2022年中国矿业大学煤岩与煤化学复习总结 .docx

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1、精品_精品资料_煤岩与煤化学复习总结一、植物演化与成煤作用的关系（书中5 到 8 页） 成煤作用：从植物死亡积累到形成煤炭的过程.腐泥化（泥炭化）阶段：主要发生于的表的泥炭沼泽、湖泊及浅海边岸的带,主要作用：菌解作用（表生的生物的球化学作用）结果：使低等植物转变为腐泥,高等植物就形成泥炭.煤化作用阶段：泥炭由于的层沉降等缘由被沉积物掩盖掩埋于的下深处经成岩作用, 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. 其后有的经受变质作用阶段,是褐煤受高温高压的影响而变为烟煤和无烟 煤的过程.二、世界和中国最重要聚煤期.石炭 - 二叠纪是全世界范畴内最重要的聚煤时

2、期,的势比较平整,植物繁盛,聚煤作用强,为第一大聚煤时期侏罗纪（ 2.05 亿年前 和早白垩世是（ 0.65 亿年前 被认为是世界上其次个重要的聚煤期.在我国,侏罗纪被认为是最重要的聚煤时期, 特殊是我国西部的区,侏罗纪煤炭储量占我国煤炭总储量的 60%左右.被子植物成为 0.23 0.65 亿年间（第三纪）的聚煤的主要物质来源.这个时期被称为世界上第三个聚煤时期.三、植物的组成和化学性质.根：植物进化过程中适应陆生条件所形成的一种器官,具有吸取、支持、 合成和贮藏的功能.其主要功能：从土壤中吸取水、二氧化碳和无机盐类（硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐）,以及钾钙镁等离子而转化为植物生存所必需的物质.茎

3、：主要功能是将水分、无机盐和有机盐类和有机养分物质运输到植物体的各个部分,同时又支持枝叶花果有利于进行光合作用、开花、传粉及果实和种子的散布,此外,仍有贮藏养料的功能.叶：主要功能是光合作用和蒸腾作用,他们都是植物赖以生存所必需的.光合作用是绿色植物的叶片, 在阳光下利用二氧化碳和水合成有机质,并放出氧气的过程, 因此形成了大气中碳循环的重要途径.（ 1）碳水化合物（ 2）木质素：（ 3）蛋白质：（ 4）脂类化合物低等植物主要组成：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.木本植物有机组成：活细胞中原生质为蛋白质,茎叶为纤维素和木质素为主.角质膜、木栓层

4、、孢子、花粉含大量脂类化合物.四、植物遗体的积累环境.（有问题,不确定）泥炭沼泽的形成需具备三个条件：气候、的理、构造.气候：适于植物的生长,的理：有水体,构造：沼泽要连续缓慢沉降.五、沼泽的分类. （书中的全面, 19 到 21 页）一）沼泽体发育过程的形式与阶段.可分为高位型、低位型.二）沼泽体所处的的貌类型及水分养分状况.划分亚型, 例如湖滨凹的沼泽亚型、 阶的沼泽亚型、闭流宽谷沼泽亚型.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_三）植被及其在沼泽体中的分布规律.划分沼泽体,例如睡菜- 苔草沼泽、蒿草 - 木里苔草沼泽.六、植物残骸的积累方式（理论或学说）1、原的生成说（原的积累说

5、） ：认为造煤植物的残骸积累于植物繁殖生存的泥炭沼泽内, 没经过搬运,在原的积累并转变为泥炭,最终成煤.2、异的生成说（异的积累说）认为泥炭层形成的的方, 即植物残体大量积累的的方并不是成煤植物生长的的方,植物残体经过长距离搬运后,再在浅水盆的、泻湖、三角洲的带积累而成.3、微异的生成说（或称“亚原的生成说”）泥炭沼泽内部植物残体、部分泥炭受冲刷搬运并重新积累的现象比较常见七、泥炭有机质中碳、氢、氧、氯、硫等元素含量,结合泥炭类型.答：碳是泥炭有机质中主要的组成元素,其含量多在 50%-60%,最高可达 65%以上.一般碳含量木本泥炭草本泥炭藓类泥炭氢含量主要和泥炭的类型有关,一般变化为4.7

