煤岩学

煤岩学 第一章 成煤原始物质与堆积环境 成煤作用:从植物死亡堆积到形成煤炭的过程。 分两个阶段: ?腐泥化(泥炭化)阶段: 主要发生于地表的泥炭沼泽、湖泊以及浅海滨岸地带， 主要作用:菌解作用(表生的生物地球化学作用) 结果:使低等植物转变为腐泥，高等植物则形成泥炭。 ?煤化作用阶段: 泥炭由于地层沉降等原因被沉积物覆盖掩埋于地下深处 经成岩作用，即煤在温度、压力条件下进一步转化的物理化学作用，使碳的含量进一步增加，成为褐煤; 其后有的经历变质作用阶段，是褐煤受高温高压的影响而变为烟煤和无烟煤的过程。 植物组成 低等植物: 菌类，藻类(构造简单，无根、茎、叶等器官的分化。如:发菜，海带，紫菜) 苔藓、蕨类、裸子植物，被子植物(构造复杂，有根、茎、叶的区别)。 三个大的成煤期: (1)古生代的石炭纪和二叠纪，成煤植物主要是孢子植物。主要煤种为烟煤和无烟煤。 (2)中生代的侏罗纪和白垩纪，成煤植物主要是裸子植物。主要煤种为褐煤和烟煤。 (3)新生代的第三纪(古近纪新近纪)，成煤植物主要是被子植物。主要煤种为褐煤，其次为泥炭，也有部分年轻烟煤 。 低等植物主要组成:碳水化合物、蛋白质。脂肪含量较高。 高等植物主要组成:纤维素、半纤维素、木质素为主。 泥炭沼泽的形成需具备三个条件:气候、地理、构造。 气候:适于植物的生长，地理:有水体，构造:沼泽要持续缓慢沉降。 沼泽分类: 一)沼泽体发育过程的形式与阶段;可分为高位型、低位型; 低位、中位、高位是根据土壤中水的来源划分发育过程由低级到高级阶段，因此有富养(低位)、中养(中位)和贫养 (高位)之分。 低位沼泽:主要由地下水补给、潜水面较高的沼泽; 高位沼泽:主要以大气降水为补给来源的泥炭沼泽; 中位沼泽或过渡沼泽:兼有低位沼泽和高位沼泽的特点，其水源部分由地下水补给，部分又由大气降水补给的沼泽。 富养(低位)沼泽特征: 是发育的最初阶段。 表面低洼，经常成为地表径流和地下水汇集的所在。 水源补给主要是地下水，潜水面较高。 随着水流带来大量矿物质，营养较为丰富，灰分较高。 低位沼泽水和泥炭的pH值呈酸性至中性，有的受土壤底部基岩影响呈碱性。 贫养(高位)沼泽特征: 往往是发育的最后阶段。随着发展，泥炭藓增长，泥炭层增厚，中部隆起，高于周围，故称为高位或隆起。水源补给仅靠大气降水，水和泥炭呈强酸性，pH值为3,4.5。灰分含量低，营养贫乏. 低位、高位沼泽差别: 高位泥炭沼泽具有不透水层，阻隔了地下水等含有高养分的水源，唯一的水分来源是养分含量低的雨水，形成高位泥炭的生长环境:pH值低、含养分少的”特色”，主要能生存的植物是水苔 (sphagnum moss)，也因此高位泥炭具有植物来源专一、少含矿盐。 二)依据沼泽水动力条件分类;闭流沼泽 覆水沼泽 泥炭沼泽 1 闭流沼泽:水体较浅，动力弱，可见完好直立根化石。常见菱铁矿，黄铁矿结核。多发育在聚煤作用早期。多见于煤层底板，顶板和矸石中也可见。 覆水沼泽:水体较深，见水平或波状层理，层面见大量炭化植物叶、茎碎片。多发育在聚煤作用晚期。多在煤层顶板。 泥炭沼泽:介乎上述之间，是历史上主要聚煤环境。 三)按植被生长情况，可分为草本、泥炭藓和木本。 腐植酸:以稀碱溶液从泥炭中提取的物质，称为腐植酸，它是泥炭的特征组分。根据腐植酸在溶剂中的溶解度，可分为三个组分:?腐植酸溶于水或稀酸的部分，称为黄腐酸 (或称富里酸) ?溶于丙酮或乙醇的部分称为棕腐酸; ?