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煤化学复习提纲(资勘) 一、煤的种类、特征与生成 1.1煤的种类和特征 煤主要分为：腐殖煤、腐泥煤、腐殖腐泥煤、残植煤 残殖化作用：当泥炭化过程中水分介质流通较畅，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光分解、破坏并被流水带走，稳定组分大量集中的过程，为泥炭化作用的特殊情况 腐殖煤：褐色和黑色，多数为黑色；腐泥煤多数为褐色 1.3煤的生成 植物的有机族组成可以分为：糖类及其衍生物、木质素、蛋白质、脂类化合物 ①煤在连续的系列演化中，显示出增炭化趋势的特点 ②煤的有机分子变现为结构单一化趋势 ③煤的有机分子呈现致密化和定向排列趋势 ④煤的显微组分性质呈现均一性趋势 ⑤煤化作用是一种不可逆的过程 ⑥煤化作用的发展是非线性的，变现为煤化作用的跃变 变质作用的原因：引起煤变质的主要原因是温度、压力、时间 2、希尔特定律： 在同一煤田大致相同的构造条件下，随着埋藏深度的增加，煤的挥发分逐渐减少，变质程度逐渐增高大致上深度每增加100m，煤的挥发分V daf减少2.3%。

3、将煤的变质划分为 ①深成变质作用：指煤层因沉降而埋藏于地下深处，由于地热及上覆岩系静压力作用下煤所发生的变质作用这种变质作用的增高，往往是与煤层埋藏深度加大有直接关系深成变质作用主要是由地热(地温)引起由于地热是由地表向地下深处逐渐增高，故又称为地热变质作用又因为其影响的广泛性，还将深成变质作用称为区域变质作用 ②岩浆变质作用：1)由于变质作用是在区域地热场上叠加了岩浆热，故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都较小 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，而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，以及与岩体距离的远近距岩体近的煤变质程度高，并常有热液矿化现象，远离岩体则变质程度较低 ③动力变质作用：(1)在侵入体与煤层接触带附近，煤层受热温度和增温速率高，但延续时间短，受热均匀性差临近侵入体附近，有不规则的天然焦带 (2)经接触变质作用的煤，颜色变浅，比重增大，灰分增高，挥发分和发热量降低，粘结性消失，愈近岩体愈明显 (3)在接触带中，煤的镜质组因经受高温溶解时气体逸出而具气孔状构造，形成多气孔和沟槽的天然焦，其最大反射率和各向异性随温度提高而增大。

(4)在接触带附近，常常存在规模较小且不规则的局部煤质分带现象其宽度不大，从数厘米至数米不等 (5)在煤的裂隙或孔腔中新的物质成分:由于接触变质作用，煤中出现一些新的成分，大量的挥发分在煤的裂隙或孔腔中冷却固化成焦油或类沥青，变成新物质构成的小球体 (6)褐煤和无烟煤的接触变质与烟煤不同:①烟煤靠近侵入体的地方变为天然焦②褐煤的变化是大量脱水、裂开和充填矿物质，它不会因受热变成胶质体，只是收缩、弯曲，保留原显微结构③无烟煤在侵入期间不软化，保存无烟煤的结构，在化学组成、光学和其它性质上近似于石墨，具极大的各向异性 (7)接触变质煤的反射率随与侵入体的距离而变化:主要取决于侵入体温度、性质、煤层和围岩的性质接触变质煤与非接触变质煤相比，在碳含量相同时，其反射率值要大些 4、亮褐煤→长焰煤→气煤→肥煤→焦煤→瘦煤→贫煤→无烟煤→变无烟煤 ↑↑↑ 第一次跃变：发生在长火焰煤开始阶段（Cdaf=75％～80％，Vdaf＝43％，镜质体反射率Romax＝0.6％)， 与石油开始形成阶段相当即与生油阶段相当 第二次跃变：出现在肥煤到焦煤阶段Cdaf＝87％，Vdaf＝29％，Romax＝1.3％。

