煤岩学

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。

煤岩分析第一部分：煤岩学基本知识1.煤的不均一性煤岩学是把煤看成一种沉积岩，在自然状态下以光学显微镜为主要手段来进行研究的一门学科。

煤这种可燃有机岩石，在岩石组成上常常具有明显的不均一性。

一方面表现在煤是有机物质和无机物质组成的复合体；另一方面还在于组成煤的植物有机残体所具有的复杂性和多样性。

煤的这种不均一性对煤的性质和对煤的加工利用都发生深刻的影响。

煤岩组成是按岩石学原理和方法划分的各种宏观与微观组分，不同煤田或煤层中的煤岩组成很不相同。

煤岩特征反映了煤的生成的演化过程，反映了煤的煤化程度。

2.煤岩显微组分把煤磨制成薄片、光片在透射光、反射光和荧光显微镜下观察，进一步看出煤是由更家复杂的有机和无机组分构成的（主要在反射光做研究）。

岩石学中把构成岩石的各种结晶组分称为矿物，煤岩学中则把显微镜下可以辨认的构成煤的各种有机组分称之为显微组分。

为了统一在显微镜下识别与划分煤岩组成，国际煤岩学会（ICCP）规定主要用显微镜在反射光、物镜25~50、油浸倍下观察煤种各种组分的形态，测定某些煤岩组分的物理化学性质，探讨他们以古植物组织的关系，具体划分显微组分和亚组分。

按照上述方法，烟煤部分，我国制定了烟煤显微组分分类，将煤的显微组分划分为镜质组、半镜质组、惰质组、稳定组四个组分。

它和国际硬煤显微组分分类所不同的是在镜质组V与惰质组I之间，多划出一个过度组分——半镜质组SV，其反射率一般比镜质组略高0.2%~0.3%，这一点可作为划分组别的定量依据；但随煤阶增高时，半镜质组和镜质组就很难加以区分。

为了与国际接轨，中国沿用的“四分法”将改为“三分法”，即将半镜质组并入镜质组，按镜质、惰质和壳质组三种组分加以划分。

3.显微组分的成因煤的镜质组、惰质组、稳定组三个不同显微组分是植物在不同的沉积环境下经过不同的过程而形成的。

植物在沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖、死亡，其遗体在微生物作用下，低等植物形成了腐泥，高等植物形成了泥炭。

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。

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1.显微组分特征及其成因。

（很大，注意组分差别）答：在光学显微镜下能够识别出来的组成煤的基本成分，成为显微组分。

由植物遗体变化而成的为有机显微组分，而矿物杂质则成为无机显微组分。

（一）煤的有机显微组分煤的有机显微组分可划分为三大组：镜质组、壳质组和惰性组。

1、镜质组镜质组是由植物的根茎叶在覆水的还原条件下，经过凝胶化作用而形成。

低中煤阶段时，镜质组在透射光下具橙红、褐红色、，反射光下呈灰至浅灰色。

氧含量较高，氢含量中等，碳含量较低，挥发分产率较高，具最好的粘结性，是炼焦的最主要成分。

分为三种显微组分：结构镜质体、无结构镜质体和碎屑镜质体。

（1）结构镜质体保存有植物的细胞结构，在煤中往往呈透镜状产出。

根据细胞结构保存的完好程度，又可以分为结构镜质体1（细胞结构保存完好，胞腔排列整齐，胞壁不膨胀或稍有膨胀）和结构镜质体2（胞壁膨胀，胞腔变小，胞腔大小不一，排列不整齐。

胞腔闭合后常显示线条状结构，常有角质体镶边，有时显示团块状结构）。

（2）无结构镜质体显微镜下观察不到细胞结构，电子显微镜下可见粒状结构。

据产状，形态和成因的不同，又分为四个亚组分：1）均质镜质体植物木质纤维组织经凝胶化作用变成均一状的凝胶。

呈透镜状或条带状。

轮廓清楚，成分均一，不含任何其他杂质。

发育垂直裂隙。

2）胶质镜质体常充填在植物组织的细胞腔或其他孔隙中，无确定形态，不含杂质。

3）基质镜质体常由富纤维植物转化，无固定形态，充当其他显微组分和矿物质的胶结物。

4）团块镜质体呈圆形或椭圆形单体或群体分布，边界清晰，内部均一。

（3）碎屑镜质体粒度小于10微米的镜质组分碎屑，多呈粒状或不规则状，多余碎屑惰质体等混合堆积。

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。

煤岩学配煤及其应用
1煤岩学
煤岩学是一门应用地质学的分支，专门研究含煤地层的化学成分、结构及单位的性质等因素，以确定它们的形成环境和发育历史，以及以此为基础进一步推断它们的综合配煤特征、分布规律及煤质特征。

2煤岩学配煤
煤岩学配煤，是在煤岩学研究的基础上，参考煤矿理论对煤田矿层进行配煤系统分析，包括煤等级、煤层厚度、累积煤量、煤块等级、块度指标、煤质成分、孔隙结构、产能等工艺性参数，以为开发利用提供依据。

3煤岩学配煤的应用
煤岩学配煤的应用，大致可分为两个方面：一是煤矿开发设计与指导，即利用各种煤岩类型特征和有煤地层空间位置等信息，首先对煤田进行综合分析，从而确定煤矿开采顺序和投资规模；二是技术改进，即根据煤岩学配煤的结果，不断优化开采工艺，提高综合煤量、效率、块度、压缩和合采状况，以较低的开发成本获取更大的经济效益。