煤化學(xué)全套課件

緒論P(yáng)reface發(fā)電廠SteamTurbineBoilerGeneratorCoalCondenserAshAshDustRemoverFanAirHeaterFanAirElectricityGypsumFluegasdesulphurizationplantBoilerLimestoneandwaterToair鋼鐵的制造水泥的制造煤的其他用途一、煤炭產(chǎn)量（億噸）969798990001

020304050607080913.713.312.211911.113.916.719.621.92325.52730二、為什么煤炭需求快速增長(zhǎng)？1、鋼：2005年3.5億噸2006年4億噸07/4.908/509/5.7

煉鐵焦比400～500kg，加噴煤后<300kg，噴煤量達(dá)到100～200kg/t鐵2、水泥：05/10，06/12,07/13.508/13.909/16.5億噸3、焦炭：2003/1.804/2.105/2.4306/2.807/3.3508/3.2709/3.53億噸4、電力：2004/405/5億06/6億千瓦09/8億千瓦耗煤362g/度，比世界先進(jìn)水平高50g。5、電解鋁：06/960，07/1256，08/132009/1330萬(wàn)噸，平均電耗1.5萬(wàn)度/t鋁。

結(jié)論：高能耗、高污染，單位產(chǎn)值能耗是美國(guó)的3倍，日本的7倍?！懊夯瘜W(xué)”與煤炭利用的關(guān)系？（1）煤的用途與其組成、性質(zhì)密切相關(guān)；（2）煤的組成、性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)；（3）煤的組成結(jié)構(gòu)與生成過(guò)程有關(guān)。煤化學(xué)的主要內(nèi)容就是研究煤的“生成”、“結(jié)構(gòu)”、“組成”和“性質(zhì)”。學(xué)習(xí)煤化學(xué)的目的就是在煤化學(xué)理論的指導(dǎo)下對(duì)煤炭進(jìn)行高效加工利用。煤的生成組成和結(jié)構(gòu)煤的性質(zhì)煤的利用如何學(xué)習(xí)“煤化學(xué)”“

煤化學(xué)”的學(xué)習(xí)方法和重點(diǎn)內(nèi)容

以煤的分子結(jié)構(gòu)理論為主線，以煤的各種性質(zhì)的變化規(guī)律為重點(diǎn)，探求“組成”、“結(jié)構(gòu)”、“性質(zhì)”與煤的生成過(guò)程的關(guān)系，并深刻理解。CoalFormation主要內(nèi)容：（1）成煤的物質(zhì)是什么？（2）煤是如何形成的？2009年11月在新疆沙爾湖煤田勘查區(qū)鉆孔，鉆探出可采煤層11層，總厚度達(dá)301米，其中一處單一煤層的最大厚度達(dá)217.14米，再次刷新了全國(guó)紀(jì)錄。

第一節(jié)成煤物質(zhì)(materialforcoalformation)1、煤是由植物（

plant

）形成的

煤是由植物遺體經(jīng)過(guò)生物化學(xué)作用和物理化學(xué)作用演變而成的沉積有機(jī)巖。

2低等植物和高等植物的特點(diǎn)(characteristics)

低等植物(lowerplants)：包括菌類(lèi)和藻類(lèi)，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(méi)有根、莖、葉等器官的分化。高等植物(higher

plants)

：包括苔蘚、蕨類(lèi)、裸子植物和被子植物。進(jìn)化論認(rèn)為，高等植物由低等植物長(zhǎng)期進(jìn)化而來(lái)，構(gòu)造復(fù)雜，有根、莖、葉的區(qū)別。

地史上植物演化年代見(jiàn)圖2-1。0.0180.2-0.61.442.032.512.983.544.104.404.955.45低等植物——海帶低等植物——地衣高等植物——蕨類(lèi)植物高等植物——松樹(shù)3

我國(guó)主要聚煤期

我國(guó)主要聚煤期：新生代新近紀(jì)-古近紀(jì)（約0.24～0.65億年）中生代晚侏羅世-早白堊世（約1.44億年）早、中侏羅世（約2.03億年）晚三疊世（約2.5億年）晚古生代晚二疊世（約3億年）晚石炭世-早二疊世（約3～3.54億年）早石炭世（約3.54億年）早古生代

早寒武世（約5.45億年）

4

植物的主要化學(xué)組成(constituents)

（1）碳水化合物（carbohydrates

）

（2）木質(zhì)素（lignins

）

（3）蛋白質(zhì)（proteins

）

（4）脂類(lèi)化合物（lipids/lipidiccompounds

）包括纖維素、半纖維素及果膠質(zhì)。

纖維素：是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要成分。纖維素一般不溶于水，在溶液中能生成膠體，容易水解。在泥炭沼澤的酸性介質(zhì)中，纖維素可以分解為纖維二糖和葡萄糖等簡(jiǎn)單化合物。

半纖維素：化學(xué)組成和性質(zhì)與纖維素相近，但比纖維素更易分解或水解為糖類(lèi)和酸。

果膠：糖的衍生物，呈果凍狀。在生物化學(xué)作用下，水解成一系列單糖和糖醛酸。4.1碳水化合物（carbohydrates

）

4.2木質(zhì)素lignins

木質(zhì)素也是植物細(xì)胞壁的主要成分，常分布在植物根、莖部的細(xì)胞壁中。木本植物的木質(zhì)素含量高，木質(zhì)素是具有苯基丙烷芳香結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，含甲氧基methoxyl

、羥基hydroxyl等官能團(tuán)。木質(zhì)素的單體以不同的鏈連接成三度空間的大分子，比纖維素穩(wěn)定，不易水解，易于保存下來(lái)。在泥炭沼澤中，在水和微生物作用下發(fā)生分解，與其他化合物共同作用生成腐植酸類(lèi)物質(zhì)，這些物質(zhì)最終轉(zhuǎn)化成為煤。所以木質(zhì)素是植物轉(zhuǎn)變?yōu)槊旱脑嘉镔|(zhì)中最重要的有機(jī)組分。針葉樹(shù)的松柏醇落葉樹(shù)的芥子醇喬木的－香豆醇

木質(zhì)素，其組成因植物的種類(lèi)不同而異，見(jiàn)圖。4.3脂類(lèi)化合物lipidiccompounds

脂類(lèi)化合物是指不溶于水而溶于醚、苯、氯仿等有機(jī)溶劑的有機(jī)化合物。在植物中脂類(lèi)化合物主要有以下幾種。

脂肪：屬于長(zhǎng)鏈脂肪酸的甘油酯。高等植物中含量少(1-2%)，低等植物含量高(20%左右)。在生化作用下在酸性或堿性溶液中分解生成脂肪酸和甘油，參與成煤作用。

蠟質(zhì)：主要是長(zhǎng)鏈脂肪酸與含有24～26個(gè)碳原子的高級(jí)一元醇形成的脂類(lèi)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易受細(xì)菌分解。

樹(shù)脂

:

樹(shù)脂是植物生長(zhǎng)過(guò)程中的分泌物，當(dāng)植物受傷時(shí)，膠狀的樹(shù)脂不斷分泌出來(lái)保護(hù)傷口。針狀植物含樹(shù)脂較多，低等植物不含樹(shù)脂。樹(shù)脂不溶于有機(jī)酸，不易氧化，微生物也不能破壞它，因此能很好地保存在煤中。

角質(zhì)和木栓質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，不溶于有機(jī)酸，微生物也難以作用，在成煤過(guò)程中能保存下來(lái)。4.3脂類(lèi)化合物lipidiccompounds4.4蛋白質(zhì)proteins

蛋白質(zhì)：由若干個(gè)氨基酸結(jié)合而形成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子。由于含羧基carboxyl和羥基hydroxyl，蛋白質(zhì)具有酸性和堿性官能團(tuán)，強(qiáng)烈親水性膠體。

高等植物中蛋白質(zhì)含量少；低等植物中蛋白質(zhì)含量高。

植物死亡后，完全氧化條件下，蛋白質(zhì)完全分解為氣態(tài)物質(zhì)；在泥炭沼澤和湖泊的水中，蛋白質(zhì)分解成氨基酸、喹啉等含氮化合物，參與成煤作用，但對(duì)煤的性質(zhì)沒(méi)有決定性的影響。

是煤中硫、氮元素的來(lái)源之一。4.5不同植物化學(xué)組成的差異性植物碳水化合物木質(zhì)素蛋白質(zhì)脂類(lèi)化合物細(xì)菌綠藻苔蘚蕨類(lèi)草類(lèi)松柏及闊葉樹(shù)12~2830~4030~5050~6050~7060~70001020~3020~3020~3050~8040~5015~2010~155~101~75~2010~208~103~55~101~3木本植物的不同部分木質(zhì)部葉木栓孢粉質(zhì)原生質(zhì)60~75656052020~302010001825702~35~825~3090105煤炭的成因類(lèi)型

根據(jù)形成煤炭的物質(zhì)基礎(chǔ)劃分煤炭的類(lèi)型稱(chēng)為成因類(lèi)型。主要是：腐植煤、腐泥煤、殘植煤和腐植腐泥煤。（1）腐植煤：由高等植物經(jīng)過(guò)成煤過(guò)程中復(fù)雜的生化和地質(zhì)變化作用生成。（2）腐泥煤：主要由湖沼或淺水海灣中藻類(lèi)等低等植物形成。儲(chǔ)量大大低于腐植煤，工業(yè)意義不大。（3）殘植煤：由高等植物殘骸中對(duì)生物化學(xué)作用最穩(wěn)定的組分(孢子、角質(zhì)層、樹(shù)皮、樹(shù)脂)富集而成。（4）腐植腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成的煤。第二節(jié)成煤的條件和環(huán)境

煤炭的生成，必須有氣候、生物、地理、地質(zhì)等條件的相互配合，才能生成具有工業(yè)利用價(jià)值的煤炭礦藏。這些條件包括：

（1）大量植物的持續(xù)繁殖

(生物、氣候的影響)

（2）植物遺體不能完全腐爛－－適合的堆積場(chǎng)所

(沼澤、湖泊等)

（3）地質(zhì)作用的配合（地殼的沉降運(yùn)動(dòng)－－形成上覆巖層和頂?shù)装澹嗝簩樱┑谌?jié)成煤作用過(guò)程

由高等植物轉(zhuǎn)化為腐植煤要經(jīng)歷復(fù)雜而漫長(zhǎng)的過(guò)程，一般需要幾千萬(wàn)年到幾億年的時(shí)間。腐植煤成煤作用可劃分為兩個(gè)階段：即泥炭化作用

peatification和煤化作用coalification。煤化作用又分為兩個(gè)連續(xù)的過(guò)程即成巖作用diagenesis和變質(zhì)作用metamorphism.

