煤的胶质是什么意思 希望说详细点 谢谢 啊
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煤的胶质层指数,又称煤的胶质层最大厚度,或Y值。它是原苏联、波兰等国家煤的分类指标之一,也是我国煤的现行分类中区分强粘结性的肥煤、气肥煤的一个分类指标。
煤的胶质层指数,是原苏联列.姆.萨保什尼可夫和列.帕.巴齐列维奇提出的。它的测试要点是根据不同结焦性的煤在干馏过程中胶质层的厚度、收缩情况和膨胀曲线的不同,测试胶质层的最大厚度(Y值)、最终收缩度(X值)和体积曲线,来表征煤的结焦性。
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煤炭的常用指标 一、水分(M )
煤的水分分为两种,一是内在水分(Minh ) ,是由植物变成煤时所含的水分;二是外水(Mf ) ,是在开采、运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分.全水分是煤的外在水分和内在不分总和。一般来讲,煤的变质程度越大,内在水分越低。褐煤、长焰煤内在水分普通较高,贫煤、无烟煤内在水分较低。
水分的存在对煤的利用极其不利,它不仅浪费了大量的运输资源,而且当煤作为燃料时,煤中水分会成为蒸汽,在蒸发时消耗热量;另外,精煤的水分对炼焦也产生一定的影响。一般水分每增加2 % ,发热量降低100kcal/kg(大卡/千克);冶炼精煤中水分每增加1 % ,结焦时间延长5 一10min .
二、灰分(A )
煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分,灰分分外在灰分和内在灰分。外在灰分是来自顶板和夹研中的岩石碎块,它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过分选大部分能去掉。内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物,内在灰分越高,煤的可选性越差。灰是有害物质.动力煤中灰分增加,发热量降低、排渣量增加,煤容易结渣;一般灰分每增加2% ?发热量降低10okcal / kg 左右。冶炼精煤中灰分增加,高炉利用系数降低,焦炭强度下降,石灰石用量增加;灰分每增加1 % ,焦炭强度下降2 % ,高炉生产能九下降3 % ,石灰石用量增加4 % .
三、挥发分(V )
煤在高温和隔绝空气的条件下加热时,所排出的气体和液体状态的产物称为挥发分。挥发分的主要成分为甲烷、氢及其他碳氢化合物等。它是鉴别煤炭类别和质量的重要指标之一。一般来讲,随着煤炭变质程度的增加,煤炭挥发分降低。褐煤、气煤挥发分较高,瘦煤、无烟煤挥发分较低。
四、固定碳质最(FC )
固定碳含量是指除去水分、灰分和挥发分的残留物,它是确定煤炭用途的重要指标。从100减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值即煤的固定碳含量。根据使用的计算挥发分的基准,可以计算出干基、干燥无灰基等不同基准的固定碳含量。
五、发热量(Q )
发热量是指单位质量的煤完全的燃烧时所产生的热量,主要分为高位发热量和低位发热量。煤的高位发热量减去水的汽化热即是低位发热量。发热量国际单位为百万焦耳/千克(MJ/kg ) ,常用单位大卡斤克,换算关系为:1MJ / kg =239 . 14kcal / kg ? 1J = 0.239gcal ? 1cal= 4 . l8J 。如发热量550kcaL/ g , 5500kcal / kg=550÷239 . 14 = 23MJ/kg .为便于比较,我们在衡量煤炭时消耗时,要把实际使用的不同发热量的煤炭换算成标准煤,标准煤的发热量为29 . 27MJ/kg ( 700okcal / kg )。国内贸易常用发热量标准为收到基低位发热量( Qnet,ar) ,它反映煤炭的应用效果,但外界因素影响较大,如水分等,因此Qnet,ar 不能反映煤的真实品质。国际贸易通用发热量标准为空气干燥基高位发热量( Qnet,ar) ,它能较为准确的反映煤的真实品质,不受水分等外界因素影响。在同等水分、灰分等情况下,空气干燥基高位发热量比收到基低位发热量高1.25MJ/g ( 300kcal / kg)左右.
六、胶质层最大厚度(Y )
烟煤在加热到一定温度后,所形成的胶质层最大厚度是烟煤胶质层指数测定中利用探针测出的胶质体上、F 层面差的最大值。它是煤炭分类的重要标准之一。动力煤胶质层厚度大,容易结焦;冶炼精煤对胶质层厚度有明确要求.
七、粘结指数(G )
在规定条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力,它是煤炭分类的重要标准之一,是冶炼精煤的重要指标。枯结指数越高,结焦性越强.
