煤化学和煤阶省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二节煤化学与煤阶第二节煤化学与煤阶依据肉眼观察煤炭带光泽亮度或暗度来描述煤组成分类，可分为四种煤岩类型：镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。镜煤主要由镜质体组成，也存在少许惰质组和壳质组显微组分，显亮黑色条带状。镜煤易碎且脆，所以在割理形成起着主要作用。亮煤是煤炭中较亮煤岩类型，不过亮煤不如镜煤明亮。它含有较少镜质组和较多惰质组和壳质组。惰质组存在，妨碍裂缝形成；惰质组坚硬，不易粉碎。暗煤是一个光泽暗淡煤岩类型。它比镜煤或亮煤含有更多矿物质和惰质组。暗煤坚硬，难以破碎。所以，它以块状而不是细粒形式存在。暗煤不利于煤层渗透性。丝炭类似木炭，纤维状、柔软、易破碎。在煤层气形成过程丝炭是最不主要煤岩类型。煤工业分析属于煤化学组成研究内容之一，是水分、灰分、挥发分和固定碳四个项目煤质分析总称。通常煤水分、灰分、挥发分是直接测出，而固定碳是用差减法计算出来。工业分析中灰分、固定碳、挥发物和水分百分比，有以下几个基准：收到基准——基于煤由水分、固定碳、挥发物质和灰分四个部分组成所测得百分数，煤在试验室储存环境，靠近煤在煤层中储存条件。无灰分基准（af）——基于煤由水分、挥发物质和固定碳组成，所测得各组分百分比。干燥基准（d）——基于煤由挥发物质、固定碳和灰分三部分组成，所测得组分百分比。干燥无灰基准（daf）——基于煤由固定碳和挥发物质两部分组成，所测得组分百分比。经过元素分析能够了解煤化学组成及其含量，经过工业分析能够初步了解煤性质，大致判断煤种类和用途。煤工业分析包含对水分、灰分、挥发分测定和固定碳计算四项内容。（1）水分水分是指单位重量煤中水含量。煤中水分有外在水分、内在水分和结晶水三种存在状态。普通以煤内在水分作为评定煤质指标。煤化程度越低，煤内部表面积越大，水分含量越高。（2）灰分灰分是指煤在要求条件下完全燃烧后剩下固体残渣。它是煤中矿物质经过氧化、分解而来。可将煤层灰分含量分为高灰份（＞40％）、较高灰分（40～25％）、中灰分（25～15％）、低灰分（＜15％）。（3）挥发分挥发分是指煤中有机物质受热分解产生可燃性气体。它是对煤进行分类主要指标。煤挥发分产率与煤化程度有亲密关系，煤化程度越低，挥发分越高，伴随煤化程度加深，挥发分逐步降低。（4）固定碳测定煤挥发分时，剩下不挥发物称为焦渣。焦渣减去灰分称为固定碳。它是煤中不挥发固体可燃物，能够用计算方法算出。用数量表示煤化过程程度或成熟度称为煤阶，即煤“化学”改变阶段，或是煤变质系列中阶段。煤阶划分与煤微观组成相关。煤显微组分中主要包含镜质组、壳质组和惰质组。镜质组化学结构主要由具短脂肪链与含氧官能联结芳香结构所组成，因主要起源于木质-纤维素组织而含有低氢、高氧特征。高氢镜质组可能含有氢化芳香结构，比较富含烃基团。镜质组（尤其是均质镜质体）致密、均匀、块体大，有利于割理顺利延伸和发展；含量介于46.45%~93.75%之间，平均为77.30%以基质镜质体为主，结构镜质体和均质镜质体含量不高。研究表明，镜质组对煤生气量及储层物性贡献最大。镜质组发育煤层，普通内生裂隙较发育，渗透率越高。通惯用于确定煤阶参数为“镜质体反射率”。镜质组分是煤中最常见、最主要组分，含氧量高，碳和氢含量居中，在中国大多数晚古生代煤中，镜质组含量在55%~80%以上。镜质体反射率指在显微镜下，于油浸及546nm波长条件下镜质组反射光强度与垂直入射光强度百分比，以Ro(％)表示，其值随煤阶增高而增加。当Ro>4.0％时为高煤阶，如无烟煤；当Ro<0.35％时为低煤阶，如褐煤；当0.35％<Ro<4.0％时为中煤阶，如肥煤、焦煤等。第二节煤化学与煤阶煤级长焰煤是在中国煤炭分类国家标准中对煤化度最低烟煤称谓。它挥发分尤其高，燃烧时火焰长，所以而得名。长焰煤粘结性很弱，普通不结焦，是非炼焦煤，主要作为动力和化工用煤。气煤是煤化程度较低一个烟煤，不粘结或微具粘结性。在层状炼焦炉中不结焦。燃烧时火焰短，耐烧。气煤由两部分组成：第一类是干燥无灰基挥发分Vdaf>37%，黏结指数G>35，胶质层最大厚度y≤25mm煤。这类煤特点是，挥发分尤其高、黏结性强弱不等。第二类是Vdaf>28%～37%，G>50～65煤。其特点是：挥发分高、黏结性中等。肥煤是变质程度中等烟煤。单独炼焦时，能生成熔融性良好焦炭，但有较多横裂纹，焦根部分有蜂焦。肥煤挥发物普通较高。胶质层较厚。粘结性强，加热时产生大量胶质体，单独炼焦时生成焦炭，熔融性好，耐磨性大，故为炼焦煤。焦煤（cokingcoal）也称冶金煤，是中等及低挥发分中等粘结性及强粘结性一个烟煤。在中国煤炭分类国家标准中，是对煤化度较高，结焦性好烟煤称谓。又称主焦煤。瘦煤是烟煤一类。对煤化度较高烟煤称谓。低挥发分中等粘结性炼焦用煤。单独炼焦时，大部分能结焦。焦炭块度大、裂纹少，但熔融较差，耐磨强度低