煤岩学

煤是一种固体可燃有机岩。

煤岩学是把煤作为一种有机岩石，以物理方法为主研究煤的物质成分、结构、性质、成因及合理利用的科学。

有以下几种分类方式：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。

镜煤特点：①质地纯净，结构均一，具贝壳状断口和内生裂隙。

②镜煤性脆，易碎成棱角状小块。

③在煤层中，镜煤常呈凸透镜状或条带状，条带厚几毫米至1～2cm，有时呈线理状存在于亮煤和暗煤之中。

镜煤的显微组成单一，主要是植物的木质显微组织经凝胶化作用形成的。

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，矿化丝炭坚硬致密，比重较大。

在煤层中丝炭的数量一般不多，常呈扁平透镜体，在显微镜下观察，丝炭的显微组成也是单一的，是简单的煤岩成分，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。

特点：①在煤层中，丝炭常呈扁平透镜体沿煤层的层理面分布，厚度多在1～2mm至几毫米之间，有时能形成不连续的薄层；个别地区，丝炭层的厚度可达几十厘米以上。

②丝炭的孔隙度大，吸氧性强，丝炭多的煤层易发生自燃。

性质：致密坚硬、比重大，H低、C高，V低，无粘结性，可选性差，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。

它是在覆水的还原条件下，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。

特点：①较脆易碎，断面比较平坦，②比重较小。

③亮煤的均一程度不如镜煤，表面隐约可见微细层理。

④亮煤有时也有内生裂隙，但不如镜煤发育。

⑤常呈较厚的分层，有时甚至组成整个煤层。

在煤层中，亮煤是最常见的宏观煤岩成分。

亮煤的性质接近镜煤，但质量比镜煤差。

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，富集了壳质组、惰性组或掺进较多的矿物质转变而成。

1 引言1.1 煤岩学简介煤岩学是把煤作为有机岩石为其研究对象,研究其性质、变化及应用的一门学科。

它认为,煤本身是一种由多种性质不同的组分以不同的结构混合组成的、性质复杂多变的有机岩石,而非单一的纯净物;提出了活性组分和惰性组分的概念,并按镜质组、半镜质组、丝质组、壳质组以及矿物,对显微组分进行分类和定量统计分析。

煤本身的一些物理、化学性质及经历的成煤过程,如密度、元素组成和成煤作用、地质年代等,同煤岩显微组分组成及镜质组反射率这两项指标具有非常密切的关系。

应用煤岩学是:抓住煤本身并非单一纯净物这一特征,运用各种常规研究手段来研究煤中各组分及组分间交互作用对煤性质的影响;研究不同变质程度煤及其交互作用对混合煤性质的影响。

1.2 炼焦配煤技术从单种煤炼焦到多种煤配合炼焦是焦化工业的一大进步,现代焦炉几乎都采用多种煤配合炼焦。

配煤技术作为一个科研领域正在不断发展,但近几十年来,配煤技术较多停留在定性的、经验的阶段。

随冶金技术对焦炭质量要求的逐步提高,经验配煤由于不能从根本上解释配煤炼焦生产中出现的反常现象,不能实现从定性到定量的转化,已不能满足焦化生产要求。

对此,作为近代焦化基础理论之一煤岩学,虽然发展仍不够完善和成熟,但由于其对煤的重新认识及其理论的可行性,较现行原料煤分类却更科学和先进。

随着煤岩理论的深入和完善,以及配煤技术的发展,科学配煤离不开煤岩学已得到一致公认。

目前,世界各国开发的配煤技术,凡是论证较充分、效果较好的,无一不以煤岩学为基础。

上世纪80年代,国内的煤岩配煤技术开始得到较快发展。

用煤岩学观点和方法预测焦炭质量,并指导配煤是50多年煤岩学发展的大事,也是焦化工业重大科研成果。

目前,煤岩学已广泛应用于煤的研究及生产实践中。

在焦化工业,煤岩学作为一种有用理论正在被广泛接受并逐渐应用于生产实践。

2 煤岩配煤的基本原理根据煤岩学理论及其对煤的深入认识,煤岩配煤的发展已形成几条公认的基本原理。

煤岩学中有关煤的最主要的几个指标
煤岩学分析近年来发展很快，在煤质评价、优化配煤、炼焦生产中已广泛应用。

其研究方法源于地质学，主要研究工具是光学显微镜。

1、煤岩组成
要据形成的条件、过程和性质不同，显微镜下煤的显微组分可分为：
镜质组：主要由成煤植物的纤维形成，在结焦过程中能熔融、粘结，是活性物质。

丝质组：也主要由成煤植物的纤维形成，但和镜质组形成条件不同。

在结焦过程中不熔融、粘结，基本上保持原来的形态，是惰性物质。

半镜质组：介于镜质组和丝质组之间的一过度性组分。

稳定组：由植物的繁殖器官、保护器官等化学性质稳定的部分形成，挥发分高，是一种活性物质。

肥煤变质程度以后基本上消失，融为镜质组。

矿物：主要为无机矿物。

如石灰石、硫铁矿、石英、硅藻土、硫酸盐等。

煤的岩相组成在成煤过程中第一阶段即泥炭化阶段就已经确定下来。

2、镜质组反射率
该指标可以准确表征煤的变质程度。

一般的，该值高，其变质程度高，一般相应的，挥发分低，固定碳含量高，氢含量低。

3、镜质组反射率分布
该指标可以比较准确的反映炼焦煤的质量。

在控制炼焦煤质量方面，可以用来鉴定混煤。

单一煤有且只有一个峰，由几种煤混配而成，就有几个峰（见图）。

基本上单一煤严重混洗混配煤
利用反射率分布鉴定混煤，是目前唯一一种科学准确的方法，在控制炼焦精煤质量方面有着重要的意义。

变质程度不同的煤混合，反射率分布范围明显变大，甚至出现两个、多个峰；而变质程度相近的煤混合，反射率分布基本上还只出现一个峰，由于变质程度接近，其结焦性相近，所以也就没有必要再区分它们了。