圖示如下：植物泥炭化泥炭成巖作用褐煤變質(zhì)作用煙煤、無(wú)煙煤煤化作用第三節(jié)成煤作用過(guò)程煤化程度metamorphicgrade的概念：在褐煤向煙煤、無(wú)煙煤轉(zhuǎn)化的進(jìn)程中，由于地質(zhì)條件和成煤年代的差異，使煤處于不同的轉(zhuǎn)化階段。煤的這種轉(zhuǎn)化階段稱(chēng)為煤化程度，有時(shí)稱(chēng)為變質(zhì)程度，或煤級(jí)(rank)。按煤化程度由低到高依次是：褐煤lignite/browncoal

煙煤

bituminouscoal（長(zhǎng)焰煤、氣煤、肥煤、

焦煤、瘦煤、貧煤）無(wú)煙煤anthracite。1泥炭化作用peatification1.1泥炭化作用的概念：

高等植物死亡后，在生物化學(xué)作用下，變成泥炭的過(guò)程稱(chēng)為泥炭化作用。在這一階段，植物首先在微生物作用下，分解和水解為分子量較小的性質(zhì)活潑的化合物，然后小分子化合物之間相互作用，進(jìn)一步合成新的較穩(wěn)定的有機(jī)化合物，如腐植酸、瀝青質(zhì)等。1泥炭化作用peatification1.2泥炭化作用的過(guò)程：分兩個(gè)階段

第—階段：多氧條件下

植物遺體暴露在空氣中或在沼澤淺部的多氧條件下，由于喜氧細(xì)菌和真菌等微生物的作用，植物遺體中的有機(jī)化合物，經(jīng)過(guò)氧化分解和水解作用。一部分被徹底破壞，變成氣體和水；另一部分分解為簡(jiǎn)單的化學(xué)性質(zhì)活潑的化合物，它們?cè)谝欢l件下可化合成為腐植酸，而未分解的穩(wěn)定部分則保留下來(lái)。1泥炭化作用peatification第二階段：缺氧條件下

在沼澤水的覆蓋下，出現(xiàn)缺氧條件，喜氧微生物被厭氧細(xì)菌所替代。分解產(chǎn)物相互作用，進(jìn)一步合成新的較穩(wěn)定的有機(jī)化合物，如腐植酸、瀝青質(zhì)等。這兩個(gè)階段不是截然分開(kāi)的，在植物分解作用進(jìn)行不久，合成作用也就開(kāi)始了。1.3植物經(jīng)泥炭化作用成為泥炭，在兩方面發(fā)生巨大變化：

（1）組織器官（如皮、葉、莖、根等）基本消失，細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到不同程度的破壞，變成顆粒細(xì)小、含水量極大、呈膠泥狀的膏狀體－－泥炭；

（2）組成成分發(fā)生了很大的變化，如植物中大量存在的纖維素和木質(zhì)素在泥炭中顯著減少，蛋白質(zhì)消失，而植物中不存在的腐植酸卻大量增加，并成為泥炭的最主要的成分之一，通常達(dá)到40%以上。1

泥炭化作用peatification表2—6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.890.390042.881.4泥炭化作用中微生物的活動(dòng)1.4.1泥炭的分層泥炭層的垂直剖面，分為氧化環(huán)境表層、中間層及還原環(huán)境底層。1

泥炭化作用peatification氧化環(huán)境層過(guò)渡層還原環(huán)境層1.4泥炭化作用中微生物的活動(dòng)1.4.2各泥炭層中的微生物特性

泥炭表層空氣流通，溫度高，又有大量有機(jī)質(zhì)，有利于微生物的生存。在1g泥炭中含有微生物幾百萬(wàn)個(gè)至幾億個(gè)。如在低位泥炭沼澤的表層，含有大量喜氧性細(xì)菌、放線菌和真菌，而厭氧性細(xì)菌數(shù)量較少。植物的氧化分解和水解作用，主要是在泥炭沼澤表層進(jìn)行，因而泥炭沼澤表層又稱(chēng)為泥炭形成層。

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泥炭化作用peatification1.4泥炭化作用中微生物的活動(dòng)1.4.2各泥炭層中的微生物特性

泥炭表層以下，隨著深度的增加，喜氧細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)目減少，而厭氧細(xì)菌活躍，它們利用了有機(jī)質(zhì)的氧，留下富氫的殘留物。在微生物的活動(dòng)過(guò)程中，植物有機(jī)組分一部分成為微生物的食料，另一部分則被加工成為新的化合物。若條件適宜，植物會(huì)被完全分解成為氣體和液體而流失，不能形成煤炭。但實(shí)際上，在泥炭沼澤中，植物中的化合物會(huì)轉(zhuǎn)化、保留下來(lái)成為煤炭，原因是：1

泥炭化作用peatification（1）泥炭沼澤水的覆蓋，使正在分解的植物遺體逐漸與大氣隔絕，進(jìn)入弱氧化或還原環(huán)境。（2）微生物要在一定的酸堿度環(huán)境中才能正常生長(zhǎng)。在泥炭化過(guò)程中，植物分解形成酸性產(chǎn)物，使沼澤水變?yōu)樗嵝?，則不利于喜氧細(xì)菌的生存。所以泥炭的酸度越大，細(xì)菌越少，植物的結(jié)構(gòu)就保存得越完好。

（3）有的植物本身就具有防腐和殺菌的成分，如高位沼澤泥炭蘚能分泌酚類(lèi)，某些闊葉樹(shù)有丹寧保護(hù)纖維素，某些針葉樹(shù)含酚，并有樹(shù)脂保護(hù)纖維素，都使植物不致遭到完全破壞。1.5泥炭的組成

泥炭主要由有機(jī)物、礦物質(zhì)和水組成，其中含水量70%～90%，礦物質(zhì)含量隨泥炭產(chǎn)地不同差異很大，有機(jī)物的組成包括一下幾個(gè)部分：（1）腐植酸：它是泥炭中最主要的成分。腐植酸是高分子羥基芳香羧酸所組成的復(fù)雜混合物，具有酸性，溶于堿性溶液而呈褐黑，它是一種無(wú)定形的高分子膠體，能吸水而膨脹。

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泥炭化作用peatification1.5泥炭的組成（2）瀝青質(zhì)：它是由合成作用形成的，也可以由樹(shù)脂、蠟質(zhì)、孢扮質(zhì)等轉(zhuǎn)化而來(lái)。瀝青質(zhì)溶于一般的有機(jī)溶劑。（3）未分解或未完全分解的纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)和木質(zhì)素。（4）變化不多的穩(wěn)定組分，如角質(zhì)膜、樹(shù)脂和孢粉等。

另外，在泥炭中一般可以看到植物的組織，如根、莖、葉等。

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泥炭化作用peatification1.6泥炭的分類(lèi)

①高位泥炭：高位沼澤中形成，為溫帶高緯度植物埋在地層下經(jīng)長(zhǎng)期堆積炭化而形成。以羊胡子草屬、水蘚屬植物為主，分解程度較低，氮和灰分元素含量少，酸性較強(qiáng)，pH值在4至5之間。容重較小，吸水透氣性好，一般可吸持水分為其干重的10倍以上，適合作無(wú)土栽培基質(zhì)，但pH值必須調(diào)至5.5至6.0左右，也可用于配制培養(yǎng)土。

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泥炭化作用peatification1.6泥炭的分類(lèi)

②低位泥炭：低位沼澤中形成，以生長(zhǎng)需要無(wú)機(jī)鹽分較多的苔草屬、蘆葦屬植物為主，以及沖積下來(lái)的各種植物殘枝落葉，經(jīng)漫長(zhǎng)時(shí)間的積累形成，分解程度較高，氮和灰分元素含量較多，酸性不強(qiáng)，肥分有效性較高，風(fēng)干粉碎后可直接作肥料使用。因其容重大，吸水和通氣性較差，不宜單獨(dú)作栽培基質(zhì)。

③中位泥炭：中位沼澤中形成，為介于兩者之間的過(guò)渡性泥炭，性狀也介于二者之間，既可用于無(wú)土栽培，也可用于配制培養(yǎng)土。1

泥炭化作用peatification2煤化作用coalification

煤化作用包括成巖作用和變質(zhì)作用兩個(gè)連續(xù)的過(guò)程。2.1成巖作用diagenesis

泥炭在沼澤中層層堆積，越積越厚，當(dāng)?shù)貧は陆邓俣容^大時(shí)，泥炭將被泥沙等沉積物覆蓋。在上覆沉積物的壓力作用下，泥炭發(fā)生了壓緊、失水、膠體老化、固結(jié)等一系列變化，微生物的作用逐漸消失，取而代之的是緩慢的物理化學(xué)作用。這樣，泥炭逐漸變成了較為致密的巖石狀的褐煤。2.2變質(zhì)作用metamorphism

