chap1煤的生成.ppt

1、第一章是煤的生成，這一章的主要內容，1.1成煤物質1.2成煤條件1.3成煤過程，1.1成煤物質，煤是由植物形成的，它是由植物殘體經過生化和物理化學過程演化而來的沉積有機巖石。低等植物種類：包括真菌和藻類，它們是由單細胞和多細胞組成的絲狀或葉狀植物，沒有根、莖和葉等器官的分化。高等植物：包括蘚類、蕨類、裸子植物和被子植物。高等植物從低等植物進化而來已經很長時間了，它們的結構很復雜，根、莖和葉之間有差異。1.1.1植物的主要化學成分，(1)碳水化合物(包括纖維素、半纖維素和果膠)，(2)木質素，(3)脂類化合物，(4)蛋白質，以及(1.1.2)植物類型對煤性質的影響。主要有：腐殖煤、腐泥煤、殘積煤

2、和腐殖腐泥煤。(1)腐殖煤：它是高等植物在成煤過程中通過復雜的生物化學和地質變化而產生的。它分布廣泛，自然保護區(qū)最大。煤化學的主要研究對象。(2)腐泥煤：主要由低等植物形成，如湖泊或淺海灣中的藻類。儲量遠低于腐殖質煤，腐殖質煤沒有什么工業(yè)意義。(3)殘煤：富含高等植物殘體中最穩(wěn)定的生化成分(孢子、表皮、樹皮和樹脂)。自然界中殘留煤的儲量非常少，通常以夾在腐殖煤中的薄層或透鏡體的形式出現。(4)腐殖腐泥煤：由高等植物和低等植物形成的煤。1.2、煤炭形成的環(huán)境和條件，煤炭的生成，必須有氣候、生物、地理、地質等條件相互配合，才能生成具有工業(yè)利用價值的煤炭礦床。這些條件包括：(1)大量植物的連續(xù)繁殖(

3、生物和氣候的影響)；(2)植物殘體不能完全氧化的適宜堆積場所(地理條件沼澤)；(3)地質作用的協(xié)調(地殼的上下運動在頂底板上形成上覆巖層和多個煤層)；(1.3)煤的形成過程，煤化程度，概述，1。成煤物質(植物)2。成煤條件(植物生長和繁殖、植物殘體積累、地殼運動)3。成煤過程(泥炭或腐敗、成巖和變質)，1.3.1峰化，概念：高等植物死亡后，在生物化學作用下變成泥炭的過程稱為泥炭。植物在兩個方面發(fā)生了巨大的變化：(1)細胞結構受到不同程度的破壞，組織和器官(如皮、葉、莖、根等)受到破壞。)已基本消失，變成糊狀泥炭，顆粒小，含水量大，呈粘土狀；(2)作文發(fā)生了很大的變化。例如，植物中豐富的纖維素和

4、木質素在泥炭中顯著減少，蛋白質消失，而植物中不存在的腐植酸大大增加，成為泥炭的最重要成分之一，通常達到40%以上。泥炭腐植酸、瀝青質、未分解纖維素、半纖維素和木質素的有機組成，穩(wěn)定組分，返回，1.3.2煤化作用，包括兩個連續(xù)過程：成巖作用和變質作用。1.3.2.1成巖作用，泥炭在沼澤中層層堆積，且堆積越來越厚。當當地地殼迅速下降時，泥炭將被沉積物覆蓋，如沉積物。在上覆沉積物的壓力下，泥炭經歷了壓實、失水、膠體老化、固結等一系列變化。而微生物的作用逐漸消失，取而代之的是緩慢的物理和化學作用。這樣，泥炭逐漸變成了致密的巖石褐煤。1.3.2.2變質作用，當褐煤層繼續(xù)向地殼深部下沉時，上覆地層壓力和地

