煤的外表特征和生成_第1頁
煤的外表特征和生成_第2頁
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煤的外表特征和生成_第5頁
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文檔簡介

關(guān)于煤的外表特征和生成第1頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五主要內(nèi)容:

(1)煤的種類和外表特征(2)煤是如何形成的?第2頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五煤的定義:煤是由遠(yuǎn)古植物殘骸沒入水中經(jīng)過生物化學(xué)作用,然后被地層覆蓋并經(jīng)過物理化學(xué)與化學(xué)作用而形成的有機(jī)生物巖。關(guān)鍵詞:第3頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五第一節(jié)煤的種類和外表特征1植物的演化及種類

按進(jìn)化論的觀點(diǎn),植物是由低級(jí)向高級(jí)逐步演化的,植物界傳統(tǒng)劃分為四大類:藻菌植物低等植物苔蘚植物蕨類植物高等植物種子植物一、煤的成因類型第4頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五2低等植物和高等植物的特點(diǎn)

低等植物:是由單細(xì)胞和多細(xì)胞構(gòu)成的絲狀體或葉狀體植物,沒有根、莖、葉等器官的分化。高等植物:進(jìn)化論認(rèn)為,高等植物由低等植物長期進(jìn)化而來,構(gòu)造復(fù)雜,有根、莖、葉的區(qū)別。第5頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五低等植物——地衣第6頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五低等植物——蘑菇第7頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五高等植物——華南毛蕨第8頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五高等植物——松樹第9頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五3煤的種類和外表特征第10頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五第11頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五表1-1腐植煤與腐泥煤的主要特征第12頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五煤化度:煤在成煤諸因素共同作用下所達(dá)到的化學(xué)成熟程度(即煤化程度)二、腐植煤的外表特征第13頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五1泥炭嚴(yán)格地講,泥炭并不是煤,而是植物向煤轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)物。外觀棕褐色或黑褐色,無光澤,質(zhì)地柔軟且不均勻,富含未分解的植物組織,如根、莖、葉等殘留物。原始泥炭含水量高達(dá)85%~95%。風(fēng)干后含水25%~35%。第14頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五泥炭的有機(jī)質(zhì):(1)腐殖酸。它是泥炭最主要的有機(jī)成分,是一種由高分子羥基羧酸組成的復(fù)雜混合物膠體,具有酸性。(2)瀝青質(zhì)。它指可用苯、甲醇等有機(jī)溶劑抽提出的有機(jī)物,部分由樹脂和樹蠟轉(zhuǎn)化而成,部分由植物組分的還原產(chǎn)物通過合成反應(yīng)生成。(3)未分解或尚未完全分解的植物族組成,包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠質(zhì)等。(4)變化不大的植物穩(wěn)定組分,如角質(zhì)、樹脂、孢子等。第15頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五從物理化學(xué)的觀點(diǎn),泥炭是一個(gè)以水為分散介質(zhì)的膠體體系。其膠體性質(zhì)表現(xiàn)為:(1)能將大量的水吸入微孔結(jié)構(gòu),而本身并不膨脹;(2)含腐植酸,具有酸性,并有較強(qiáng)的吸附能力。泥炭用途:泥炭用途廣泛:氣化、液化、焦化原料;制甲醇等化工原料;建材、肥料等。第16頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五泥炭的賦存形態(tài):泥炭是由植物殘骸在沼澤中形成的。