瓦斯地質(zhì)第一章

1、 1）光亮型煤 主要由光澤很強的亮煤和鏡煤組成。有時也夾有暗煤和絲炭的透鏡體或薄層，組成較為勻一、條帶結(jié)構(gòu)不明顯，內(nèi)生裂隙發(fā)育，脆度較大，機械強度小，容易破碎，常見貝殼狀斷口。鏡下觀察時凝膠化組分含量較高，一般在85%以上，因而粘結(jié)性較強。通常中變質(zhì)階段的光亮型煤是最好的冶金用煤。2）半亮型煤 主要由亮煤，含有鏡煤和暗煤或絲炭組成、平均光澤強度較光亮型煤稍弱。條帶狀結(jié)構(gòu)明顯，內(nèi)生裂隙發(fā)育，常具有棱角狀或階梯狀斷口，性較脆，比較易碎。半亮型煤是最常見的煤巖類型。3）半暗型煤 由暗煤和亮煤組成，常以暗煤為主，有時夾有鏡煤和絲炭的線理、細(xì)條帶和透鏡體，光澤較暗淡，相對密度、硬度和韌性都較大，條帶結(jié)構(gòu)

2、明顯，內(nèi)生裂陷不甚發(fā)育，多見粒狀斷口。亮煤當(dāng)?shù)V物質(zhì)含量增加而光澤減弱時也可成為半暗型煤。4）暗淡型煤 主要由暗煤組成，有時有少量鏡煤、絲炭或矸石透鏡體，光澤暗淡。煤質(zhì)堅硬致密，層理構(gòu)造不明顯，通常呈塊狀，韌性大，相對密度大，內(nèi)生裂隙不發(fā)育，斷口多為棱角狀、參差狀。礦物雜質(zhì)含量往往較高，煤質(zhì)較差。二、煤的物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 煤的物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造是肉眼鑒定煤的巖石類型、確定煤的變質(zhì)程度和成因類型以及評價煤的依據(jù)。1煤的物理性質(zhì) 煤的物理性質(zhì)很多，下面只就煤的顏色、光澤、硬度、脆度、真密度、視密度、斷口裂隙等作以介紹。1）顏色 煤的顏色是指煤塊新鮮表面的自然色彩，是煤對不同波長的可見光吸收的結(jié)

3、果。在不同的條件下，煤可呈現(xiàn)出不同的顏色。在普通反射光下，煤的表面所顯示的顏色稱為表色。煤的表色變化很大，腐泥煤的表色有時為淺黃色、棕褐色，有時灰綠色以至黑色；腐植煤的顏色則隨煤化程度的增高而變化；褐煤可由褐色變?yōu)樯詈稚?、黑褐色；煙煤呈褐黑色、黑色；無煙煤呈灰黑色，并常有古銅色或鋼灰色色彩。另外，水分一般可使煤的顏色加深，礦物雜質(zhì)則往往使煤的顏色變淺。根據(jù)顏色特征可明顯地區(qū)別褐煤、煙煤和無煙煤（表11），不同變質(zhì)程度的煤，顏色上也有差別。在觀察煤的顏色時，應(yīng)在干燥煤樣的新鮮鏡煤或較純凈的亮煤斷面上觀察。 表11 不同變質(zhì)程度煤的顏色和條痕色比較表 變質(zhì)程度顏色條痕色褐煤褐色、深褐色、黑褐色淺褐

4、色、深褐色長焰煤褐黑色、黑色略帶褐的色彩深褐色、黑褐色氣煤黑色褐黑色肥煤黑色帶褐色色彩焦煤瘦煤黑色貧煤黑色有時帶灰的色彩、灰黑色無煙煤灰黑色帶古銅色、鋼灰色色彩灰黑色、鋼灰色或黑色2）光澤 煤的光澤是在自然光下，煤的新鮮斷面的反光能力。它是煤的重要物理性質(zhì)和主要肉眼鑒定標(biāo)志之一。影響煤的光澤變化的因素較多，主要有成煤的原始物質(zhì)，煤巖組分，煤的變質(zhì)程度，礦物雜質(zhì)的成分、含量以及分布情況，煤的表面性質(zhì)等。 成煤的原始物質(zhì)不同，煤的光澤就不同。如腐泥煤光澤暗淡，而腐植煤的光澤較強，并隨煤變質(zhì)程度的加深而增強，即從褐煤到無煙煤，光澤呈有規(guī)律的增強。根據(jù)鏡煤和亮煤的光澤，從褐煤到無煙煤變質(zhì)系列的光澤可以

