第1章 煤的外表特征和生成

国际通用的地层系统与地质年代的关系如表1-3
所示；该表参照1989年国际地质联合会(ICS)的地
球地层表，列出了相应的成煤植物及主要煤种开始
生成的地质年代。
.
26
.
27
4 植物的有机族组成
从化学的观点看，植物的有机族组成可以分为 四类，即糖类及其衍生物、木质素、蛋白质和脂 类化合物。
（1）糖类及其衍生物
.
45
（2）气候条件 气候对成煤的影响主要表现在两个方面：
首先，气候能影响植物的繁殖，只有温暖、潮湿的 气候环境最适宜植物的生长繁殖。
其次，气候控制着泥炭沼泽的发育。
当年平均降水量<年平均蒸发量
低洼地区少数沼泽化
当年平均降水量>年平均蒸发量
低洼地区大范围沼泽化
所以，温暖、潮湿的气候条件最适宜成煤。
藻菌植物
低等植物
苔藓植物
蕨类植物
高等植物
种子植物
.
4
2 低等植物和高等植物的特点
低等植物：是由单细胞和多细胞构成的丝状 体或叶状体植物，没有根、茎、叶等器官的分化。
高等植物：进化论认为，高等植物由低等植 物长期进化而来，构造复杂，有根、茎、叶的区 别。
.
5
低等植物—.—地衣
6
低等植物——. 蘑菇
.
17
2 褐煤
褐煤成岩的初期产物，外观褐色或黑褐色，因而 得名。
随着煤化度增高，主要在成岩作用压力的影响下， 褐煤发生一系列变化：颜色变深，密度增加，硬度 变大，腐殖酸含量减少，水分显著降低。
德国、澳大利亚等国有丰富的褐煤资源。
我国已探明的保有储量约1400 亿t，占全国煤炭 储量的17%。分布于东北、西北、西南和华北等地。
这种单糖后续变化和纤维素的情况类似。
.
31
c果胶质
果胶质是不稳定的，在泥炭形成的开始阶段，即
可因生物化学作用水解成一系列的单糖和糖醛酸，进
一步分解可形成脂肪酸类物. 质而参与成煤。
32
（2）木质素
木质素主要分布在高等植物的细胞壁中，包围着 纤维素并填满其间隙，以增加茎部的坚固性。
木质素是具有芳香结构的化合物，它的结构复杂，
.
21
4 无烟煤
煤化度最高的腐殖煤，燃烧时无烟，外观灰黑 色，有金属光泽，无明显条带。其碳含量、真密度、 硬度、燃点等均达到最大化。
主要用途：
民用、发电燃料；合成氨原料；炭素产品原料；
高炉喷吹燃料；冶金脱氧剂、增碳剂等。
.
22
.
23
第二节 煤的生成
一、成煤的原始物质
1 三种成煤假说：
➢ 煤是和地球一起形成的，有地球就有煤；
脂肪受生物化学作用可被水解，生成脂肪酸和
甘油，前者参与成煤作用。在天然条件下，脂肪
酸具有一定的稳定性，因此从泥炭或褐煤的抽提
沥青中能发现脂肪酸。 .
36
b树脂
树脂是植物生长过程中的分泌物，当 植物受创时，不断分泌出胶状的树脂来保 护伤口。高等植物中的针状植物含树脂最 多。低等植物不含树脂。
树脂的化学性质十分稳定，不受微生 物破坏，也不溶于有机酸，因此能较好地 保存在煤中。我国抚顺第三纪褐煤中的 “琥珀”就是由植物的树脂演变而成的。
CH CH CH2OH
乔木的－香豆醇
木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分
子，因而比纤维素稳定，不易水解。但在多氧的情况
下，经微生物的作用易氧化成芳香酸和脂肪酸而参与
成煤。木质素是成煤的主要. 植物成分。
34
（3）蛋白质
➢
蛋白质是构成植物细胞原生质的主要物质，也是有机体生命起源最
重要的物质基础。
➢ 煤是由岩石变化而来的；
➢ 煤是由植物残骸形成的。
煤由植物形成的证据：
➢ 常常发现在煤层中有保存完好的古植物化石和由树干变成的煤，有的甚 至保留着原来断裂树干的形状;煤层底极多富含植物根化石或痕木化石，证 明它曾经是植物生长的土壤；
➢ 显微镜下观察煤制成的薄片可以直接看到原始植物的木质细胞结构和其 他残骸，如孢子、花粉、树脂、角质层和木栓体等；
➢
蛋白质是一种无色透明半流动状态的胶体，由许多不同的氨基酸分
子缩合而成的复杂高分子化合物。蛋白质的元素组成有碳、氢、氧、氮、
硫等元素，煤中的氮和硫元素可能来自成煤植物中的蛋白质。
➢
植物死亡后，蛋白质在氧化条件下可分解为气态产物。在泥炭沼泽
中，它可水解生成氨基酸。如氨基酸与糖类缩合则生成结构更为复杂的
②泥炭层的堆积要求地壳发生缓慢的下降。下降的速 度最好与植物残骸堆积的速度大致平衡（水层厚度2 m ），这种平衡持续的时间越长，形成的煤层也越 厚。
.