八、煤灰熔融性温度(灰溶点)
在规定条件下得到的随加热温度而变化的煤灰熔融性变形温度(DT )、软化温度( ST )、流动温度(FT ) ,常用软化温度(ST )来表示。灰熔融性温度越高,煤灰不容易结渣。因锅炉设计不同,对灰熔融性温度要求也不一样。煤灰熔融性温度的高低,直接关系到煤作为燃料和气化原料时的性能,煤灰熔融性温度低,煤灰容易结渣,增加了排渣的难度,尤其是固态排渣的锅炉和移动床的气化炉,煤灰熔融性温度要求较高。
九、哈氏可磨指数(HGI )
哈氏可磨指数是反映煤的可磨性的重要指标。煤的可磨性是指一定量的煤在消耗相同的能量下,磨碎成粉的难易程度。可磨指数越大,煤越容易磨成粉。在发点煤粉锅炉和高炉喷吹用煤,可磨指数是质量评价的一个重要指标。吉氏流动(ddpm)煤的流动度是表征煤在干馏时形成的胶质体的粘度,是煤的塑性指标之一。流动度是研究煤的流变性和热分解力学的有效手段,又能表征煤的塑性,可以指导配煤和焦炭强度预测。吉氏流动度是以固定力矩在煤受热形成的胶质体中转动的最大转速表示的流动度指标,用每分钟转动的角度来表示。
十一、增锅膨胀序数(CSN )
增塌膨胀序数是在规定条件下以煤在增祸中加热所得焦块膨胀程序的序号表征煤的膨胀性和塑性指标.增祸膨胀序数的大小取决于煤灰熔融性、胶质体生成期间析气情况和胶质体的不透气性。
十二、焦渣特征(CRC )
煤炭热分解以后剩余物质的形状。根据不同形状分为8 个序号,其序号即为焦渣特征代号。
1——粉状。全部是粉末,没有相互粘着的颗粒.
2——粘着。用手指轻碰即为粉末或基本上是粉末,其中较大的团块轻轻一碰即成粉末。
3——弱粘性。用手指轻压即成不块。
4 ——不熔融粘结。用手指用力压才裂成小块,焦渣上表面无光泽,下表面稍有银白色光泽.
5 ——不膨胀熔融枯结。焦渣形成扁平的块,煤粒的界限不易分清.焦渣上表面有明显的银白色金属光泽,下表面银白色光泽更明显。
6——微膨胀熔融粘结。用手指压不碎,焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽,但焦渣表面具有较小的膨胀泡.
7——膨胀熔融粘结。焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽,明显膨胀,但高度不超过15mm。
8——强膨胀熔融粘结。焦渣的上、下表面有银白色金属光泽,焦渣高度大于15mm。
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判断煤炭的好坏不是一个指标就可以的,要看综合指标!
别称:煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。
一种固体可燃有机岩,主要由植物遗体经生物化学作用,埋藏后再经地质作用转变而成。俗称煤炭。中国是世界上最早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址中,就发现有煤制工艺品 ,河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤为石涅,魏、晋时称煤为石墨或石炭 。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。希腊和古罗马也是用煤较早的国家,希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有 《石史》 ,其中记载有煤的性质和产地;古罗马大约在2000年前已开始用煤加热。
煤炭是一种可以用作燃料或工业原料的矿物。它是古代植物经过生物化学作用和地质作用而改变其物理、化学性质,由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。
煤作为一种燃料,早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料,是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用,煤被广泛地用作工业生产的燃料,给社会带来了前所未有的巨大生产力,推动了工业的向前发展,随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。煤炭热量高,标准煤的发热量为 7000大卡/千克。而且煤炭在地球上的储量丰富,分布广泛,一般也比较容易开采,因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。