5、分以下幾種：瀝青光澤、玻璃光澤、十分光亮的玻璃光澤、金剛光澤及似金屬光澤（見表1-2）。表12 不同變質(zhì)程度的光澤比較表煤的種類符號光澤褐煤長焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤無煙煤HMCYQMFMJMSMPMWY無光澤或暗淡的瀝青光澤瀝青光澤強瀝青光澤或較亮的似玻璃光澤光亮的玻璃光澤十分光亮的玻璃光澤強玻璃光澤金剛光澤似金屬光澤 煤的宏觀煤巖成分不同，也可引起煤的光澤不同，如鏡煤的光澤最強、亮煤的光澤較強，暗煤的光澤較弱，絲炭的光澤最弱。不過鏡煤、亮煤的光澤并不是在任何時候都是很強的，同樣暗煤的光澤也不總是暗淡的，而是隨著變質(zhì)程度的不同而相應(yīng)的有所變化。如褐煤中鏡煤的光澤就要比煙煤中的弱，無煙煤中暗煤

6、的光澤也較強，幾乎與無煙煤中的鏡煤、亮煤沒有什么區(qū)別。 煤受風(fēng)氧化后，光澤都明顯變暗。風(fēng)化煤多為暗淡光澤。 煤中的礦物雜質(zhì)的含量及分布情況對煤的光澤影響也很大。在變質(zhì)程度相同、煤巖成分差別不大的情況下，礦物雜質(zhì)的存在可使煤的光澤變暗。因此，光澤特征可大致反映出煤的灰分含量高低，初步確定煤質(zhì)的好壞；同時也可以比較有效地鑒定煤的變質(zhì)程度，確定煤的宏觀（肉眼）煤巖成分、光澤和煤巖類型。3）硬度 煤的硬度是指煤抵抗外來機械作用的能力。由于外來機械作用方式不同，煤所表現(xiàn)的硬度也不相同，據(jù)此可將煤的硬度分為刻劃硬度、壓痕硬度和抗磨硬度三種。 （1）刻劃硬度 接近于普通礦物鑒定中的摩氏硬度，即用標(biāo)準(zhǔn)礦物（摩

7、氏硬度計）刻劃標(biāo)本而得出的粗略相對硬度。煤的硬度一般在l4之間，主要與煤巖成分和變質(zhì)程度有關(guān)（圖11），暗煤較鏡煤、亮煤的硬度大，年青褐煤和中變質(zhì)焦煤硬度最小，為1.52、22.5；無煙煤硬度最大，近于4。 （2）顯微硬度 是壓痕硬度的一種，是專門用作測定顯微組分硬度的。測定方法：在顯微硬度計上，以很小的負(fù)荷靜壓力（一般為0.010.02kg）先將金剛石錐壓入煤的顯微組分，然后測量所得壓痕大小，即可確定出其顯微硬度。即：壓痕大的，顯微硬度低；壓痕小的，顯微硬度高。其數(shù)值是以壓錐與煤實際接觸面上單位面積所承受的載荷重量來表示，即kg/cm。一般是變質(zhì)程度相同時，絲質(zhì)組較鏡質(zhì)組的顯微硬度為大；而在

8、變質(zhì)程度不同時、各類顯微組分的顯微硬度也有一定的變化規(guī)律，顯微硬度隨煤化程度的增加而急劇上升。 （3）抗磨硬度 是指煤巖組分的抗磨強度，即用研磨阻力的大小表示磨光面上顯微組分的硬度，常用突起表示。突起是反射光下研究煤光片的一項重要指標(biāo)。各類顯微組分的突起在低變質(zhì)煤中差別最大。隨變質(zhì)程度的增高，突起差別變小。相同變質(zhì)程度時，絲炭化組分的突起較凝膠化組分的高。1.01.52.02.53.03.54.0圖 1-1 變質(zhì)過程中鏡煤的硬度變化褐煤長焰煤氣煤 肥煤 焦煤 瘦煤 貧煤 無煙煤變質(zhì)程度摩氏硬度 不論測定哪種硬度，都應(yīng)注意排除礦物雜質(zhì)、裂隙、孔隙以及風(fēng)氧化程度的影響。 4）脆度和韌性 脆度是指煤

9、受外力作用時容易破碎的程度，韌性的性質(zhì)則與脆度相反。一般腐泥煤和腐植腐泥煤脆度小，韌性大。在腐植煤的煤巖成分中，鏡煤和沒有礦化的絲炭脆度最大，亮煤次之，暗煤則往往因含有許多穩(wěn)定組分和礦物雜質(zhì)而韌性較大。不同變質(zhì)程度的煤，以肥煤、焦煤和瘦煤脆度為最大；無煙煤脆度最?。婚L焰煤和氣煤的脆度較小，并具有一定的韌性。5）真密度和視密度（容重） 煤的真密度是指一定體積的煤（不包括煤的孔隙在內(nèi)）的質(zhì)量與同溫度（20）同體積水的質(zhì)量之比，用表示（右下角的20是水的溫度20，右上角20是煤的溫度20），影響煤的真密度的因素主要有煤巖成分、煤的變質(zhì)程度及煤中礦物雜質(zhì)的成分和含量。純煤的真密度一般是隨煤變質(zhì)程度的增