當(dāng)褐煤層繼續(xù)沉降到地殼較深處時(shí)，上覆巖層壓力不斷增大，地溫不斷增高，褐煤中的物理化學(xué)作用速度加快，煤的分子結(jié)構(gòu)和組成產(chǎn)生了較大的變化。碳含量明顯增加，氧含量迅速減少，腐植酸也迅速減少并很快消失，褐煤逐漸轉(zhuǎn)化成為煙煤。隨著煤層沉降深度的加大，壓力和溫度提高，煤的分子結(jié)構(gòu)繼續(xù)變化，煤的性質(zhì)也發(fā)生不斷的變化，最終變成無(wú)煙煤。2煤化作用coalification2.2.1變質(zhì)作用類(lèi)型根據(jù)變質(zhì)條件和變質(zhì)特征的不同，煤的變質(zhì)作用可以分為深成變質(zhì)作用、巖漿變質(zhì)作用和動(dòng)力變質(zhì)作用三種類(lèi)型。（1）深成變質(zhì)作用深成變質(zhì)作用是指在正常地溫狀態(tài)下，煤的變質(zhì)隨煤層的沉降幅度的加大、地溫的增高和受熱時(shí)間的持續(xù)而增高。這種變質(zhì)作用與大規(guī)模的地殼升降活動(dòng)直接相關(guān)，具有廣泛的區(qū)域性，過(guò)去常被稱(chēng)為區(qū)域變質(zhì)作用。（1）深成變質(zhì)作用希爾特定律：它是煤變質(zhì)程度的垂直分布規(guī)律，指在同一煤田大致相同的構(gòu)造條件下，隨著煤層埋深的增加，煤的揮發(fā)分逐漸減少，變質(zhì)程度逐漸增加。深成變質(zhì)作用的另一個(gè)重要特點(diǎn)就是：煤變質(zhì)程度具有水平分帶規(guī)律。因?yàn)樵谕幻禾镏?，同一煤層或煤層組原始沉積時(shí)沉降幅度可能不同，成煤后下降的深度也可能不同。按照希爾特定律，這一煤層或煤層組在不同深度上變質(zhì)程度也就不同，反映到平面上即為變質(zhì)程度的水平分帶規(guī)律。（2）巖漿變質(zhì)作用巖漿變質(zhì)作用可分為區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用和接觸變質(zhì)作用兩種類(lèi)型。區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用是指聚煤坳陷內(nèi)有巖漿活動(dòng)，巖漿及其所攜帶氣液體的熱量可使地溫場(chǎng)增高，形成地?zé)岙惓В瑥亩鹈旱淖冑|(zhì)作用。巖漿變質(zhì)作用的特點(diǎn)煤的區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用的特點(diǎn)有：煤級(jí)分布常為環(huán)帶狀，越靠近巖體，煤的變質(zhì)程度越高；煤變質(zhì)梯度高，垂向上在較小的距離內(nèi)，就可引起變質(zhì)程度的明顯差異。在煤的深成變質(zhì)作用下，垂向上煤級(jí)增高一個(gè)級(jí)別往往需要增加近1000m的埋深。但受煤的區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用影響的區(qū)域，即使煤層的間距不足100m，仍然可引起煤級(jí)的差別。接觸變質(zhì)作用接觸變質(zhì)作用是指巖漿直接接觸或侵入煤層，由于其所帶來(lái)的高溫、氣體、液體和壓力，促使煤發(fā)生變質(zhì)的作用。接觸變質(zhì)具有下列特征：在巖漿侵入體和煤層接觸帶附近，往往有不大規(guī)則的天然焦（naturalcoke）出現(xiàn)，它是接觸變質(zhì)的特征產(chǎn)物。煤的接觸變質(zhì)帶由接觸帶向外，一般可分為焦巖混合帶、天然焦帶、焦煤混合帶、無(wú)煙煤、高變質(zhì)煙煤等熱變煤，這些煤變質(zhì)帶一般不大規(guī)則，寬度不大，從數(shù)厘米到數(shù)十米不等。（3）動(dòng)力變質(zhì)作用動(dòng)力變質(zhì)作用是指由于褶皺及斷裂運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)壓力及伴隨構(gòu)造變化所產(chǎn)生的熱量促使煤發(fā)生變質(zhì)的作用。根據(jù)對(duì)構(gòu)造擠壓帶煤的研究證明，動(dòng)壓力具有使煤的發(fā)熱量降低、比重增大、揮發(fā)分降低等特點(diǎn)。煤田地質(zhì)研究表明，地殼構(gòu)造活動(dòng)引起的煤的異常變質(zhì)范圍一般不大，一條具有幾十米至百余米斷距的壓扭性斷裂，引起煤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的范圍不過(guò)幾十米。因此動(dòng)力變質(zhì)只是局部現(xiàn)象。2.3變質(zhì)作用的因素：

影響煤變質(zhì)的因素主要有溫度、壓力和時(shí)間。2.3.1溫度的影響

促成煤變質(zhì)作用的主要因素是溫度。溫度過(guò)低（<50～60℃），褐煤的變質(zhì)就不明顯了，如莫斯科煤田早石炭世煤至今已有3億年以上，但仍處于褐煤階段。通常認(rèn)為，煤化程度是煤受熱溫度和持續(xù)時(shí)間的函數(shù)。溫度越高，變質(zhì)作用的速度越快。因?yàn)樽冑|(zhì)作用的實(shí)質(zhì)是煤分子的化學(xué)變化，溫度高促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)速度的提高。

2.3變質(zhì)作用的因素：

影響煤變質(zhì)的因素主要有溫度、壓力和時(shí)間。2.3.2時(shí)間的影響時(shí)間是影響煤變質(zhì)的另一重要因素。時(shí)間因素的重要性表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，在溫度、壓力大致相同的條件下，受熱時(shí)間越長(zhǎng)，煤化程度越高。第二，煤受短時(shí)間較高溫度的作用或受長(zhǎng)時(shí)間較低溫度（超過(guò)變質(zhì)臨界溫度）作用，可以達(dá)到相同的變質(zhì)程度。2.3.3壓力的影響壓力可以使煤壓實(shí)，孔隙率降低，水分減少；并使煤巖組分沿垂直壓力的方向作定向排列。靜壓力促使煤的芳香族稠環(huán)平行層面作有規(guī)則的排列。盡管一定的壓力有促進(jìn)煤物理結(jié)構(gòu)變化的作用，但只有化學(xué)變化才對(duì)煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)有決定性的影響。人工煤化實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)靜壓力過(guò)大時(shí)，由于化學(xué)平衡移動(dòng)的原因，壓力反而會(huì)抑制煤結(jié)構(gòu)單元中側(cè)鏈或基團(tuán)的分解析出，從而阻礙煤的變質(zhì)。因此，人們一般認(rèn)為壓力是煤變質(zhì)的次要因素。第四節(jié)煤層氣coal-bedgas一、煤層氣的定義煤層氣是賦存在煤層中以甲烷（CH4）為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類(lèi)氣體，是煤層本身自生自?xún)?chǔ)式非常規(guī)天然氣。第四節(jié)煤層氣coal-bedgas二、煤層氣的成因按成因可以分為生物成因氣和熱成因氣，煤型氣經(jīng)過(guò)運(yùn)移并聚集成藏的成為煤成氣藏，仍然保存在煤層中的稱(chēng)為煤層氣。第四節(jié)煤層氣coal-bedgas二、煤層氣的成因1.生物成因氣生物成因氣是指在相對(duì)低的溫度條件下，有機(jī)質(zhì)通過(guò)細(xì)菌的參與或作用，在煤層中生成的以甲烷為主并含有少量其它成分的氣體。其形成溫度不超過(guò)50℃，相當(dāng)于泥炭－褐煤階段。按生氣時(shí)間、母質(zhì)以及地質(zhì)條件的不同，生物成因氣又可以分為原生生物成因氣和次生生物成因氣兩種類(lèi)型。（1）原生生物成因氣

原生生物成因氣是煤化作用早期階段（泥炭化和褐煤階段），低變質(zhì)煤在泥炭沼澤環(huán)境中通過(guò)細(xì)菌分解等一系列復(fù)雜作用所產(chǎn)生的氣體。由于泥炭或低變質(zhì)煤中的孔隙很有限，而且埋藏淺、壓力低，對(duì)氣體的吸附作用也弱，所以一般認(rèn)為原生生物成因氣難以保存下來(lái)。（2）次生生物成因氣

次生生物成因氣與盆地水動(dòng)力學(xué)有關(guān)，是煤系地層被后期構(gòu)造作用抬升并剝蝕到近地表后大氣降水帶入的細(xì)菌通過(guò)降解和代謝作用將煤層中已生成的濕氣轉(zhuǎn)變成甲烷和二氧化碳，生成次生生物煤層氣。次生生物成因氣的形成時(shí)代一般較晚，生成范圍可能在褐煤至無(wú)煙煤的多個(gè)煤級(jí)中。次生生物成因氣代表一種重要的煤層氣氣源。次生生物氣是煤層氣的一種新的成因類(lèi)型，對(duì)煤層氣的勘探和生產(chǎn)有重要意義。第四節(jié)煤層氣coal-bedgas二、煤層氣的成因2.熱成因氣在煤化作用過(guò)程中，熱成因氣體的生成一般在兩種作用下產(chǎn)生：熱降解作用和熱裂解作用。（1）熱降解作用