煤炭除了作为燃料以取得热量和动能以外,更为重要的是从中制取冶金用的焦炭和制取人造石油,即煤的低温干馏的液体产品——煤焦油。经过化学加工,从煤炭中能制造出成千上万种化学产品,所以它又是一种非常重要的化工原料,如我国相当多的中、小氮肥厂都以煤炭作原料生产化肥。我国的煤炭广泛用来作为多种工业的原料。大型煤炭工业基地的建设,对我国综合工业基地和经济区域的形成和发展起着很大的作用。
此外,煤炭中还往往含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等,这些放射性和稀有元素是半导体和原子能工业的重要原料。
煤炭对于现代化工业来说,无论是重工业,还是轻工业;无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业,还是轻纺工业、食品工业、交通运输业,都发挥着重要的作用,各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭,因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。
我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一,不仅储量大,分布广,而且种类齐全,煤质优良,为我国工业现代化提供了极为有利的条件。
【煤的生成】
在地表常温、常压下,由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用或腐泥化作用,转变成泥炭或腐泥;泥炭或腐泥被埋藏后 , 由于盆地基底下降而沉至地下深部,经成岩作用而转变成褐煤;当温度和压力逐渐增高,再经变质作用转变成烟煤至无烟煤。泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。
【用途】
煤是重要能源,也是冶金、化学工业的重要原料。主要用于燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等。①燃烧。煤炭是人类的重要能源资源,任何煤都可作为工业和民用燃料。②炼焦。把煤置于干馏炉中,隔绝空气加热,煤中有机质随温度升高逐渐被分解,其中挥发性物质以气态或蒸气状态逸出,成为焦炉煤气和煤焦油,而非挥发性固体剩留物即为焦炭。焦炉煤气是一种燃料,也是重要的化工原料。煤焦油可用于生产化肥、农药、合成纤维、合成橡胶、油漆、染料、医药、炸药等。焦炭主要用于高炉炼铁和铸造,也可用来制造氮肥、电石。电石是塑料、合成纤维、合成橡胶等合成化工产品。③气化。气化是指转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料的煤气。④低温干馏。把煤或油页岩置于 550℃左右的温度下低温干馏可制取低温焦油和低温焦炉煤气,低温焦油可用于制取高级液体燃料和作为化工原料。⑤加氢液化。将煤、催化剂和重油混合在一起,在高温高压下使煤中有机质破坏,与氢作用转化为低分子液态和气态产物,进一步加工可得汽油、柴油等液体燃料。加氢液化的原料煤以褐煤、长焰煤、气煤为主。
综合、合理、有效开发利用煤炭资源,并着重把煤转变为洁净燃料,是人们努力的方向。
【产地】
在各大陆、大洋岛屿都有煤分布,但煤在全球的分布很不均衡,各个国家煤的储量也很不相同。中国、美国、俄罗斯、德国是煤炭储量丰富的国家,也是世界上主要产煤国,其中中国是世界上煤产量最高的国家。中国的煤炭资源在世界居于前列,仅次于美国和俄罗斯。
【煤的开采】
煤的开采是一项最艰苦的工作,当前正在花较大的力量来改善工作条件.由于煤炭资源的埋藏深度不同,开采方式一般相应地也有矿井开采(埋藏较深)和露天开采(埋藏较浅)之分.其中,可露天开采的资源量在总资源中的比重大小,是衡量开采条件优劣的重要指标,中国可露天开采的储量仅占7.5%,美国为32%,澳大利亚为35%矿井开采条件的好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比,中国煤矿中含瓦斯比例高,高瓦斯和有瓦斯突出的矿井占40%以上.中国采煤以矿井开采为主,如山西\山东\徐州及东北地区大数采用这一开采方式,也有露天开采,如朔州平朔煤矿——全国最大的露天煤矿.
煤可以创造沥青、煤气、煤焦油和焦炭
煤当原料使用煤在1200℃的密闭炉(称为炼焦炉)中干馏,可得固定碳很高含量之煤焦,俗称焦炭
【煤的分类】
煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种。云南常用的是褐煤、烟煤、无烟煤三种。煤的种类不同,其成分组成与质量不同,发热量也不相同(表4-15)。单位重量燃料燃烧时放出的热量称为发热量,人为规定以每公斤发热量7000千卡的煤作为标准煤,并以此标准折算耗煤量。