10、高而增大。煤中含礦物雜質(zhì)時，由于礦物的真密度比有機質(zhì)要大得多，如黃鐵礦真密度為5.0、菱鐵礦為3.8、粘土礦物為2.42.6、石英為2.65等，因此煤的真密度隨煤中所含礦物雜質(zhì)的增高而增大。 煤的視密度是指包括煤的孔隙在內(nèi)的一定體積煤的質(zhì)量與同溫度（20）同體積水的質(zhì)量之比。即：）或（體積質(zhì)量（重量）視密度（容重）33cm/g/mt 煤的視密度是煤田地質(zhì)勘探中計算各種儲量的基本參數(shù)之一。煤的視密度同樣受煤巖成分、變質(zhì)程度和礦物雜質(zhì)含量等因素的影響。 項 目煤 類純煤密度視密度腐植煤泥煤褐煤煙煤無煙煤0.720.81.281.421.271.331.401.801.051.201.201.401

11、.351.80腐泥煤腐泥無煙煤（石煤）腐植泥煤1.101.772.001.201.802.4 一般為2.2我國各種煤的真密度和視密度見表13 表13 各種煤的真密度和視密度一覽表6）斷口 煤受外力打擊而破裂時形成的斷面稱為斷口。嚴(yán)格說來，斷口不應(yīng)包括沿層理面或裂隙斷開的表面。由斷口的表面形狀不同，可反映出煤的物質(zhì)組成不同的特點，因此斷口可以作為煤巖鑒定的輔助標(biāo)志。煤中常見的斷口有貝殼狀、參差狀斷口等。貝殼狀斷口是組成均勻的煤的特征，腐泥煤、鏡煤、較純凈的亮煤及一些塊狀無煙煤都常見有貝殼狀斷口。7）裂隙 裂隙是在成煤的不同時期中，各種自然力作用于煤層所造成的裂開現(xiàn)象。根據(jù)成因不同，煤的裂隙可分為

12、內(nèi)生裂隙和外生裂隙兩種。 （1）內(nèi)生裂隙 是指煤化過程中凝膠化物質(zhì)受上覆巖系所產(chǎn)生的溫度壓力等因素的影響，體積均勻收縮時因產(chǎn)生內(nèi)張力而形成的張裂隙。因此，其發(fā)育情況與煤變質(zhì)程度和煤巖類型密切相關(guān)，而與構(gòu)造變動產(chǎn)生的外力無關(guān)。 內(nèi)生裂隙主要是在光亮煤條帶中發(fā)育，而且垂直或大致垂直于層理面，暗煤條帶中不發(fā)育。裂隙面平坦，并常伴生眼球狀的張力痕跡（有時被礦物質(zhì)充填）?；ハ啻怪钡膬山M裂隙中，發(fā)育較密的一組，稱為主要組，較稀的一組為次要組（圖12）。內(nèi)生裂隙發(fā)育程度與煤變質(zhì)程度有關(guān)，中變質(zhì)煤（焦煤、肥煤）內(nèi)生裂隙最多，達(dá)4050條/5cm，低變質(zhì)煙煤和高變質(zhì)煙煤較少，一般在l0l5條/5cm；無煙煤最少

13、，一般小于5條/5cm。 次要組主要組圖12鏡煤中兩組內(nèi)生裂隙示意圖 （2）外生裂隙 外生裂隙是煤層在形成以后，受構(gòu)造變動作用力的影響所產(chǎn)生的裂隙。其特征是：可以出現(xiàn)在煤層的任何部位（包括暗淡型煤），并往往同時穿過幾個煤分層，能以各種角度斜交于層理面；裂隙面上常有各種波紋狀、羽毛狀滑動痕跡，有時還可以見到次生礦物或破碎煤屑的充填痕跡；有時它與內(nèi)生裂隙重疊發(fā)生，使后者被掩蓋、歪曲或加深。外生裂隙主要裂隙組的方向往往與當(dāng)時構(gòu)造運動作用力的方向一致。 2煤的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 煤的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造是反映成煤原始物質(zhì)及其聚積和轉(zhuǎn)變等特征的標(biāo)志，是煤的重要原生特征。1）煤的結(jié)構(gòu) 煤的結(jié)構(gòu)是指煤巖組分的形態(tài)、大小所表現(xiàn)