隨煤層埋藏深度的增加和溫度的上升，在埋藏深度達(dá)到1500－4000m，溫度在60－180℃之間，有機(jī)質(zhì)在熱力作用下各種鍵相繼打開(kāi)，特別是不穩(wěn)定的官能團(tuán)以及羥基、甲氧基、富氫的烷基側(cè)鏈斷裂，有機(jī)質(zhì)不斷脫氧、貧氫、富碳，導(dǎo)致煤中的O/C和H/C原子比下降同時(shí)釋放出甲烷、二氧化碳等氣體。此階段相當(dāng)于煤化作用的長(zhǎng)焰煤－焦煤階段。（2）熱裂解作用

隨著煤層埋藏深度的繼續(xù)增加和溫度的上升，埋藏深度大于4000m，溫度超過(guò)180℃，有機(jī)質(zhì)裂解成較穩(wěn)定的低分子碳?xì)浠衔?，部分尚未裂解的有機(jī)質(zhì)直接裂解生成烴類(lèi)氣體。熱降解作用形成的液態(tài)烴和重?zé)N也發(fā)生裂解和重新組合，形成更為穩(wěn)定的甲烷。第四節(jié)煤層氣coal-bedgas三、煤層氣與常規(guī)天然氣煤層氣與常規(guī)的天然氣不同，它是被吸附在煤層的表面上的，與石油天然氣層中游離在巖層孔隙中的天然氣不同，因此也稱(chēng)為非常規(guī)天然氣。煤層氣與常規(guī)天然氣相比，相同點(diǎn)如下：（1）氣體成分大體相同：煤層氣主要由95%以上的甲烷組成，另外5%的氣體一般是CO2或N2；而天然氣成分也主要是甲烷，其余的成分變化較大。（2）用途相同：煤層氣發(fā)熱量每立方米達(dá)31.4－34.4MJ（7536-8200大卡），熱值與常規(guī)天然氣相當(dāng)，完全可以與常規(guī)天然氣混輸、混用，可作為與常規(guī)天然氣同等用途的優(yōu)質(zhì)燃料和化工原料。不同點(diǎn)：（1）在地下存在方式：煤層氣主要是以大分子團(tuán)的吸附狀態(tài)存在于煤層中，而天然氣主要是以游離氣體狀態(tài)存在于砂巖或灰?guī)r中；（2）生產(chǎn)方式、產(chǎn)量曲線：煤層氣是通過(guò)排水降低地層壓力，使煤層氣在煤層中解吸-擴(kuò)散-流動(dòng)采出地面，而天然氣主要是靠自身的正壓產(chǎn)出；煤層氣初期產(chǎn)量低，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，可達(dá)20-30年，天然氣初期產(chǎn)量高，生產(chǎn)周期一般在8年左右；（3）資源量：煤層氣的資源量直接與采煤相關(guān)，采煤之前如不先采氣，隨著采煤過(guò)程煤層氣就排放到大氣中，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染；而天然氣資源量受其他采礦活動(dòng)影響較小，可以有計(jì)劃地控制。全世界煤層氣資源量約260萬(wàn)億m3，目前全世界每年因采煤直接向大氣排放的煤層氣達(dá)315－540億m3，這些逸散在空氣中的煤層氣，破壞了臭氧層，加劇了溫室效應(yīng)。我國(guó)是世界煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，煤礦煤層氣排放量約占世界總排放量的1/3。組分常規(guī)天然氣煤層氣甲烷/%93.2-97.596.67-97.33乙烷/%1.1-1.30丙烷/%0.32-0.430異丁烷/%0正丁烷/%0.021-0.0730異戊烷/%0.018-0.0290正戊烷/%0.009-0.01840二氧化碳/%0.012-0.0190.24-0.29氮/%0.25-0.44603.09-2.38煤層氣與常規(guī)天然氣組分對(duì)比表什么是沼澤?

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(zhǎng)和堆積。沼澤的分類(lèi)（1）按水分補(bǔ)給來(lái)源的不同，可劃分為三種類(lèi)型：

低位沼澤：主要由地下水補(bǔ)給、潛水面較高的沼澤；

高位沼澤：主要以大氣降水為補(bǔ)給來(lái)源的泥炭沼澤；

中位沼澤或過(guò)渡沼澤：兼有低位沼澤和高位沼澤的特點(diǎn)，其水源部分由地下水補(bǔ)給，部分又由大氣降水補(bǔ)給的沼澤。（2）根據(jù)沼澤距離海岸的遠(yuǎn)近，分為近海泥炭沼澤與內(nèi)陸泥炭沼澤。（3）根據(jù)水介質(zhì)的含鹽度，沼澤又可分為淡水的、半咸水的和咸水的。

湖沼演化中泥炭和淤泥形成示意圖大地構(gòu)造（地殼運(yùn)動(dòng)）：提供成煤作用緩慢而均勻的沉降運(yùn)動(dòng)（均衡補(bǔ)償）和成煤坳陷。地殼的劇烈或過(guò)緩沉降運(yùn)動(dòng)都不利于厚層泥炭層的形成，植物的堆積和地殼的沉降的平衡，決定泥炭層形成厚度。影響煤性質(zhì)因素：堆積方式(原地生成的、異地生成的)；形成泥炭的植物群落；沉積環(huán)境（淺沼的，湖沼的，微咸水-咸水，富含鈣質(zhì)的）；養(yǎng)分供給（富養(yǎng)分的，貧養(yǎng)分的）；pH值，細(xì)菌活動(dòng)性，硫的供給；氧化還原電位（需氧的，厭氧的）。泥炭沼澤中植物與泥炭層的形成泥炭泥炭泥炭煤的結(jié)構(gòu)Coalstructure主要內(nèi)容：（1）煤分子結(jié)構(gòu)是如何構(gòu)成的？（2）煤結(jié)構(gòu)模型？（3）煤分子結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)煤結(jié)構(gòu)概述summarization

第二節(jié)煤的大分子結(jié)構(gòu)1.煤的大分子結(jié)構(gòu)macromolecularstructure

煤是由分子量不同、分子結(jié)構(gòu)相似但又不完全相同的一組“相似化合物”的混合物組成的。煤的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，一般認(rèn)為它具有高分子聚合物(polymer)的結(jié)構(gòu)，但又不同于一般的聚合物，它沒(méi)有統(tǒng)一的聚合單體(monomer)

。第二節(jié)煤的大分子結(jié)構(gòu)1.煤的大分子結(jié)構(gòu)macromolecularstructure

煤的大分子是由多個(gè)結(jié)構(gòu)相似的“基本結(jié)構(gòu)單元”(elementarystructuralunit或basicstructuralunit)

通過(guò)橋鍵(bridgebond)連接而成。

這種基本結(jié)構(gòu)單元類(lèi)似于聚合物的聚合單體(monomer)，它可分為:

規(guī)則部分和不規(guī)則部分。1.1煤大分子規(guī)則部分：由幾個(gè)或十幾個(gè)苯環(huán)、脂環(huán)、氫化芳香環(huán)及雜環(huán)（含氮、氧、硫等元素）縮聚而成，稱(chēng)為基本結(jié)構(gòu)單元的核或芳香核(aromaticcore/aromaticnucleus)。1.1煤大分子芳香核的評(píng)價(jià)指標(biāo)—結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）芳碳率芳碳率（f

Car）是指煤的基本結(jié)構(gòu)單元中屬于芳香族結(jié)構(gòu)的碳原子數(shù)與總碳原子數(shù)之比，fCar＝Car/C。（2）芳?xì)渎史細(xì)渎剩╢

Har）是指煤的基本結(jié)構(gòu)單元中屬于芳香族結(jié)構(gòu)的氫原子數(shù)與總氫原子數(shù)之比，fHar＝Har/H。（3）芳環(huán)數(shù)芳環(huán)數(shù)（Rar）是指煤的基本結(jié)構(gòu)單元中芳香環(huán)數(shù)的平均數(shù)量。不同煤化程度煤的結(jié)構(gòu)單元變化規(guī)律不同煤化程度煤的結(jié)構(gòu)單元變化規(guī)律不同煤化程度煤的結(jié)構(gòu)單元變化規(guī)律

煤分子基本結(jié)構(gòu)單元的核隨煤化程度的變化規(guī)律煤分子基本結(jié)構(gòu)單元的核主要由不同縮合程度的芳香環(huán)構(gòu)成，也含有少量的氫化芳香環(huán)和氮、硫雜環(huán)。

從褐煤開(kāi)始，隨煤化程度的提高，煤大分子基本結(jié)構(gòu)單元的核緩慢增大，核中的縮合環(huán)數(shù)逐漸增多，當(dāng)碳含量超過(guò)90％以后，基本結(jié)構(gòu)單元核的芳香環(huán)數(shù)急劇增大，逐漸向石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。研究表明，碳含量為70%～83%時(shí)，平均環(huán)數(shù)為2左右；碳含量為83%~90%時(shí)，平均環(huán)數(shù)為3～5；碳含量為大于90%時(shí)，環(huán)數(shù)急劇增加，碳含量大于95%時(shí)，平均環(huán)數(shù)大于40。煤的芳碳率，煙煤一般小于0.8，無(wú)煙煤則趨近于1。1.2．基本結(jié)構(gòu)單元的不規(guī)則部分