最后不溶于丙酮酮或乙醇，沉淀的部分称为黑腐酸;泥炭类型的不同，因而使这些不同组分的腐植酸含量不同。 第二章 泥炭化作用和腐泥化作用 泥炭化作用:植物死亡后，变成泥炭的生物化学作用过程。 凝胶化作用:植物的主要组成部分在泥炭化过程中经过生物化学变化和物理化学变化，形成以腐植酸和沥青质为主要成分的凝胶物质(凝胶和溶胶)的过程。发生在沼泽中较为停滞、不太深的覆水条件下，弱氧化至还原环境。 丝炭化作用:植物物质受的氧化分解、脱水、脱氢及增炭化过程成为丝炭化作用。丝炭化物质和凝胶化物质一样，主要也是有植物的木质纤维组织转变而成。从有机组成来看主要也是植物细胞壁中的木质素和纤维素。 3.形成环境: ?沼泽覆水程度发生变化; ?沼泽表面变得比较干燥，氧的供应较为充分; ?氧化过程中有机物在微生物参与下由于失去被氧化的原子团而脱氢、脱水，碳含量相对地增加。 残植化作用:泥炭化过程中水介质流通较畅，长期有新鲜氧供给的条件下，凝胶化作用和丝炭化作用的产物被充分分解破坏，并被流水带走，稳定组分大量集中的过程称为残植化作用。 形成的的环境和条件 (1)泥炭沼泽是开放型的，水介质具有流动特性; (2)长期有新鲜氧供应，发生氧化作用; (3)泥炭化形成的物质一部分被带走，稳定组分聚集。 影响泥炭成分和性质的因素: 1、植物群落:以木本植物为主的森林沼泽，易形成以凝胶化物质占优势的光亮煤)半亮煤;缺乏木本植物的芦苇沼泽，植物组织以纤维素)蛋白质为主，易分解破坏，形成富壳质组分的煤，干馏时氢和焦油产率高;苔藓沼泽酸度高，并含防腐剂酚，泥炭中矿物质少，植物结构保存好;半水生的漂浮植物易形成暗淡煤。 2、营养供应:由地下水补给的低位滋育沼泽富矿物质，有利植物繁盛，灰分高。由大气降水补给的高位贫滋育沼泽矿物质少，植物组织分解合成的腐殖酸不易转化成腐殖酸盐而沉淀。腐殖酸的大量积累使介质的酸度增强，微生物活动减弱，形成低灰)低硫)植物结构保存好)富沥青质的泥炭。 3、介质酸度:沼泽水的酸度直接影响细菌的生存和繁殖。沼泽水的酸度直接影响细菌的生存和繁殖。中性至弱碱性(PH值为7.0~7.5)环境，特别是当含钙离子的水含氧时，细菌最活跃)细菌活动愈强，植物分解作用愈充分，植物结构保存愈差，易形成黏结性好)凝胶化程度高的煤。一般低位沼译介质的 PH值为4.8~6.5，高位沼泽为3.3~4.6，滨海沿岸红树林沼泽介质为中性至弱碱性，PH值为7.0~8.1。微生物活动强烈，已形成无结构凝胶化组分。 4、介质的氧化还原条件:取决于沼泽中氧的供应，并与覆水程度和水的流通程度有关。高位沼泽炭表层暴露于大气中，易形成富丝质组分的贫氢煤;带水的低位沼泽易形成富镜质组的煤;当沼泽流通性好时，缓慢的流水带走了植物中不稳定成分的分解产物，在不断补充新鲜氧的过程中植物组织的稳定成分相对富集，易形成残殖煤。 5、古地理环境对泥炭的影响 1)聚集环境与硫含量。硫是煤中的有害成分，成煤沼泽水下为还原环境，因此硫在煤中主要以黄铁矿)白铁矿的形式存在，可形成于同生)成岩和后生各个阶段。同生期的硫含量多少主要与沼译介质条件有关，与成煤植物种类关系不大。因为植物有机组分中只有蛋白质含硫，一般为0.3~2.4%，高等植物含蛋白质少，仅1~7%。但海岸红树林沼泽泥炭含硫量高达5.16%，比落羽杉泥炭高20倍，主要与海岸泥炭的堆积环境有关。 2)据煤环境与煤的还原程度:近海型煤各种煤质指标均高于其他类型煤相煤，且顶板为灰岩时更为明显，原因可能是 2 滨海沼泽还原环境造成。