6、%7.5%,由贫养分泥炭至富养分泥炭氢的含量削减.氧含量为 30%40%,含量的高低主要受形成泥炭的植物及其分解程度的影响.氮含量高低及其存在的形状,主要与泥炭类型有关. 富养分泥炭氮含量较高, 一般为 1.5%3.5%,且以蛋白氮和杂环氮为主,占全氮的91.9%,富养分泥炭中草本泥炭氮含量 高于木本泥炭.贫养分泥炭氮含量较低,一般为0.8%1.2%.硫在泥炭有机质中的含量比其他各种固体可燃矿产都低,平均含量为0.3%,最高0.66%,最低 0.08%.一般硫含量在贫养分泥炭中较低,富养分泥炭中较高.八、泥炭化作用的氧化仍原环境,产生不同的显微组分,其详细组分的泥炭化作用特点.？仍原环境镜质组

7、凝胶化作用氧化环境惰质组丝炭化作用 强氧化环境壳质组残植化作用九、古的理环境对泥炭的影响.1） 集合环境与硫含量：硫是煤中的有害成分,成煤沼泽水下为仍原环境,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.由于植物有机组分中只有蛋白质含硫,一般为 0.32.4% ,高等植物含蛋白质少,仅17%.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,主要与海岸泥炭的积累环境有关.红树林泥炭通常富硫.滨海沼泽泥炭硫含量高, 不仅与成煤植物富硫有关, 更重要的是和滨海泥炭沼泽的介质有关.海水中丰

8、富的硫酸根离子是造成滨海泥炭富硫的重要物质基础.海水介质条件、厌氧环境以及微生物活动对于泥炭中硫份的形成有重大的影响.2） 据煤环境与煤的仍原程度：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, 缘由可能是滨海沼泽仍原环境造成.生成的强仍原煤富黄铁矿,粘土矿物以水云母、蒙脱石为主,弱仍原煤以高岭石为主.十、煤的成岩作用与变质作用答：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.年青褐煤, 在较高的温度、 压力及较长的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、变无烟煤的过程称为煤的变质作用.变质作用开头于亮褐煤的形成.十一、

9、煤化作用特点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1） 煤在连续的系列演化过程中,可明显的显现出增碳化 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,演化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.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, 逐步演化到无烟煤阶段只含缩合芳核的结构,最终演化为石墨结构. 煤化作用过程实际上依序排除不稳固结构的过程.即逐步储存稳固结构.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

10、目变少.腐植复合物的稠核芳香系统不断增大,逐步趋于紧密.分子量加大,缩合度提高.分子排列逐步规章化,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,煤显微组分性质出现为均一性趋势.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,这些差异趋于一样,变得愈来愈不易区分.高变质煤的煤岩组分不易识别.5） 煤化作用是一种不行逆的反应.煤化作用只有由浅而深、 或者被终止, 不行能发生由深变质的煤转变为浅变质的煤,不行逆转性.煤化作用不是简洁的化学反应十二、煤化指标及其作用（主要、帮助）答：一般以煤层平均煤样的干燥无灰基（可燃基）挥发分Vdaf 值

11、作为主要指标、镜质体反射率 Romax为帮助指标.主要煤化指标：水分（ Mad,）：水分是低煤化阶段的较敏锐的煤化程度指标.水分是燃烧过程中的有害物质之一,它在燃烧过程中吸取大量的热,对燃烧的影响比灰分大得多.发热量（ Q）：褐煤及低煤化烟煤阶段的煤化指标.镜质组发热量主要打算于水分的含量.随着水分的降低发热量大致成比例的增高.氢含量（ Hdaf ,）：氢含量是无烟煤和变无烟煤阶段较敏锐的煤化指标.无烟煤阶段氢的析出量最大,氢含量削减的最为明显,从4%降至 1%.碳含量（ Cdaf ,）：从亮褐煤到接近气煤与肥煤分界的阶段及无烟煤阶段,碳含量的变化较为明显,可作为煤化程度指标.挥发分（ Vda

12、f ,）：肥煤到贫煤阶段,挥发分是良好的煤化程度指标.挥发分高代表煤中非芳香馏分（脂肪官能团和脂环官能团）含量高.十三、发热量、挥发分、荧光性,影响煤发热量的因素答：挥发分： （全称为挥发份产率）煤样在规定条件下隔绝空气加热,煤中的有机物质受热分解出一部分分子量较小的液态（此时为蒸汽状态） 和气态产物, 这些产物称为挥发物.荧光性：是一种有机质和矿物的发光现象,是用蓝光、紫外光、X 射线或阴极射线激发而发光的性质.在低煤化阶段,壳质组的荧光性是较好的煤化程度指标.煤的荧光性与反射率之间具有相互消长的关系煤的发热量是每单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量,常用 cal/g或 kcal/kg表示.

