煤炭生成过程对煤炭质量的影响

Science and T echnology InnovatR. O科技创新导报|工业技术煤炭生成过程对煤炭质量的影响张玉贞1.2(1.中国矿业大学化工学院江苏徐州 221008; 2.宿迁高等师范学校江苏宿迁 223800)摘要:煤炭的生成过程决定于成煤物质.咸堞环境及威煤作用。其威煤阶段的热变质作用等因素决定煤的质量。由于不同成煤作用条件下形成的煤在组分朗威及元案组成上具有各自的特点，决定了各自的煤质特征。堞质之间内在的成因联系以及所呈现出的规律性关系，对于研究环境与堞质的关系，开展预测和评价煤质工作,合理利用煤炭资源都有重要的理论意义和实际需义。关键词;煤炭威煤物贗中图分类号:TD91来物质文献标识码:A文章编号:1674-098%(2010)11(e)-0081-02煤是植物遗体经过生物化学作用,又要.首先， 泥炭层的聚积,要求地壳发生缓氮:煤中有机氮含量较少,约1%~ 2%，经物理化学作用而转变成的有机矿产,是慢的下降。 下降的速度最好与植物物质聚不能燃烧产生热量.呈游离态进入废气中，由多种高分子化合物和矿物质组成的混合积的速 度大致平衡。其次泥炭层的保存和氮主要来自于成煤植物蛋白质。物。成煤作用大致分为两个阶段:第一阶段转变成媒层,要求地壳发生 较大幅度和较硫:煤中硫分的赋存状态可分为有机是植物在泥潭沼泽、湖泊或找海中不断繁快的沉降。 再次地壳在总的下降过程中发硫和无机硫两 大类,有时也有微量的元素殖,其遗体在微生物的参与下不断分解、化生 多次的升降或间歇性的下降,就能在同硫, 各种硫分的组合称为全硫含敏。煤的有合、聚集的过程.第二阶段是煤化作用阶- 地区形成较多的煤层。机质中所含的硫为有机碗,主要来自成煤段,即泥煤.腐煤在以温度和压力为主的作3.3成煤阶段的热变质作用植物的蛋白质和微生物蛋白质;还存在一用下转变成煤的过程。泥炭层形成后，促使泥炭层中有机物些次生的有机硫, 它是黄铁矿与有机质相.煤与煤之间的性质千差万别,不仅不质变化的因素主要来 自地热及岩浆热的温互作 用的结果，有些硫化氢和植物的分解同煤田的媒质差别较大，即使同一煤田中度.随 若温度的升高.泥炭层中有机质分子产物作用,也可形成硫化合物。不同煤层的煤质,其差别也很大.引起这些的结构将发生 - -系列变化，物理和化学工4.2煤的工业分析煤质千差万别的原因与成煤物质、成煤环艺性 质也相应地发生变化。泥炭层转变成4.2.1水分境和成煤作用密切相关。煤层或在温度不断增高的情况下继续变水分是煤中的重要组成部分，是煤炭质,转变为级别高的煤型。当地热比较高质量的重要指标。可分为游离水和化合水。1成煤物质时,泥炭在很短的时间就可以变质为烟煤煤的水分来源有多种,其中与成煤地质作成煤的主要物质为植物(高等植物、低甚 至无烟煤,当地热低时，泥炭也可以在长用和煤化作用有关的主要是内在水分。从等植物.微生物)，他们的有机组成都可能时 间内受到地热的烘烤形成高级别的煤。褐媒开始 ,随煤化程度的提高，煤的内在水通过不同途径参与成煤,这是煤具有高度总之，从植物的来源到合适的环境与分是逐渐 下降的,到中等煤化程度的肥煤复杂性的重要原因之一.从低等蘭藻到高地 质条件,对煤的形成都有很大影响。不同和焦煤阶段,内在水分最低，此后,随煤化级被子植物显示出五个阶段,由低级到高年 代、不同植物形成的煤.不同地区的煤、程度的提高,内在水分又有所上升。在煤炭级分别为:菌藻植物、苔藓植物、蕨类植物、同一地区不同 层次的煤其分子式也是不同燃烧 .气化、炼焦时,水分的存在,因汽化吸裸子植物、被子植物。不论是高等植物还是的。 因此其特征也就相应不同。收热量,使过程热效率降低I在煤碳运输过低等植物,主要由以下四类有机化合物组程中,水分高意味着运力的浪费,因此,煤成:碳水化合物、木植素.