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第三章煤的岩石组成

孢子体sporophyte; 树脂体rosin; 木栓体phellem等 壳 质 组 在 透 射 光 下 透 明 transparent 到 半 透 明 translucent ,呈现黄色到橙红色salmon pink ,轮廓清 楚,外形特殊;在反射光下呈现深灰色,大多数有突起。 花粉体pollen
结性越差。
煤中各种显微组分工艺性质的差异在其它一些方
面也有体现。例如:干馏时或加氢液化时,壳质组的
煤气产率和焦油产率最高,较容易液化,镜质组次之
,而惰质组属惰性组分,很难液化,所以用于液化使 用的煤,应选择惰质组含量低的煤。
第三节
煤岩学的研究方法
宏观研究法和显微研究法
一、煤岩显微组分的分离和富集
(2)另一方面植物组织在沼泽水的浸泡immersion下
吸水膨胀swell,发生胶体化学变化,使细胞腔逐渐缩小,
直至失去细胞结构成为凝胶体。 植物组织经凝胶化作用并经煤化作用后形成凝胶化组 分(镜质组)。镜质组是煤中最主要煤岩组分,含量60 -80%,甚至90%。
镜质组(vitrinite又称凝胶化组分)的形成
一、煤的有机显微组分
指在显微镜下能识别的有机质的基本单位。(60多种)。
根据结构、性质相似的原则,又可将其分组(类) 国内外关于有机显微组分的分类方案很多见(表2-2,表23,2-4)
腐植煤的有机显微组分包括: 镜质组vitrinite 惰质组inertinite 壳质组exinite 。
1、镜质组:透射光transmission light下呈透明
二、 煤中的矿物质——无机显微成分
煤的无机显微成分主要是指粘土矿物、黄铁矿、石英、 方解石等,在显微镜下可以进行区分。 粘土类矿物Clay minerals;:高岭石kaolinite,伊利石, 水云母,… 硫化物类矿物sulfide minerals :黄铁矿pyrite,白铁矿, … 碳酸盐类矿物carbonate minerals :方解石calcite,菱铁 矿,… 氧化物类矿物oxide minerals :石英quartz,… 硫酸盐类矿物sulphate minerals :石膏gypsum,…
二、宏观煤岩组成
2、宏观煤岩类型
通常根据煤的平均光泽强度、各种煤岩成分的比例和组合
情况将煤划分为光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤四 种煤岩类型。宏观煤岩类型实质上是在煤层中的自然共生组合
。只有煤化程度相同的煤才能进行比较。
第三节 煤的显微组分
煤的显微组分(macerals, micropetrological constituents),是指煤在显微镜下能能够区别和辨识 的基本组成成分。按其成分和性质,可分为: 有机显微组分:在显微镜下能观察到的煤中成煤原 始植物组织转变而成的显微组分。 无机显微组分:在显微镜下能观察到的无机矿物质。
氢含量和挥发分减少,密度和反射率增大。
另外还可看出,随着煤化程度的增高,各种显微
组分的化学组成,物理性质的差异在逐渐缩小。
2、工艺性质
黏结性是炼焦煤的一个重要工艺性质。在煤热解
过程中,镜质组和壳质组表现出良好的黏结性,是炼
焦过程中的活性组分;惰质组在热解过程中既不软化, 也不产生胶质体,因此不具有黏结性,属于惰性组分。 所以,当煤化程度相同时,煤中镜质组、壳质组含量 越高,煤的黏结性越好,煤中惰质组含量越高煤的黏
1、分离方法:一般先手选、粉碎解理、再筛选、最后用密 度法精选。 充分解理,将共生在煤颗粒中的不同显微组分分散开来, 才能有效分离。机械研磨是解理的主要方法。 10-2μ m 2、分离步骤 初步分离(手选、筛选) 精细分离 二、煤岩分析样品的制备方法 粉煤光片、块煤光片、煤岩薄片、光薄片
四、煤岩显微组分的反射率 五、煤岩学定量分析方法
角质体cutin
镜煤
亮煤
暗煤
丝炭
凝胶化组分
稳 定 组 分
丝炭化组分
研究表明,煤的有机显微组分与煤的宏观煤岩成分 关系非常密切。如镜煤成分单一,基本上全部由镜 质组组成;丝炭基本上全由惰质组组成;亮煤和暗 煤由三种显微组分以不同的比例组合而成,亮煤中 镜质组含量较多,暗煤中惰质组和壳质组含量较高 。它们之间的关系见图2-1。
(2)微观方法microscopical method -用显微镜研究煤 : 透射光、反射光
透射光下transmission light:薄片slice/thin coal
sections 2×2 cm,厚 0.02 mm。 根据颜色colour、形态
form和结构constructure识别显微煤岩组分
3. 在煤质评价方面的应用 从煤岩学的观点考虑,影响煤质的因素主要有煤岩组成和 煤化程度。研究表明,同一煤系煤化程度相同的煤层,由于煤 岩组成不同,煤的工艺性质出现明显差异。例如:鹤岗煤田兴 山矿处于不同埋藏深度的上、下部煤层的挥发分值出现一定异 常,呈现上部挥发分值低于下部的情况,与正常规律相背离。 为了查明异常的原因,测定了煤岩岩相组成及镜质组反射率,