基本結(jié)構(gòu)單元的縮合環(huán)condensedring/polymerizedring上連接有數(shù)量不等的:

烷基側(cè)鏈alkylside-chain/aliphaticside-chain

官能團(tuán)functionalgroup

和橋鍵bridgebond。烷基側(cè)鏈的平均長(zhǎng)度averagelength碳含量（daf，%）側(cè)鏈的長(zhǎng)度（碳原子數(shù)）65.15.074.32.380.42.284.31.8

連接在縮合環(huán)上的烷基側(cè)鏈?zhǔn)侵讣谆鵰ethyl、乙基ethyl、丙基propyl等基團(tuán)。烷基側(cè)鏈的平均長(zhǎng)度隨煤化程度提高而迅速縮短。1.2.1

烷基側(cè)鏈

alkylside-chain1.2.2

官能團(tuán)functionalgroup

煤分子上的官能團(tuán)主要是（1）含氧官能團(tuán)(oxygencontainingfunctionalgroup)，如：羥基（–OH）hydroxyl；羧基（–COOH）carboxyl

羰基（>C=O）carbonyl；甲氧基（–OCH3）methoxyl；氧醚ethericoxygen等。變化規(guī)律是：煤中含氧官能團(tuán)隨煤化程度提高而減少。其中甲氧基消失得最快，在年老褐煤中就幾乎不存在了；其次是羧基，到中等煤化程度的煙煤時(shí)，羧基已基本消失；羥基和羰基在整個(gè)煙煤階段都存在，甚至在無(wú)煙煤階段還有發(fā)現(xiàn)。1.2.2

官能團(tuán)functionalgroup（2）含硫官能團(tuán)(sulfurcontainingfunctionalgroup)，如：硫醇（–SH）；硫醚（R–S–R

）二硫化物（–S–S–）（3）含氮官能團(tuán)(nitrogencontainingfunctionalgroup)，如：吡啶、喹啉的衍生物胺基（–NH2）1.2.3橋鍵

bridgebond

煤的大分子是由若干基本結(jié)構(gòu)單元連接而成，結(jié)構(gòu)單元之間的連接是通過(guò):次甲基鍵－CH2－、－CH2－CH2－；醚鍵―O－；硫醚鍵－S－、－S－S－；次甲基醚鍵－CH2－O－、－CH2－S－；芳香碳－碳鍵Car－Car等橋鍵實(shí)現(xiàn)的。3.煤中的低分子化合物micromolecularcompound

煤中低分子化合物主要是指游離或鑲嵌在煤大分子主體結(jié)構(gòu)中的一些相對(duì)分子質(zhì)量小于500的有機(jī)化合物。已確定的有：

烴類(lèi)和

含氧化合物，也有含硫化合物存在的報(bào)道。3.煤中的低分子化合物micromolecularcompound

（1）烴類(lèi)hydrocarbon

主要是一些正構(gòu)烷烴alkane，碳鏈長(zhǎng)度從C1～C30以上不等，甚至還有發(fā)現(xiàn)C70的報(bào)道，此外還有少量環(huán)烷烴naphthene、長(zhǎng)鏈烯烴olefin

以及1～6環(huán)的芳烴aromatichydrocarbon，但主要是以1～2環(huán)芳烴為主。（2）含氧化合物有：長(zhǎng)鏈脂肪酸醇酮和甾醇類(lèi)化合物等。3.煤中的低分子化合物micromolecularcompound（2）含硫化合物主要是

噻吩

苯并噻吩;

二苯并噻吩;

以及它們的C1-4

烷基取代衍生物。

低分子化合物含量隨煤化程度增高而降低，通常認(rèn)為，褐煤和年輕煙煤中含量約為10％-20％。3.煤中的低分子化合物micromolecularcompound

第三節(jié)煤的結(jié)構(gòu)模型structuremodel1、化學(xué)結(jié)構(gòu)模型(chemicalstructuremodel)1.1Wiser模型：被認(rèn)為是比較全面合理的一個(gè)模型，該模型也是針對(duì)年輕煙煤（碳含量82%~83%），它展示了煤結(jié)構(gòu)的大部分現(xiàn)代概念，可以合理解釋煤的液化和其他化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)。缺點(diǎn)是沒(méi)有考慮小分子化合物。1.2本田模型：本田模型的特點(diǎn)是考慮了低分子化合物的存在，縮合環(huán)以菲為主，它們之間有較長(zhǎng)的次甲基鍵相連接。模型中氧的存在形式比較全面，但沒(méi)有考慮氮和硫的結(jié)構(gòu)。

其余自學(xué)。

2、物理結(jié)構(gòu)模型2.1Hirsch模型(physicalStructuremodel)Hirsch模型將不同煤化程度的煤劃分為三種物理結(jié)構(gòu)。（1）敞開(kāi)式結(jié)構(gòu)：

屬于低煤化度煙煤，其特征是芳香層片

(aromaticlayer)小，不規(guī)則的“無(wú)定形結(jié)構(gòu)”比例較大。芳香層片間由交聯(lián)鍵(crosslinkbond)連接，并或多或少在所有方向上任意取向，形成多孔的立體結(jié)構(gòu)。2、物理結(jié)構(gòu)模型2.1Hirsch模型(physicalStructuremodel)（2）液態(tài)結(jié)構(gòu)：屬于中等煤化度煙煤，其特征是芳香層片在一定程度上定向，并形成包含兩個(gè)或兩個(gè)以上層片的微晶。層片間的交聯(lián)大大減少，故活動(dòng)性大。這種煤的孔隙率小，機(jī)械強(qiáng)度低，熱解時(shí)易形成膠質(zhì)體。2、物理結(jié)構(gòu)模型2.1Hirsch模型(physicalstructuremodel)（3）無(wú)煙煤結(jié)構(gòu)：屬于無(wú)煙煤，其特征是芳香層片增大，定向程度增大。由于縮聚反應(yīng)劇烈，使煤體積收縮，故形成大量孔隙。

2.2兩相模型(host-guestmodel)

兩相模型又稱(chēng)為主—客模型。認(rèn)為煤中有機(jī)物大分子多數(shù)是交聯(lián)的大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為固定相；低分子因非共價(jià)鍵力的作用陷在大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，為流動(dòng)相。煤的多聚芳環(huán)是主體，對(duì)于相同煤種主體是相似的，而流動(dòng)相小分子是作為客體攙雜于主體之中。采用不同溶劑抽提可以將主客體分離。在低階煤中，非共價(jià)鍵的類(lèi)型主要是離子鍵和氫鍵；在高階煤中，

-

電子相互作用和電荷轉(zhuǎn)移力起主要作用。

第四節(jié)

煤分子結(jié)構(gòu)理論的基本內(nèi)容

經(jīng)過(guò)科學(xué)家的大量研究，雖然還沒(méi)有徹底了解煤的分子結(jié)構(gòu)，但對(duì)煤的分子結(jié)構(gòu)有了一個(gè)較為準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)：

(1)煤分子是由多個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的高分子

(2)基本結(jié)構(gòu)單元的核心是縮合芳香核

(3)基本結(jié)構(gòu)單元有不規(guī)則部分：側(cè)鏈和官能團(tuán)

(4)連接基本結(jié)構(gòu)單元的是橋鍵

(5)氧、氮、硫以官能團(tuán)形式存在

(6)低分子化合物的存在

(7)煤化程度對(duì)煤結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律(1)煤分子是由多個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的高分子

煤不是由均一的單體聚合而成，而是由許多結(jié)構(gòu)相似但又不完全相同的基本結(jié)構(gòu)單元通過(guò)橋鍵連接而成。結(jié)構(gòu)單元由規(guī)則的縮合芳香核與不規(guī)則的、連接在核上的側(cè)鏈和官能團(tuán)兩部分構(gòu)成。(2)結(jié)構(gòu)單元的核心是縮合芳香核

縮合芳香核為縮聚的芳環(huán)、氫化芳環(huán)或各種雜環(huán)，環(huán)數(shù)隨煤化程度的提高而增加。碳含量為70%~83%時(shí)，平均環(huán)數(shù)為2；碳含量為83%~90%時(shí)，平均環(huán)數(shù)為3～5；碳含量為大于90%時(shí)，環(huán)數(shù)急劇增加，碳含量大于95%時(shí)，平均環(huán)數(shù)大于40。煤的芳碳率，煙煤一般小于0.8，無(wú)煙煤則趨近于1。(3)結(jié)構(gòu)單元的不規(guī)則部分

連接在縮合芳香核上的不規(guī)則部分包括烷基側(cè)鏈和官能團(tuán)。烷基側(cè)鏈的長(zhǎng)度隨煤化程度的提高而縮短；官能團(tuán)主要是含氧官能團(tuán)，包括羥基（–OH）、羧基（–COOH）、羰基（=C=O）、甲氧基（–OCH3）等，隨煤化程度的提高，甲氧基、羧基很快消失，其它含氧基團(tuán)在各種煤化程度的煤中均有存在；另外，煤分子上還有少量的含硫官能團(tuán)和含氮官能團(tuán)。

(4)連接結(jié)構(gòu)單元的橋鍵

連接結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵主要是次甲基鍵、醚鍵、次甲基醚鍵、硫醚鍵以及芳香碳－碳鍵等。在低煤化程度的煤中橋鍵最多，主要形式是前三種；中等煤化程度的煤中橋鍵最少，主要形式是－CH2－和－O－；到無(wú)煙煤階段時(shí)橋鍵有所增多，主要形式是最后一種。(5)氧、氮、硫的存在形式