生成的强还原煤富黄铁矿，粘土矿物以水云母、蒙脱石为主，弱还原煤以高岭石为主。 煤的成因分类: 第三章 煤化作用 煤的成岩作用:由泥炭经过物理化学作用形成年青褐煤的过程，为煤的成岩作用。 泥炭?年青褐煤(不具光泽) 煤的成岩与变质作用的分界: 一般认为，由于亮褐煤 (中国的老褐煤、美国的亚烟煤) )已出现镜煤，具有强烈的的镜煤化作用，并且具有微弱的光泽。因此，变质作用开始于亮褐煤的形成。 具有了光泽就进入了变质作用阶段。 成岩作用机制 泥炭形成后，由于盆地的沉降，在上覆沉积物的覆盖下被埋藏于地下，经过下列物理化学煤化作用: ?压实、脱水、增碳; ?游离纤维素消失; ?凝胶化组分逐渐固结; ?具有了微弱的反射力。 这一转变所历经的作用称为煤的成岩作用。这种作用大致发生于地下200,400m的浅层。 成岩作用特点 (1)成岩作用的化学作用结果 ?泥炭内的腐植酸、腐植质分子侧链上的亲水官能团，以及环氧数目不断地减少，形成各种 形成各种挥发性产物; ?碳含量增加，氧和水分含量减少——脱水。 有机质基本结构单元为带侧链和官能团的缩合稠环芳烃体系，侧链和官能团与绸环结合力弱，易在煤化中断裂脱落。 碳元素(C)主要集中于稠环中。稠环的结合力强，具较大的稳定性。 2)煤的物理煤化作用 主要反映在物理胶体反应，即成岩凝胶化作用，从而使未分解或未完全分解的木质纤维组织，不断转变为腐植酸、腐植质，使已经形成的腐植酸、腐植质变为黑色具有微弱光泽的凝胶化组分 。 成岩作用中，丝炭化组分和稳定组分也发生变化。 煤变质作用: 年青褐煤，在较高的温度、压力及较长地质时间等因素的作用下，进一步发生物理化学变化，变成老褐煤(亮褐煤)、烟煤、无烟煤、变无烟煤的过程。 化学煤化作用: ?腐植物质进一步聚合，腐植酸进一步减少，使腐植物质由酸性变为中性，出现了更多的腐植复合物; ?失去大量的含氧官能团(如羧基-COOH和甲氧基-OCH3)。转变为烟煤、无烟煤和变无烟煤。 物理煤化作用: ?结束了成岩凝胶化作用，形成凝胶化组分(煤岩);?植物残体己不存在，稳定组分发生沥青化作用; 煤化作用特点 3 1.煤在连续地系列演化过程中，可明显地显现出增碳化(相对)趋势(特点) ，即由泥炭阶段含有C、H、O、N、S五种主要元素，演变到无烟煤阶段基本上只含碳(C)一种元素。因此，煤化作用过程，也可称作异种元素的排出过程。 煤化作用的最终结果: ?排出的其它元素和碳结合构成挥发性化合物; ?随煤化程度增加，煤中的挥发物减少，碳含量增加。 2.其次，随着煤化作用进程，煤的有机分子表现为结构单一化趋势，即由泥炭阶段含多种官能团的结构，逐渐演变到无烟煤阶段只含缩合芳核的结构，最后演变为石墨结构。煤化作用过程实际上依序排除不稳定结构的过程。即逐渐保存稳定结构。 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 ?煤的有机分子侧链由长变短，数目变少; ?腐植复合物的稠核芳香系统不断增大，逐渐趋于紧密; ?分子量加大，缩合度提高; ?分子排列逐渐规则化，从混杂排列到层状有序排列，因此反光性能增强。 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。 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。 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。 