煤的生成

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一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、压力和时间第二章煤的工业分析和元素分析煤的的组成及其复杂，是由无机组成和有机组成构成的混合物。

无机组成主要包括黏土矿、石英、方解石、石膏、黄铁矿等矿物质和吸附在煤中的水；有机组分主要是由C、H、O、N、S 等元素构成的复杂高分子有机化合物的混合物。

工业分析是确定煤化学组组成的最基本方法，他是在规定的条件下，将煤的组分分为水分、灰分、挥发分、固定碳。

煤炭中的水分可分为游离水和化合水。

煤中的游离水是指与煤呈物理态结合的水，它吸附在煤的外表面和内部空隙中。

煤中的游离水可以分为两类，即在常温的大气中易失去的水分和不易失去的水分。

煤的形成煤的形成：煤是古代植物遗体的堆积层埋在地下后，经过长时期的地质作用而形成的。

据研究，几乎所有的植物遗体，只要具备了成煤的条件，都可以转化成煤。

不过，低等植物遗体所形成的煤，分布范围小，厚度薄，很少被人利用。

那些分布广、规模大、利用广泛的煤，都是高等植物的遗体（主要是古代的蕨类、松柏类以及一些被子植物的遗体）形成的。

在地球的历史上，最有利于成煤的地质年代主要是晚古生代的石炭纪、二叠纪，中生代的侏罗纪以及新生代的第三纪。

这是因为，在这几个时期内，地球上的气候非常温暖潮湿，地球表面到处长满了高大的绿色植物，尤其在湖沼、盆地等低洼地带和有水的环境里，封印木、鳞木等古代蕨类植物生长得特别茂盛。

当时，高大的树木倒下以后，就会被水淹没了，这就造成了倒木和氧隔绝的情况。

在缺氧的环境里，植物体不会很快地分解、腐烂。

随着倒木数量的不断增加，最终形成了植物遗体的堆积层。

这些古代植物遗体的堆积层在微生物的作用下，不断地被分解，又不断地化合，渐渐形成了泥炭层，这是煤的形成的第一步。

由于地壳的运动，泥炭层下沉了。

泥炭层被泥沙、岩石等沉积物覆盖起来。

这时，泥炭层一方面受到上面的泥沙、岩石等的沉重压力，另一方面，也是更重要的方面，泥炭层又受到地热的作用。

在这样的条件下，泥炭层开始进一步发生变化：先是脱水，被压紧，从而比重加大，而且石炭的含量逐渐增加，氧的含量逐渐减少，腐殖酸的含量逐渐降低。

完成这几个过程以后，泥炭就变成了褐煤。

褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用，就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化，褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。

开滦、阳泉等煤田，是在古生代的石炭纪至二叠纪时期形成的，这个时期的成煤植物是古代的蕨类植物。

大同的武宁煤田，是在中生代的侏罗纪形成的，这个时期的成煤植物有古代的苏铁、松柏类、银杏类等裸子植物。

抚顺和云南的小龙潭煤田，是在新生代的第三纪形成的，这个时期的成煤植物是古代裸子植物中的松柏类和原始的被子植物。

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。

煤炭知识概述展开全文煤炭概述1.1认识煤炭1.1.1.煤的生成煤炭是古代的有机物（主要是植物）的遗体长期埋藏在地下，处于空气不足条件下，经历复杂的生物化学作用和地质作用，逐步形成的由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体可燃矿物。

煤炭的生成大体可分为两个阶段，第一阶段是泥煤炭化阶段，即由植物转变成泥炭阶段。

当植物枯死之后，堆积在充满水的沼泽中，开始是水存在的氧气不足，后来在水面下隔绝空气，并细菌的作用下，知道植物的各部分不断分解，相互作用，最后植物的遗体变成了褐色或黑褐色的淤泥物质，这就是泥炭。

这个过程叫做泥炭化过程。

这个阶段需要漫长的地质历史时期，需要进行千百万年。

第二阶段，由泥炭转变成褐煤，褐煤转变成烟煤，烟煤再转变成无烟煤阶段。

当泥炭层形成后。

有水经常冲刷大陆的低洼地方，带来了大量的上砂、石，在泥潭层逐渐形成岩层（称为顶板）。

被埋在顶板下的泥炭层在顶板下的泥潭层在顶板岩石层的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列变化，同时它的化学组成也发生了缓慢的变化，逐步变成比重较大，较致密的黑褐色的褐煤。

当顶板逐渐加厚，顶板的静压力逐渐增高，煤层中温度也逐渐升高后，煤质便发生变化，逐渐由成岩作用变成了以温度影响为主的变质作用。

这样褐煤逐渐变成了烟煤、无烟煤。

如果有更高的温度，最终可能变成石墨。

成煤必须具备四个先决条件：（1）植物条件（2）气候条件（3）地理条件（4）地壳运动条件。

1.1.2.煤的化学组成煤中有机质是复杂的高分子有机化合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95％以上；煤中的无机质也含有少量的碳、氢、氧、硫等元素。