14、的特征。煤的結(jié)構(gòu)反映了成煤原始物質(zhì)的性質(zhì)、成分及其變化特征。在煤變質(zhì)程度增高過程中，煤的各種組分的肉眼鑒定標(biāo)志逐漸消失，至高變質(zhì)階段煤的成分趨于一致，煤的宏觀結(jié)構(gòu)也逐漸趨于均一。 最常見的煤的宏觀結(jié)構(gòu)有下列幾種： （1）條帶狀結(jié)構(gòu) 煤巖成分（鏡煤、亮煤、暗煤和絲炭）多呈各種形狀的條帶，在煤層中相互交替的出現(xiàn)而形成條帶狀結(jié)構(gòu)。按條帶的寬窄又可分為；細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)（寬度為13mm）、中條帶狀結(jié)構(gòu)（寬度為35mm）和寬條帶狀結(jié)構(gòu)（寬度大于5mm）。條帶狀結(jié)構(gòu)在中變質(zhì)煙煤中表現(xiàn)最為明顯，尤其在半亮型煤和半暗型煤中最常見；褐煤和無煙煤中條帶狀結(jié)構(gòu)不明顯。（2）線理狀結(jié)構(gòu) 是指鏡煤、暗煤及粘土礦物等呈厚度小

15、于1mm的線理斷續(xù)分布在煤層各部位面形成的結(jié)構(gòu)。根據(jù)線理的間距，線理狀結(jié)構(gòu)又分為密集線理狀和稀疏線理狀兩種。在半暗型煤中常見到線理狀結(jié)構(gòu)。（3）透鏡狀結(jié)構(gòu) 是條帶狀結(jié)構(gòu)的一種特殊類型，而且二者常伴生，多是以大小不等的鏡煤、絲炭及粘土礦物、黃鐵礦等的透鏡體連續(xù)或不連續(xù)地散布在暗煤或亮煤中，稱透鏡狀結(jié)構(gòu)。常見于半暗型煤、暗淡型煤中。（4）均一狀結(jié)構(gòu) 煤的成分較為單一；組成均勻的結(jié)構(gòu)。鏡煤的均一狀結(jié)構(gòu)較典型，某些腐泥煤、腐植腐泥煤和無煙煤有時也有均一狀結(jié)構(gòu)。（5）木質(zhì)結(jié)構(gòu) 是植物莖部原生的木質(zhì)結(jié)構(gòu)在煤中的反映。這種結(jié)構(gòu)的煤在外觀上清楚地保存了植物木質(zhì)組織的痕跡，有時還可見到保存完整的已經(jīng)煤化的樹干和

16、樹樁。木質(zhì)結(jié)構(gòu)在褐煤中比較常見。如我國山東、山西俗稱的柴煤或柴炭，就是以木質(zhì)結(jié)構(gòu)特別清晰面得名。（6）粒狀結(jié)構(gòu) 煤的表面較粗糙，肉眼可清楚地見到顆粒狀。這種結(jié)構(gòu)多由煤中散布著的大量穩(wěn)定組分或礦物質(zhì)組成，為某些暗煤或暗淡型煤所持有。如淮南某些暗淡型煤含有大量小孢子和木栓體的即呈粒狀結(jié)構(gòu)。（7）纖維狀結(jié)構(gòu) 是植物莖部組織經(jīng)過絲炭化作用轉(zhuǎn)變而成的一種結(jié)構(gòu)。其特點是沿著個方向延伸并呈細(xì)長纖維狀和疏松孔。絲炭就是典型的纖維狀結(jié)構(gòu)。（8）葉片狀結(jié)構(gòu) 煤的斷面上具纖細(xì)的頁理及被其分成的極薄的薄片，使其外觀呈現(xiàn)紙片狀、葉片狀。這種結(jié)構(gòu)主要是由于煤中順層分布有大量的角質(zhì)體和木栓體所致。如我國云南祿勸角質(zhì)層殘植煤

17、即具有葉片狀結(jié)構(gòu)，它可象紙張一樣一張一張地分開。2）煤的構(gòu)造煤的構(gòu)造是指煤中不同煤巖組分在空間排列上的相互關(guān)系。它與植物遺體的聚積條件及其變化過程有關(guān)。層理是煤的主要構(gòu)造，按層理特征可將煤的構(gòu)造分為層狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造兩種。（1）層狀構(gòu)造 是指在垂直煤層層面的方向上煤層的明顯不均性特征。它反映了成煤物質(zhì)和成煤條件變化的情況。在復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層中層狀構(gòu)造最為明顯，煤中最常見的是水平層理，偶見波狀層理和斜層理。（2）塊狀構(gòu)造 不見層理，外觀均一的煤稱為塊狀構(gòu)造。塊狀構(gòu)造表明了成煤物質(zhì)的相對均勻和聚積條件相對穩(wěn)定的特征。原生塊狀構(gòu)造多見于腐泥煤、腐植腐泥煤及腐植煤中的某些暗淡型煤；次生塊狀構(gòu)造多見于某些變