煤化作用的因素 一、温度 煤化作用最重要的影响因素。 随着沉降深度的变化，温度的增加使得煤化作用程度提高，因此煤化作用的演化决定于煤的受热史。 二、时间 在煤化作用中，煤在温度、压力作用下所经历的时间长短，特别是在地质上的时间延续，都是不可忽视的因素。 时间因素在较高温度下往往更加明显，当温度过低，时间因素就不易起作用。 时间因素还涉及到由于沉陷快慢所引起的受热速率问题。在同样沉降幅度的盆地，由于达到相同埋藏深度的沉降速率不同，其受热增温速率也不同。 三、压力:压力双重特点 在煤化作用中，起决定作用的是化学煤化作用，而不是物理煤化作用。 静压力对化学煤化作用起着抑制作用。 压力因素虽阻碍化学反应，但却引起煤的物理结构发生变化: ?在构造压应力作用下，剪切与拉伸能使芳香族单元层沿石墨形成的方向更加排列有序，这在半石墨化、石墨化阶段表现的更为明显。 ?静压力使煤的孔隙率和水分降低、比重增加，还促使芳香族稠环平行于层面作有规则的排列。 ?构造应力影响到反射率值及镜质组的各向异性，其光性也发生变化。 第四章 煤的变质作用类型 在煤化作用过程中，热增温对煤的变质起着主导的作用。因热源和增热的方式及变质特征不同，煤的变质划分为深成变质作用、岩浆变质作用(区域岩浆热变质作用和接触变质作用)、动力变质作用。 一、深成变质作用 希尔特定律:在地层大致水平的条件下，每百米煤的挥发分降低约2.3,，即煤的变质程度随埋藏深度的加深而增高。 二、区域岩浆热力变质作用 4 主要特征:1)地区的地热温度较高，地热梯度较大，煤变质的垂直分带明显、变质带厚度及平面宽度较小 2)这种变质作用所产生的变质带在平面上的展布特征与煤系和上覆岩系等厚线的展布无关，与深成岩体分布有一定关系。 3)煤的变质程度决定于岩体大小及岩体距离的远近。距离岩体近的煤变质程度高，并有热液矿化现象，远离则变质程度低。 第五章 煤的岩石学组成与煤岩学研究方法 煤的物理性质 煤的物理性质主要包括五个方面:光学性质、机械性质、空间结构性质、电磁性质和热性质。 颜色 煤的颜色是煤对不同波长可见光波吸收的结果。在不同的光学条件下，煤呈现不同的颜色。在普通白光照射下，煤表面反射光线所显示的颜色称为表色。 腐植煤的表色随煤化程度的增高而变化: ?褐煤通常为褐色、褐黑色; ?低中煤化程度的烟煤为黑色， ?高煤化程度的烟煤为黑色略带灰色，无烟煤往往为灰黑色，带有铜黄色或银白色的色彩。 粉色:煤研成粉末的颜色称为粉色 体色:把煤磨成薄片(厚约0.03mm)， 用显微镜在普通透射光下观察，煤薄片显示出的颜色为透光色。 反光色:把煤的表面磨光，制成光片，用显微镜在普通反射光下观察，没表面上显示出的颜色 煤的光泽 煤的光泽是指煤新鲜断面的反光能力。光泽与煤的成因类型、煤岩成分、煤化程度和风化程度有关。腐泥煤的光泽一般都比较暗淡。 腐植煤的四种宏观煤岩成分中，镜煤的光泽最强、亮煤次之，暗煤和丝炭的光泽暗淡。 (一)煤的结构 煤的结构是指煤岩成分的形态、大小、厚度、植物组织残迹，以及它们之间相互关系所表现出来的特征。它反映了成煤原始物质的成分、性质及在成煤时和成煤后的变化。在低煤级煤中，煤的结构很清楚;随着煤化程度的增高，各种煤岩成分的性质逐渐接近，因而煤的结构就逐渐变得均一。 1(原生结构 煤的原生结构是指由成煤原始物质及成煤环境所形成的结构。 1)条带状结构 煤岩成分呈条带状相互交替出现。按条带的宽窄，可分为宽条带状结构(条带宽大于5mm)、中条带状结构(条带宽3,5mm)和细条带状结构(条带宽1,3mm)。