(1)褐煤:多为块状,呈黑褐色,光泽暗,质地疏松;含挥发分40%左右,燃点低,容易着火,燃烧时上火快,火焰大,冒黑烟;含碳量与发热量较低(因产地煤级不同,发热量差异很大),燃烧时间短,需经常加煤。
(2)烟煤:一般为粒状、小块状,也有粉状的,多呈黑色而有光泽,质地细致,含挥发分30%以上,燃点不太高,较易点燃;含碳量与发热量较高,燃烧时上火快,火焰长,有大量黑烟,燃烧时间较长;大多数烟煤有粘性,燃烧时易结渣。
(3)无烟煤:有粉状和小块状两种,呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少,质地紧密,固定碳含量高,可达80%以上;挥发分含量低,在10%以下,燃点高,不易着火;但发热量高,刚燃烧时上火慢,火上来后比较大,火力强,火焰短,冒烟少,燃烧时间长,粘结性弱,燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用,以减轻火力强度。
1989年10月 ,国家标准局发布《 中国煤炭分类国家标准 》(GB5751-86),依据干燥无灰基挥发分Vdaf、粘结指数G、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度 b、煤样透光性 P、煤的恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf等6项分类指标,将煤分为14类。即褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。
【化学组成】
煤中有机质是复杂的高分子有机化合物,主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成,而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上;煤中的无机质也含有少量的碳、氢、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的组分,其含量随煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量为50%~60%,褐煤为60%~70%,烟煤为74%~92%,无烟煤为 90%~98%。煤中硫是最有害的化学成分。煤燃烧时,其中硫生成SO2,腐蚀金属设备,污染环境。煤中硫的含量可分为 5 级:高硫煤,大于4%;富硫煤,为2.5%~4%;中硫煤,为1.5%~2.5%;低硫煤,为1.0%~1.5%;特低硫煤 ,小于或等于1%。煤中硫又可分为有机硫和无机硫两大类。
【工业分析】
通过工业分析可大致了解煤的性质。又称技术分析。是指煤的水分、挥发分、灰分的测定以及固定碳的计算。水分可分为外在水分、内在水分以及与煤中矿物质结合的结晶水、化合水。外在水分为煤炭在开采、运输、储存及洗选过程中,附着在煤颗粒表面和大毛细孔中的水分。内在水分为吸附或凝聚在煤颗粒内部的毛细孔中的水分,温度超过100℃时可将煤中内在水分完全蒸发出来 。灰分是指煤完全燃烧后残留的残渣量。灰分来自煤的矿物质。挥发分是指煤中有机质可挥发的热分解产物。挥发分随煤化程度增高而降低,可用于初步估测煤种。固定碳是指煤中有机质经隔绝空气加热分解的残余物。固定碳随变质程度的加深而增高,可作为鉴定煤变质程度的指标。
【工艺性质】
煤的工艺性质是工业评价合 理 用 煤的依据,主要包括粘结性、结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、焦油产率和可选性等。粘结性是指煤在高温干馏中产生胶质体,使煤粒相互粘结成块的性能。粘结性是评价炼焦用煤的主要指标。结焦性是指在炼焦炉中能炼出适合高炉用的有足够强度的冶金焦炭的性质。发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量。煤的发热量是煤质的重要指标,是计算热平衡、耗煤量、热效率等的依据。
【煤中伴生元素】
指以有机或无机形态富集于煤层及其围岩中的元素。有些元素在煤中富集程度很高,可以形成工业性矿床,如富锗煤、富铀煤、富钒石煤等,其价值远高于煤本身。
根据煤中伴生元素的性质和用途,可分为有益元素、有害元素和指相元素3类。有益元素主要 有锗、镓、铀、钒等,可被利用。有害元素 主要有硫 、磷、氟、氯、砷、铍、铅、硼、镉、汞、硒、铬等。硫是煤中常见的有害成分,其他有害元素在煤中含量一般不高,但危害极大,如砷是一种有毒元素。煤在燃烧中,硫是造成城镇环境污染的主要物质源。当然,对有害元素如果收集、处理得当也可变成对人有用的财富。煤中伴生元素,有各自的地球化学性质,形成于不同的沉积环境中。因此,可根据元素的相对含量、元素的共生组合关系及元素的比值,来判断相和沉积环境。
