煤炭基本知识
煤炭基础知识
煤是一种沉积作用形成的可燃有机岩，是由地质历史时期的古植物体经过复杂的生物化学和物理化学作用转变而成的。为帮助我公司员工对煤炭基本属性的了解，现参考国内相关资料编撰了《煤炭基础知识》，共包括三部分：煤的形成；煤的化学成分和工艺性质；煤的工业分类及综合利用。以供大家参考。 第一部分煤的形成
一、成煤的原始物质
煤是由植物遗体转变而成的。成煤的原始物质——植物，可分为高等植物和低等植物两大类。
低等植物包括水生的菌类和藻类低等生物，大量生存在湖泊、积水较深的沼泽和泻湖环境，死亡后与泥沙一起沉积，转化而成的煤叫腐泥煤。
形成煤的高等植物主要生长在沼泽环境中，死亡后遗体能够及时得以转化，所形成的煤叫腐植煤。
二、煤的形成过程
植物从死亡及其遗体堆积到转变成煤的一系列演变过程，称为成煤作用。成煤作用大致分为泥炭化（或腐泥化作用）阶段和煤化作用阶段。 1、泥炭化（或腐泥化）作用阶段
（1）泥炭化作用阶段
生长在沼泽中的高等植物不断繁殖，其死亡后的遗体堆积在积水沼泽中，随着沼泽覆水程度的增强及植物遗体的不断堆积，使得正在分解的植物遗体逐渐与空气隔绝并处于水体下层，氧化环境逐渐被还原环境所代替，分解作用逐渐减弱。在沼泽水体深部厌氧细菌的作用下，分解产物之间和分解产物与植物残体之间又不断发生一系列复杂的生物化学反应作用，逐渐化合其他成新的产物，如腐殖酸、腐植酸盐、沥青质、硫化氢、二氧化碳、甲烷及氢等。这些产物中，部分不稳定的气体或液体逸出后，剩下的物质沉积下来，形成了泥
炭。这种由高等植物转化为泥炭的生物化学作用过程，称之为泥炭化作用。
泥炭一般呈黄褐、棕褐或棕黑等，无光泽，质软且富含水机腐殖酸，晒干后可作燃料、化工原料及肥料等用途。
(2)腐泥化阶段（略）
2、煤化阶段
煤化阶段是成煤的第二阶段。根据作用过程和影响因素的不同，煤化阶段可分为成岩作用和变质作用。
(1)成岩作用
泥炭形成之后，由于地壳沉降速度加快，沉积环境改变，转为其他沉积物的堆积，使泥炭或腐泥层被其他沉积物所覆盖。随着覆盖层逐渐加厚，泥炭在以不断增大的压力为主、升高的温度为辅的物理化学作用下，逐渐被压紧，失去水分并放出部分气体，变得致密起来。当生物化学作用减弱以致消失后，泥炭中碳元素含量逐渐增加，氧、氢元素的含量逐渐减少，腐殖酸的含量不断降低直至完全消失，经过
一系列的变化，泥炭变为褐煤。这个过程，被称为煤的成岩作用。
腐泥经过成岩作用转变为腐泥煤。
（2）变质作用
地壳继续下降，褐煤埋藏深度进一步增加，在不断增加的温度和压力影响下，煤中有机质分子重新排列，聚合成度增高，使煤的内部分子结构、物理性质、化学成分和公益性质进一步发生变化。碳含量逐渐增高，氢、氧含量进一步降低；煤的水分、挥发分逐步减少，腐殖酸含量降低并至烟煤阶段开始完全消失；发热量总体趋势增高，粘结性由低到高再到低；煤的颜加深，光泽增强，视密度增大。在这个过程中，温度发挥主要作用。随温度高低机作用时间长短的不同，变质程度不同，从而形成不同的煤。这个过程称为煤的变质作用。
三、煤的形成条件
1、植物条件
植物大量繁殖生长是成煤的物质基础。高等植物的繁盛时期从石炭纪开始，其中石炭二叠纪、三叠侏罗纪、古近纪与新近纪分别是孢子植物、裸子植物、被子植物的繁盛时期，这三个时期是我国地史上的主要聚煤期。