泥炭的埋藏深度很淺,裸露泥炭上無泥沙覆蓋。埋藏泥炭上的泥沙也僅有幾十厘米至幾十米厚,適宜露天開采。世界上泥炭豐富的國家有俄羅斯、芬蘭、愛爾蘭、瑞典、加拿大和美國等。我國的泥炭約有270億噸。第17頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五2褐煤褐煤成巖的初期產(chǎn)物,外觀褐色或黑褐色,因而得名。隨著煤化度增高,主要在成巖作用壓力的影響下,褐煤發(fā)生一系列變化:顏色變深,密度增加,硬度變大,腐殖酸含量減少,水分顯著降低。德國、澳大利亞等國有豐富的褐煤資源。我國已探明的保有儲(chǔ)量約1400億t,占全國煤炭儲(chǔ)量的17%。分布于東北、西北、西南和華北等地。第18頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五用途:適宜成型作氣化原料;可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)城市煤氣,焦油產(chǎn)率6.0%~8.5%;制成油煤漿后催化加氫,褐煤有機(jī)質(zhì)的80%可以轉(zhuǎn)化成氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)品,油收率約占35%;經(jīng)溶劑抽提所得褐煤蠟(又名蒙旦蠟),具有熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好、防水性強(qiáng)、導(dǎo)電性低、耐酸、強(qiáng)度高和表面光亮等特性,可用作表面活性劑、表面光亮劑、疏水劑、色素溶劑和吸油介質(zhì)等。但褐煤易風(fēng)化破碎,故一般不宜長途運(yùn)輸。第19頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五3煙煤煙煤呈黑色,水分含量較少,因燃燒時(shí)煙多而得名。一般煙煤具有不同程度的光澤,絕大多數(shù)呈明暗交替條帶狀。所有的煙煤都是比較致密的,真密度較高(1.20~1.45g/cm3),硬度亦較大。煙煤是自然界最重要,分布最廣,儲(chǔ)量最大,品種最多的煤種。第20頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五按煤化度由低至高,我國將其劃分為長焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、氣煤、氣肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧瘦煤和貧煤等。在煙煤中,氣煤、氣肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤和瘦煤都具有不同程度的黏結(jié)性,是煉焦的主要原料煤,故稱之為煉焦煤;除此以外的其他煤沒有或基本沒有黏結(jié)性,只能用于低溫干餾、造氣或動(dòng)力燃料等。第21頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五4無煙煤煤化度最高的腐殖煤,燃燒時(shí)無煙,外觀灰黑色,有金屬光澤,無明顯條帶。其碳含量、真密度、硬度、燃點(diǎn)等均達(dá)到最大化。主要用途:民用、發(fā)電燃料;合成氨原料;炭素產(chǎn)品原料;高爐噴吹燃料;冶金脫氧劑、增碳劑等。第22頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五第23頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五一、成煤的原始物質(zhì)1三種成煤假說:煤是和地球一起形成的,有地球就有煤;煤是由巖石變化而來的;煤是由植物殘骸形成的。煤由植物形成的證據(jù):常常發(fā)現(xiàn)在煤層中有保存完好的古植物化石和由樹干變成的煤,有的甚至保留著原來斷裂樹干的形狀;煤層底極多富含植物根化石或痕木化石,證明它曾經(jīng)是植物生長的土壤;顯微鏡下觀察煤制成的薄片可以直接看到原始植物的木質(zhì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和其他殘骸,如孢子、花粉、樹脂、角質(zhì)層和木栓體等;在實(shí)驗(yàn)室用樹木進(jìn)行人工煤化試驗(yàn),可以得到外觀和性質(zhì)與煤類似的人造煤。因此,煤是由植物而且主要是由高等植物轉(zhuǎn)變而來的觀點(diǎn)已成為人們的共識(shí)。第二節(jié)煤的生成第24頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五2植物的演化第25頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五3地質(zhì)年代與主要成煤植物地質(zhì)年代:

地質(zhì)學(xué)家綜合了地層層序、生物演化、地殼運(yùn)動(dòng)等因素,把地質(zhì)歷史劃分為很多階段,每個(gè)大階段又劃分為次級(jí)階段,這樣就產(chǎn)生了地質(zhì)年代單位。常用的地質(zhì)年代單位主要有代、紀(jì)、世。國際通用的地層系統(tǒng)與地質(zhì)年代的關(guān)系如表1-3所示;該表參照1989年國際地質(zhì)聯(lián)合會(huì)(ICS)的地球地層表,列出了相應(yīng)的成煤植物及主要煤種開始生成的地質(zhì)年代。第26頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五第27頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五

4植物的有機(jī)族組成從化學(xué)的觀點(diǎn)看,植物的有機(jī)族組成可以分為四類,即糖類及其衍生物、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)和脂類化合物。(1)糖類及其衍生物糖類及其衍生物含有碳、氫、氧三種元素,常用的通式Cn(H2O)m

包表示,被稱為碳水化合物,括纖維素、半纖維素和果膠質(zhì)等。第28頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五a纖維素纖維素是組成植物細(xì)胞壁的主要成分,是一種高分子的碳水化合物,屬于多糖;其鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)可用通式

表示。分子結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。第29頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五纖維素在生長著的植物體內(nèi)很穩(wěn)定,但植物死亡后,需氧細(xì)菌通過纖維素水解酶的催化作用可將纖維素水解為單糖,后者進(jìn)一步氧化則分解為。在沼澤環(huán)境缺氧時(shí),厭氧細(xì)菌使纖維素發(fā)酵生成無論是水解產(chǎn)物還是發(fā)酵產(chǎn)物,它們都可與植物的其他分解產(chǎn)物縮合形成更復(fù)雜的物質(zhì)參與成煤,或成為微生物的營養(yǎng)來源。第30頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五b半纖維素半纖維素也是植物細(xì)胞壁的組成部分,也是多糖,其結(jié)構(gòu)多種多樣,例如多維戊糖就是其中的一種。它們也能在微生物作用下分解成單糖:

這種單糖后續(xù)變化和纖維素的情況類似。第31頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五c果膠質(zhì)果膠質(zhì)是不穩(wěn)定的,在泥炭形成的開始階段,即可因生物化學(xué)作用水解成一系列的單糖和糖醛酸,進(jìn)一步分解可形成脂肪酸類物質(zhì)而參與成煤。第32頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五(2)木質(zhì)素木質(zhì)素主要分布在高等植物的細(xì)胞壁中,包圍著纖維素并填滿其間隙,以增加莖部的堅(jiān)固性。木質(zhì)素是具有芳香結(jié)構(gòu)的化合物,它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,至今還不能用一個(gè)結(jié)構(gòu)式來表示。但已知它具有一個(gè)芳香核,帶有側(cè)鏈并含有甲氧基()、、、-O-和

等多種官能團(tuán)。木質(zhì)素的組成因植物的種類而異,目前已查明有三種類型的單體如表1-5所:第33頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五針葉樹的松柏醇落葉樹的芥子醇喬木的-香豆醇木質(zhì)素的單體以不同的鏈連接成三度空間的大分子,因而比纖維素穩(wěn)定,不易水解。但在多氧的情況下,經(jīng)微生物的作用易氧化成芳香酸和脂肪酸而參與成煤。木質(zhì)素是成煤的主要植物成分。第34頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五(3)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是構(gòu)成植物細(xì)胞原生質(zhì)的主要物質(zhì),也是有機(jī)體生命起源最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)是一種無色透明半流動(dòng)狀態(tài)的膠體,由許多不同的氨基酸分子縮合而成的復(fù)雜高分子化合物。蛋白質(zhì)的元素組成有碳、氫、氧、氮、硫等元素,煤中的氮和硫元素可能來自成煤植物中的蛋白質(zhì)。植物死亡后,蛋白質(zhì)在氧化條件下可分解為氣態(tài)產(chǎn)物。在泥炭沼澤中,它可水解生成氨基酸。如氨基酸與糖類縮合則生成結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的腐殖物質(zhì)參與成煤。第35頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五(4)脂類化合物脂類化合物通常指不溶于水,而溶于苯、醚和氯仿等有機(jī)溶劑的一類有機(jī)化合物,包括脂肪、樹脂、蠟質(zhì)、角質(zhì)、木栓質(zhì)和孢粉質(zhì)等。a脂肪脂肪屬于長鏈脂肪酸的甘油脂。低等植物含脂肪較多,如藻類含脂肪可達(dá)20%。高等植物一般僅含1%~2%,且多集中在植物的孢子或種子中。

脂肪受生物化學(xué)作用可被水解,生成脂肪酸和甘油,前者參與成煤作用。在天然條件下,脂肪酸具有一定的穩(wěn)定性,因此從泥炭或褐煤的抽提瀝青中能發(fā)現(xiàn)脂肪酸。第36頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五b樹脂樹脂是植物生長過程中的分泌物,當(dāng)植物受創(chuàng)時(shí),不斷分泌出膠狀的樹脂來保護(hù)傷口。高等植物中的針狀植物含樹脂最多。低等植物不含樹脂。