(一)显微组分组成及分布特征
1.准噶尔盆地
准噶尔盆地煤岩显微组分定量统计结果见表3-23及图3-27、3-28及3-29。
由表3-32结合区域资料分析,八道湾组煤岩显微组分以镜质组为主,一般含量80%~97.4%,平均90%左右。惰性组较少,一般含量0.7%~2.2%,平均2%左右;少数较高者也多小于20%,如在准南西段的四棵树和头屯河分别为10.13%和7.31%。壳质组在准东一般1.6%~10.4%,平均6%左右,准南2.22%~6.05%;壳质组一般小于2%,个别地区含量较高,如阜康小龙口和水西沟,壳质组可达8%,主要为角质体(吴传荣等,1995),赋存于角质微亮煤中。
西山窑组各煤层及不同地区的显微煤岩组分特点在盆内各地不尽一致,含量变化较大,一般镜质组和壳质组含量较低,丝质组含量较高。如在准东、和什托洛盖的组分平均含量为镜质组50%,丝质组50%,壳质组微—少量,显微煤岩类型以富丝质组的微镜丝煤为主;在东部巴里坤地区2、3煤层镜质组含量大于87%,而在三塘湖地区镜质组含量降至44%左右,惰性组约为50%,壳质组很低,小于2%。而在准南,镜质组一般都在80%~90%,丝质组较低10%~25%,壳质组2%,显微煤岩类型以富镜质组的微镜丝煤为主。如准南乌鲁木齐、阜康三工河一带的某些煤层中,壳质组含量很高。镜质组中以基质镜质体最常见,均质镜质体和结构镜质体少见,结构保存程度也差。惰性组中有丝质和半丝质体、粗粒和碎屑惰质体等。壳质组分中以孢粉体分布最普遍,其次有角质体,木栓质体极少见。
图3-26 汝箕沟侏罗系主采煤层煤岩-煤质柱状图
表3-23 准噶尔盆地侏罗系煤显微组分含量%
续表
图3-27 准噶尔盆地煤岩显微组分三角图
图3-28 准噶尔盆地部分地区J1-2煤岩显微组分对比图
图3-29 准噶尔盆地中下侏罗统煤岩显微组分
总体看来,准噶尔盆地煤岩显微组分主要以镜质组为主,其含量大多在60%以上,惰性组仅在个别煤层中含量较高,而壳质组在近50%的煤样中,含量超过了15%~20%,特别是在南缘煤层中,角质体是壳质组最主要的组分,在个别煤层中含量甚至达70%,其次是木栓质体,孢子体、树脂体、藻类体和壳屑体含量最少。值得指出的是,基质镜质体在镜质组中占有较高的比例,一般可占整个组分的25%~40%,多的可占到77%。显微镜下的荧光研究表明,相当数量基质镜质体不具有荧光,部分煤样中的基质镜质体虽有荧光,但荧光强度十分微弱,在某些样品中还见有具微弱的暗褐色荧光的基质镜质体向无荧光的基质镜质体过渡的现象。
2.塔里木盆地
库拜煤田显微煤岩组分无论是沿走向或是倾向,各矿区、各煤组均以镜质组为主,其次为丝质组;壳质化物质一般1%左右;矿物质一般1%~10%。沿走向镜质组总的变化趋势是西部略高于东部;相反,丝质组是西部较东部为低。垂向上,下部的A、B煤组较C煤组镜质组略高;丝质组,上部的C煤组则明显的高于A、B两个煤组。各矿区、各煤组的具体变化见表3-16。
镜下观察表明,阳霞煤产地克孜勒努尔组煤层显微组分以惰性组为主,一般介于67.8%~81.1%,个别高达90.6%,其中,半丝质体一般在14.9%以下,丝质体介于51.6%~70.2%;镜质组介于7.5%~26.6%,个别高达79.8%;壳质组在1.0%~13%之间(表3-24)。库拜煤田俄霍布拉克矿区塔里奇克组煤显微组分以镜质组为主,介于63.9%~72.5%,惰性组次之,介于20%~21.8%,壳质组为7.3%~12.9%(表3-24)。阿艾东风矿区煤显微组分中镜质组以均质镜质体为主,一般32.3%~57.4%,基质镜质体次之,一般为13.6%~21.2%,结构镜质体变化较大,介于0.6%~24.5%,团块镜质体和碎屑镜质体介于2.3%~10.9%;惰性组以丝质体和半丝质体为主,介于0.3%~10.5%,粗粒体2.2%~5.8%,微粒体一般0.6%~1.6%;壳质组以孢子体为主,介于1.1%~3.6%,角质体、树脂体和壳屑体次之,木栓质体和藻类体在部分煤样中亦有发现;煤中矿物以粘土矿物为主。和田布雅矿区煤显微组分以镜质组和惰性组为主,其中,均质镜质体为25.1%,丝质体达38.2%;壳质组占3.7%(表3-16及表3-24)。
乌恰煤产地各矿区、各煤层组分差异不大,以镜质组为主,含量85%~98%,丝质组为少,壳质组2.7%~6.5%。乌恰煤产地康苏矿区工作程度较高,该矿区早侏罗世晚期康苏组显微煤岩组成有机组占80%~94%,无机组为6%~20%。有机组中镜质组含量85%~98%,多数为89%~96%,平均93%;丝质组微少;壳质组2.7%~6.5%,平均4.06%,其中以角质层和小孢子为主,有个别大孢子、树脂体和不定形体,成因类型属腐植煤类。各组分含量在垂向上的变化趋势见表3-18。