2、自然地理条件
形成一定厚度和分布面积的煤层，需要有既能使植物长期茂盛生长又能使植物遗体得以保存进入成煤作用的自然地理条件。自然界中，满足这个条件的只有沼泽。
3、气候条件
气候条件主要指空气温度和湿度。一方面，只有在温暖湿润的气候条件下，植物才能茂盛生长；另一方面，潮湿温暖的气候条件也是促使沼泽形成和维持沼泽环境的基本条件。
4、地壳运动条件
长期保持与沉积速度基本一致的地壳缓慢下降运动是维持沼泽环境不变和进而形成一定厚度泥炭堆积的必须条件。如果地壳下降速度小于泥炭堆积速度，由于沼泽中泥炭的堆积，
会使沼泽水体变浅，植物遗体无法保存，直至沼泽消失，形成的煤炭厚度薄；如果地壳下降速度大于泥炭堆积速度，会使沼泽水体变深，演化成湖泊或滨海环境，取代泥炭堆积的是相应环境的其他堆积，形成煤层中的夹矸或顶板岩层；地壳运动速度与泥炭堆积速度保持均衡，可维持沼泽环境不变，沉降均衡保持时间越长，泥炭堆积越厚，形成的煤层也越厚。
四、煤的变质作用
煤的变质作用是指在温度、压力作用下，促使煤的化学成分、物理性质和工艺性质发生显著变化的过程。变质作用的结果，使褐煤变成不同煤种的煤。
影响煤变质的主要因素有温度、压力和前两者作用的持续时间。
第二部分煤的化学成分和工艺性质
一、煤的元素组成
煤是由有机物质和无机物质混合组成的，有机物质为主要成分。
1、碳
碳是煤中有机物质的主要组成元素，也是燃烧过程中产生热量的重要元素，每千克纯碳完全燃烧能放出34080.6KJ热量。腐植煤中碳元素的含量随变质程度的加深而增加。泥炭的碳含量为50%~60%，褐煤为60%~77%，烟煤为74%~92%，无烟煤为90%~98%。
2、氢
氢是煤中有机质的重要元素。每千克氢完全燃烧时能产生143138.3KJ的热量，约为碳的4倍。腐植煤的氢含量一般为0.8%~6.5%,随着变质程度的加深，氢含量有逐渐减少的趋势。
3、氧
氧是煤中有机质的不可燃成分。煤中氧的含量变化很大，并随变质程度的加深而降低。褐煤中氧的含量高达15%~30%，烟煤为1%~16%，无烟煤更小，一般小于2%。当煤氧化时，氧含量迅速增加，碳、氢含量明显降低。因此，氧含量是煤层风、氧化带深度的主要指标之一。
4、氮
氮在煤中的含量很少，一般为0.3%~2.5%，且氮含量随变质程度增高稍有降低。
5、硫
硫是煤中的有害元素。它在煤中存在形式分为无机硫和有机硫两类。两者总称为全硫（S t）。根据全硫含量的多少，将原煤分为特低硫煤、低硫煤、中硫煤、富硫煤、高硫煤五类。一般炼焦用煤的含硫量小于1%。分析煤样全硫用S ad,t表示，干燥煤样全硫用S d,t表示。
煤的全硫含量分级
6、磷
磷也是煤中的有害成分。它在煤中的含量极少，一般为
0.001~0.1%，最高不超过1%。干燥煤样磷用P d表示。
二、煤的工业指标
煤炭水分
为了合理的开发利用地下资源，要求对煤进行工业评价。首先，地质勘探中对煤进行煤质分析，测定煤中的水分、灰分、挥发分等煤质指标数值，确定煤的工业价值和综合利用途径；其次，煤的工业分析指标数值是检验企业生产管理及产品质量的标志，也是计价标准。
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