樹脂的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定,不受微生物破壞,也不溶于有機(jī)酸,因此能較好地保存在煤中。我國撫順第三紀(jì)褐煤中的“琥珀”就是由植物的樹脂演變而成的。第37頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五c樹蠟樹蠟的化學(xué)性質(zhì)類似于脂肪,但比脂肪更穩(wěn)定。它呈薄層覆于植物的葉、莖和果實(shí)表面,以防止水分的過度蒸發(fā)和微生物的侵入。其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,遇強(qiáng)酸也不易分解。在泥炭和褐煤中經(jīng)??砂l(fā)現(xiàn)樹蠟。d角質(zhì)角質(zhì)是角質(zhì)膜的主要成分,其含量可達(dá)50%以上。植物的葉、嫩枝、幼芽和果實(shí)的表皮常常覆蓋著角質(zhì)膜,作用亦是防止水分的過度蒸發(fā)和微生物的侵入。角質(zhì)是脂肪酸脫水或聚合的產(chǎn)物,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,能較好的保持在煤中。第38頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五e(cuò)木栓質(zhì)木栓質(zhì)將植物的木栓組織浸透以提高其抵抗微生物作用腐爛變質(zhì)的能力。在木栓中木栓質(zhì)約含25%~50%。木栓質(zhì)的主要成分是脂肪醇酸、二羧酸、碳原子數(shù)大于20的長鏈羧酸和醇類?;瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,能保持在煤中。f孢粉質(zhì)孢粉質(zhì)是構(gòu)成植物繁殖器官孢子、花粉外壁的主要有機(jī)成分,具有脂肪—芳香族網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)?;瘜W(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,耐酸耐堿且不溶于有機(jī)溶劑,并可耐較高的溫度而不發(fā)生分解,常完好的保存在煤中。脂類化合物的共同特點(diǎn)是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,因此能較完整地保存在煤中。第39頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五5成煤原始物質(zhì)對(duì)煤質(zhì)的影響成煤植物的性質(zhì)及其對(duì)成煤的影響,不同種類的植物,同種植物的不同部分,有機(jī)族組分的百分含量均不同。例如,木本植物各部分的有機(jī)族組成差別甚大,如表1-4所示。除了植物的有機(jī)化合物組成外,植物有機(jī)質(zhì)的元素組成也影響著成煤特征和煤的利用。構(gòu)成植物有機(jī)質(zhì)的元素種類雖少,但含量大,主要有碳、氫、氧、氮4種元素(表l-6)。第40頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五表1-4植物的有機(jī)組成%第41頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五第42頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五低等植物中蛋白質(zhì)、脂類化合物含量較高,由低等植物形成的煤中氫含量較高。在高等植物形成的煤中,如果成煤植物殘骸以植物的莖、根等木質(zhì)纖維組織為主,煤氫含量就較低;如果成煤植物殘骸中角質(zhì)、木栓質(zhì)、樹脂、孢粉等脂類化合物較多,煤的氫含量就較高。

煤的組成、性質(zhì)的差異,影響煤的工業(yè)利用,所以,煤的原始物質(zhì)是影響煤質(zhì)的重要因素之一。第43頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五二成煤過程

成煤過程是指從植物死亡,遺體堆積知道轉(zhuǎn)變成煤所經(jīng)歷的一系列演變過程。1成煤條件第44頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五(1)古植物條件植物是成煤的物質(zhì)基礎(chǔ),只有植物大量繁殖的時(shí)期才是成煤的有利時(shí)期。在植物發(fā)展史上只有當(dāng)植物演化發(fā)展到一定階段,即有高大的木本植物大量繁殖堆積,才能廣泛形成有工業(yè)意義的煤層。第45頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五(2)氣候條件氣候?qū)Τ擅旱挠绊懼饕憩F(xiàn)在兩個(gè)方面:首先,氣候能影響植物的繁殖,只有溫暖、潮濕的氣候環(huán)境最適宜植物的生長繁殖。其次,氣候控制著泥炭沼澤的發(fā)育。所以,溫暖、潮濕的氣候條件最適宜成煤。當(dāng)年平均降水量<年平均蒸發(fā)量低洼地區(qū)少數(shù)沼澤化當(dāng)年平均降水量>年平均蒸發(fā)量低洼地區(qū)大范圍沼澤化第46頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五(3)自然地理?xiàng)l件泥炭沼澤是發(fā)生聚煤作用的良好古地理環(huán)境。沼澤