由表3-18反映康苏组成煤初期环境不大稳定,时期沼泽覆水浅,形成丝质组较高的微镜丝煤;其后覆水深度增大,并保持比较平稳,形成以高镜质组单一组分为主的微镜煤和双组分微亮煤。
总体看,塔里木盆地煤中有机显微组分组成与新疆其他盆地煤中的有机显微组成存在差异,煤中丝质体含量偏高,可能是该盆地煤层容易自燃的原因。
3.吐哈盆地
吐哈盆地西山窑组和八道湾组煤显微组分以镜质组为主,可达40%~95%;惰性组含量变化较大,在2%~67%,平均20%;壳质组含量低于10%,平均可达7%(表3-25及图3-30)。
表3-24 塔里木盆地侏罗系煤显微组分含量%
图3-30 吐哈盆地煤的显微组分三角图
吐哈盆地煤的显微组分组成不均匀。平面上,哈密坳陷尤其三道岭、大南湖等地以富含惰性组为特征,镜质组含量平均为50%,而惰性组则为40%以上,以丝质体和半丝质体为主。壳质组+腐泥组在全盆地煤中含量最低。托克逊凹陷则以高含量的镜质组为特征,可达80%以上(图3-30),结构镜质体与均质镜质体及团块镜质体含量为盆地内分布最多的,惰性组含量较低,平均为7%,壳质组分含量较高,达7%,其中木栓质体平均可达3%。北部凹陷带则以壳质组分含量高为特征,可达9%,镜质组分中以无结构的基质镜质体为主,平均可达50%。纵向上,北部凹陷带西山窑组和八道湾组煤的显微组分组成亦有差异,镜质组含量西山窑组低于八道湾组煤,且八道湾组以高含量具暗褐色荧光的基质镜质体为主要组分,可达50%,基质镜质体中见有超微类脂体,且在七泉湖一带含量较高(图3-31);而西山窑组以富含薄壁角质体为特征。需要指出的是,无论西山窑组还是八道湾组煤,均见有一定量的藻类体,含量可达1%(表3-25及图3-32)。
表3-25 吐哈盆地煤显微组分定量统计结果%
总体上,吐哈盆地煤显微组分可以概括为“碎”、“小”、“薄”和过渡组分含量高。“碎”即含有较高的碎屑镜质体,碎屑壳质体;“小”即壳质组分个体小,如孢子体基本为小孢子体,藻类体的个体也很小;“薄”即角质体为薄壁角质体,而大孢子体,厚壁角质体缺少,树脂体相对缺乏。过渡组分含量高,如半丝质体含量可达5%,不但存在镜质组与丝质组的过渡,而且存在基质镜质体向沥青质体的过渡。
图3-31 吐哈盆地煤层超微脂类体含量等值线图
图3-32 吐哈盆地煤的镜质组含量等值线图
4.伊犁盆地
煤岩镜下观察表明,煤显微组分以镜质组为主,一般介于45%~70%,个别高达90%(B-2孔),半丝质组在10%以下,丝质组介于20%~35%,壳质组在2%~13%之间(表3-26)。伊犁矿区八道湾组煤显微组分中镜质组和惰性组含量相当,介于20%~70%,壳质组一般<5%;西山窑组煤显微组分以惰性组为主,介于42%~88%,镜质组仅为6%~50%,壳质组0.5%~10%(表3-26)。霍城矿区煤显微组分中镜质组以基质镜质体为主,一般20%~30%,结构镜质体1%~5%,团块镜质体和均质镜质体介于1%~3%,极少见胶质镜质体;惰性组以丝质体和半丝质体为主,介于35%~85%,粗粒体0~3%,微粒体一般1%~3%,个别层位可达15%;壳质组以孢子体为主,1%~3%,树脂体和角质体次之,木栓质体在部分煤样中亦有发现,<1%,极少见藻类体;煤中矿物以粘土矿物为主。总体看,伊犁盆地煤中有机显微组分组成与新疆其他盆地煤中的有机显微组成存在差异,可能主要是由于成煤环境差异造成的,因为伊犁盆地属于山间盆地,盆地规模小,盆地中间还存在一个小隆起,周围陆源物质供应充分,冲积相和河流相发育,泥炭沼泽经常暴露地表,造成成煤环境受到风氧化作用,因而煤中丝炭化组分含量较高,而凝胶化组分较少的局面。
表3-26 伊犁盆地侏罗系煤显微组分含量%
5.柴达木盆地
对柴达木盆地和祁连地区煤储层样品的显微组分含量的镜下测试结果见表3-27及表3-28。
表3-27 柴北缘及祁连地区煤储层显微煤岩组分及煤岩类型
表3-28 柴达木盆地侏罗系煤显微组分含量%
镜下观察表明,柴达木盆地西部鱼卡矿区侏罗纪煤储层显微组分以镜质组和惰性组为主,分别为21.1%~89.8%和1.8%~69.9%,含少量壳质组及无机组分,分别占2.9%~8.8%和0.6%~16.7%。且在纵向上显微组分呈规律变化,即从下到上镜质组含量明显增大,惰性组明显减少。其中,镜质组中以基质镜质体、结构镜质体和团块镜质体为主,惰性组中以半丝质体和丝质体为主,煤层上部样品中微粒体含量较高,壳质组中以孢子体为主。大煤沟矿区煤层显微组分以惰性组为主,镜质组次之,分别为28.2%~92%和2.7%~68.5%,壳质组含量为2.3%~5.2%,无机组分含量为1%~3%。
