Cdaf=89％，Vdaf≈20％，Romax≈1.7％)腐植凝胶基本上完成了脱水作用，水分和孔隙度都达到了最低值； 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 第二次煤化跃变（Ⅱ）特点： ④发热量则升高到最大值(这是和镜质组的硬度、密度的最小值，以及炼焦时可塑性最大值相一致)； ⑤焦煤阶段，由于化学结构的变化，水分含量（主要是内在水分）又有所回升； ⑥煤的物理、工艺性质发生转折：耐磨性、焦化流动性、粘结性、内生裂隙数目等都达到极大值，内面积、湿润热等达到最小值。称为煤化作用转折。 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 第二次煤化跃变（Ⅱ）特点： ⑦第二次跃变的结果--煤化台阶：壳质组与镜质组在颜色、突起、反射率等的差异愈加变小。因此，壳质组从Vdaf=29％～22％这一阶段的明显变化又称为煤化台阶。 　　⑧生油→生气：本阶段与油气形成的深成阶段后期(即热裂解气开始形成阶段)相当，石油烃转化为气体烃，因此它对应于石油的“死亡线” 。 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 亮褐煤→长焰煤→气煤→肥煤→焦煤→瘦煤→贫煤→无烟煤→变无烟煤 褐煤 　　 烟煤 Ⅲ 无烟煤 （3）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。 第三章 §1煤化作用的阶段与特征 亮褐煤→长焰煤→气煤