蛋白质.脂类化合4 煤炭生成过程对煤的工业分析和元素分中水分对煤炭的利用过程是有軎或者不利物。但是低等植物主要是由蛋白质和碳水析的影响化合物组成，脂肪含量比较高,而高等植物4.1 煤的元素分析:4.2.2灰分的组成则以纤维素、半纤维索和木质素为碳:碳是煤中最去要的组成部分，是组煤的灰分不是煤中的固有组成，而主主。由于成煤的原始物质不同,必然导致煤成煤炭大分子的骨架， 是煤燃烧过程中产要是由煤中的无机矿物质转化而来,其含炭性质和用途上的不同。生热量的重要元素之一。碳含斌随煤化程量及成分取决于成煤时期煤盆地周围蚀源度的加深而逐渐增加,从褐煤的60%左右区的岩石成分 和当时的古地理、古气候条2成煤环境一直增加到年老无烟煤的98%。腐植煤的件。煤灰中的元素有几十种,并且十分复植物的各有机组分都在不同的条件下碳含量高于腐泥煤 .在不同煤岩组分中碳杂，我国煤中的矿物质组分大多以硅酸盐参与了不同的成煤作用.因此,无论高等植含量的顺序由惰质组.镜质组到壳质组递类为主.作为能源或化工原料使用时.煤中物还是低等植物都是形成煤的原始物质,这减的矿物质或灰分是不利的或有害的，如运是成煤的内在因素。但是植物变成媒还必须氢:氢元素是煤中又一个重要组成部力的浪费:炼焦过程中灰分增加导致焦炭有一定的外在条件:即有温暖潮湿的气候，分，也是煤中的可燃部分，燃烧时放出大黛的机械强度下降、产量下降和原料消耗增有适宜植物大量繁茂生长的自然地理环境，的热。若成煤的原始物质主要是植物的根、植物死亡后,必须使遗体保存和聚集起来，茎等木质纤维素组织,则煤的氢含量就比4.2.3挥发分和固定碳沼泽是植物生长和聚集的环境:地壳的沉降较低,若成煤物质的原始物质是由含脂类煤中挥发分来源干煤中的有机质和无运动,不仅创造了植物的生成条件,还使得化合物多的角质层.木栓层以及树脂、孢粉机含挥发成分的矿物质，主要与煤化程度遗体适时地俺入水中埋于地下，在地球内部所组 成,则煤的氢含量就高;若成煤的原始和无机矿物的类型有关。随着煤化程度的压力与温度的作用下转变成煤。物质由藻类所组成，则煤的氢含量就更高。提高， 煤的挥发分不断下降。褐煤的挥发分随着煤化程度的提高，煤中的氢元素呈下最高,通常大 于40% ,无烟煤的挥发分最3成煤作用降趋势.腐泥煤的氢含量高于腐植煤。由壳低,通常小于10%.煤的挥发分主要来源于3.1泥炭的原地堆积和异地搬运作用质组、镜质组到惰质组腐植性分子上不稳定的脂肪侧链.含氧官能团按成煤植物遗体是否经过搬运而堆积组分氢含 量的依次减少。中国煤化工)子化合物和煤有机质高的成煤过程，可将煤(泥炭)分为原地堆积和氧:氧元素在煤的然烧过T1H一 的氢气。随着煤化程度的异地搬运两种作用类型。热量,但与能产生热量的氢元CN M H G脂肪侧链和含氧官能团3.2地壳旋回运动所引起的埋藏作用使燃烧热量降低，是动力煤的不利因素。腐均呈下降趋势，所以煤的挥发分随煤化程地壳旋回运动对煤形成的影响十分重泥煤的氧含量低于腐 植煤。度的提高而下降。科技创新导报Science and Technology Innovation Herald81科技创新导报I210 NO.331 Technology innovation Herald工业技术固定碳不是媒中的固有成分,而是煤质量的煤完全燃烧后所释放出的热能.煤重要的理论意义和实际意义。中有机质在一定条件下热分解产物，是以的成因、煤化程度、煤岩组成、矿物质含量固体形式残留下来的有机质占煤样质量的高低等对煤的发热量均有不同程度的影 参考文献百分数。响。腐泥煤和残植煤的发热量较腐植煤高: [1] 张双全，吴国光.煤化学[M].中国矿业通常壳质组的发热量最高,镜质组的发热大学出版社.2009.5煤的物理性质和物理化学性质量次之，惰质组的最低。