条带状结构在烟煤的半亮型煤和半暗型煤中最为常见，年青褐煤和无烟煤中条带状结构不明显。 2)线理状结构 指镜煤、丝炭、粘土矿物等以厚度小于1mm的线理断续分布于煤中，形成线理状结构。半暗型煤和半亮型煤中常见。据线理之间交替的线距，又可分为密集线理状结构和稀疏线理状结构。 3)凸镜状结构 指镜煤、丝炭、粘土矿物、黄铁矿等，常以大小不等凸镜体形式散布于煤中，构成凸镜状结构。半暗型和暗淡型煤中常见，有时光亮型煤中也可见到。 4)均一状结构 指组成成分较单纯、均匀，形成均一状结构。如镜煤、腐泥煤、腐植腐泥煤类等，都具有均一状结构。光亮型煤和暗淡型煤有时也表现出均一状结构。 5)粒状结构 由于煤中散布着大量的孢子或矿物杂质，使煤呈现出粒状结构。多见于暗煤或暗淡型煤中。有时含黄铁矿鲕粒或含黄铁矿结核而呈鲕粒状结构或豆状结构，它们为粒状结构的变种。 6)叶片状结构 煤中有大量的木栓层或角质层，使煤呈现纤细的页理，如叶片状、纸片状等，煤易被分成薄片。角质残植煤和树皮残植煤具有叶片状结构。 7)木质状结构 煤中保存了植物茎部的木质纤维组织的痕迹，植物茎干的形态清晰可辨，称木质状结构。褐煤中常可见到木质状结构，有些低煤阶烟煤中也可见到。 8)纤维状结构 为丝炭所特有，它是植物根茎组织经丝炭化作用而形成。可见到植物原生的细胞结构沿着一个方向 5 延伸表现出纤维状，疏松多孔。 2(次生结构 煤的次生结构是指煤层形成后受到应力作用产生各种次生的宏观结构。 1)碎裂结构 煤被密集的次生裂隙相互交切成碎块，但碎块之间基本没有位移，可看到煤层的层理。碎裂结构往往位于断裂带的边缘。 2)碎粒结构 煤被破碎成粒状，主要粒级大于1mm。大部分煤粒由于相互位移摩擦失去棱角，煤的层理被破坏，碎粒结构往往位于断裂带的中心部位。 3)糜棱结构 煤被破碎成很细的粉末，主要粒级小于1mm。有时被重新压紧，已看不到煤层的层理和节理，煤易捻成粉末。糜棱结构一般出现在压应力很大的断裂带中。 (二)煤的构造 煤的构造是指煤岩成分空间排列和分布所表现出来的特征。它与煤岩成分自身的特征(形态、大小等)无关，而与成煤原始物质聚积时的环境有关。煤的原生构造分为层状构造和块状构造。 1(层状构造 沿煤层垂直方向上可看到明显的不均一性，主要是由组成成分不同而引起，或是煤岩成分的变化，或含无机矿物夹层所引起，表现为层理。 按层理的形态，可分为水平层理、波状层理和斜层理等。 2(块状构造 煤的外观均一，看不到层理。主要是成煤物质相对均匀，在沉积环境稳定滞水的条件下形成。腐泥煤、腐植腐泥煤及一些暗淡型腐植煤具有块状构造。 由于构造变动，使煤产生次生构造，如滑动镜面、鳞片状构造、揉皱构造等。次生构造可改变或破坏煤的原生构造。次生构造与构造变动有关，对煤层进行观察和描述时应加以注意。 腐植煤宏观煤岩成分 宏观煤岩成分是用肉眼可以区分的煤的基本组成单位，包括镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。镜煤和丝炭是简单的煤岩成分，暗煤和亮煤是复杂的煤岩成分。各种煤岩类型的形成，主要由沼泽沉降速度决定的。丝煤是在沉降速度低和浅水，并为经常进入的空气所覆盖的条件下形成的;镜煤(光亮煤)和亮煤(半亮煤)是反映淹没的特征;暗煤(暗淡煤)是在稍微比较深水的覆盖下形成的;碳质页岩和粘土夹层要求“最湿的”条件。 1.镜煤 镜煤的颜色深黑、光泽强，是煤中颜色最深和光泽最强的成分。 