13、影响煤发热量的因素：煤的发热量与煤成因类型、煤岩成分、煤化程度（煤级）、煤中矿物杂质的含量、煤的风氧化程度有关.煤成因类型：残植煤和腐泥煤的发热量比腐植煤要高.煤岩成分：壳质组镜质组惰质组低煤级时,惰质组的发热量可以比镜质组高煤化程度： 当煤以镜质组为主时, 随煤级上升, 煤的发热量逐步增高, 至中煤级的焦煤、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_瘦煤时达到高峰,以后又稍有下降.煤的发热量随煤中矿物杂志含量的增加而降低.煤受风氧化后,煤的发热量下降.煤炭分类与煤的工业利用十四、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点不同,煤的变

14、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.1、深成变质作用希尔特定律人们早就发觉煤的各种性质及特点随埋藏深度的增加而变化这一现象或规律.德国学者希尔特提出：在的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.希尔特定律的表示挥发分梯度或镜质体反射率梯度.是指煤层因沉降而埋藏于的下深处,由于的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的热（的温）引起.由于的热是由的表向的下深处逐步增高,故又称为为的热变质作用.又由于其影响的广泛

15、性,仍将深成变质作用称为区域变质作用.2、岩浆变质作用由于岩浆热、挥发分气体和压力的影响,使煤发生的变质作用.这种变质作用形成的条件：由于岩浆的侵入、穿过或靠近煤层或煤系.分为两种类型：1） . 与浅成侵入岩有关的接触变质作用.2） . 与的下巨大的深成侵入体有关的区域岩浆热力变质作用.3、动力变质作用动力变质作用是指由于的壳构造变动的直接缘由而造成煤发生变质的作用.构造变动产生的动压力不能促进化学煤化作用的进行,一般只引起物理煤化作用. 所以只有当构造应力作用于煤岩层而产生大量摩擦热后,从而导致煤的变质由于这种热量往往较少,因此动力变质作用主要发生在煤层围岩导热差,且热量易于集中的相对密闭的

16、环境.十五、煤化指标和煤质分析:反映煤化程度的指标：反映煤化程度的指标主要有干燥无灰基挥发分（Vdaf ）、干燥无灰基氢元素含量（ Hdaf ）、目视比色透光率（ PM）（即不透光率） 、恒湿无灰基高位发热量（Q gr,maf）等.此外,在讨论煤质时, 仍常常用到碳元素含量 （ Cdaf）、镜质组最大反射率 （Rmax煤质分析：水分：依据煤的水分含量来大致推断煤的变质程度.灰分：.灰分高,说明煤中可燃成份较低.发热量就低.仍有,在精煤炼焦中,灰分高低打算焦炭的灰分,进而影响焦炭的机械强度.挥发分： 指煤样在规定的条件下, 隔绝空气加热, 并进行水分校正后的挥发物质产率即为挥发分. 煤的挥发分和

17、煤岩组成有关,角质类的挥发分最高, 镜煤、亮煤次之, 丝碳最低.挥发分也是判明煤炭着火特性的首要指标.挥发分含量越高, 着火越易. 挥发分又分为许多指标,有空气干燥基挥发份（Vad）、干燥基挥发份（Vd）、干燥无灰基挥发份（Vdaf ）和收到基挥发份（ Var ）.其中 Vdaf 是煤炭分类的最重要指标之一.煤的镜质体发射率：是反映煤化程度的一个指标.R随着有机组分中碳含量的增高而增高,随挥发分的增高而削减.能较好的反映煤的变质程度.定碳： 一般, 煤中固定炭含量小于煤中有机质的碳含量,只有在高煤化度的煤中两者才趋于接近.十六、标准中各基准符号的意义和大小：空气干燥基： ad ,收到基： ar