镜质体发射率Romax＝1.3％对应于石油的“死油线” 煤化阶段包含两个连续的过程： 第一个过程，在地热和压力的作用下，泥炭层发生压实、失水、肢体老化、硬结等各种变化而成为褐煤褐煤的密度比泥炭大，在组成上也发生了显著的变化，碳含量相对增加，腐植酸含量减少，氧含量也减少因为煤是一种有机岩，所以这个过程又叫做成岩作用 第二个过程，是褐煤转变为烟煤和无烟煤的过程在这个过程中煤的性质发生变化，所以这个过程又叫做变质作用地壳继续下沉，褐煤的覆盖层也随之加厚在地热和静压力的作用下，褐煤继续经受着物理化学变化而被压实、失水其内部组成、结构和性质都进一步发生变化这个过程就是褐煤变成烟煤的变质作用烟煤比褐煤碳含量增高，氧含量减少，腐植酸在烟煤中已经不存在了烟煤继续进行着变质作用由低变质程度向高变质程度变化从而出现了低变质程度的长焰烟、气煤，中等变质程度的肥煤、焦煤和高变质程度的瘦煤、贫煤它们之间的碳含量也随着变质程度的加深而增大 二、煤的工业分析与元素分析 1、煤中的水分，按其存在的状态，可以分为外在水分、内在水分、化合水 2、在采出的煤中，矿物质一般有三个来源： ①原生矿物质，主要是碱金属和碱土金属的盐类，如钾、钠、钙、镁的盐类。

②次生矿物质，成煤过程中混入的矿物质，如高岭土、方解石、黄铁矿等 ③外来矿物质，成煤过程中混入的顶、底岩石和夹矸层中的矸石，SiO2,CaSO4,FeS2等 3、煤灰分的组成 按照煤中矿物质在煤高温燃烧时发生的化学反应，煤灰分主要是由金属和非金属的氧化物和盐类组成在工业生产中，煤灰是指煤用作锅炉燃料和气化原料时得到的大量灰渣煤灰依形态的不同可分为粉煤灰和沪渣两种.粉煤灰又称飞灰.是指随同烟道气或煤气一起带出的粒径小于90um的灰尘炉渣是指呈熔融状态或以较大颗粒的不熔状态从炉底排出的底灰 煤灰与煤灰分的化学组成是一致的，其主要成分是Si02,CaO,MgO，它们之和煤灰的95%以上.还有少量K2O,Na2O,SO3及微量的Ge,Ga,U,V等元素的化合物 4、A、挥发分的概念 煤在规定条件下隔绝空气加热后挥发性有机物质的产率称为挥发分，简记符号V，事实上，煤在该条件下产生的挥发物既包括了煤的有机质热解气态产物，还包括煤中水分产生的水蒸气以及酸盐矿物质分解出CO2等，因此，挥发分属于煤挥发物的一部分.但并不等同于挥发分此外，挥发分不是煤中的固有物质，而是煤在特定加热制度下的热分解产物，所以煤的挥发分称为挥发分产率更为确切。

B、挥发分的概念 按照国际标准GB212-91的规定，挥发分测定的要点为:称取一定量的空气干燥煤样，在900士1O℃的温度下，隔绝空气加热,7min以减少的质量占煤样质样的百分数，减去该煤样的水分含量(Mad)作为挥发分产率测定结果按下式计算： Vad = m1/m *100 – Mad 式中Vad 空气干燥煤样的挥发分产率, % m1 煤样加热后减少的质量g m 煤样的质量g Mad—空气干燥煤样的水分含量% 如煤中碳酸盐形式的CO2含量>2%时，应从计算结果中扣除该CO2的含量 2.2无机硫与有机硫 煤中的硫通常以有机硫和无机硫的状态存在有机硫是指与煤有机结构相结合的硫，其组成结构非常复杂，主要存在形式有硫醚、硫醇、双硫醚以及呈杂环状态的硫醌等有机硫主要来自成煤植物中的蛋白质和微生物的蛋白质蛋白质中含硫量为0.3%-2.4%，而植物的总含硫量一般都小于0.5%所以，硫分在0.5%以下的大多数煤，一般都以有机物为主有机硫与煤中有机质共生，结为一体，分布均匀，不易清除对于以有机硫为主的硫煤，经洗选后精煤的硫含量反而会因矿物质的减少而增高。