煤的岩石学组成及煤岩学研究方法煤，这个在我们生活中常见又常被忽视的“黑金”，其实可有不少故事可讲。

说它是岩石吗？好像不完全是。

说它是矿物吧，也不完全对。

毕竟它的形成可不简单，背后可是有着漫长的地质历史。

咱们从煤的岩石学组成说起，话说它并不是单一的东西，而是各种有机物、无机物和水分的混合体。

你别看它黑乎乎的，里面的成分可复杂了。

一方面，它是由古代植物遗骸经过亿万年埋藏、加压、加热，最后变成了我们今天能烧的煤。

另一方面，它的“内涵”还包括了矿物成分，这些矿物常常是粘土、石英、碳酸盐等无机物。

哎，说到这里，你能想象到一个黑乎乎、黏糊糊、还带着些许金属味的煤块吧。

反正，不管怎么看，它都不至于让人有多舒服的感觉，但它的组成呢，倒是让人忍不住想多了解一番。

说到煤的岩石学组成，那可就得提煤的四大成分——有机质、矿物质、水分和气体了。

有机质是煤的“主干”，也就是煤的“核心”，它大部分是由植物遗骸组成的。

虽然这些植物早已被时间吞噬，但它们的影子却依然留在煤里面。

这些植物在漫长的地质过程里，随着温度和压力的变化，逐渐转变成了煤的不同类型。

咱们常听到的无烟煤、烟煤、褐煤，它们的区别就在于有机质的成熟度和煤的成分。

煤越老，含碳量越高，热值也就越大。

至于矿物质呢，简单来说，就是煤里那些杂七杂八的“杂质”。

有些煤矿的煤，打开一看，矿物成分就像炒菜放的调料一样，五花八门，什么石膏、石英、黏土都有。

水分和气体嘛，煤里可是含有不少水分的，水蒸气含量高的煤，点着了它那可是火力全开。

至于气体，煤一加热，它里面的甲烷、二氧化碳、氮气等可就冒出来了。

这个气体可不简单，拿它来发电，甚至是气化生产化肥，煤不仅能“燃”起来，还能“放气”供咱们用。

提到煤岩学的研究方法，哎呀，那真的是一门学问呢。

咱们先不说那些高深的实验技术，单单是把煤块从矿里挖出来，你得细细观察它的结构。

你想啊，煤长得虽然不显眼，但它的内部可有不少文章可做。

咱们从煤的外观看，得先搞清楚它是软的、硬的，还是中等的。

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。

煤岩学基础一、煤岩学概念煤是由有机物质和无机矿物质混合组成的一种固体可燃有机岩。

煤岩学是把煤作为一种有机岩石，用岩石学的方法研究煤的物理性质、化学组成和工艺性质，进而确定其成因及合理用途的科学。

肉眼观察，煤是由各种宏观煤岩成分组成的，这些宏观煤岩成分组合成不同的宏观煤岩类型。

用显微镜观察时煤则由各种显微煤岩组分组成，这些显微煤岩组分组合成不同的显微煤岩类型。

不同的宏观煤岩成分和宏观煤岩类型由不同的显微煤岩类型组成。

不同的煤层，由于原来聚积条件不同，其煤岩组成也不相同。

在煤化过程中，各种煤岩组成均发生了深刻变化。

二、宏观煤岩特征1．腐植煤的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。

镜煤和丝炭是简单的煤岩成分，暗煤和亮煤是复杂的煤岩成分。

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。

其质地纯净、结构均一，具贝壳状断口和内生裂隙。

丝炭外观像木炭，颜色灰黑，具明显的纤维状结构和丝绢光泽，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，矿化丝炭坚硬致密、相对密度较大。

在煤层中，丝炭常呈扁平状透镜体沿煤层的层理面分布，厚度多在1～2 mm至几毫米之间，有时能形成不连续的薄层；个别地区丝炭层的厚度可达几十厘米以上。

亮煤的光泽仅次于镜煤，一般呈黑色、较脆易碎，断面比较平坦、相对密度较小。

亮煤的均一程度不如镜煤，表面隐约可见微细层理。

亮煤有时也有内生裂隙但不如镜煤发育。

在煤层中，亮煤是最常见的宏观煤岩成分，常呈较厚的分层，有时甚至组成整个煤层。

暗煤的光泽暗淡，一般呈灰黑色、致密坚硬、相对密度大，韧性强，不易破碎，断面比较粗糙，一般不发育内生裂隙。

在煤层中，暗煤是常见的宏观煤岩成分，常呈厚、薄不等的分层，也可组成整个煤层。

2．腐植煤的宏观煤岩类型各种宏观煤岩成分的组合有一定的规律性，造成煤层中有光亮分层也有暗淡分层。

这些分层厚度一般为十几厘米至几十厘米，在横向上比较稳定。