在纵向上显微组分无规律性变化,但煤层顶部样品中镜质组含量明显高于中部和下部,惰性组正相反。其中,镜质组中以基质镜质体为主,惰性组中以丝质体为主,半丝质体次之,壳质组中以孢子体为主。旺尕秀矿区显微组分以镜质组为主,占47.3%~87.9%,惰性组和壳质组的含量较低,在10%以下,并含有少量无机组分,个别样品中无机组分含量较高。其中,镜质组中以结构镜质体、均质镜质体、基质镜质体及团块镜质体为主,惰性组中以丝质体和半丝质体为主,壳质组中以孢子体和树脂体为主。
祁连山含煤区木里煤矿侏罗纪煤储层显微组分以镜质组为主,占50.1%~85.6%,惰性组次之,占13.3%~48.9%,并含少量壳质组和无机组分,分别占0~1.1%和0.3%。其中,镜质组中以均质镜质体和基质镜质体为主,碎屑镜质体和团块镜质体次之,惰性组中以丝质体为主,半丝质体、碎屑惰质体及粗粒体次之,壳质组中只见到孢子体。热水矿区煤层显微组分以镜质组为主,惰性组次之,分别占53.5%~82.6%和15.7%~46.5%,并含少量无机组分,占0.4%~1.7%,未见壳质组。在纵向上,煤层中部和顶部镜质组含量高于底部,中部高达82.6%,而底部的惰性组含量最高,达46.5%。其中,镜质组中均质镜质体为主要成分,惰性组中以丝质体、半丝质体和粗粒体为主。大通矿区煤层显微组分以惰性组为主,镜质组次之,并含少量壳质组和无机组分,分别占40.4%~81.3%、12.4%~55.1%、2.7%~5.2%及0.7%~4.3%,在纵向上无规律性变化。其中镜质组中以基质镜质体、结构镜质体和均质镜质体为主,惰性组以丝质体为主,壳质组以孢子体为主。
总的看来,柴达木盆地西部鱼卡矿区侏罗纪煤储层显微组分以镜质组为主,惰性组次之;向东大煤沟矿区、大头羊矿区及绿草山矿区惰性组含量增高,在显微组分中占主要地位,镜质组次之;盆地东端旺尕秀矿区显微组分以镜质组为主,惰性组和壳质组含量极低,在10%以下。祁连山含煤区西部木里矿区侏罗纪煤层显微组分以镜质组为主,惰性组次之;向东热水矿区、海德尔矿区及默勒矿区同木里矿区相似;大通矿区煤层则以惰性组为主,镜质组次之(表3-27和表3-28)。
6.鄂尔多斯盆地
由表3-29、表3-30及表3-31可知,研究区内煤的显微组成多以镜质组占绝对优势,惰性组次之,壳质组极少,属于腐植煤。煤中矿物质以石炭—二叠系煤居多,延安组煤较少。煤的显微组分在纵向分布上,镜质组含量以延长组最高,约占89%(张福礼等,1992);其次为太原组和山西组煤,延安组煤含镜质组最少。壳质组含量由太原组→山西组→延长组→延安组依次减少。惰性组以延安组占优势,次为山西组、太原组与延长组。
石炭—二叠系煤的显微煤岩组分以镜质组为主,含量在59.8%~83.8%,丝质组次之(表3-30)。其中盆地西缘中部镜质组含量一般大于70%左右,丝质组含量12%左右。北部府谷盆地中部及东部镜质组在80%左右(图3-33),丝质组含量多低于10%。在平面分布上,表现为由北往南石炭—二叠系煤的镜质组含量增多,惰性组减少;从盆缘到盆内镜质组亦增加,惰性组含量变化与此相反(图3-33)。这表明盆地边缘丝炭化作用较强,向盆内覆水加深,水体稳定闭塞,还原作用加强,导致其凝胶化作用加强。
表3-29 鄂尔多斯盆地侏罗系煤的显微组分定量统计表%
表3-30 鄂尔多斯盆地石炭—二叠系煤的显微组分定量统计表%
续表
表3-31 鄂尔多斯盆地显微煤岩组成%
侏罗系延安组煤的显微组分以镜质组含量普遍较低,丝质组含量较高为特点(表3-29)。除汝箕沟矿区煤的镜质组含量局部最高达96%之外,全区煤的镜质组含量在32%~80%之间。煤的显微组分在平面分布总的趋势为,由盆地周缘向盆地中心镜质组含量增加,丝质组含量减少。盆地北缘的东胜地区煤的镜质组含量最低,一般在27.5%~50%之间,陕西神府,榆横地区煤的镜质组含量较高,镜质组含量在60%~70%之间。盆地西缘汝箕沟、石炭井、华亭等矿区镜质组含量大于60%外,其他地区均在40%左右(表3-31)。在垂向上,延安组煤的镜质组含量由低+高+低,而惰性组含量则由高+低+高。这可能与沉积环境演变有关,湖水面由扩展到收缩,湖滨三角洲由建设性转为废弃时水位发生变化,同时也反映了古气候由较干旱到潮湿,再到较干旱的旋回演变。
图3-33 鄂尔多斯盆地石炭—二叠系煤的镜质组含量等值线图
(二)显微组分岩石学特征
1.镜质组
镜质组是煤中占优势的有机组分,可划分为结构镜质体和无结构镜质体两大类,后者又可划分为基质镜质体、均质镜质体、团块镜质体和胶质镜质体。准噶尔盆地煤中的基质镜质体,无论是从煤矿取的样品还是从钻井岩心中取的样品,含有可分辨的壳质组碎屑较少,普遍荧光很弱,部分样品根本就无荧光显示。
(1)结构镜质体