从低煤化程度的褐[2] 陈文敏,张自勋.煤化学基础[M].北京:煤炭是我国的主要能源，是冶金和化煤开始，发热量逐渐提高,到肥煤.焦煤阶煤炭工业出版社,1993.工等行业的重要原材料。煤的物理性质和段达到最大，之后随煤化程度的提高,煤的[3] 郭树才.煤华工工艺学[M].北京:化学物理化学性质是确定煤炭加工利用途径的发热量呈下降趋势，主要原因是煤中氢元工业出版社,1992.重要依据。素的变化。煤中矿物质在煤燃烧过程中将[4] 李晶平，胡新恒.我国煤气化技术实现煤的物理性质包括:煤的密度和硬度，发生化学反应,这些反应一般是吸热反应，跨 越发展[N].科学时报,2001-06-24煤的热性质,煤的电磁性质,煤的光化学性造成煤燃烧时释放出的热量减少,热值降[s1 杨焕祥,廖玉枝.煤化学及煤质评价质等。煤的物理化学性质主要指煤的润湿6.2粘结性和结焦性[M].武汉:中国地质大学出版社，1990.性、润湿热和孔随率等。这些性质主要与系[6]杨起.煤地质学进展[M].北京:科学出列因素有关:(1)煤的成因因索.即原始物料煤的粘结性和结焦性是炼焦用煤最重版社，1987.及其堆积条件:(2)煤化程度或变质程度，要的工艺性质，在相同变质程度下，较强还[7] 尹立群.我国褐煤资源及其利用前最(3)煤的某些物理性质还与灰分、水分和风原型煤的粘结性和结焦性比较弱还原型煤[].媒炭科学技术，2004,32(8):12-16.化程度有关。要强。较低煤阶的强还原型煤也具有较强[8] 袁三畏.中国煤质论评[M].北京:煤炭工在煤化作用的低级阶段,成因因素对的粘结性和结焦性,是由于这种煤型的煤业出版社,1999.煤的性质的影响起主要作用,在煤化作用中富含的强粘性载体(富氢镜质体)可以弥[9] 曹凡桂.洁净煤技术中的煤岩学问题的中级阶段,变质作用称为主要因素,而在补由于煤阶偏低导致粘结性和结焦性较弱[].媒炭转化，1995,18(3):7~12.煤化作用的高级阶段，成因的影响区别很的不足。由于不同成煤作用条件下形成的各种[10]张德祥.煤化I工艺学[M].北京:煤炭小，变质作用称为唯一决定煤的物理和物工业出版社,1999.化性质的因素。煤在组分组成及元素组成上具有各自特点,决定了各自的煤质特征。这与煤质之间6煤的工艺性质内在的成因联系以及所呈现出的规律性关6.1发热量系,对于研究环境与煤质的关系，开展预测煤的发热量也称煤的热值,是指单位.和评价煤质工作,合理利用煤炭资源都有《科技资讯》期刊投稿要求及说明稿件要求1.稿件应具有科学性、先进性和实用性,论点明确、论据可靠数据准确,逻辑严谨.文字通顺。2.计量单位以国家法定计量单位为准;统计学符号按国家标准《统计学名词及符号)的规定书写。3.所有文章标题字数在20字以内。4.盘考文献应引自正式出版物,在稿件的正文中依其出现的先后顺序用阿拉伯数字加方括号在段末上角标出。5.参考文献按引用的先后顺序列于文末。6.正确使用标点符号,表格设计要合理,推荐使用三线表。7.图片要清晰,注明图号。投稿说明1.稿件须以电子文档形式发送。如为打印稿，请附软盘,软盘采用Word格式。请勿-稿多投。来稿- -律不退， 请作者自留底稿。2.本刊已加入《中国学术期刊光盘版》、《中文科技期刊数据库》《数字化期刊群)等网络媒体,本刊发表的文章将在网络堞体上全文发布。3.本刊编辑部对来稿有修改权,不愿改动者请事先说明。自收稿之日起1个内未收到用稿通知,作者可自行处理。4.来稿请注明作者姓名.单位.通讯地址.邮编.联系电话及电子信箱。中国煤化工5.如有一稿多投.剽窃或抄袭行为者, -切后果由作者本人负责。MHCNMHG82科技创新导报Science and Technology Innovation Herald