煤中无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物，黄铁矿为主，其次为白铁矿、磁铁矿、闪锌矿、方铅矿主要有 硫化物硫和少鸯硫酸盐硫，偶尔也有元素硫存在 三、煤的工艺性质 3.1煤的粘结性和结焦性概念 煤的粘结性是指烟煤在干馏时粘结其本身或外加惰性物的能力煤的结焦性是指煤在工业焦炉或模拟工业焦炉的炼焦条件下，结成具有一定块度和强度焦炭的能力 煤的粘结性反映烟煤在干馏过程中能够软化熔融形成胶质体并固化粘结的能力测定煤粘结性的试验一般加热速度较快，到形成半焦即可停止煤的粘结性是煤形成焦炭的前提和必要条件炼焦中的肥煤粘结性最好 煤的结焦性反映烟煤在干馏过程中软化熔融粘结成半焦，以及半焦进一步热解、收缩最终形成焦炭全过程的能力测定煤结焦性的试验一般加热速度较慢可见，结焦性好的煤除具备足够而适宜的粘结性之外，还应在半焦到焦炭阶段具有较好的结焦能力在炼焦中焦煤的结焦性最好 3.4煤的结渣性 煤的结渣性与煤中矿物质含量和组成有关矿物质高的煤容易结渣，矿物质中钙、铁（Fe2O3、CaO、MgO）等低熔点氧化物容易结渣，而SiO2、Al2O3等高熔点氧化物含量高则不易结渣。

与煤灰的熔融性有直接的关系 3.5煤的发热量 煤的发热量是单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量，以符号Q表示发热量的国际单位是J(焦耳)/g，中国过去使用Cal(卡)/g，英国使用Btu(英国热量单位/Lb,它们之间的换算式是1J/g=0. 239Cal/g=0. 43Btu/Lb 煤灰粘度是指煤灰在高温熔融状态下流动时的内摩擦系数煤灰在高温下达到FT(t3)后即呈流体，整个流体假设由多层组成煤灰流动时两个相对移动的液层之间存在相互作用的内摩擦，其摩擦系数即为煤灰粘度η煤灰粘度可应用牛顿摩擦定律推算可应用钢丝扭矩式粘度计测定煤灰的粘度煤灰的动力粘度单位是帕斯卡·秒(Pa·s)或泊(P)；1P=0.1 Pa·s ；泊(P〕即面积为1 m2的两层液体相距lcm，以lcm/s的速度相对移动所产生的内摩擦力为 l0-5N时，该液体的粘度为10-1 Pa·s 3.6煤的发热量与煤质的关系 煤的发热量随煤化程度的增加呈现规律性的变化，从褐煤到焦煤发热量随煤化度加深而增加，到焦煤阶段出现最大值其干燥无灰基恒容高位发热量达37.05MJ/Kg.从焦煤到高变质无烟煤，随煤化度加深发热量又逐渐减少，但变化幅度较小。

这种规律与煤的元素组成密切相关因为从褐煤到焦煤阶段，碳含量不断增加，氧含量大幅度较少，而氢含量减少的幅度较小，故煤的发热量呈上升趋势；从焦煤到高变质无烟煤阶段，碳含量增加和氧含量降低的幅度变小，而氢含量明显下降氢含量的发热量是碳含量发热量的3.7倍，这使总的结果导致煤的发热量随煤化度的加深而缓慢下降 煤的发热量随其挥发分呈抛物线的变化趋势，可见，Vdaf在20%-30%相当于焦煤阶段，其发热量最高；Vdaf小于20%，发热量随Vdaf的减小而略有下降；当Vdaf大于30%时；发热量随Vdaf的增加而显著下降 4.1宏观煤岩成分 ①镜煤：光亮、均一、常具有内生裂隙的宏观煤岩成分黑色，光泽强，结构均一，性脆，具有贝壳状断口 ②亮煤：光亮次于镜煤、具有微细层理的宏观煤岩成分黑色，其光泽、脆性、密度、结构均匀性和内生裂隙发育程度等均逊于镜煤断口有时呈现贝壳状，表面隐约可见微细纹理 ③暗煤：光泽暗淡、坚硬、表面粗糙的宏观煤岩成分灰黑色、内生裂隙不发育、密度大、坚硬且具有韧性层理不清晰，粒状结构，断口粗糙 ④丝炭：有丝绢光泽、纤维状结构、性脆的、单。