煤及煤系

煤及煤系一、成煤植物低等植物形成的煤叫腐泥煤。

高等植物形成的煤叫腐植煤。

二、成煤作用植物遗体堆积，到转变为煤的全部过程叫成煤作用。

这个过程经历了复杂的生物化学作用和物理化学作用。

成煤作用分为二个阶段：（一）泥炭化（腐泥化）阶段植物繁殖、死亡、堆积，在微生物作用下不断分解、化合、聚积，高等植物形成泥炭，低等植物则形成腐泥。

1.腐泥化作用（1）概念——低等植物和浮游生物在湖泊、泻湖、海湾等还原环境中转变成腐泥的生物化学作用叫腐泥化作用。

（2）腐泥——含大量水分的黑灰、黑褐色冻胶淤泥状物质。

2.泥炭化作用（1）概念——高等植物遗体在泥炭沼泽中经受复杂的生物化学、物理化学作用转变为泥炭的过程叫泥炭化作用。

它分为二个阶段：①第一阶段：在沼泽浅部植物遗体受氧化、分解。

②第二阶段：随积水深度增加，氧化环境被还原环境代替，产生腐植酸和沥青质，形成泥炭。

（2）泥炭——黄褐、黑褐色，无光泽、质地疏松状物质，风干可作燃料，也可作化工原料和肥料。

（二）煤化阶段泥炭或腐泥形成后，由于地壳下降而被其它沉积物覆盖，则进入了煤化作用阶段。

此时生化作用停止，代之以物理化学作用。

包括了二个连续过程：1.成岩作用泥炭（腐泥）在温度、压力作用下，经压实、脱水、固结转变成褐煤（腐泥煤）。

2.变质作用褐煤继续在温度、压力、时间影响下转变为烟煤、无烟煤、天然焦或石墨。

三、成煤必要条件（一）植物条件成煤的物质基础（二）气候条件影响植物生长和植物的分解，温暖潮湿是重要的气候条件。

（三）地理条件植物遗体的堆积场所。

（四）地壳运动条件地壳均衡沉降（沉降速度与植物堆积速度平衡）第二节煤的物质组成、性质与分类一、煤岩成分和宏观煤岩类型（一）煤岩成分煤岩成分指肉眼能见到的煤的基本组成单位，又称为宏观煤岩类型，即丝炭、镜煤、暗煤、亮煤。

1. 丝炭灰黑色，形如木炭，具明显的纤维状结构和丝绢光泽；疏松、多孔、硬度小、脆度大、易染指；没有粘结性、吸氧性强、易氧化自燃、易成煤尘；在煤层中多呈几毫米厚的扁平透镜体，数量不少，但分布广。

2. 镜煤乌黑、光亮如镜、内生裂隙发育、结构均一、易碎、粘结性强；在煤层中不形成独立分层，以透镜或条带状散布于亮煤中；3. 亮煤灰黑、光泽较强、性脆易碎、内生裂隙发育、均一程度不如镜煤；化学工艺性质介于镜煤与暗煤之间，灰分含量较低；在煤层所占比例较大，可形成较厚分层，也可单独成层。

