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全部讲座内容 1、煤岩学基本原理。 2、煤岩学在煤焦领域的应用实例。 3、煤岩检测因素—仪器、人员。 煤岩学基本原理 (讲座之一) 赵 俊 国 辽 宁 科 技 大 学 第一部分:煤岩学基本原理 什么是煤岩学: 煤岩学是用研究岩石的方法来研究煤的学科,它把煤当做一种可燃性的有机沉积岩来研究。 煤岩学主要是以显微镜为主要工具,兼用其它技术手段。这些技术方法也同样可用于研究焦炭及煤燃烧后的残炭等。 根据煤成因再细分煤岩组分 镜质组 结构镜质体 均匀镜质体 基质镜质体 碎屑镜质体等 煤岩学的两大指标 煤岩显微组分含量 是用统计学的办法来统计出一个煤样中所含各种组分的百分比例。 镜质组反射率及分布 也是用统计学的办法,来统计出一个煤样中不同反射率区间镜质组占全部镜质组的比例。 不同煤岩显微组分的性质差别 各种组分物理、化学、工艺性质都有差别 煤岩组分性质差别的原因——成因不同 同一显微组分具有相近的成因,不同显微组分有成因上的联系 镜质组、惰质组由相同的原始物质形成,但经受的早期分解作用不同 镜质组:腐植化作用+凝胶化作用,近于还原环境; 惰质组:丝炭化作用、缓慢氧化作用;不完全氧化产物 过渡组分:凝胶化作用或丝炭化作用交替进行; 壳质组:植物器官、组织的残植化作用; 镜质组反射率的测试意义 镜质组反射率是标志煤变质程度的最佳指标。 挥发份和碳含量等皆受煤岩组成的影响 随变质程度提高,镜质组反射率呈均匀有规律的增大。 为什么只测镜质组的反射率 镜质组含量占绝对优势。 随变质程度提高,镜质组反射率呈均匀有规律的增大。 绝大多数的不同反射率值的镜质体之间性质差别明显。 镜质组反射率及分布规律 镜质组反射率是表征煤变质程度的最佳指标 一个单一煤层煤一定是单峰正态分布图形 不同变质阶段煤分布图有差异 需要提出的一个问题 镜质组反射率大小与煤种的关系。 Rmax值与煤种只有大致对应关系 现行煤分类是以Vdaf、G为主,结合y和b划分,它侧重的是煤的工艺性质。而工艺性质是变质程度和煤岩组成两个因素的函数。 比如:下表1#煤按煤分类为编码42的长焰煤,而Rmax=0.803。 镜质组与胶质体 胶质体主要来源于加热后的镜质组,是气、固、液三相混合物,其各相数量、质量随加热速度和达到温度而变。但主要取决于镜质组所处的变质程度。 固化瞬间的三相含量比例和质量较重要,特别是液相物的质量。这些都与镜质组反射率有直接的关系。 G、Y、b等常用粘结性指标可表示胶质体形成过程中某一特征或接近固化时特征,但半焦之后不能显示。而且在配煤中不具有精确可加性。但镜质组反射率对配煤中镜质组具有精确的可加性,可显示配煤中镜质组的质量。 用煤岩学的方法研究焦炭 焦炭是一个多孔体,95%以上的孔是开气孔,其孔隙大小及分布情况是决定焦炭质量的重要因素之一。 组成孔壁的光学组织类型也是决定焦炭质量的重要因素之一。 一般冷强度好的焦炭以中、粗粒镶嵌结构居多。 在高炉中抗碱性好的组分是焦炭中的光学各向同性类组织。 焦炭所含量矿物质种类是决定焦炭质量的又一重要因素。 此方法也可用于研究高炉风口焦,通过对比高炉入炉焦与风口焦光学组织的变化来推测焦炭在不同高炉中的劣化原因和劣化程度,以便指导高炉生产。 从煤岩学角度看煤与焦炭之间关系 煤中不同变质程度镜质组与焦炭光学组织之间大致衍变关系 谢 谢 ! 中间相的发展与焦炭光学组织的形成 煤固化成半焦时,形成光学组织过程就基本结束,此后由半焦到焦炭,甚至加热到1500℃,只能使各向异性有所增强,而不会改变光学组织本身。 各向同性 细粒镶嵌 粗粒镶嵌 纤维状 片状 类丝炭 焦炭光学组织照片 镜下焦炭不同色彩的形成 焦炭孔壁镜下观测光学形态可分为各向同性和各向异性两种。 各向同性组织对应结构上的均质体,从微观上讲,是碳网平面杂乱无章、随机定向排列的表现。 各向异性对应结构上的非均质体,从微观上讲,是炭网平面具有不同程度有序定向和平行堆砌的表现。 (a)各向异性层片处消光位,呈紫红。 (b)层片与试板垂直,呈黄色。 (c)层片与试板平行,呈蓝色。 (d)各向同性,转360度,均呈紫红。 焦炭光学组织不同国家分类不同 研究目的和研究侧重点不同导致分类不一。 较一致观点:煤中活性组分形成的光学组织划为:各向同性、粒状镶嵌、纤维状和片状组织。煤中惰性组分成焦后划为:类丝和破片。 数量极少 同镜质组衍生物 中变质程度 挥发分极高,残炭量极少,可忽略不计 各向同性 低变质程度 稳定组 包括在∑ISO 破片,类丝炭 丝质组 包括在∑ISO 破片 半镜质组 这些均为冶金焦中主要组成的显微结构,其中各向同性括在∑ISO 各向同性,细粒镶嵌,粗粒镶嵌,纤维状,片状,基础各向异性 镜质组 说明
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