碳是煤中最重要的组分，其含量随煤化程度的加深而增高。

泥炭中碳含量为50％～60％，褐煤为60％～70％，烟煤为74％～92％，无烟煤为90％～98％。

煤中硫是最有害的化学成分。

煤燃烧时，其中硫生成SO2，腐蚀金属设备、污染环境。

煤中硫的含量可分为5级：高硫煤，大于4％；富硫煤，为2.5％～4％；中硫煤，为1.5％～2.5％；低硫煤，为1.0％～1.5％；特低硫煤，小于或等于1％。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
煤的成因分类介绍
煤的成因分类主要分为由高等植物生成的腐殖煤和由低等植物生成的腐泥类，以及由上述两类混合形成的腐殖腐泥煤和腐泥腐殖煤以及残殖煤5 大类。

其中以腐殖煤在地球上的比例最多，约占全部煤的95%以上。

各类煤的基本特性如下。

腐殖煤。

古代高等植物死亡后，其残骸堆积在空气不太充足的低地沼泽中，产生不完全的氧化分解作用(称为半败作用)，随后，由于死亡植物残骸的不断堆积，它们完全与空气隔绝而氧气停止进入，这时植物残骸依靠本身含有的氧而发生厌氧细菌的分解作用，从而开始脱水、去羧基(-COOH)，放出二氧化碳、水及甲烷等气体，使残骸的碳含量相对增高，氧和氢含量则逐渐减少，形成了一种凝胶状的物质，这种物质称为泥炭。

随着地壳的下沉，堆积在沼泽中的泥炭就逐渐被黏土、砂石等物质的堆积而形成了岩层。

泥炭在上覆岩层的压力作用下又发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等物理和物理化学作用，使覆盖泥炭的化学组成也发生了不断的变化，最后变成了碳含量更高、氧和氢含量更低而致密度更高的褐煤。

褐煤在岩层压实下又经过高温(200℃左右)、高压(几千至几万大气压)作用下而逐渐演变成烟煤和无烟煤。

地球上真正由高等植物形成的腐殖煤由泥盆纪开始。

世界的煤炭资源中有95%以上为腐殖煤。

腐殖煤的原始成煤物质为高等植物中的纤维素、半纤维素和木质素等的主要成分，它们是在植物死亡后逐渐形成的。

腐泥煤。

由细胞中含有大量原生质的古代菌藻类低等植物和浮游生物死亡后堆积在湖沼、海湾等水体底部的缺氧环境中，经过腐败作用和物理作用及物理化学作用。

煤炭形成的过程和条件煤炭是地球表面地质历史的重要产物之一，是一种以生物质为主要原料的矿物燃料。

在地球历史上，煤炭的形成是一个漫长而复杂的过程，其形成与多种多样的地质条件密不可分。

本文将介绍煤炭形成的过程和条件，以期为该领域的研究提供一些帮助。

1. 生物体死亡煤炭的最初形成需要有大量的生物残体（如木材、植物根、枝干以及动物遗骸等）作为原料。

这些生物残体在形成煤炭的过程中被称为“煤系物质”。

2. 堆积和埋藏当这些生物残体死亡后，它们会被风化和水流等自然力量分解成小碎片。

这些碎片被沉积在河、湖、海等水体中，同时沉积层的增加又使得这些碎片不断地被压缩，形成了“沉积物”。

3. 生成泥炭沉积过程中，生物残体分解产生的有机物被“埋藏”在泥土中。

随着不断的沉积和压缩，这些有机物逐渐被压缩，形成了棕色、软、多孔的泥炭。

4. 生成烟煤、韧性煤、无烟煤当泥炭沉积层不断增厚，同时地壳运动等外部条件影响作用下，它们的热量和压力逐渐增加。

这样，在热量和压力的作用下，泥炭中的有机物质不断转化、聚合、失水反应，逐渐形成了煤炭资源，如烟煤、韧性煤、无烟煤等。

5. 生成褐煤在煤炭形成的早期，由于热量和压力相对较低，煤系物质并没有完全热解和转化成成煤的有机物。

这时形成了含有大量原始有机质的褐煤，它通常颜色较浅、水含量较高、燃烧效率比较低。

煤炭是以生物质为主要原料形成的，生物质在形成煤炭的过程中具有重要意义。

植物遗体如树枝、树叶、杂草等是煤系物质的主要来源，而动物遗体也可参与煤炭的形成。

2. 湿润环境在煤炭形成的过程中，最初的生物遗体被暴露在潮湿的环境中，以达到不分解的目的。

这就需要大量降雨，也就是要有湿润的环境。

3. 压力和温度压力和温度是煤系物质转化成煤的基本条件。

在地质历史中，经过了漫长的时间，煤炭形成了一定深度，底部沉积物的压力增大，压缩煤系物质，使之转化成煤炭资源。

地壳运动和岩浆活动也可以提供热源，使煤炭资源的形成快速进行。