18、質(zhì)程度很深的無煙煤。第二節(jié)第二節(jié) 煤的元素成分和工業(yè)分析煤的元素成分和工業(yè)分析煤的種類很多，各有不同的性質(zhì)和用途。煤的不同性質(zhì)和用途是與煤的元素組成和工藝性質(zhì)密切相關(guān)的。研究煤的元素組成和工藝性質(zhì)，是為了正確評價煤質(zhì)，從而為煤炭資源的科學(xué)加工和合理利用提供依據(jù)。 煤的元素組成大致可分為有機質(zhì)和無機質(zhì)兩部分，不同的煤，其中的有機質(zhì)的各種元素的含量和化學(xué)結(jié)構(gòu)是不同的，從而造成了不同的煤在物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)上的差異，并使煤在加工利用過程中表現(xiàn)出不同的工藝性質(zhì)。如不同的粘結(jié)性、發(fā)熱量、化學(xué)活性、熱穩(wěn)定性等。煤中的無機質(zhì)包括水分和礦物雜質(zhì)，它們絕大多致是有害成分，對煤的加工利用產(chǎn)生不良影響，會降低煤的質(zhì)

19、量和利用價值。由于煤中有機質(zhì)和無機質(zhì)的含量和性質(zhì)與成煤原始物質(zhì)、聚積環(huán)境、煤化作用、風(fēng)化作用等因素有密切關(guān)系。因而，在研究煤的元素組成和工藝性質(zhì)時，必須與影響煤的地質(zhì)因素結(jié)合起來，這樣才能全面地評價煤質(zhì)。一、煤的元素成分在研究煤的元素組成時，一般是通過元素分析來了解煤中有機質(zhì)、無機質(zhì)的含量和性質(zhì)，借以初步評價煤的工業(yè)性質(zhì)和用途。煤的元素成分以有機質(zhì)為主，煤的工藝用途主要是由煤中有機質(zhì)的性質(zhì)決定的，因此了解煤中有機質(zhì)的組成很重要。 煤中的有機質(zhì)主要由碳、氫、氧組成，此外，還有氮、硫和少量的磷以及稀有元素等。其中碳、氫、氧占有機質(zhì)的95%以上。有機質(zhì)的元素組成與煤的成因類型、煤巖組成及煤化程度等因

20、素有關(guān)。它是煤質(zhì)研究的重要內(nèi)容。生產(chǎn)中根據(jù)煤的元素分析判斷煤的變質(zhì)程度、計算煤的發(fā)熱量；推斷某些工藝性質(zhì)以及煤加工利用過程中的化工產(chǎn)品；也可作為煤的分類參數(shù)。我國各種煤的元素組成見表14。 元素煤類CdafHdafOdafNdaf年老無煙煤典型無煙煤年輕無煙煤貧煤瘦煤焦煤肥煤氣煤不粘煤弱粘煤長焰煤腐植褐煤腐泥質(zhì)褐煤泥煤94.598929590949092889287908089798777.685.279.98976.480.764.276.277.077.555630.52.31.93.23.34.04.04.54.45.04.85.55.46.55.06.43.85.04.55.24.86

21、.14.56.56.66.85.56.50.42.50.82.41.03.31.03.32535.53.57.04.09.0916.55.013.712.117.415.627.711.212.626350.31.40.51.50.81.81.11.81.02.01.02.00.82.20.92.50.61.40.81.40.62.40.72.30.72.31.53.5表14 中國各種煤的元素組成據(jù)煤質(zhì)及化驗基礎(chǔ)知識。煤炭工業(yè)出版社，1980 1碳C碳是煤中主要的可燃有機質(zhì)成分，也是煤燃燒過程中產(chǎn)生熱量的重要元素。每千克純碳完全燃燒時，能放出8104J的熱量。煤中的碳含量隨煤化程度的加深而增高

