《煤化学》第2章煤生成

第二章煤的生成一、腐植煤的成煤作用过程1、从植物死亡，堆积到转变为煤经过一系列复杂的演变过程，此过程称为成煤作用。

成煤作用可划分为两个阶段：即泥炭化作用和煤化作用。

（1）泥炭化作用：高等植物残骸在泥炭沼泽中，经过生物化学和地球化学作用演变成泥炭的过程。

（2）煤化作用：泥炭在以温度和压力为主的作用下变化为煤的过程。

2、煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。

在温度和压力影响下，泥炭进一步变为褐煤（成岩作用），再由褐煤变为烟煤和无烟煤（变质作用）。

褐煤影响煤变质的因素主要有温度、压力和时间。

第三章煤岩学一、煤岩学研究方法分为宏观研究法和微观研究法。

宏观方法：肉眼或放大镜观察；微观方法：用显微镜研究；二、煤的显微组分，按其成因和工艺性质的不同可分为镜质组、壳质组、惰性组三大类，研究煤结构时一般采用镜质组作为研究对象。

第四章煤的结构一、煤的结构包括大分子结构和物理空间结构。

1、煤大分子结构：多个相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成的，这种基本结构单元分为分规则和不规则两部分。

（1）规则部分由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、硫等元素）缩聚而成，称为基本结构单元的核或芳香核。

（2）不规则部分是连接在核周围的烷基侧链和各种官能团（含氧、硫、氮官能团）；含氧官能团：羟基、羧基、羰基、甲氧基、醚键；含硫官能团：硫醇、硫醚、二硫醚、硫醌、杂环醚；含氮官能团：六元杂环、吡啶环、喹啉环；2、煤结构模型的分为化学结构模型和物理结构模型。

化学结构模型：Fuchs Given、Wiser、本田、Shinn结构模型等；物理结构模型：Hirsch模型、交联模型、两相模型、单相模型；二、煤大分子结构的现代概念1、煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩聚物；2、结构单元的核心是缩合芳香核；3、结构单元的周边有不规则部分；4、结构单元之间由桥键连接；5、氧、氮、硫的存在形式；6、低分子化合物；7、煤化程度对煤结构的影响第五章煤的工业分析和元素分析一、煤是由无机组分和有机组分组成。

第二章煤的生成煤是植物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物，它是极其重要的能源和工业原料。

从植物死亡、堆积到转变为煤经过了一系列复杂的演变过程，这个过程称为成煤作用。

成煤作用大致可以分为两个阶段:第一阶段是植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖，其遗体在微生物的参与下不断分解、化合、聚积的过程。

这个过程起主导作用的是生物地球化学作用。

低等植物经过生物地球化学作用形成腐泥，高等植物形成泥炭，因此成煤第一阶段可称为腐泥化阶段或泥炭化阶段。

当已形成的泥炭或腐泥，由于地壳的下沉等原因而被上覆沉积物所掩埋时，成煤作用就转为第二阶段一一煤化作用阶段，即泥炭、腐泥在以温度和压力为主的作用下转变为煤的过程。

成煤第二阶段又包括成岩阶段和变质阶段。

在这一阶段中起主导作用的是物理化学作用。

在温度和压力的影响下，泥炭进一步转变为褐煤(成岩作用)，再由褐煤变为烟煤和无烟煤(变质作用)。

煤与煤之间的性质千差万别，不仅不同煤田的煤质差别较大，即使是同一煤田中不同煤层的煤质，其差异也很大。

若同一煤田同一煤层，但在不同地点采的煤样，其煤质也有较大的差别。

甚至是在同一煤田同一煤层同一地点采样，而采样时，将煤层从上到下分成若干个分层采样，各分层的煤质也有差别。

引起煤质千差万别的原因与成煤物质、成煤环境和成煤作用密切相关。

第一节成煤物质一、成煤的原始物质19世纪以前，人们对于成煤的原始物质并没有正确的认识。

人们对煤成因的认识并不一致，曾提出过很多假说，归纳起来主要有三种：一是认为煤和地壳中的其他岩石一样，一有地球就存在;二是认为煤是由岩石转变而成;三是认为煤是由植物残骸形成的。

随着煤炭的大规模开采，人们在煤层中常常发现保存完好的古植物化石和由树干变成的煤，在煤层底板岩层中发现了大量的根化石、痕木化石等植物化石，证明它曾经是植物生长的土壤。

随着煤岩学的发展，人们利用显微镜在煤制成的薄片中观察到许多原始植物的细胞结构和其他残骸，如孢子、花粉、树脂、角质层、木栓体等;在实验室用树木进行的人工煤化试验，也可以得到外观和性质与煤类似的人造煤。

第一章绪论煤化学的概念：煤化学是研究煤的生成、组成、结构、性质、分类以及他们之间的相互关系的科学。

煤的主要用途：燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化以及其他深加工产品等。

煤炭的产量逐年增加的原因：钢材、水泥、焦炭、电力、电解铝。

CCT（洁净煤技术）:是指在煤炭开采、加工、转化、利用的过程中减少污染和提高效率的新技术的总称。

主要包括①煤炭开采②煤炭加工③煤炭燃烧④煤炭转化⑤污染物排放控制与废弃物处理第二章煤的生成煤的定义：煤是植物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学的作用而转变成的沉积有机矿产。

我国的主要聚煤期：新生代中生代古生代（晚古生代、早古生代）植物的有机族:可以分为四类1、糖类以及衍生物（碳水化合物）2、木质素3、蛋白质4、脂类化合物（包括脂肪、树脂、蜡质、角质、和孢粉质）成煤环境:1、首先需要大量的植物的持续繁衍2、其次是植物遗体不致全部被氧化分解3、地质作用的配合煤炭的成因类型：根据形成的物质基础而划分的煤炭的类型称为成因类型。