另外,利用煤岩学方法评定煤的可选性也是非常重要的。 实验表明,煤的可选性与煤中矿物的成因、成分、粒度、数
量及赋存状态关系密切,如果煤中矿物的粒度大、数量少、分布
集中、与煤中有机质的密度差异大,矿物质与煤中有机质就容易 分离,则煤的可选性就好。相反,如果煤中的矿物质粒度小,数
量多,均匀分布于煤的有机质中或充填于有机质细胞腔中,虽经
三、煤岩各种显微组分的化学组成和工艺性质
1、化学组成 研究表明,同一种煤中各种显微组分(镜质 组、惰质组、壳质组)的化学组成、物理性质都有较大差异,呈 规律性变化;另外,随煤化程度的增高,同一种显微组分(镜质 见表2-10从表中可见, A、同一煤化程度的煤中: 碳含量:惰质组最高,壳质组次之,镜质组最低;
没有遭受生物化学作用的破坏而保存在煤中,经煤化作用后
转化为壳质组。 壳质组:透射光下透明transparent到半透明translucent, 呈黄色或橙红色salmon pink,轮廓profile清晰,外形特殊。 普通反射光下大多有突起,呈深灰色,油浸反射光下-灰黑 色或黑灰色。
煤中常见的壳质组分有:
腔显著缩小或基本被凝胶化物质充填,则形成木质镜煤体等显
微组分。 这些经过凝胶化作用形成的产物,不仅在形态特征上存 在差异,而且它们的物理、化学性质也存在差别,但是它们的 工艺性质却比较接近。
3、壳质组( exinite又称稳定组)的成因
壳质组又称稳定组,是由成煤植物中化学稳定性强的组 织器官转化而来的。在泥炭化作用阶段,因化学稳定性强,
通过凝胶化作用gelation形成。成煤植物的组织在气 流闭塞、积水较深的沼泽环境下(多水缺氧) , 产生极 其复杂的变化。主要发生两方面的变化 (1)一方面是植物组织tissue在微生物作用下,发生:
分解decomposition
水解hydrolyzation 化合combination形成新的化合物并破坏植物组织 器官的细胞结构;
组或惰质组或壳质组)的化学组成、物理性质也发生规律性变化。
氢含量:壳质组最高,镜质组次之,惰质组最低;
密度: 惰质组最高,镜质组次之,壳质组最低; 挥发分:壳质组的最高,镜质组第二,惰质组最低;
反射率:惰质组最大,镜质组次之,壳质组最小。
B、不同煤化程度的煤中,随着煤化程度增高,各种显
微组分(镜质组、惰质组、壳质组)的碳含量增加,第四节煤岩学的应用
煤岩学自创立以来,在生产中的应用日益广泛,已在煤田
地质、选煤、炼焦、煤质评价和煤分类方面发挥了重要作用。 1. 在选煤中的应用
选煤:去除煤中矿物杂质的过程。
洗选后的煤称为精煤 精煤中灰分、硫、磷等有害杂质的含量必须降到能满足各 种工业用煤的质量要求。要达到此目的,需要选择适易的选煤 方法并制定科学的工艺流程。 目前,选煤方法、工艺流程确定的主要依据是煤的可选性 评价结果,如试验数据,可选性曲线等。
transparent到半透明translucent,呈黄色或橙红色 salmon pink ,较均一,不含或少含矿物质,见垂直裂纹。
普通反射光下general reflection light呈灰色,油浸反射光
下呈深灰色,无突起。 镜质组是煤中最主要的显微组分,我国多数地区煤 中镜质组的含量为60~80% 由植物的木质纤维组织,经凝胶化作用形成的。
micropetrological constituents、判断煤的性质;
反射光下reflection light / reflected light :光片 (polished briquet) 直径 2 cm,厚1.5-2 cm 圆柱体。在普 通反射光或油浸物镜oil immersion objectives下,根据颜 色、形态、结构、突起、反光性等特征识别煤岩组分、 判断煤的性质。 光片分为煤光片polished block和粉光片(砖光片) polished briquet 。
腐植酸、沥青质
2、惰质组:惰质组也是煤中比较常见的一种显微组分, 惰质组在煤中的含量约为10%~~20%由植物的木质纤维组织经 过丝炭化作用形成的。 透射光下呈黑色,不透明。反射光下突起高,呈白色,
油浸反射光时呈亮白色。
惰质组(inertinite又称丝质组)的成因 惰质组是通过丝炭化作用形成。 两种原因: 其一:最初发生在多氧少水的氧化环境中,植物有机组分在 微生物作用下失去被氧化的原子团而脱水、脱氢,碳含量相对增 加,经过氧化作用后,植物残骸转入覆水较深的弱氧化以至还原 环境,或被泥砂覆盖与空气隔绝,再经过煤化作用转变为惰质组 的显微组分。 其二:沼泽中生长的植物发生火灾后,植物残体被烧焦,变 成类似木炭的炭化物质,它们沉入地下转变成惰质组显微组分。 由于成因、堆积环境、堆积方式等因素的影响,有的惰质组 分细胞壁完整,细胞结构清晰,如丝质体等;有的惰质组显微组 分细胞中填充有黏土矿物;还有的细胞壁破裂为碎屑,虽然它们 的形态特征差异很大,但它们的工艺性质却很相似。
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