22、。泥炭的碳含量為50%60%，褐煤為60%77%，煙煤為74%92%，而無煙煤為90%98%，在煤化程度相同的煤中，鏡質(zhì)組的碳含量比絲質(zhì)組低。2氫H氫是煤中重要的可燃有機質(zhì)成分。每千克氫完全燃燒時，能產(chǎn)生3.35105J的熱量，氫的發(fā)熱量約為碳的4.2倍。但煤中氫的含量比碳少得多，腐泥煤的氫含量比腐植煤高，腐泥煤的氫含量一般在6%以上，有時可達(dá)11%。腐植煤的氫含量一般0.8%6.5%，從氫含量的變化總趨勢看，是隨煤化程度加深而減少。其中，褐煤的氫含量最高，煙煤次之，無煙煤最低。3氧O氧是煤中不可燃的元素，其在煤中含量變化較大，并隨著煤化程度加深而降低。泥炭中氧含量為30%40%，褐煤氧含量最

23、高達(dá)15%30%，無煙煤中的氧含量則減少到2%左右。當(dāng)煤受到氧化時，含氧量迅速增高，而碳、氫含量則明顯降低。因此，氧合量是確定煤層風(fēng)化帶和氧化帶深度的主要標(biāo)志之一。對煤中的氧，一般都不進(jìn)行直接測定，而是用差額法計算得出。4氮N煤中氮的含量很少，它主要來自成煤植物中的蛋白質(zhì)。煤中氮含量一船為0.4%2.6%，其含量通常隨煤化程度的增高而降低。煤燃燒時，其中的氮一般不氧化而呈游離狀態(tài)進(jìn)入廢氣中，將煤進(jìn)行加熱加工時，煤中的氮則轉(zhuǎn)變成氨及其它含氮化合物，可用以生產(chǎn)氮肥、硝酸等產(chǎn)品。 5硫S和磷P煤中的硫和磷，都是有害成分。煤中硫分為有機硫和無機硫兩種，有機硫來自成煤植物本身，有時則是在成煤過程中由硫酸

24、鹽類與植物分解產(chǎn)物相互作用而生成。有機硫與有機質(zhì)結(jié)合緊密，在煤中分布均勻難以洗選清除。無機硫存在煤中礦物質(zhì)里，它又可分為硫化物硫和硫酸鹽硫兩類。前者絕大部分是以黃鐵礦形態(tài)存在，在煤層中呈球狀、豆?fàn)?、結(jié)核狀、凸透鏡狀；后者主要存在形態(tài)是石膏CaSO42H2O、綠礬FeSO47H2O等極少量的硫酸鹽礦物。無機硫的洗選難易程度與礦物質(zhì)顆粒大小及分布狀態(tài)有關(guān)。顆粒大而分布集中的容易洗選，顆粒小而分布均勻的則難洗選。煤中有機硫和無機硫的總含量稱煤的全硫含量St。通常以煤的絕對干燥基全硫含量St，d作為評定煤質(zhì)的含硫指標(biāo)，共分四級：低硫煤：St，d5%中硫煤：St，d1.5%2.5%高硫煤：St，d25%

25、40%富硫煤：St，d4.0%我國各地煤的含流星相差很大，最低不到0.2%，最高可達(dá)到15%，多數(shù)煤含量在0.53.0%之間。高硫煤燃燒時，放出大量硫化氣體，不僅腐蝕機械設(shè)備，而且污染環(huán)境，有害于人體健康。在煉制冶金用焦炭時，煤中硫大部分（70%）轉(zhuǎn)入焦炭，嚴(yán)重地降低焦炭的質(zhì)量，冶金時它又會轉(zhuǎn)入鐵內(nèi)，進(jìn)而影響鋼鐵的質(zhì)量。 煤中的磷以無機磷為主，如磷灰石3Ca3 （PO4）CaFe3，也有微量的有機磷。煉焦時，磷進(jìn)入焦炭，冶金時又轉(zhuǎn)入鐵內(nèi)，使鋼鐵質(zhì)量降低。我同各地所產(chǎn)煤的磷是較低的，一般為0.001%0.1%，最高也不超過1%，多數(shù)情況下不超過煉焦用煤規(guī)定的工業(yè)允許限度（Pd0.01%）。 此外

26、，煤中尚有砷、氯、鉛、氟、汞、硼等有害元素，它們對煤在使用過程中的危害性各不相向。如砷主要對釀造和食品工業(yè)有害。它在煤中主要以砷黃鐵礦FeS2FeAs2的形態(tài)存在，含量不高，一般為510-4%以下，但危害性大，因為煤中砷燃燒后生成的三氧化二砷有劇毒，食用微量就會使人中毒。因此，釀造和食品工業(yè)燃料用煤的砷含量不得超過810-4%。我國極個別地區(qū)煤中砷含量已超過標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)于注意。氯含量高于0.3的煤，煉焦或作燃料時，各種管道及碳化室壁即會遭受強烈的腐蝕。鉛、氟、汞、硼等有害元素、隨著煤燃燒后排出的廢氣一起進(jìn)入大氣層，就會引起嚴(yán)重公害。所以，地質(zhì)勘探中評價煤質(zhì)時，對煤的有害成分應(yīng)予以足夠重視。 煤中還

