第五章 煤的岩石学组成及煤岩学研究方法

煤的岩相组成实验报告
煤是一种由有机质变质形成的燃料，在能源开发和工业生产中具有重要的地位。

研究煤的岩相组成有助于了解煤的形成过程和特性。

本实验旨在通过显微镜观察和分析煤的岩相组成。

材料与方法：
1. 实验样品：煤矿现场采集的煤样。

2. 实验仪器：显微镜、显微摄像机。

3. 实验步骤：
a. 将实验样品放置在显微镜平台上，调节显微镜的放大倍数和焦距，以获得清晰的显微图像。

b. 使用显微摄像机拍摄样品的显微图像，并保存为数字化文件。

结果与讨论：
通过显微镜观察，我们可以看到煤的岩相组成包括化石组分、纤维组分和胶质组分。

化石组分是指在煤中存在的有机化石，如蕨类植物、木材碎片等。

这些有机化石在煤形成过程中保留了原有的形态特征，可以通过显微镜观察到其细微的结构。

纤维组分主要由细菌纤维和纤维素纤维组成。

细菌纤维是由细菌聚集形成的细丝状结构，具有高度的空隙度和孔隙度，对煤的孔隙结构和吸附性能起到重要作用。

纤维素纤维是由纤维素分子聚合形成的纤维结构，具有较高的力学强度和热稳定性。

胶质组分是煤中最主要的组分，由富含碳的有机质聚合形成。

胶质组分具有胶状或胶态结构，能够保留较多的气体和液体，对煤的吸附性能和物理特性具有重要影响。

综上所述，煤的岩相组成是一个复杂的体系，包括化石组分、纤维组分和胶质组分。

这些组分的结构和特性对煤的性质和应用有着重要的影响。

通过显微镜观察和分析煤的岩相组成，可以更深入地了解煤的形成过程和结构特征，为煤的开发利用提供科学依据。

第五章煤与含煤岩系煤是一种沉积成因的可燃有机岩石。

它是由大量有机物质和少量无机物质组成的。

煤不仅是一种主要的能源，而且也是冶金、化学等工业极其重要的原料。

为合理地开发煤炭资源，有必要了解和掌握有关煤与含煤岩系的基本知识，如煤的成因、性质、特征及其赋存规律等。

第一节成煤作用虽然人们早已发现了煤是一种可以燃烧的“石头”，但有关煤是由什么物质转变而成的，并不很清楚。

随着生产和科学技术的发展，人们逐渐认识了这个问题。

首先在煤层及附近的岩石中，找到了保存良好的植物化石，如在煤层中曾发现了压扁的煤化树干；在煤层底板岩石中有时可见到直立的树根化石。

另外，把煤磨成很薄的透明薄片，在显微镜下观察，可以看到煤中保留有大量的植物组织碎片，如木质细胞组织（图5-1）、角质层及孢子花粉等。

所有这些都充分证实了煤是由植物遗体转变而来的。

由上可知，成煤的原始物质是植物；而植物可分为高等植物和低等植物两大类。

二、成煤的必要条件虽然植物遗体可以转变成煤，但并不是有植物就可以形成煤，形成煤必须具备一定的条件。

不同地质时期，有的时代有煤的形成，而有的时代则没有煤的形成。

即使同一地质时期，有的地区有煤的分布，而有的地区则没有煤的分布。

由此可见，煤的形成并不是偶然的，它是受一定条件控制的，综合起来，煤的形成必须具备以下条件：（一）植物条件植物是成煤的原始物质，没有植物的生长繁殖，就不可能有煤的形成。