4. 暗煤灰黑、光泽暗淡、致密坚硬、韧性较大；层理不清晰、矿物质含量较多，成分复杂、对煤质影响大；在煤层中所占比例较大，可形成较厚分层，也可单独成层。

（二）宏观煤岩类型根据煤层的平均光泽强度及煤岩成分的组合情况，可将煤划分为光亮型、半亮型、半暗型、暗淡型四种类型。

1.光亮型煤主要由镜煤、亮煤组成，光泽很强、内生裂隙发育性脆易碎，中变质光亮型煤是炼焦的最好用煤。

2.半亮型煤以亮煤为主，光泽强度次于光亮型煤，一般由较光亮和较暗淡的条带互层而显示出半亮的平均光泽，最常见。

3.半暗型煤由暗煤、亮煤组成，以暗煤为主，光泽较暗，硬度、脆度较大，内生裂隙不发育。

4.暗淡型煤由暗煤组成，有时夹有镜煤和丝炭，光泽暗淡，层理不明显，硬度和韧性强，煤质较差。

注意：实际工作中，只有变质程度相同的煤才能互相比较和划分不同类型，划分的最小厚度一般为3～10cm。

二、煤的性质（一）煤的化学组成煤是有机物质和无机物质的混合物，其中有机质是主要成分，主要有C、H、O（占95％以上），还有N、S等。

1.碳（C）煤中主要成分，C越多、煤发热量越高，煤中C含量随变质程度加深而增加。

2.氢（H）煤中重要成分，其发热量是C的4.2倍。

低等植物富含H，故腐泥煤H含量较腐植煤高。

煤中H随变质程度加深而减少，烟煤系列中以气煤H含量最高。

3.氧（O）煤中氧随变质程度加深而减少，但变化较大。

从褐煤、长焰煤、气煤到肥煤，下降显著；从焦煤、瘦煤、贫煤到无烟煤，下降幅度较小。

4.氮（N）含量较少，随变质程度加深而略趋减少。

在高温下可转化为氨（NH3）及其它氮的化合物。

5.硫（S）硫是煤中有害元素之一。

煤中硫分为无机硫和有机硫（So），无机硫又分为硫化物硫（黄铁矿硫，Sp）和硫酸盐硫（石膏硫，Ss）。

有机硫主要来自成煤植物。

煤中硫的总和叫全硫（St），根据煤的干燥基全硫含量St，d（％）将煤分为六级：特低硫煤≤0.50 低硫煤0.51~1.00低中硫煤1.01~1.50 中硫煤1.51~2.00中高硫煤2.01~3.00 高硫煤>3.006.磷（P）主要存在无机矿物中，含量极低，危害大，炼焦时磷进入焦炭使钢材具冷脆性，因此炼焦用煤要求P含量在0.02％~0.03％以下。

7.其它元素煤中还有砷（As）、氯（Cl）等有害元素，还有锗（Ge）、镓（Ga）、铀（U）、锂（Li）、钒（V）等有益元素。

（二）煤的物理性质1.颜色和条痕：颜色指新鲜煤块表面的自然色彩。

随变质程度增加而变化：一般由褐煤、烟煤到无烟煤，其颜色从棕褐、褐黑、深黑到灰黑、钢灰色。

条痕指煤粉末的颜色，它与颜色相差不大。

2.光泽指煤新鲜面的反光能力，随煤变质程度增加，光泽增强。

在煤岩成分中以镜煤、亮煤变化显著，故以它们作为观察对象。

3.密度指单位体积煤的质量（g/cm3）影响因素（1）变质程度：越高、密度越大。

（2）煤岩成分：暗煤大、亮煤次之、镜煤更次之。

分类：（1）真密度：20 ℃时单位体积（不含孔隙）煤的质量，曾称为真比重。

（2）视密度：20 ℃时单位体积（含孔隙）煤的质量曾称为容重或体重。

较真密度小。

（3）相对密度：煤密度与同温度水的密度之比。

又分为真相对密度（真比重）和视相对密度（假比重）。

4. 硬度、脆度、硬度：抵抗外来机械作用的能力，摩氏硬度1~4之间。

褐、焦硬度小，无烟煤最大；同变质程度的暗煤比亮、镜煤硬度大。

脆度：外力作用下突然断裂的难易程度。

低、高变质程度煤脆度小，中变质程度煤大；煤岩成分中丝炭最大，镜煤次之，暗煤最小。

5. 裂隙指成煤过程中，煤受到各种自然力作用而产生裂开现象。

按成因分为二类：（1）内生裂隙：煤化作用过程中，受温度、压力影响，体积收缩而成。

裂隙面平坦，垂直层理面，常出现互为垂直的两组，一组较密，另一组较稀，以中变质煤最发育。

（2）外生裂隙：煤层形成后受地质构造变动而成。

裂隙间距较宽，可出现在煤层中任何部位，常穿过多个煤岩分层，与层理面斜交，其方向与附近断层方向大体一致。

6.导电性指煤传导电流的能力，以电阻率表示，它与煤的变质程度密切相关。

褐煤多孔隙、湿度大、电阻率低；烟煤电阻率大，是不良导体；无烟煤电阻率小，具良好的导电性。

（三）评价煤质的常用指标煤的工业用途广泛，但对煤质要求各不相同。

因此，煤的工艺性质分析是评价煤质的重要手段，评价煤质的常用指标有：1. 煤的工业分析指标1）水分（M）按结合状态分成二类：（1）化合水（结晶水）是与煤中矿物成分呈化合形态的水。

（2）游离水，又分为二类，二类之和又叫全水分（Mt）：①外在水分——煤表面和表面大毛细管吸附之水，易蒸发；②内在水分——煤内部小毛细管吸附水，常温不失去，加热到一定温度才失去。

