煤化工基础理论应知应会

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1、煤化工基础理论应知应会第一章煤的成因及种类1煤的成因与生成过程煤是焦炭的原料，为生产优质的焦炭，必须很好地了解煤的性质和选择适当的品种的煤。为了了解煤的性质，以便合理的加以利用，必须明了煤的成因和生成过程。现在人们公认：煤是由有机物和无机矿物质所组成的一种极度复杂的混合物。它是由古代植物因地层逐次升降或水流冲击而堆积投入水中经过细菌的作用，再埋藏到地下，然后经过地质变化（温度，压力等作用）而形成的。2现在扼要地介绍其生成过程如下（分为菌解变质2个过程）菌解作用（泥炭化作用），参加煤质生成的有：各地质时代（植物占优势来区分）死亡植物的所有组织——水藻，蕨类植物（羊齿类）的胞子

2、（生殖器官）角质层（叶子上的保护膜），高级植物的茎，枝和皮，根叶种子花粉及组成他们的木质素，纤维素，蛋白质，脂肪，树脂蜡质及木拴素等。所谓煤的专有木质素或纤维素生成的学说都是错误的。菌解作用能把植物变成泥炭，在空气充分进入的条件下，好气细菌（即在有充分氧存在的条件下能生活的细菌）能将植物全部分解为气体（称为腐烂）而不残留什么。如果水将植物堆积覆盖，但水中仍含有氧（如水线或流动）则好气细菌（在有一定含氧量的情况下才能生活的细菌）能使植物起不完全的氧化和分解作用,放出一氧化碳，二氧化碳等。但仍残留一部分残骸（外观好像木炭，有丝绢光泽，成为丝炭化物质其黏结性差灰分较大，如煤中含量

3、多则不适合用于炼焦）其中炭的含量很高，水含量和焦油率低，此作用称为丝炭化作用。如因水层加厚水中的含氧量减少则好气细菌不能生活。而厌气细菌（即在缺少氧气和几乎没有氧气的情况下能够生活的细菌）发展起来就能把植物的组织结构改变成胶质状态，其吸水性变大并成为或多或少的比较均一的物质称镜煤化物质。此过程还原反应，并且也起合成作用能释放出沼气和形成新的物质，使植物残骸组成生成变化，此作用称镜煤化作用。在菌解作用中，植物的形态部分：花粉，胞子，角质层，树脂，蜡质及树皮中木栓素不被细菌作用，而残留在煤中，成为形态分子。这些过程使煤形成外观上和性质上不同的部分（称为拼分，即用肉眼观察时的粗大

4、拼分和用显微镜观察时的显微拼分）这些外观上的不同，称为岩相差异。现分述如下:粗大拼分：可分为丝炭，镜煤，暗煤，亮煤。丝炭：有丝绢光泽，与木炭相似故称为丝炭。用显微镜观察时，有显得细膜组织。在透射光下透明，当在反射光下呈光亮的黄白色，细胞腔则呈墨色。它是在植物在潮湿而少有氧的条件下首好气细菌的作用生成的，其特点是含碳量很高（88%）蚩为3.8-3.9%氧为7.1%氮气为0.9—1.1%较少。水分低于（2%以下）挥发份最小焦油气体产率最小，没有黏结性，（隔绝空气加热，黏结成焦块的性质灰分高因流动的水带入泥沙多）脆而松软，故为最不适合用于炼焦的部分。镜煤：是发生过镜煤化作用变为软

5、胶的植物组织，与其他拼分有明显区别,由于煤的层理垂直的裂纹，贝壳状断口。本身很均匀因为它在成煤过程中仍然保持原有植物组织为变成胶体溶液，故不含形态分子，其灰分也最小，它有强烈光泽，黑色性脆黏结好挥发分高达30%—45%,按元素分析：碳为80-82%氧为7-12%氮气1.2-1.6%氢为5.5%暗煤：在煤中分布最广，硬度韧性最大，断口为无光泽，平面光滑，有的呈粒状。它与大量的形态分子与少量的不透明基质（受了丝炭的作用的胶体溶液）透明基质（为受丝炭化作用的胶体溶液）组成。因含量多的形态分子其焦油产率及挥发最高，也有一些黏结性和一定的灰分。亮煤：主要为透明基和内含的少量形态分子组

6、成。透明基质是植物经过镜煤作用变成胶体溶液，在失去水分形成凝胶所成。它光亮较性脆，易研磨，因含形态分子，故其挥发分，焦油产量比镜煤高，黏结，灰分比镜煤稍大，在显微镜的透射光下基质为淡红色，形态分子为金黄色；亮煤呈条带状，可构成整个煤层。由上述可知：煤的四种拼分的黏结性，灰分及脆性等是不同的。利用丝炭性脆的特点，将煤粉碎，筛分，便易于成粉末状，不黏结的丝炭筛去则煤的粘结性要加强，有些不适于炼冶金焦的煤，也就能大量的用于炼焦，这种选煤的方法，称为煤相选煤。显微拼分：根据显微镜对美的观察，可把煤按成因与性质分为三类拼分。镜煤化物质：包括镜煤透明基质系植物受镜煤化作用生成，有黏结性

7、。丝炭化物质：包括丝炭，不透明基质，系植物受丝炭化作用生成无粘结性。形态分子：由于不受细菌作用的花粉，胞子，树脂，角质层，木质系所组成其焦油，氢含量高，焦油煤气产率高，有黏结性。根据煤中上述三种显微拼分的含量可以估计煤是否适用于炼焦或低温炼焦，制造人造石油。变质作用：即地质化学在作用，以温度，压力，作用为主从泥炭埋入地下后开始，可分两个阶段：第一阶段：胶体物质老化，内部分子从新排列，水分从50%减到10%泥炭变成褐煤。在此阶段。主要是改造因素成煤的脱水，每只分子内部和分子间的从新排列，部分氧，氢，碳，以二氧化碳，氢