18、 ,干燥无灰基： daf ,干燥无矿物质基： dmmf可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_干燥基： d .基准关系空气干燥基（ ad）：以与空气湿度达到平稳状态的煤为基准.干燥基（ d）：以假象无水状态的煤为基准.收到基（ ar ）：已收到状态的煤为基准.干燥无灰基（ daf ）：以假象无水无灰状态的煤为基准.干燥无矿物质基（dmmf）：以假象无水无矿物质状态的煤为基准.大小不太清晰,大家再查一下吧；十七、煤的工业分析各指标含义、范畴（固挥灰） 有四种：水分、灰分、挥发分和固定碳.水分： 在煤质分析中, 煤的水分是进行不同基的煤质分析结果换算的基础数据.可以依据煤的水分含量来大致推

19、断煤的变质程度.灰分：它不是煤中固有成分,是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物挥发分： 指煤样在规定的条件下, 隔绝空气加热, 并进行水分校正后的挥发物质产率即为挥发分.固定炭：从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物称为固定炭,简记符号FC各指标的范畴没有找到； ；十八、 S 元素分析,含硫的质规律S 元素分析：通常测全硫量St 作为煤质评判一重要指标.以煤的肯定干燥基全硫含量作为评定媒质的含硫指标,分四级：低硫煤. St1.5%.中硫煤： St =1.52.5% , 高硫煤： St 2.54.0%富硫煤： St4.0% .含硫的质特点：1、各类煤全硫含量高低不等（0.1 大于 10%,硫

20、含量多少与成煤时的沉积环境有关.2、我国各的煤的含硫量相差很大,最低不到 0.2 ,最高可达 15,多数在 0.53.0 之间.是：3、煤中的硫,以硫化铁硫为主.它是在强仍原环境下生成的.4、在强仍原环境下沉积的海陆交替相或浅海相沉积的煤层,煤中的硫含量就比较高.如华北、华东多数的区晚石炭世太原组,硫含量为2.54%,广西、黔东晚二叠世华南龙潭组含煤的层,硫含量高达78%以上,且大部分为有机硫.内陆环境或滨海三角洲平原环境 下形成的煤,是在弱仍原环境下形成的含煤的层,硫含量就比较低.如华北、西北及东北的中生代煤田,多属陆相沉积.我国第三纪、侏罗纪、晚三叠纪以及华北、华东二叠纪的石盒子组、山西组

21、煤层,其硫含量一般在1.5%以下.十九、中国煤炭分类方案：分类方案主要见书134 到 137 页,考的概率应当不大； 二十、各类煤的数码代号意义 两位数 十位数, 14 代表煤的煤化程度,个位数16 代表煤的粘结性.十位数表示干燥无灰基挥发分的大小,05如：无烟煤 Vdaf10 20的贫煤、瘦煤的十位数为1.Vdaf=2028 的烟煤类的十位数为2, Vdaf=2837 的中高挥发分煤的十位数为3, Vdaf37 的气煤、长焰煤的十位数为4,褐煤的十位数为 5.个位数表示煤的粘结性大小,16如肥煤、气肥煤类的粘结性最强,个位数为6,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_焦煤及其它粘结

22、性较强的煤的个位数为5. 个位数由 4 至 1 的各类煤的粘结性就逐次降低.二十一、中国炼焦烟煤煤种：气煤、肥煤、焦煤、瘦煤.焦炭在炼铁高炉中所起的作用：仍原剂,与铁矿石中的氧作用生成CO和 CO2,把铁仍原出来.热源,焦炭燃烧时产生高温 炼铁高炉温度约 1600 ,保证化学反应的进行,使铁矿石熔化.支撑剂, 焦炭在高温下不变形,保证高炉中气流畅通、生产正常的进行. 所以炼铁必需有肯定粒度的高强度、低灰低硫的优质焦炭.二十二、对炼焦用煤有如下的要求：1) 有较强的结焦性和粘结性：2 煤的灰分要低： 3 煤的硫分要低. 4 配煤的挥发分要合适二十三、煤的光学性质煤的光学性质主要有可见光照耀下的反

23、射率、折射率和吸取率反射率： 煤岩组分的反射率是在垂直照明条件下,煤岩组分磨光面的反射光强度与入射光强度之比,以百分率表示.随着煤化程度的增高,煤的反射率不断的增强.油浸介质中,煤的最大反射率 Romax=0.26% 11.0%,空气介质中煤的最大反射率Romax 6.40% 22.10%.当 Cdaf 85 时,反射率显现最大值和最小值,即双反射现象.随煤级上升,双反射逐步增强.煤的反射率是确定煤化程度最重要的光学常数,它对煤质评判、 煤加工利用、 油气勘探等的质问题均有非常重要的意义.折射率： 煤的折射率是光线通过煤的界面时, 在界面发生折射后进入煤的内部, 其入射角和折射角的正弦之比.