氧的存在形式除了官能團(tuán)外，還有醚鍵和雜環(huán)；硫的存在形式有巰基、硫醚和噻吩等；氮的存在形式有吡咯環(huán)、胺基和亞胺基等。(6)低分子化合物

在煤的高分子化合物的縫隙中還獨(dú)立存在著具有非芳香族結(jié)構(gòu)的低分子化合物，它們主要是脂肪族化合物，如褐煤、泥炭中廣泛存在的樹(shù)脂、蠟等。(7)煤化程度對(duì)煤結(jié)構(gòu)的影響

低煤化程度的煤含有較多非芳香結(jié)構(gòu)和含氧基團(tuán)，芳香核的環(huán)數(shù)較少。除化學(xué)交聯(lián)鍵外，分子內(nèi)和分子間的氫鍵力對(duì)煤的性質(zhì)也有較大的影響。由于年輕煤的規(guī)則部分小，側(cè)鏈長(zhǎng)而多，官能團(tuán)也多，因此形成比較疏松的空間結(jié)構(gòu)，具有較大的孔隙率和較高的比表面積。(7)煤化程度對(duì)煤結(jié)構(gòu)的影響中等煤化程度的煤（肥煤和焦煤）含氧官能團(tuán)和烷基側(cè)鏈少，芳核有所增大，結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵減少，使煤的結(jié)構(gòu)較為致密，孔隙率低，故煤的物化性質(zhì)和工藝性質(zhì)在此處發(fā)生轉(zhuǎn)折，出現(xiàn)極大值或極小值。(7)煤化程度對(duì)煤結(jié)構(gòu)的影響年老煤的縮合環(huán)顯著增大，大分子排列的有序化增強(qiáng)，形成大量的類(lèi)似石墨結(jié)構(gòu)的芳香層片，同時(shí)由于有序化增強(qiáng)，使得芳香層片排列得更加緊密，產(chǎn)生了收縮應(yīng)力，以致形成了新的裂隙。這是無(wú)煙煤階段孔隙率和比表面積增大的主要原因。煤的大分子模型示意圖煤的大分子模型示意圖Wiser模型本田模型Hirsch模型

兩相模型

煤的巖相組成

Coalpetrographicconstituents

主要內(nèi)容：（1）煤巖組成的研究方法（2）有機(jī)顯微組分及其成因第一節(jié)概述summarization

1、什么是煤巖學(xué)

Coalpetrology/petrography？

用巖石學(xué)的觀點(diǎn)和方法研究煤的組成和性質(zhì)。2、煤巖學(xué)研究方法（1）宏觀方法－用肉眼或放大鏡觀察煤，根據(jù)其顏色、條痕色、光澤、裂隙和斷口等，識(shí)別煤巖宏觀煤巖成分lithotype，判斷煤的性質(zhì)。

2、煤巖學(xué)研究方法（2）微觀方法－用顯微鏡研究煤：透射光、反射光

透射光下：薄片2×2cm，厚0.02mm。根據(jù)顏色、形態(tài)和結(jié)構(gòu)識(shí)別顯微煤巖組分、判斷煤的性質(zhì)；

第一節(jié)概述summarization

微觀方法－用顯微鏡研究煤反射光下reflection

light/reflected

light：光片直徑2cm，厚1.5-2cm圓柱體。在普通反射光或油浸物鏡oilimmersion

objective下，根據(jù)顏色、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、突起、反光性等特征識(shí)別煤巖組分、判斷煤的性質(zhì)。

光片分為煤光片和粉光片（磚光片）。第二節(jié)宏觀煤巖組成

Lithotypeofcoal一、宏觀煤巖成分的定義根據(jù)煤的顏色、光澤、硬度、裂隙和斷口等，利用肉眼或放大鏡可以區(qū)分的煤的基本組成單位，包括鏡煤vitrain、亮煤clarain、暗煤durain和絲炭fusain。第二節(jié)宏觀煤巖組成

Lithotypeofcoal二、宏觀煤巖成分1、鏡煤vitrain顏色最黑、光澤最亮、質(zhì)地均勻、常具有內(nèi)生裂隙、性脆易碎成小立方塊、具貝殼狀斷口；內(nèi)生裂隙發(fā)育，垂直于條帶，裂隙面呈眼球狀，有時(shí)填充有方解石、黃鐵礦薄膜。在煤層中鏡煤常呈透鏡狀或條帶狀，大多厚度幾個(gè)mm到1～2cm，有時(shí)呈線理狀?yuàn)A雜在亮煤或暗煤中，但有明顯的分界線。

鏡煤的成因：鏡煤的成因：

在成煤過(guò)程中，鏡煤是由成煤植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)凝膠化作用而形成的。顯微鏡下觀察，鏡煤的輪廓清楚，質(zhì)地純凈，顯微組成比較單一，是一種簡(jiǎn)單的宏觀煤巖成分。第二節(jié)宏觀煤巖組成

Lithotypeofcoal二、宏觀煤巖成分2、絲炭(Fusain)

外觀象木炭，顏色灰黑，性脆，具有明顯的纖維狀結(jié)構(gòu)和微弱的絲絹光澤的宏觀煤巖成分。絲炭疏松多孔，性脆易碎，能染指。在煤層中一般絲炭數(shù)量不多，常呈扁平透鏡體沿煤的層面分布，大多數(shù)厚度l～2mm至幾mm，有時(shí)也能形成不連續(xù)的薄層。不同煤化程度煤中所含的絲炭，性質(zhì)很少變化。

絲炭的成因：絲炭的成因：在成煤過(guò)程中，絲炭是由成煤植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)絲炭化作用而形成的。在顯微鏡下觀察，絲炭是具有明顯的植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的絲炭化組織－絲質(zhì)體和半絲質(zhì)體。第二節(jié)宏觀煤巖組成

Lithotypeofcoal二、宏觀煤巖成分3、亮煤（Clarain）亮煤的光澤僅次于鏡煤，較脆，內(nèi)生裂隙也較發(fā)育，程度次于鏡煤，比重較小，有時(shí)也有貝殼狀斷口。亮煤是最常見(jiàn)的煤巖成分，不少煤層以亮煤為主組成較厚的煤層，甚至整個(gè)煤層。亮煤的均勻程度不如鏡煤，表面隱約可見(jiàn)微細(xì)的紋理，是由鏡煤、暗煤（有時(shí)還有絲炭）等薄的分層交織組成的。

亮煤的成因：亮煤的成因：它是在覆水的還原條件下，由植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)凝膠化作用，并摻入一些由水或風(fēng)帶來(lái)的其它組分和礦物雜質(zhì)轉(zhuǎn)變而來(lái)的，以鏡質(zhì)組為主，還含有數(shù)量不等的惰質(zhì)組和殼質(zhì)組。二、宏觀煤巖成分4、暗煤（Durain）光澤暗淡，一般呈灰黑色，結(jié)構(gòu)致密或呈粒狀，比重大，硬度和韌性都大，斷面比較粗糙，一般不發(fā)育內(nèi)生裂隙。在煤層中，暗煤是常見(jiàn)的宏觀煤巖成分。暗煤與亮煤的主要不同點(diǎn)在于暗煤中含有較多的惰質(zhì)組和殼質(zhì)組。當(dāng)暗煤中這兩種組分的比例發(fā)生變化時(shí)，對(duì)其性質(zhì)影響很大，一般含殼質(zhì)組較多的暗煤性質(zhì)優(yōu)于含惰質(zhì)組較多的暗煤。

暗煤的成因：暗煤的成因：顯微鏡下觀察，暗煤的組成比較復(fù)雜。它是在活水有氧的條件下，富集了殼質(zhì)組、惰質(zhì)組或摻入較多的礦物質(zhì)轉(zhuǎn)變而成的。富含惰質(zhì)組的暗煤，宏觀往往略帶絲絹光澤，揮發(fā)分低，粘結(jié)性差；富含殼質(zhì)組的暗煤，宏觀略帶油脂光澤，揮發(fā)分和氫含量較高，粘結(jié)性較好，且比重較??；含大量礦物質(zhì)的暗煤，則密度大，灰分產(chǎn)率高，煤質(zhì)差。第二節(jié)宏觀煤巖組成