2）灰分（A）煤完全燃烧后剩下的残渣，主要成分为Al2O3、CaO、SiO2等，它们来自煤中矿物质，按灰分高低分为6级：特低≤5.00 低灰5.01~10.00低中10.01~20.00 中灰20.01~30.00中高30.01~40.00 高灰40.01~50.003）挥发分（V）隔绝空气的煤在（900±10℃）温度下加热Tmin，使有机质和部分矿物质分解所得气态物质称为挥发分。

挥发分与煤中有机质性质、变质程度有关。

泥炭为70％、褐煤为40~60%、烟煤为10~50％、无烟煤小于10％。

4）固定碳（FC）测定挥发分剩下的焦渣减去灰分即为固定碳。

是煤中有机质高温分解的残余物。

2. 煤的工艺性质不同工业用煤对工艺性质要求不同1）粘结性指粉碎的煤粒（直径<0.2mm）在隔绝空气加热后能否粘结成焦块的性质。

它是评价炼焦用煤、干馏和气化用煤的指标。

我国对烟煤是采用以下三个指标分类：（1）粘结性指数（G）将1g煤样与5g标准无烟煤（宁夏汝箕沟）混合均匀，隔绝空气快速加热，所得焦炭在转鼓中转磨，以测定焦炭耐磨强度指数，即G值，反映煤样胶质体粘结惰性物质的能力。

G越大，粘结性越强。

（2）胶质层最大厚度（Y）将煤样放在模拟炼焦工业条件的胶质层测定仪中，定时测量其胶质层厚度，以求出其最大值。

Y越大，粘结性越强。

（3）奥－亚膨胀度（b）用膨胀管加热测定煤的膨胀程度，既能反映烟煤胶质体的量，也能反映胶质体的质，可全面反映烟煤的粘结性，b 越大，煤结焦性越强。

2）发热量（Q）指单位质量煤完全燃烧所产生的热值，用兆焦耳/千克（MJ/Kg）表示。

在焦煤以前，发热量随变质程度加深而增加，焦煤后，发热量略有降低。

据发热量大小将煤分为6级级别热值煤QMJ/Kg低8.50~12.50 中低12.51~17.00中17.01~21.00 中高21.01~24.00高24.01~27.00 特高>27.00三、煤的分类（一）按煤的煤化程度和工艺性能分类1. 分类指标为：①Vdaf（干燥无灰基挥发分）②GR-I（烟煤的粘结性指数）③Y（烟煤的胶质层最大厚度）④b（烟煤的奥－亚膨胀度）⑤Hdaf（干燥无灰基氢含量）⑥PM（煤样透光率）⑦Qgr.maf（煤的恒湿无灰基高位发热量）其中：干燥无灰基是指完全不含水分、灰分（不包括可燃烧）的煤。

2.分类原则①以煤化程度参数Vdaf区分无烟煤、烟煤、褐煤；②以Vdaf和Hdaf区分无烟煤中的小类；③以Vdaf、G、Y、b区分烟煤中的类别；④采用目视比色法透光率PM区分褐煤和烟煤，及划分褐煤中的小类；⑤以Qgr.maf作为区分褐煤和烟煤的辅助指标。

3.分类按1986.10.1试行的中国煤田分类国家标准分为14大类29小类。

其中14大类为：无烟煤气肥煤贫煤中粘结煤贫瘦煤½中粘结煤瘦煤烟煤弱粘结煤焦煤不粘结煤1/3焦煤长焰煤肥煤褐煤（二）按煤的综合利用分类1.炼焦用煤：在干馏炉中隔绝空气加热到1000 ℃左右，分解产出焦炉煤气、煤焦油、焦炭。

2.气化用煤：以CO2、H、O、H2O等为介质，经热化学处理，将煤转化为煤气。

3.低温干馏煤：在500－600℃干馏制取低温焦油、煤气等。

4.加氢液化用煤：将煤、催化剂、重油混合，高温高压下与氢作用转化成液、气态物质，进一步加工即得到汽油、柴油等。

5.燃烧用煤：利用价值最低，所以均使用较低劣的煤。

一、煤系及其类型（一）煤系的概念指在一定地质时间内，形成的具有成因联系且连续沉积的一套含煤岩系。

1、一定在一套岩层系统中含有煤层；2、主要由沉积岩组成，在地壳运动剧烈的地区，可能含有火山岩和火山碎屑岩；3、含有大量的植物化石。