5、溫不斷增加，褐煤中的物理化學作用加快，煤的分子結構和組成發(fā)生了很大變化。碳含量明顯增加，氧含量迅速下降，腐殖酸也迅速下降并迅速消失。褐煤逐漸轉化為煙煤。隨著煤層下沉深度、壓力和溫度的增加，煤的分子結構不斷變化，煤的性質也不斷變化，最終變成無煙煤。1.變質因素：煤變質的主要因素是溫度和時間。如果溫度過低(5060)，褐煤的變質不明顯。例如，莫斯科煤田早石炭世的煤已有3億多年，但仍處于褐煤階段。人們普遍認為煤化程度是煤加熱溫度和持續(xù)時間的函數。溫度越高，變質越快。因為變質的本質是煤分子的化學變化，高溫促進了化學反應速度的提高。1.3.2.2變質，2。分子結構發(fā)生變化，側鏈脫落，CH4官能團脫落，C

6、O2、CO芳香核變大，分子量變大。3.煤中的氣體主要是在煤化過程中形成的。在煤化過程中，煤分子的側鏈和官能團不斷分解脫落，產生低分子氣體，即煤層氣，其主要成分是甲烷(70%)。如果煤層周圍的圍巖是密閉的，煤化過程中產生的氣體可能會吸附在煤的孔隙中，或者逐漸聚集形成煤層氣田。1.1.1碳水化合物，包括纖維素、半纖維素和果膠。纖維素是植物細胞壁的主要成分。纖維素的分子式為(C6H10O5)n，它具有長鏈結構，分子量約為120萬。纖維素一般不溶于水，在溶液中能形成膠體，易于水解。在活的植物中，纖維素對微生物有穩(wěn)定的作用，但是當植物死亡時，它們很容易在氧化條件下被微生物分解成CO2、CH4和水。在泥炭

7、沼澤的酸性介質中，纖維素可以分解成纖維二糖和葡萄糖等簡單化合物。半纖維素：它的化學成分和性質與纖維素相似，但它比纖維素更容易分解或水解成糖和酸。果膠：糖的衍生物，類似果凍。在生化作用下水解成一系列單糖和糖醛酸。木質素也是植物細胞壁的主要成分，通常分布在植物根和莖的細胞壁中。木本植物木質素含量高。木質素是一種具有苯基丙烷芳香結構的高分子聚合物，含有甲氧基、羥基等官能團。木質素單體通過不同的鏈連接成三維大分子，比纖維素更穩(wěn)定，不易水解，易于保存。在泥炭沼澤中，它在水和微生物的作用下分解，與其他化合物一起形成腐植酸物質，最終轉化為煤。因此，木質素是從植物到煤的原始材料中最重要的有機成分。木質素，其組

8、成因植物種類不同而異，如圖所示。脂類是不溶于水但溶于有機溶劑如乙醚、苯和氯仿的有機化合物。植物中的脂類主要有以下幾種。脂肪：屬于長鏈脂肪酸的甘油酯。高等植物中的含量低(1-2%)，而低等植物中的含量高(約20%)。在生化作用下，在酸性或堿性溶液中分解成脂肪酸和甘油，并參與煤的形成。蠟質：主要由長鏈脂肪酸和含2426個碳原子的高級一元醇形成的脂類，化學性質穩(wěn)定，不易被細菌分解。樹脂：是植物生長過程中的分泌物。當植物受傷時，膠質樹脂會持續(xù)分泌以保護傷口。針葉植物含有更多的樹脂，而低等植物不含。這種樹脂不溶于有機酸，不易氧化，也不會被微生物破壞，因此可以很好地保存在煤中。角叉菜、軟木和孢粉：它們的化學性質非常穩(wěn)定，不溶于有機酸，微生物很難對其起作用，并且可以在成煤過程中保存。1.1.4蛋白質：由幾種氨基酸結合而成的復合高分子化合物。由于羧基和羥基，蛋白質具有酸性和堿性官能團，是一種高度親水的膠體。高等植物中蛋白質含量低；低等植物的蛋白質含量很高。植物死亡后，蛋白質在完全氧化的情況下完全分解成氣態(tài)物質；在泥炭沼澤和湖水中，蛋白質分解成氨基酸、喹啉和其他含氮化合物，它們參與煤的形成，但對煤的性質沒有決定性的影響。其中一個酸的針葉樹醇、落葉樹芥子醇、