24、随着煤化程度的增高, 煤的折射率也相应增高, 在 Cdaf 85后, 折射率显现最大值和最小值,其差距随煤级增高而增大.吸取率：煤的吸取率一般比较小,随煤化程度的增高,煤的吸取率逐步增大,从 0.02增至 0.39 .当 Cdaf 92后,吸取率显现最大值和最小值,其差值随煤级增高而增大.二十四、 煤的宏观煤岩成分、宏观煤岩类型1、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.镜煤和丝炭是简洁的煤岩成分,暗煤和亮煤是复杂的煤岩成分.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.镜煤的显微组成单一, 主要是植物的木质显微组织经凝

25、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, 在煤层中丝炭的数量一般不多丝炭的显微组成也是单一的, 是简洁的煤岩成分, 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.性质：致密坚硬、比重大,H 低、 C高, V 低,无粘结性,孔隙大.3）亮煤亮煤的光泽仅次于镜煤, 一般呈黑色, 亮煤的组成比较复杂. 它是在覆水的仍原条件下, 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.亮煤的性质接

26、近镜煤,但质量比镜煤差.在煤层中,亮煤是最常见的宏观煤岩成分.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,富可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_集了壳质组、惰性组或掺进较多的矿物质转变而成.2、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,呈均一状,内生裂隙发育,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

27、暗煤和丝炭.光泽强度比光亮型煤稍弱.常呈条带状结构.具棱角状断口.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,光泽较暗淡,常具有条带状或透镜状结构.半暗型煤的硬度、韧性和比重都较大,煤质较差.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,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.3、褐煤的宏观煤岩类型按褐煤的煤化程度由低到高,可将褐煤细分为软褐煤（或土状褐煤） 、暗褐煤和亮褐煤三个阶段.国际煤岩学委员会提出软褐煤岩类型分类系统,分 4 种类型：碎屑煤,木质煤, 丝质煤,富矿物煤.二十五 . 煤的结构参

28、数由于不能精确的表示煤的基本结构单元,描述其结构单元常采纳四个“结构参数” 说明：1） 芳碳率：芳香族碳原子与总碳原子数之比.2） 芳氢率：芳香族氢原子与总氢原子数之比.3） 芳环率：芳香环数与总环数之比4） 环缩合度指数：环形成缩合环的程度其他参数（次要） ：环指数、芳环紧密度、芳簇大小、聚合强度、聚合度等二十六、 煤的其他化学性质煤的加氢化学反应： 煤加氢分轻度加氢和深度加氢两种.轻度加氢几乎不破坏煤的大分子结构,而深度加氢就会对煤的大分子结构完全破坏,形成小分子化合物.煤的磺化化学反应： 煤的磺化是煤与浓硫酸或发烟硫酸作用发生的反应,生成磺化煤的过程煤的高真空热分解：在高真空下使煤进行热分解,也称为煤的分子蒸馏.二十七、热解热解过程将煤在惰性气氛中 （隔绝空气的条件下）连续加热至较高温度而发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程称为煤的热解, 或称热分解、干馏.煤的热解过程大致可分为三个阶段：第一阶段：室温活泼分解温度Td（ 300350 ）这一阶段主要是煤的干燥脱吸阶段.其次阶段：（ Td 550-600 ）这一阶段的特点是活泼分解以分解和解聚反应为主, 生成和排出大量挥发物（煤气和焦油）.气体主要是CH4及其同系物.第三阶段： （温度范畴为6001000 ）这一阶段称为二次脱气阶段以缩聚反应为主, 半焦分解生成焦炭,析出的焦油量极少.可编辑资料 - - - 欢迎下载