植物死亡后被水掩蓋,避免植物全部氧化。氣候濕潤,適宜植物的生長、繁殖。第47頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五(4)地殼運(yùn)動(dòng)條件主要表現(xiàn)在:①地殼運(yùn)動(dòng)對(duì)自然地理環(huán)境起控制作用。當(dāng)?shù)貧ぐl(fā)生沉降運(yùn)動(dòng)時(shí),可以使近海平原或內(nèi)陸洼地積水,形成沼澤。沼澤的面積大小,覆水深度、演化過程都受地殼運(yùn)動(dòng)控制。②泥炭層的堆積要求地殼發(fā)生緩慢的下降。下降的速度最好與植物殘骸堆積的速度大致平衡(水層厚度2m),這種平衡持續(xù)的時(shí)間越長,形成的煤層也越厚。下降的速度>植物殘骸堆積的速度——植物生長繁殖受限下降的速度<植物殘骸堆積的速度——植物遺體氧化破壞第48頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五2成煤過程(1)腐泥煤的生成低等植物的遺體經(jīng)過復(fù)雜的生物化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成腐泥的過程腐泥化作用。腐泥化作用形成的環(huán)境和條件:低等植物和浮游生物水體較深:湖泊、積水較深的沼澤、海灣、淺海等還原環(huán)境:厭氧細(xì)菌作用作用:蛋白質(zhì)、脂肪等分解再聚合、縮合產(chǎn)物:富含水的有機(jī)軟泥(腐泥)氣態(tài)產(chǎn)物:富含氫的液態(tài)和固態(tài)瀝青質(zhì)物質(zhì)—腐泥腐泥經(jīng)煤化作用而成腐泥煤。隨煤化程度的增加,腐泥煤發(fā)生的變化與腐植煤相似。第49頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五(2)腐植煤的生成

腐殖煤的生成過程稱為成煤過程,包括植物遺體堆積到形成無煙煤的全過程??纱笾路譃閮蓚€(gè)階段:泥炭化作用和煤化作用①泥炭化作用

泥炭化作用是指高等植物遺體經(jīng)過復(fù)雜的生物化學(xué)變化和物理化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成泥炭的過程。

生物化學(xué)變化與物理化學(xué)變化a生物化學(xué)變化此過程相繼發(fā)生氧化分解和還原聚合兩個(gè)階段的變化。第50頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五第一階段氧化分解

纖維素—單糖木質(zhì)素—芳香酸和脂肪酸蛋白質(zhì)—氨基酸第51頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五第二階段氧化分解還原聚合

纖維素、果膠—丁乙酸等蛋白質(zhì)—氨基酸脂肪—脂肪酸腐殖酸鹽、硫化氫、二氧化碳、甲烷等第52頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五表1—7植物與泥炭化學(xué)組成的比較

元素組成,%有機(jī)組成,%植物與泥炭CHNO+S纖維素半纖維素木質(zhì)素蛋白質(zhì)瀝青腐植酸莎草47.205.611.6139.3750.0020~305~105~100木本植物50.156.201.0542.1050.6020.301~71~30樺川草本泥炭55.876.352.9034.9719.690.7503.5043.58合浦木本泥炭65.466.531.2026.75o.890.390042.88植物變成泥炭后組成的變化

植物轉(zhuǎn)變成泥炭后,蛋白質(zhì)消失了,木質(zhì)素、纖維素等減少,而產(chǎn)生了植物中沒有的大量腐殖酸。元素組成中,泥炭的碳含量和氮含量有所增加,而氧含量減少。第53頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五b物理化學(xué)變化

在泥炭化階段:氧化與還原、需氧菌和厭氧菌、分解與聚合,這些矛盾的綜合作用,對(duì)成煤的影響非常復(fù)雜,從物理化學(xué)的角度看,可歸并為兩種作用。凝膠化作用植物的主要組分在泥炭化階段經(jīng)過生物化學(xué)、物理化學(xué)變化,形成以腐殖酸和瀝青質(zhì)為主體的膠體物質(zhì)的過程。其在成巖作用階段的延續(xù)又稱為鏡煤化作用。絲炭化作用植物的木質(zhì)纖維組織,主要受氧化作用(遭受森林火災(zāi))而產(chǎn)生貧氫富碳的絲炭化物質(zhì)過程。其中火災(zāi)是偶然現(xiàn)象。