Lithotypeofcoal三、煙煤的宏觀煤巖類(lèi)型宏觀煤巖成分是煤的巖石分類(lèi)的基本單位，在評(píng)價(jià)煤層的巖石組成和性質(zhì)時(shí)，不便于進(jìn)行定量，也不易了解煤層的全貌。因此，通常根據(jù)煤的平均光澤強(qiáng)度，煤巖成分的數(shù)量比例和組合情況劃分出宏觀煤巖類(lèi)型，作為觀察煤層的單位。按平均光澤的強(qiáng)弱依次分為：光亮煤、半亮煤、半暗煤及暗淡煤四種基本宏觀煤巖類(lèi)型。具體劃分見(jiàn)下表：宏觀煤巖類(lèi)型的劃分指標(biāo)三、煙煤的宏觀煤巖類(lèi)型1、光亮煤主要由鏡煤和亮煤組成，含量大于75%。在四種類(lèi)型中光澤最強(qiáng)。由于成分較均一，條帶狀結(jié)構(gòu)一般不明顯。光亮煤具有貝殼狀斷口，內(nèi)生裂隙發(fā)育，脆性較大，易破碎。在顯微鏡下觀察，鏡質(zhì)組含量一般在80%以上，顯微煤巖類(lèi)型以微鏡煤為主。光亮煤的質(zhì)量最好，中煤化程度時(shí)是最好的煉焦用煤。三、煙煤的宏觀煤巖類(lèi)型2、半亮煤鏡煤和亮煤含量占75%－50%，常以亮煤為主，由鏡煤、亮煤和暗煤組成，也可能夾有絲炭。平均光澤強(qiáng)度較光亮煤稍弱。半亮煤的特點(diǎn)是條帶狀結(jié)構(gòu)明顯，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，常具有棱角狀或階梯狀斷口。半亮型煤是最常見(jiàn)的煤巖類(lèi)型。如華北晚石炭世煤層多半是由半亮型煤組成的。顯微鏡下觀察，鏡質(zhì)組含量一般在60%－80%。三、煙煤的宏觀煤巖類(lèi)型3、半暗煤鏡煤和亮煤的含量占25%-50%，由暗煤及亮煤組成，常以暗煤為主，有時(shí)也夾有鏡煤和絲炭的線理、細(xì)條帶和透鏡體。半暗型煤的特點(diǎn)是光澤比較暗淡，硬度和韌性較大，比重較大，內(nèi)生裂隙不發(fā)育，斷口參差不齊。顯微鏡下觀察，鏡質(zhì)組含量為40%-60%，有時(shí)即使鏡質(zhì)組含量大于60%，但是由于礦物質(zhì)含量高，而使煤的相對(duì)光澤強(qiáng)度減弱而成為半暗煤。半暗煤的質(zhì)量多數(shù)較差。三、煙煤的宏觀煤巖類(lèi)型4、暗淡煤主要由暗煤組成，鏡煤和亮煤含量低于25%，有時(shí)有少量鏡煤、絲炭或夾矸透鏡體。光澤暗淡，通常呈塊狀構(gòu)造，致密，堅(jiān)硬，韌性大，密度大層理不明顯。內(nèi)生裂隙不發(fā)育。個(gè)別煤田，如青海大通煤田有以絲炭為主組成的暗淡型煤。顯微鏡下觀察，鏡質(zhì)組含量低于40%，而惰質(zhì)組含量可達(dá)50%以上，與其它宏觀煤巖類(lèi)型相比，暗淡煤的礦物含量往往最高，煤質(zhì)也多數(shù)很差。但含殼質(zhì)組多的暗淡煤的質(zhì)量較好，比重小。四、褐煤的宏觀煤巖類(lèi)型不作要求第三節(jié)煤的顯微組分

煤的顯微組分(maceral)，是指煤在顯微鏡下能能夠區(qū)別和辨識(shí)的基本組成成分。分為：

有機(jī)顯微組分：在顯微鏡下能觀察到的煤中成煤原始植物組織轉(zhuǎn)變而成的顯微組分。

無(wú)機(jī)顯微組分：在顯微鏡下能觀察到的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)。1、煤的有機(jī)顯微組分

腐植煤的有機(jī)顯微組分分為三組：鏡質(zhì)組vitrinite、惰質(zhì)組inertinite和殼質(zhì)組exinite。在顯微鏡下的特征是：1.1

鏡質(zhì)組：透射光下呈透明到半透明，呈黃色或橙紅色，較均一，不含或少含礦物質(zhì)，見(jiàn)垂直裂紋。普通反射光下呈灰色，油浸反射光下呈深灰色，無(wú)突起。1.1.1鏡質(zhì)組（vitrinite又稱(chēng)凝膠化組分）的形成通過(guò)凝膠化作用形成。成煤植物的組織在氣流閉塞、積水較深的沼澤環(huán)境下，產(chǎn)生極其復(fù)雜的變化。主要發(fā)生兩方面的變化：

（1）一方面是植物組織在微生物作用下，發(fā)生：分解水解化合形成新的化合物并破壞植物組織器官的細(xì)胞結(jié)構(gòu)；（2）另一方面植物組織在沼澤水的浸泡下吸水膨脹，使植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)變形、破壞乃至消失，或進(jìn)一步再分解為凝膠的過(guò)程。植物組織經(jīng)凝膠化作用并經(jīng)煤化作用后形成凝膠化組分（鏡質(zhì)組）。鏡質(zhì)組是煤中最主要煤巖組分，含量50－80％，甚至90％。1.1.2鏡質(zhì)組的顯微組分鏡質(zhì)組按其凝膠化作用程度的不同，根據(jù)其鏡下的結(jié)構(gòu)和形狀又可為以下幾種顯微組分：結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體、無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體和鏡屑體。（1）結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體鏡下可以看出植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的鏡質(zhì)組組分。根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存的完整程度，可以分為兩種亞組分：1）結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體1：細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰，保存完好，胞腔呈圓形、橢圓形、矩形或紡錘形，排列整齊，胞壁不膨脹或微膨脹。胞腔大多被膠質(zhì)鏡質(zhì)體、樹(shù)脂體、微粒體或粘土礦物所充填。2）結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體2：胞壁膨脹，胞腔變小壓扁呈線形，且大小不一，排列不整齊。當(dāng)胞腔內(nèi)無(wú)充填物時(shí)，壓縮后的胞腔殘痕呈平行短線。1.1.2鏡質(zhì)組的顯微組分（2）無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體由于植物組織經(jīng)歷了強(qiáng)烈的凝膠化作用，在普通光學(xué)顯微鏡看不出植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的鏡質(zhì)組顯微組分。它常作為其他各種顯微組分碎片和共生礦物的基質(zhì)膠結(jié)物或充填物。根據(jù)形態(tài)、產(chǎn)狀和成因的不同無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體可再細(xì)分四種亞顯微組分：均質(zhì)鏡質(zhì)體、膠質(zhì)鏡質(zhì)體、基質(zhì)鏡質(zhì)體和團(tuán)塊鏡質(zhì)體。1.1.2鏡質(zhì)組的顯微組分（3）鏡屑體鏡屑體又稱(chēng)碎屑鏡質(zhì)體，是由鏡質(zhì)組碎屑顆粒（小于10微米）所組成，多呈粒狀或不規(guī)則形狀，偶呈棱角狀。多數(shù)來(lái)源于成煤早期階段，巳被分解的植物細(xì)碎片和腐植泥炭的碎顆粒，很少是壓力下被擠碎的鏡質(zhì)組碎片。碎屑鏡質(zhì)體常被基質(zhì)鏡質(zhì)體和膠質(zhì)鏡質(zhì)體膠結(jié)，由于其顏色、突起、反射率和基質(zhì)鏡質(zhì)體相近，往往被視為基質(zhì)鏡質(zhì)體。鏡屑體在煤中是少見(jiàn)的鏡質(zhì)組組分。1、煤的有機(jī)顯微組分1.2殼質(zhì)組：透射光下透明transparent到半透明，呈黃色或橙紅色，輪廓清晰，外形特殊。普通反射光下大多有突起，呈深灰色，油浸反射光下－灰黑色或黑灰色。殼質(zhì)組是成煤植物中，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的組成部分，在泥炭化和成巖階段保存在煤中的組分幾乎沒(méi)有發(fā)生什么質(zhì)的變化。在典型的腐植煤中，殼質(zhì)組是次要的顯微組分，在腐泥煤和油頁(yè)巖中富含殼質(zhì)組。1.2.1殼質(zhì)組（exinite又稱(chēng)穩(wěn)定組）的成因

殼質(zhì)組又稱(chēng)穩(wěn)定組，是由成煤植物中化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的組織器官轉(zhuǎn)化而來(lái)的。在泥炭化作用階段，因化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，沒(méi)有遭受生物化學(xué)作用的破壞而保存在煤中，經(jīng)煤化作用后轉(zhuǎn)化為殼質(zhì)組。1.2.2殼質(zhì)組（exinite又稱(chēng)穩(wěn)定組）的顯微組分煤中常見(jiàn)的殼質(zhì)組顯微組分有：孢子體；花粉體樹(shù)脂體；角質(zhì)體木栓體等。1.3惰質(zhì)組：透射光下呈黑色，不透明。反射光下突起高，呈白色，油浸反射光時(shí)呈亮白色。1.3.1惰質(zhì)組（inertinite又稱(chēng)絲質(zhì)組）的成因

惰質(zhì)組是通過(guò)絲炭化作用或火焚作用形成。（1）絲炭化作用fusinization：成煤植物的組織在積水較少、濕度不足的條件下，木質(zhì)纖維組織經(jīng)過(guò):

脫水作用dehydration和緩慢的氧化作用后，又轉(zhuǎn)入缺氧的環(huán)境，進(jìn)一步經(jīng)煤化作用后轉(zhuǎn)化為惰質(zhì)組分。

絲炭化作用也可以作用于已經(jīng)受不同程度凝膠化作用的組分上，但經(jīng)絲炭化作用后的組分不能再發(fā)生凝膠化作用成為凝膠化組分。

1.3.1惰質(zhì)組（inertinite又稱(chēng)絲質(zhì)組）的成因

（2）火焚作用burning：有的絲炭化組分是由于古代沼澤森林火災(zāi)后，由燒焦的炭化組織轉(zhuǎn)化而來(lái)的，稱(chēng)為火焚絲質(zhì)體。在顯微鏡下觀察，該類(lèi)絲炭化組分細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整清晰，且由于沒(méi)有經(jīng)受凝膠化作用，細(xì)胞壁沒(méi)有發(fā)生吸水膨脹，因此，胞壁薄。煤中含量在10－20％，對(duì)煤的性質(zhì)有重要影響。1.3.2惰質(zhì)組（inertinite又稱(chēng)絲質(zhì)組）的顯微組分