镜煤特点: ?质地纯净，结构均一，具贝壳状断口和内生裂隙。?镜煤性脆，易碎成棱角状小块。?在煤层中，镜煤常呈凸透镜状或条带状，条带厚几毫米至1,2cm，有时呈线理状存在于亮煤和暗煤之中。 镜煤的显微组成单一，主要是植物的木质显微组织经凝胶化作用形成的。 性质:V、H高，粘结性强，矿物质含量少 2.丝炭 外观象木炭，颜色灰黑，具明显的纤状结构和丝绢光泽，丝炭疏松多孔，性脆易碎，能染指。丝炭的胞腔有时被矿物质充填，称为矿化丝炭，矿化丝炭坚硬致密，比重较大。 在煤层中丝炭的数量一般不多，常呈扁平透镜体，在显微镜下观察，丝炭的显微组成也是单一的，是简单的煤岩成分，主要是植物木质纤维组织在缺水的多氧环境中缓慢氧化或由于森林火灾所形成。 特点: ?在煤层中，丝炭常呈扁平透镜体沿煤层的层理面分布，厚度多在1,2mm至几毫米之间，有时能形成不连续的薄层;个别地区，丝炭层的厚度可达几十厘米以上。 ?丝炭的孔隙度大，吸氧性强，丝炭多的煤层易发生自燃。 性质:致密坚硬、比重大，H低、C高，V低，无粘结性，可选性差，孔隙大。 3(亮煤 6 亮煤的光泽仅次于镜煤，一般呈黑色，亮煤的组成比较复杂。它是在覆水的还原条件下，由植物的木质纤维组织经凝胶化作用，并掺入一些由水或风带来的其它组分和矿物杂质转变而成。 特点: ?较脆易碎，断面比较平坦，?比重较小。?亮煤的均一程度不如镜煤，表面隐约可见微细层理。?亮煤有时也有内生裂隙，但不如镜煤发育。?常呈较厚的分层，有时甚至组成整个煤层。 在煤层中，亮煤是最常见的宏观煤岩成分。 亮煤的性质接近镜煤，但质量比镜煤差。 4(暗煤 暗煤的光泽暗淡，一般呈灰黑色。暗煤的组成比较复杂。它是在活水有氧的条件下，富集了壳质组、惰性组或掺进较多的矿物质转变而成。含惰性组或矿物质多的暗煤。 特点: ?致密坚硬，比重大，韧性大，不易破碎，断面比较粗糙，?一般不发育内生裂隙。?在煤层中，暗煤是常见的宏观煤岩成分，常呈厚、薄不等的分层，也可组成整个煤层。 性质:取决于各组分的含量，如富含稳定组分，V、H高，粘结性强;富含丝炭化组分，矿物含量高，密度大，V低、弱粘结。 宏观煤岩类型 按宏观煤岩成分的组合及其反映出来的平均光泽强度，可划分为四种宏观煤岩类型，即:光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤。 1(光亮型煤 为煤层中的光泽最强的分层。 主要由镜煤和亮煤组成(,80,)，光泽很强。由于成分比较均一，常呈均一状或不明显的线理状结构。内生裂隙发育，脆度较大，容易破碎。光亮型煤的质量最好，中煤化程度时是最好的冶金焦用煤。 2(半亮型煤 亮煤和镜煤占多数(50,,80,)，含有暗煤和丝炭。光泽强度比光亮型煤稍弱。出于各种宏观煤岩成分交替出现，常呈条带状结构。具棱角状或阶梯状断口。 3(半暗型煤 镜煤和亮煤含量较少(50%,20%)，而暗煤和丝炭含量较多，光泽比较暗淡，常具有条带状、线理状或透镜状结构。半暗型煤的硬度、韧性和比重都较大，半暗型煤的质量多数较差。 4(暗淡型煤 镜煤和亮煤含量很少(,20,)，而以暗煤为主，有时含较多的丝炭。光泽暗淡，不显层理，块状构造，呈线理状或透镜状结构，致密坚硬，韧性大，比重大。暗淡型煤的质量多数很差，但含壳质组多的暗淡型煤的质量较好，且比重小。 煤的有机显微组分 一)镜质组 镜质组是煤中最常见最重要的显微组分组。它是由植物的根、茎、叶在覆水的还原条件下，经过凝胶化作用而形成。 