27、伴生其它稀有元素。除了鍺、鎵、鈾、釩等稀有元素較易富集外，有時還富集鈹、理、銣、錸、銦、鉈、釷、鈦、鈮、鉭、鋯、鍶等一系列有益元素。在石煤中有時還含有鎳、鉬等伴生元素。這些元素的含量有時可達(dá)工業(yè)品位，是十分重要的資源。已列為煤田普查勘探中必須進(jìn)行綜合評價的重要礦產(chǎn)。 二、煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析，包括測定煤的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、全硫含量及發(fā)熱量等項目。這些項目都是了解煤的基本性質(zhì)和用途不可缺少的指標(biāo)。如只分析水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳四個項目，稱為煤的半工業(yè)分析。1水分（M） 煤的水分是評價煤炭經(jīng)濟(jì)價值最基本的指標(biāo)之一。煤中水分的含量和存在狀態(tài)與外界條件和煤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。根據(jù)水在煤中

28、的存在狀態(tài)，將煤中的水分分為外在水分和內(nèi)在水分。 外在水分（Mf）是指煤炭開采、運輸、儲存及洗選過程中，附著在煤顆粒表面及大毛細(xì)孔中的水。將煤放在空氣中自然風(fēng)干，外在水分即不斷蒸發(fā)，直到與空氣的相對濕度達(dá)到平衡為止，此時失去的水分就稱外在水分。煤中所含的外在水分多少，與煤本身的性質(zhì)無關(guān)，而與煤所處的外界條件有關(guān)。例如，水采原煤和選后精煤的外在水分總比旱采原煤和選前煤的水分高。煤礦地下水愈多，煤的外在水分就愈大。內(nèi)在水分（Minh）是指吸附或凝聚在顆粒內(nèi)部的毛細(xì)孔中的水。由于毛細(xì)孔的吸附作用，內(nèi)在水分比外在水分較難蒸發(fā)，溫度達(dá)100以上時，才能把煤中的內(nèi)在水分完全蒸發(fā)出來。內(nèi)在水分與煤的變質(zhì)程度

29、有關(guān)，一般說來，煤的變質(zhì)程度愈高，內(nèi)在水分含量愈低，煤受風(fēng)化后，因疏松吸濕，而內(nèi)在水分含量又會增高。在煤的工業(yè)分析中所測定的水分，一般分為應(yīng)用煤樣的全水分（Mt，ar）和分析煤樣的水分（Mt，ad）。應(yīng)用煤，就是指已準(zhǔn)備好并即將使用的煤（如在進(jìn)入鍋爐燃燒之前或進(jìn)入焦?fàn)t煉焦之前的煤）。Mt，ar包括外在水分和內(nèi)在水分，通常作為評定煤的依據(jù)之一。在地質(zhì)勘探工作中，通常用分析煤樣水分（Mt，ad）來表示煤質(zhì)。在某些特定倩況下，也可進(jìn)行最高內(nèi)在水分的測定。煤的水分含量分級見表15。 表15 煤的水分分級名稱高水分煤中水分煤低水分煤水分Mar（%）1551552灰分（A）煤中的灰分是指煤在815的溫度下

30、，完全燃燒后剩下來的殘渣?；曳质呛饬棵禾渴褂脙r值的重要指標(biāo)之一。煤的灰分來源于煤中的礦物質(zhì)，煤中礦物質(zhì)按來源不同可分為：原生礦物（成煤植物體中所含的），含量低，一般為1%2%，但很難用洗選的方法從煤中清除；次生礦物質(zhì)（成煤過程中混入煤層中的），一般與煤緊密混合在一起，是較難從煤中清除的；外來礦物質(zhì)（開采過程中混到煤里的）用洗煤方法比較容易從煤中清除，大于50mm（直徑）的矸石還可用手選的方法撿除。煤中礦物質(zhì)含量的測定方法比較繁瑣，一般用煤中灰分的含量近似地代表礦物質(zhì)的含量，礦物質(zhì)的存在不僅減少了煤中的有用成分，增加運輸量，降低發(fā)熱量，而且還會造成煤加工利用方面的困難。因此，煤中的礦物質(zhì)含量愈低