主要是：腐植煤、腐泥煤、残植煤、腐植腐泥煤。

煤炭的成煤过程：植物——泥炭——褐煤——烟煤、无烟煤泥炭化--煤化作用(这两个你们看放在那个位置，文档出错了)泥炭的有机组成主要包括：1、腐植酸2、沥青质3、未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素、果胶质和木质素4、变化不多的壳质组，如角质膜和孢粉等变质作用因素：影响变质作用的因素主要有温度、压力和时间第三章煤的结构煤的分子结构模型：煤的大分子是由多个结构相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成的。

这种基本结构单元类似于聚合物的聚合单体，它可分为规则部分和不规则部分煤的结构参数：1、芳碳率：芳碳率是指煤的基本结构中属于芳香族结构的碳原子数与总碳原子数之比。

2、芳氢率：芳碳率是指煤的基本结构中属于芳香族结构的氢原子数与总氢原子数之比。

3、芳环率：芳碳率是指煤的基本结构中芳香环数的平均数量。

研究煤分子结构时，一般采取镜质组作为研究对象，因为镜质组在成煤过程中，变化平稳，组成均匀，杂质含量低，而且在绝大多数煤中镜质组的含量占主导地位。

课 程: 煤 化 学第二章. 煤的形成12014-9-4主要内容 成煤的物质 煤的种类 成煤过程 腐殖煤的生成过程2成煤物质煤的形成煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成 的有机生物岩，是多种高分子和矿物质的混合物。

煤生成过程中的成煤植物来源与成煤条件的差异造成了煤种 类的多样性与煤基本性质的复杂性，并直接影响煤的开采、 洗选和综合利用。

3成煤物质植物的演化低等植物：由单细胞和多细胞构成的丝状体或叶状体植物，没 有根、茎、叶等器官的分化，包括菌类和藻类。

大多生活在水 中，是地球最早出现的生物。

高等植物：多细胞植物，由低等植物长期进化而来，构造复杂， 有根、茎、叶的区别，包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。

大多能长成高大的乔木，是重要的成煤物质来源。

水生到陆生；低级到高级 4成煤物质植物的组成高等植物 低等植物细胞细胞壁：纤维素、半纤维素、木质素 原生质：蛋白质、脂类化合物纤维素、半纤维素和果胶质：糖类物质及其衍生物，也称碳水 化合物低等植物：主要由糖类物质和蛋白质组成，脂类也较高 高等植物：主要由糖类物质和木质素组成5成煤物质植物的有机族组成可分为： 1. 糖类及衍生物；2. 木质素；3. 蛋白质；4. 脂类化合物。

1. 糖类及衍生物包括纤维素、半纤维素和果胶质等。

纤维素是一种高分子的碳水化合物， 多糖， 链式结构表示为： (C6H10O5)n，分子结构为：纤维素的分子结构式612014-9-4成煤物质纤维素稳定，植物死亡后，可水解为单糖，再氧化分解为CO2和 H2O:成煤物质半纤维素，多糖，比如说多维的戊糖，在微生物的作用下可以 分解为单糖：当环境缺氧时，厌氧细菌使纤维素发酵生成甲烷，二氧化碳、丁酸和乙酸。

无论是水解产物还是发酵产物，它们都可以与植物的其他分解产物缩合形成更复杂的物质参与成煤，或成为微生物的营养来源。

78成煤物质果胶质是糖衍生物，呈果冻状存在于植物的果实中。

第一章成煤原始物质与堆积环境成煤作用：从植物死亡堆积到形成煤炭的过程。

分两个阶段：①腐泥化（泥炭化）阶段：主要发生于地表的泥炭沼泽、湖泊以及浅海滨岸地带，主要作用：菌解作用（表生的生物地球化学作用）结果：使低等植物转变为腐泥，高等植物则形成泥炭。

②煤化作用阶段：泥炭由于地层沉降等原因被沉积物覆盖掩埋于地下深处经成岩作用，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；其后有的经历变质作用阶段，是褐煤受高温高压的影响而变为烟煤和无烟煤的过程。

植物组成低等植物：菌类，藻类（构造简单，无根、茎、叶等器官的分化。

如：发菜，海带，紫菜）苔藓、蕨类、裸子植物，被子植物（构造复杂，有根、茎、叶的区别）。

三个大的成煤期：(1)古生代的石炭纪和二叠纪，成煤植物主要是孢子植物。

主要煤种为烟煤和无烟煤。

(2)中生代的侏罗纪和白垩纪，成煤植物主要是裸子植物。

主要煤种为褐煤和烟煤。

(3)新生代的第三纪(古近纪新近纪)，成煤植物主要是被子植物。

主要煤种为褐煤，其次为泥炭，也有部分年轻烟煤。

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。

泥炭沼泽的形成需具备三个条件：气候、地理、构造。

气候：适于植物的生长，地理：有水体，构造：沼泽要持续缓慢沉降。

沼泽分类:一）沼泽体发育过程的形式与阶段；可分为高位型、低位型；低位、中位、高位是根据土壤中水的来源划分发育过程由低级到高级阶段，因此有富养（低位）、中养（中位）和贫养（高位）之分。

低位沼泽：主要由地下水补给、潜水面较高的沼泽；高位沼泽：主要以大气降水为补给来源的泥炭沼泽；中位沼泽或过渡沼泽：兼有低位沼泽和高位沼泽的特点，其水源部分由地下水补给，部分又由大气降水补给的沼泽。

富养（低位）沼泽特征：是发育的最初阶段。

表面低洼，经常成为地表径流和地下水汇集的所在。

水源补给主要是地下水，潜水面较高。

随着水流带来大量矿物质，营养较为丰富，灰分较高。