镜质组可分为三种显微组分，即:结构镜质体、无结构镜质体和碎屑镜质体。 二)惰性组 又称丝质组，是煤中常见的显微组分组。它是由植物的根，茎、叶等组织在比较干燥的氧化条件下，经过丝炭化作用后在泥炭沼泽中沉积下来所形成;也可以由泥炭表面经炭化、氧化、腐败作用和真菌的腐蚀所造成。真菌菌类体在原来植物时就已是惰性组，惰性组还可以由镜质组和壳质组经煤化作用形成。惰性组在透射光下为黑色不透明，反射光下为亮白色至黄白色;碳含量最高、氢含量最低、氧含量中等;比重为1.5，磨蚀硬度和显微硬度高。突起高，挥发分低，没有任何粘结性。 三)壳质组 又称稳定组、类脂组。壳质组包括孢子体、角质体、木栓质体、树脂体、渗出沥青体、蜡质体、荧光质体、藻类体、碎屑壳质体、沥青质体和叶绿素体等。它们是由比较富氢的植物物质，如孢粉质、角质、木栓质、树脂、蜡、香胶、 7 胶乳、脂肪和油所组成;此外，蛋白质、纤维素和其它碳水化合物的分解产物也可参与壳质组的形成。壳质组含有大量的脂肪族成分，其中脂肪,蜡可溶于有机溶剂，而木栓质,角质则不溶。壳质组组分的氢含量高，加热时能产出大量的焦油和气体，粘结性较差或没有。 煤化指标和煤质分析 煤化指标、煤化程度指标、煤级指标是同义词。 常用煤级指标:水分Mad、灰分Aad、挥发分Vdaf、镜质体反射率Romax 。 可燃质 灰分 有机质 矿物质 全 硫， St Mf Minh C HO NSo Sp Ss A 干燥无矿物基 dmmf 干燥无灰基 daf 干燥基 d 空气干燥基 ad 收到基 ar 煤液化的方法分3类:煤直接加氢液化(如高压加氢法，溶剂精炼煤法);煤间接液化(先将煤气化为水煤气，然后合成液态产物);煤的部分液化(即低温干馏法)。 (1) 煤直接加氢液化用煤要求:低煤级的煤，如褐煤、长焰煤或Vdaf>35%的气煤。碳氢比要小，C/H<16，壳质组和镜质组含量要高，惰质组含量要低(I<10%，因其不液化)，煤的灰分要低(Ad<5%)，灰熔点要高(ST>1200?)。 溶剂抽提法 根据溶剂种类、抽提温度和压力等条件的不同，煤的溶剂抽提可分为以下五类: 1)普通抽提。抽提温度在100?以下，用普通的低沸点有机溶剂，如苯、氯仿和乙醇等抽提。此种抽提的抽出物很少，烟煤的抽提物产率通常?1%~2%。抽出物是由树脂和树蜡所组成的低分子有机化合物，不是煤的代表性结构成分。 2) 特定抽提。抽提温度为200?C以下，采用具有电子给予体性质的亲核性溶剂，如吡啶类、酚类和胺类等的抽提。抽提物产率可达20%~40%，甚至超过 50% 。由于抽出物数量多，抽提中基本上无化学变化，所得抽出物与煤有机质的基本结构单元类似，故对煤的结构研究特别重要。 3)热解抽提。抽屉温度在300?C以上，以多环芳烃为溶剂，如菲、蒽、喹啉和焦油馏分等热解的抽提。因抽提中伴有热解反应，故称热解抽提。抽提产率一般在60%以上，少数煤甚至高达90%。溶剂分解液化法即由此开发而成。 4)超临界抽提。以甲苯、二甲苯、异丙醇或水为溶剂在超过溶剂临界点的条件下抽提煤。抽提温度一般在400?C左右。抽提率可达30%以上，它已发展成为一种煤液化工艺。 5)加氢抽提。抽提温度在300?C以上，采用供氢溶剂，如四氢萘、9、10一二氢菲等，或采用非供氢溶剂但在氢气存在下进行抽提。抽提中伴有热解和加氢反应，是典型的煤液化方法，因此抽提率很高。 煤的平均结构单元模型 Fuchs结构模型 Given结构模型 Wiser结构模型 本田结构模型 Shinn结构模型 8 9