第54頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五凝膠化作用

第55頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五絲炭化作用第56頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五②煤化作用始于泥炭被泥沙沉積物覆蓋,生化作用逐漸停止,地質(zhì)化學(xué)作用逐漸增強(qiáng)。分為成巖作用和變質(zhì)作用兩個(gè)階段,它們與成煤的關(guān)系見下圖。

第57頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五a成巖作用

無定形的泥炭沉積之后由于地殼持續(xù)下降,因受上覆無機(jī)沉積物的巨大壓力,逐漸發(fā)生壓緊、失水、膠體老化硬結(jié)等物理和物理化學(xué)變化,轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袔r石特征的褐煤的過程。條件:深度不大(200~400m)的地下,溫度<60℃主要作用因素:壓力及壓力作用時(shí)間變化:壓緊、失水、膠體老化。發(fā)生一定程度的分解與縮聚,纖維素、半纖維素、木質(zhì)素消失,腐殖酸不斷降低至消失,H、O減少,C增加。第58頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五第59頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五b變質(zhì)作用

褐煤沉降到地殼深處,受長時(shí)間地?zé)岷透邏鹤饔?,組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)發(fā)生變化,轉(zhuǎn)變?yōu)闊熋汉蜔o煙煤的過程。變化:脫水、脫羧、脫CH4、縮聚,分子內(nèi)排列規(guī)則化,分子量增加。元素組成和含量發(fā)生變化,碳含量進(jìn)一步增加,氧氫含量進(jìn)一步減少。揮發(fā)分和水分的含量減少,腐殖酸完全消失。光澤度增強(qiáng)、密度增加。第60頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五第61頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五變質(zhì)的原因:

溫度:主因第62頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五

時(shí)間:重要因素在此指溫度與壓力作用時(shí)間的長短。作用時(shí)間影響的重要性表現(xiàn)在:溫度相同時(shí),時(shí)間長則變質(zhì)程度高;溫度不同時(shí),短時(shí)間較高溫度與長時(shí)間較低溫度可達(dá)到相同的變質(zhì)程度。

壓力:次因壓力范圍幾十至幾百兆帕。在壓力作用下,煤主要變化是壓緊、失水、孔隙率降低,但也略有促進(jìn)化學(xué)變化的作用,如促使芳香稠環(huán)的排列出現(xiàn)定向化趨勢(shì)。第63頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五第64頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五瓦斯和煤層氣的生成

瓦斯突出和瓦斯爆炸是煤炭開采過程中的主要危害形式,但瓦斯又是寶貴的資源。煤中的瓦斯主要是在煤化作用過程中形成的。在煤化作用過程中,煤分子上的側(cè)鏈和官能團(tuán)不斷分解和脫落,生成低分子氣體,即煤層氣,其主要成分為甲烷(70%~96%)。在自然條件下,生成1噸褐煤可產(chǎn)生68m3甲烷,生成1噸肥煤、瘦煤、無煙煤分別可產(chǎn)生甲烷230m3、330m3和400m3。

如果煤層周圍的圍巖不透氣,在煤化作用過程中產(chǎn)生的氣體或被吸附在煤的孔隙中,或逐漸聚積形成煤層氣田。第65頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五什么是沼澤?

沼澤是在一定的氣候、地貌和水文條件下,常年積水或極其潮濕的地段,內(nèi)有大量植物生長和堆積。

沼澤的分類(1)按水分補(bǔ)給來源的不同,可劃分為三種類型:低位沼澤、高位沼澤、中位沼澤低位沼澤:主要由地下水和地表水補(bǔ)給;水質(zhì)微酸性到中性,富含礦物質(zhì)和無機(jī)鹽,且有地表水?dāng)y帶的泥沙沉積。泥炭灰分含量高,干燥基灰分一般大于7%。成煤環(huán)境對(duì)煤質(zhì)的影響第66頁,共75頁,2022年,5月20日,7點(diǎn)28分,星期五高位沼澤:主要以大氣降水為補(bǔ)給來源的泥炭沼澤;水中礦

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