37
c树蜡
树蜡的化学性质类似于脂肪，但比脂肪更稳定。 它呈薄层覆于植物的叶、茎和果实表面，以防止水 分的过度蒸发和微生物的侵入。其化学性质稳定， 遇强酸也不易分解。在泥炭和褐煤中经常可发现树 蜡。
d角质
角质是角质膜的主要成分，其含量可达50%以上。
植物的叶、嫩枝、幼芽和果实的表皮常常覆盖着角
质膜，作用亦是防止水分的过度蒸发和微生物的侵
腐殖物质参与成煤。
.
35
（4）脂类化合物
脂类化合物通常指不溶于水，而溶于苯、醚和 氯仿等有机溶剂的一类有机化合物，包括脂肪、 树脂、蜡质、角质、木栓质和孢粉质等。
a脂肪
脂肪属于长链脂肪酸的甘油脂。低等植物含脂 肪较多，如藻类含脂肪可达20%。高等植物一般仅 含1%～2%，且多集中在植物的孢子或种子中。
.
46
（3）自然地理条件 泥炭沼泽是发生聚煤作用的良好古地理环境。
气候湿润， 适宜植物 的生长、 繁殖。
沼泽
植物死 亡后被水 掩盖，避 免植物全 部氧化。
.
47
（4）地壳运动条件
主要表现在：
①地壳运动对自然地理环境起控制作用。当地壳发生 沉降运动时，可以使近海平原或内陆洼地积水，形 成沼泽。沼泽的面积大小，覆水深度、演化过程都 受地壳运动控制。
入。角质是脂肪酸脱水或聚合的产物，化学性质稳
定，能较好的保持在煤中. 。
38
e木栓质
木栓质将植物的木栓组织浸透以提高其抵抗微生物作用 腐烂变质的能力。在木栓中木栓质约含25%～50%。木栓质的 主要成分是脂肪醇酸、二羧酸、碳原子数大于20的长链羧酸 和醇类。化学性质稳定，能保持在煤中。
f孢粉质
孢粉质是构成植物繁殖器官孢子、花粉外壁的主要有机 成分，具有脂肪—芳香族网状结构。化学性质非常稳定，耐 酸耐碱且不溶于有机溶剂，并可耐较高的温度而不发生分解， 常完好的保存在煤中。
•但褐煤易风化破碎，故一般不宜长途运输。
.
19
3 烟煤
烟煤呈黑色，水分含量较少，因燃烧时烟多而 得名。
一般烟煤具有不同程度的光泽，绝大多数呈明 暗交替条带状。所有的烟煤都是比较致密的，真密 度较高(1.20～1.45 g/cm3)，硬度亦较大。
烟煤是自然界最重要，分布最广，储量最大， 品种最多的煤种。
脂类化合物的共同特点是化学性质稳定，因此能较完整 地保存在煤中。
.
39
5 成煤原始物质对煤质的影响
成煤植物的性质及其对成煤的影响,不同种类的 植物，同种植物的不同部分，有机族组分的百分 含量均不同。例如，木本植物各部分的有机族组 成差别甚大，如表1-4所示。
除了植物的有机化合物组成外，植物有机质的 元素组成也影响着成煤特征和煤的利用。构成植 物有机质的元素种类虽少，但含量大，主要有碳、 氢、氧、氮4种元素(表l-6)。
.
43
二 成煤过程
成煤过程是指从植物死亡，遗体堆积知道转变成煤所经 历的一系列演变过程。 1 成煤条件
.
44
（1）古植物条件
植物是成煤的物质基础，只有植物大量繁殖的 时期才是成煤的有利时期。
在植物发展史上只有当植物演化发展到一定阶 段，即有高大的木本植物大量繁殖堆积，才能广 泛形成有工业意义的煤层。
泥炭用途： 泥炭用途广泛：气化、液化、焦化原料；制甲醇等 化工原料；建材、肥料等。
.
16
泥炭的赋存形态：
泥炭是由植物残骸在沼泽中形成的。
泥炭的埋藏深度很浅，裸露泥炭上无泥沙覆盖。 埋藏泥炭上的泥沙也仅有几十厘米至几十米厚，适 宜露天开采。
世界上泥炭丰富的国家有俄罗斯、芬兰、爱尔 兰、瑞典、加拿大和美国等。我国的泥炭约有270亿 吨。
7
高等植物——华. 南毛蕨
8
高等植物——. 松树
9
3 煤的种类和外表特征
.
10
.
1腐植煤的外表特征
煤化度：煤在成煤诸因素共同作用下所达到的化学成熟程度
（即煤化程度）
.
13
1 泥炭
严格地讲，泥炭并不是煤，而是植物向煤转变 的过渡产物。
外观棕褐色或黑褐色，无光泽，质地柔软且不 均匀，富含未分解的植物组织，如根、茎、叶等 残留物。
（3）未分解或尚未完全分解的植物族组成，包括纤维 素、半纤维素、木质素和果胶质等。
（4）变化不大的植物稳定组分，如角质、树脂、孢子 等。
.
15
从物理化学的观点，泥炭是一个以水为分散介 质的胶体体系。
其胶体性质表现为： （1）能将大量的水吸入微孔结构，而本身并不膨胀； （2）含腐植酸，具有酸性，并有较强的吸附能力。
第一章 煤的外表特征和生成
.
1
主要内容：
• （1）煤的种类和外表特征 • （2）煤是如何形成的？
.
2
煤的定义：
煤是由远古植物残骸没入水中经过生物化 学作用，然后被地层覆盖并经过物理化学 与化学作用而形成的有机生物岩。
关键词：
.
3
第一节 煤的种类和外表特征
一、煤的成因类型