因此，植物的大量繁殖是形成煤的基本条件。

（二）气候条件气候直接影响植物的生长和分解，只有在温暖、潮湿的气候条件下，植物才能大量生长繁殖。

同时植物遗体也只有在积水的沼泽等地带，才能免遭完全氧化分解，逐渐堆积起来。

而沼泽的发育也要求潮湿的气候。

因此，温暖、潮湿的气候是形成煤的重要条件。

（三）自然地理条件形成分布面积较广的煤层，必须要有适宜植物广泛分布和大量繁殖、又能使植物遗体得以保存的自然地理环境。

自然界中，只有沼泽等具备这种条件。

因此，形成煤必须有适于发育大面积沼泽化的自然地理环境。

《煤化学》试题（A卷）一、选择题（将正确答案的序号填在括号内，每题分，共 30分）。

1．根据成煤原始物质和堆积的环境不同，可把煤分成：（）、腐泥煤类和腐植腐泥煤类三种类型。

2．根据成煤过程中煤化程度的不同，腐植煤可分为：泥炭、褐煤、（）和无烟煤。

3．（）是煤化程度最高的腐植煤。

4．根据成煤过程中影响因素和结果不同，成煤过程可分为：泥炭化作用和（）两个阶段。

5．煤岩学的研究方法有：宏观研究法和（）。

6．根据煤的平均光泽强度、各种煤岩成分的比例和组合情况划分为光亮型煤、（）、半暗型煤和暗淡型煤。

7．煤的显微硬度与煤化程度之间的关系是靠背椅式的变化规律，“椅背”是无烟煤；“椅面”是（）；“椅腿”是褐煤。

8．煤的工业分析包括水分、（）、挥发分和固定碳四项。

9．煤的元素分析包括碳、氢、（）、氮、硫等元素的测定。

10．煤样的制备包括破碎、（）、混合、缩分和干燥等程序。

11．煤中的水分按照它的存在状态及物理化学性质，可分为外在水分、（）及化合水三种类型。

12．煤的外在水分与（）的总和称为煤的全水分。

13．碳是煤中有机质组成中含量最高的元素，并随着煤化程度的升高而（）。

（填“增加”或“减少”）14．煤中硫根据其存在状态可分为有机硫和（）两类。

15．煤的热解按其最终温度不同可分为：高温干馏、（）和低温干馏。

16．煤的反应性随煤化程度的加深而（）。

（填“增强”或“减弱”）17．煤的燃点随着煤化程度的增加而（）。

（填“增高”或“降低”）18．中国煤炭分类方案根据煤化程度将煤分成褐煤、（）和无烟煤。

19．煤气的有效成分主要有氢气、（）和甲烷。

20．根据煤在气化过程中使用的气化剂不同，煤气可分为空气煤气、（）、半水煤气和混合煤气。

二、判断题（正确的打“O ”，错误的打“×”，每题 1 分，共 40 分）。

（）1．腐植煤类是指由高等植物的遗体经过泥炭化作用和煤化作用形成的煤。

（）2．腐泥煤类是指由低等植物和浮游生物经腐泥化作用和煤化作用形成的煤。

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。

煤岩学研究方法宏观方法——用肉眼或放大镜观察煤，根据其颜色、条痕色、光泽、硬度、断口等特征，识别煤岩类型、判断煤的性质微观方法——在显微镜下依据煤的形态特征和光学性质研究显微煤岩组分、显微煤岩类型、显微物理性质等。

第四章煤的组成有机质矿物质煤的结构大分子结构物理空间结构化学结构一般以镜质组作为研究对象含量多组成均匀，变化平稳煤大分子结构的概念煤是由分子量不同、分子结构相似但又不完全相同的一组“相似化合物”的混合物组成多个相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成的立体结构煤大分子结构的基本概念基本结构单元类似于聚合物的聚合单体，分规则和不规则两部分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不规则部分是连接在核周围的烷基侧链和各种官能团随着煤化程度的提高，构成核的环数增多，连接在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少含硫官能团硫醇（R—SH）硫醚（R—S—R’）二硫醚（R—S—S—R’）硫醌杂环硫含氮官能团主要以六元杂环、吡啶环或喹啉环等形式存在煤结构模型的分类1、化学结构模型Fuchs结构模型Given结构模型Wiser结构模型本田结构模型Shinn结构模型2、物理结构模型Hirsch模型交联模型两相模型缔合模型其它网络模型（Cody的刚性链模型、Painter 的离子聚合物模型）煤大分子结构的现代概念一、煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩聚物二、结构单元的核心是缩合芳香核三、结构单元的周边有不规则部分四、结构单元之间由桥键连接五、氧、氮、硫的存在形式六、低分子化合物七、煤化程度对煤结构的影响第五章煤是由无机组分和有机组分组成。

有机组分是煤炭利用和加工的主要对象。

为指导煤炭综合利用和进行煤质分析，通常采用工业分析和元素分析方法。

工业分析——初步判断煤的性质、种类和工业用途。

该分析方法简便，应用较广，对煤炭贸易有直接指导作用。

元素分析——了解煤的主要元素组成。

煤的煤岩学特征与煤质评价研究进展煤作为一种重要的能源资源，在能源领域有着不可替代的地位。

煤的煤岩学特征和煤质评价是研究煤的性质和利用价值的重要方面。

本文将探讨煤的煤岩学特征与煤质评价的研究进展。

一、煤的煤岩学特征煤是由植物残体在地质作用下形成的一种有机岩石。

煤的煤岩学特征主要包括组分、结构和显微组织等方面。

1. 组分煤的组分主要包括固体有机质、挥发分和灰分。

其中，固体有机质是煤的主要组分，其含量决定了煤的热值和燃烧特性。

挥发分是煤在加热过程中释放的气体和液体，其含量与煤的可燃性和燃烧特性密切相关。

灰分是煤中的无机物质，对煤的利用具有重要影响。

2. 结构煤的结构主要包括有机结构和无机结构。

有机结构是指煤中的有机质分子结构，包括芳香环、脂环和杂原子等。

无机结构是指煤中的无机矿物颗粒和胶结物质，对煤的物理性质和化学性质具有重要影响。

3. 显微组织煤的显微组织是指煤中的微观结构和组织特征。

煤的显微组织主要包括孔隙、纤维组织和胶结组织等。

孔隙是煤中的空隙，对煤的吸附性能和透气性具有重要影响。

纤维组织是指煤中的纤维状有机质，其存在形成了煤的纹理和纹理特征。

胶结组织是指煤中的胶结物质，对煤的物理性质和化学性质具有重要影响。

二、煤质评价的研究进展煤质评价是对煤的性质和利用价值进行评估和判定的过程。

煤质评价的研究进展主要包括煤质分析技术的发展和煤质评价模型的建立。

1. 煤质分析技术的发展随着科技的进步，煤质分析技术不断发展和完善。

传统的煤质分析方法主要包括工业分析、实验室分析和显微镜观察等。

而现代的煤质分析技术主要包括元素分析、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电子显微镜等。

这些新技术的应用使得煤质分析更加准确和全面。

2. 煤质评价模型的建立煤质评价模型是对煤质进行定量评价的数学模型。

煤质评价模型的建立是煤质评价研究的重要方向。

目前，煤质评价模型主要包括灰分预测模型、挥发分预测模型和热值预测模型等。

这些模型基于统计学方法、人工智能方法和机器学习方法等，能够准确地预测煤的性质和利用价值。