31、愈好。在評價煤質(zhì)時，應(yīng)用干燥基（干燥煤樣）灰分產(chǎn)率（Ad）進(jìn)行評定。其分級標(biāo)準(zhǔn)見表16。 名稱特低灰煤低灰煤中灰煤富灰煤高灰煤揮發(fā)分Vdaf （%）1010151525254040表16 灰分產(chǎn)率分級3揮發(fā)分（V）揮發(fā)分是指煤中有機質(zhì)熱分解產(chǎn)生的可揮發(fā)物質(zhì)。測定方法，將煤放在與空氣隔絕的容器（坩堝）中，在900的高溫下加熱7min，計算出分解出來的液體（呈蒸氣狀態(tài)）和氣體中減去煤個所含的水分后的重量占煤樣重量的百分?jǐn)?shù)即可。為了消除煤中礦物質(zhì)和水分對揮發(fā)分的影響，一般都以可燃基（即無水、無灰煤樣）為基準(zhǔn)，用Vdaf表示。Vdaf是我國煤炭工業(yè)分類的一個主要指標(biāo)。煤的揮發(fā)分產(chǎn)率分級見表17。 表1

32、7 煤的揮發(fā)分產(chǎn)率分級名稱高揮發(fā)分煤中揮發(fā)分煤低揮發(fā)分煤揮發(fā)分Vdaf （%）352035204固定碳（FC）在測定煤的揮發(fā)分時，殘留在坩堝里的固態(tài)物質(zhì)叫做焦渣。焦渣減去灰分即為固定碳。因此，固定碳的含量是煤中減去水分、灰分和揮發(fā)分含量即可求得，用FCdaf表示。FCdaf隨煤變質(zhì)程度增高而增高。褐煤中FCdaf60%，煙煤FCdaf為50%90%，無煙煤FCdaf90%。因此固定碳含量是衡量煤變質(zhì)程度的一個重要指標(biāo)。 5發(fā)熱量（Q）煤的發(fā)熱量是指單位質(zhì)量（g或kg）的煤完全燃燒所產(chǎn)生的熱量（J或MJ）。它是評定動力用煤質(zhì)量的主要指標(biāo)，又是計算耗煤量及熱效率的依據(jù)。常用的發(fā)熱量有五種：即分析彈

33、彈筒發(fā)熱量（Qb，ad）（用氧彈熱量計測定分析煤樣的發(fā)熱量）；分析基高位發(fā)熱量（Qgr，v，ad）（從彈筒發(fā)熱量中減去酸的生成熱以后的分析煤樣的發(fā)熱量）；干燥基高位發(fā)熱量（Qgr，v，d）（干燥煤樣的發(fā)熱量）；可燃基高位發(fā)熱量（Qgr，v，daf）（無水無灰基煤樣的發(fā)熱量）和應(yīng)用基低位發(fā)熱量（Qnet，v，ar）（應(yīng)用煤樣的發(fā)熱量）。分析基彈筒發(fā)熱量只作測定時的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)以高位發(fā)熱量作為分析結(jié)果報出，動力燃料使用應(yīng)用基低位發(fā)熱量。在使用發(fā)熱量結(jié)果時，必須分清其類別和基準(zhǔn)，否則會造成很大差錯。煤的發(fā)熱量，主要與煤中可燃元素（碳、氫）含量及煤化程度有關(guān)。一般腐泥煤有機質(zhì)中碳、氫含量高，所以發(fā)熱量

34、比較高。腐植煤的發(fā)熱量隨煤化程度不同而有規(guī)律變化：以焦煤的發(fā)熱量最高，向低煤化階段或高煤化階段變化時，煤的發(fā)熱量均有所降低。這種變化規(guī)律主要于煤化過程中的碳、氫含量變化有關(guān)。在褐煤到焦煤階段發(fā)熱量漸增到最大值，其原因是煤中碳含量增加氫氧含量減少，尤其是氧含量迅速減少。隨著煤化程度的進(jìn)一步加深煤中碳含量增加和氧含量減少變化較緩慢，而氫含量的減少則相對變化較快。發(fā)熱量是評價煤質(zhì)的重要指標(biāo)之一，也是確定煤化程度的重要依據(jù)。第三節(jié)第三節(jié) 煤的工業(yè)分類煤的工業(yè)分類一、煤的工業(yè)分類目的 我國煤炭資源十富，分布廣泛，煤種繁多，品種齊全。各類用戶對煤質(zhì)分別都有特定的要求。為了確定煤的工業(yè)用途，必須對煤進(jìn)行工業(yè)分類，弄清各含煤區(qū)煤的工藝性能和經(jīng)濟(jì)價值，從而有計劃地進(jìn)行開采和合理利用。二、煤的工業(yè)分類方法煤的工業(yè)分類所采用的主要指標(biāo)有兩個：