（1）絲質(zhì)體絲質(zhì)體是由植物的根、莖干、枝的木質(zhì)部，經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的絲炭化作用而形成的。常指具有清晰而且比較規(guī)則的木質(zhì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的絲炭化組分。絲質(zhì)體在透射光下細(xì)胞壁為黑色，不透明；反射光下突起高而反射力強(qiáng)。保存著明顯的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，胞腔大而且胞壁薄，胞腔形狀有長(zhǎng)方形、圓形或扁圓形。薄壁絲質(zhì)體有時(shí)易破碎成弧狀、星狀結(jié)構(gòu)，其胞腔常被粘土礦物或黃鐵礦填充。1.3.2惰質(zhì)組（inertinite又稱(chēng)絲質(zhì)組）的分類(lèi)

（2）半絲質(zhì)體絲炭化作用強(qiáng)烈時(shí)形成絲質(zhì)體，作用中等或較弱時(shí)形成半絲質(zhì)體。半絲質(zhì)體是絲質(zhì)體與結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體之間的過(guò)渡型絲炭化組分。細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存較差；磨蝕硬度、顯微硬度中等。透射光下呈褐色至黑色，具各向異性；反射光下呈灰白色或淺灰色，突起較高。油浸反光下，與絲質(zhì)體相比顏色偏灰，突起略低。半絲質(zhì)體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)大多沒(méi)有絲質(zhì)體保存完好,碳、氫含量處于絲質(zhì)體和結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體之間。1.3.2惰質(zhì)組（inertinite又稱(chēng)絲質(zhì)組）的分類(lèi)

（3）其他惰質(zhì)組還有：粗粒體、菌類(lèi)體、微粒體和惰屑體等顯微組分。2、煤中的礦物質(zhì)——無(wú)機(jī)顯微成分

煤的無(wú)機(jī)顯微成分主要是指粘土礦物、黃鐵礦、石英、方解石等，在顯微鏡下可以進(jìn)行區(qū)分。

粘土類(lèi)礦物：高嶺石，伊利石，水云母，…

硫化物類(lèi)礦物：黃鐵礦，白鐵礦，…

碳酸鹽類(lèi)礦物：方解石，菱鐵礦，…

氧化物類(lèi)礦物

：石英，…

硫酸鹽類(lèi)礦物：石膏，…3、顯微煤巖類(lèi)型3.1顯微煤巖類(lèi)型的定義煤的顯微組分，尤其是殼質(zhì)組、微粒體和粗粒體很少單獨(dú)存在，更多的情況是與其他顯微組分共生。顯微鏡下劃分出的不同顯微組分或顯微組分組的各種組合，稱(chēng)為顯微煤巖類(lèi)型。每一種顯微煤巖類(lèi)型都有自己的組成特點(diǎn)和化學(xué)工藝性質(zhì)，并反映一定的沉積環(huán)境。為了便于將煤巖分析應(yīng)用于煤的加工利用，特別是用于煉焦煤的配煤，煤巖學(xué)家C.A.賽勒1954年在給國(guó)際煤巖學(xué)委員會(huì)術(shù)語(yǔ)分會(huì)的信中，首先提出顯微煤巖類(lèi)型一詞，為國(guó)際煤巖學(xué)委員會(huì)(ICCP)采納。3、顯微煤巖類(lèi)型3.2國(guó)際顯微煤巖類(lèi)型分類(lèi)國(guó)際煤巖學(xué)委員會(huì)的顯微煤巖類(lèi)型分類(lèi)是國(guó)際煤巖學(xué)界中廣泛使用的顯微煤巖類(lèi)型分類(lèi)，也是中國(guó)所采用的標(biāo)準(zhǔn)（表4-12）。顯微煤巖類(lèi)型視其主要是由一種、兩種或三種顯微組分組構(gòu)成，相應(yīng)地命名為單組分、雙組分或三組分3類(lèi)。單種組分含量超過(guò)95％，稱(chēng)為單組分組類(lèi)型，分為：微鏡煤、微殼煤、微惰煤。3、顯微煤巖類(lèi)型

雙組分顯微煤巖類(lèi)型主要是由兩組顯微組分構(gòu)成的，這兩組顯微組分之和大于95%，兩個(gè)顯微組分組之間的含量比可有較大的變化，但都必須大于總量的5%。如微亮煤的鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組含量都不能小于5%，也都不能單獨(dú)達(dá)到95%。但雙組分顯微煤巖類(lèi)型可根據(jù)其中的一種顯微組分組占優(yōu)勢(shì)而劃分為兩個(gè)亞組，例如微亮煤中以鏡質(zhì)組為主時(shí)，稱(chēng)為微鏡亮煤；以殼質(zhì)組為主時(shí)，稱(chēng)微殼亮煤。同樣，雙組分的微暗煤可分出以殼質(zhì)組占優(yōu)勢(shì)的微暗煤（微殼暗煤）和以惰質(zhì)組占優(yōu)勢(shì)的微暗煤（微惰暗煤），等等。3、顯微煤巖類(lèi)型三組分顯微煤巖類(lèi)型規(guī)定三組顯微組分的含量各自都大于5%，稱(chēng)微三合煤。其中微暗亮煤表明鏡質(zhì)組含量多于殼質(zhì)組和惰質(zhì)組，微亮暗煤是惰質(zhì)組含量多于鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組，而微鏡惰殼煤則以殼質(zhì)組占優(yōu)勢(shì)。第三節(jié)顯微煤巖組分的反射率Reflectance

在反射光下，顯微組分表面的反射光強(qiáng)度和入射光強(qiáng)度之比稱(chēng)為反射率。反射率可以在空氣中即干物鏡下測(cè)定，以R(%)表示；也可以在油浸物鏡下測(cè)定，以Ro(%)表示。從長(zhǎng)焰煤到無(wú)煙煤，Ro增加十幾倍，而R只增加兩三倍。在與煤層層面成任意交角的切面上最大反射率不變，而最小反射率則隨交角不同而變化。在三種有機(jī)顯微組分中，隨煤化程度的變化，只有鏡質(zhì)組呈現(xiàn)較為均勻的變化，因此，一般將油浸物鏡下測(cè)定的鏡質(zhì)組最大反射率Romax作為分析比較的指標(biāo)。第三節(jié)顯微煤巖組分的反射率Reflectance

煤的反射率是煤巖學(xué)定量研究煤性質(zhì)的重要指標(biāo)，特別是在反映煤的變質(zhì)程度、預(yù)測(cè)煤的粘結(jié)性，用于煤炭分類(lèi)、指導(dǎo)煤炭加工利用等方面，具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。腐植煤的宏觀煤巖成分與顯微組分之間的關(guān)系3煤巖學(xué)的應(yīng)用（1）煤的成因研究在顯微鏡下觀察煤的薄片,可以確定成煤植物的種類(lèi)，根據(jù)煤中保存的植物遺體(表皮,孢子,花粉)，確定成煤植物的種屬。（2）煤的可選性研究煤中礦物質(zhì)的種類(lèi)、粒度、數(shù)量及其分布特征對(duì)煤的可選性影響極大。通過(guò)研究顯微組分(包括無(wú)機(jī)顯微組分)的組成與其可選性關(guān)系的研究，可以預(yù)測(cè)煤的可選性，選擇合理的破碎粒度、選煤工藝和流程。3煤巖學(xué)的應(yīng)用（3）評(píng)價(jià)煤質(zhì)、指導(dǎo)煤炭加工利用在煤質(zhì)評(píng)價(jià)和指導(dǎo)煤炭加工利用時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)一些僅用化學(xué)分析的方法所不能解釋的現(xiàn)象，而需應(yīng)用煤巖學(xué)的方法才能解決。正常配煤反射率分布圖反常配煤反射率分布圖結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體徐州夏橋太原組16煤層透射光95×無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體－均質(zhì)鏡質(zhì)體徐州張小樓下石盒子組1煤層透射光135×無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體－均質(zhì)鏡質(zhì)體湖南漣邵恩口龍?zhí)督M2煤層油浸反射光270×惰質(zhì)組，絲質(zhì)體－微絲煤山西朔縣楊澗山西組4煤層

透射光55×惰質(zhì)組－絲質(zhì)體，“星狀”結(jié)構(gòu)貴州盤(pán)縣

龍?zhí)督MC12煤層油浸反射光270×殼質(zhì)組－孢子體孢子囊徐州張小樓山西組7煤層

反射熒光藍(lán)光激發(fā)135×殼質(zhì)組－角質(zhì)體，滲出瀝青體徐州張小樓山西組7煤層

反射熒光藍(lán)光激發(fā)230×CoalchemicalconstituentsMaincontents

（1）煤的工業(yè)分析組成(constituentsofcoalbyproximateanalysis)

（2）煤中礦物質(zhì)的組成及煤灰成分(Mineralconstituentsandashconstituentofcoal)

（3）煤中有機(jī)質(zhì)的元素組成(Elementaryconstituentsoforganicmatterincoal)

（4）煤有機(jī)質(zhì)的族組成（Familyconstituentsoforganicmatterincoal）第一節(jié)煤的工業(yè)分析Proximateanalysisofcoal

煤的工業(yè)分析的定義：在人為規(guī)定條件下粗略測(cè)定煤化學(xué)組成的一種方法

，它將煤的組成區(qū)分為水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳。第一節(jié)煤的工業(yè)分析Proximateanalysisofcoal

工業(yè)分析的特點(diǎn)：工業(yè)分析是一種條件實(shí)驗(yàn)，除了水分以外，灰分、揮發(fā)分和固定碳都是煤中的原始組分在一定條件下的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。理論上，灰分來(lái)源于煤中的礦物質(zhì)；揮發(fā)分和固定碳來(lái)源于煤中的有機(jī)質(zhì)。