来源于植物的细胞结构,这些细胞壁被称为结构镜质体,而细胞腔往往被无结构镜质体或者经常被树脂体、微粒体或粘土所充填。其在透射光下呈棕红—褐红色、橙红—褐红色,细胞结构保存完好、清晰或部分朦胧可见。常见胞腔结构的挤压变形现象,局部形成显微揉皱,并可见木质部胞管单列纹孔呈散S形;部分结构镜质体变形成肠状,并具丝炭化。偶见煤核中的木质髓部具清晰的生长年轮,结构镜质体可有角质体镶边,特征明显。也偶见角质体碎片充填结构镜质体的细胞腔。纯净的结构镜质体在本区十分罕见。
(2)无结构镜质体
无结构镜质体是由植物的木质纤维组织和其他成分经过凝胶化作用形成的胶状物演变而来。根据形态和成因,可进一步细分为4个亚组分:①均质镜质体,显微镜下呈均一状,油浸反光下呈不同程度的灰色色调,透射光下为橙红色至棕褐色,是最适合于测定反射率以确定“煤阶”或“成熟度”的组分,其在镜下多呈宽窄不等的条带状、条纹状、透镜状分布,局部呈橙黄色,应为富氢均质镜质体成分。局部可见角质体镶边或见其中散布有橙黄色角质化小团块。均质镜质体是本区煤中常见的显微组分之一,尤其在准噶尔盆地西北缘的煤中占有重要地位。②基质镜质体,是腐殖碎屑与非常细粒的腐殖凝胶的混合物,它比均质镜质体有稍弱的反射率和较高的氢含量,常含有壳屑体、惰屑体及粘土矿物杂质。基质镜质体是本区的主要显微组分之一,在大多数煤样中其含量均在30%以上;镜下其呈片状分布或呈其他组分的“胶结物”出现,橙红色,无固定形态和细胞结构痕迹。吐哈盆地基质镜质体在蓝光激发下具有暗褐色荧光。③胶质镜质体,胶质镜质体是腐殖溶胶充填在植物的细胞腔或其他空隙中形成的亚组分。实际上,由真正凝胶形成的胶质镜质体很少出现,也很难与均质镜质体区分。镜下胶质镜质体少见,红褐色,总体呈条带状断续分布,可见大小不等的胞腔结构,内部边界为不甚规则的弧形等形状。④团块镜质体,主要来源于植物树皮中的鞣质,其产出状态既可孤立出现亦可作为细胞充填物产出。本区煤岩中团块镜质体也较少见,棕红—褐红色,呈圆形、椭圆形、浑圆形、透镜状散布,局部有拉长变形现象。
2.惰性组
惰性组在煤中一般以其高的反射率易于识别。丝质体具有较清晰的细胞结构,透射光下呈黑色、褐黑色,呈棒条状、条带状、透镜状,或呈棱角状、长条状、不规则状分布。镜下常见氧化丝质体与火焚丝质体的混生现象;局部可见清晰的细棒状丝质体的生长结点、断口及压实变形,细胞腔或呈原始形状,或被挤压拉长变形成椭圆、长椭圆、长条形等,具定向排列,并偶见显微断层截断现象。粗粒体无原始细胞结构,以大小不等的圆形、椭圆形颗粒出现,在煤中还可以以基质状态出现。半丝质体的反射率较丝质体的低,介于镜质体和丝质体之间,其细胞结构不如丝质体保存得好。本区煤岩中半丝质体较为发育,多呈与结构镜质体的过渡形式出现,反射光下呈棕褐-褐黑色,惰屑体也称为碎屑惰性体,为煤中或源岩中高反射率的有机质碎屑,由于颗粒小,分辨不出其原始植物的细胞结构。微粒体一般是在煤化作用过程中由富氢显微组分转变而来的。在油浸反光下,微粒体为大小约1 μm左右的白色微粒集合体,常呈条带状或充填细胞腔形式出现。在准噶尔盆地三工河、头屯河、四棵树、安集海及齐009井等地煤样皆有较多的微粒体,它们常以星点状、条带状分布于基质镜质体中。
总之,在本区的煤中惰性组分较多。特别是准噶尔盆地头屯河、三工河剖面煤样中,惰性组分含量高达80%以上,鄂尔多斯盆地焦坪、黄陵及彬长惰性组含量往往达60%以上,并且半丝质体的成分较多。
3.壳质组
(1)孢子体
常见的小孢子体,一般呈压扁的长条状,分布于基质镜质体或沥青质体中,小孢子体在本区煤中分布很普遍但含量较少,仅在个别井(如吉7井)中含量达到10%以上。大孢子体在本区煤中少见,荧光较弱,而小孢子体一般呈较强的黄色荧光,具有强的荧光正变化。
(2)角质体
角质体为植物叶或茎的表皮保护层角质膜转变而来,是本区煤壳质组中最为丰富的一种显微组分。油浸反光下呈灰黑色,细长条状,有单体产出,亦有成层分布,荧光下具黄绿-褐黄色荧光,具光滑边或锯齿边,后者锯齿状边缘特别清晰;反射光下呈黄色、橙黄-褐黄色,呈条带状、镶边状、碎片状,偶呈铁丝条纹状分布。根据本区角质体的光性特征及成因,将其分为两种组分:①薄壁角质体,薄壁角质体A,一般呈条带状,角质体的厚度稍有差异,但大多较厚,具有极强的黄绿色荧光,可能来源于植物茎的保护层角质蜡。薄壁角质体B,呈非常细的长条带状产出,具黄-褐黄色荧光,常与薄壁角质体A共生,可能来源于植物叶的角质层。②厚壁角质体,这种角质体在本区较为少见,一般为褐黄色荧光。
(3)树脂体
树脂体来源于高等植物的树脂、树胶、树蜡等分泌物。在本区煤层中一般呈长椭圆形、椭圆形、肾形、粗短条状或不规则状散布,局部呈充填细胞腔形式出现,偶见挤压变形现象。常与角质体共生,并且与周围的角质体无切割关系,个体有时达50~100 μm,透射光下呈均匀亮黄色,反射光下为深灰色-灰黑色,有内反射现象,荧光颜色变化很大,从褐黄色到黄绿色荧光均有分布,荧光变化为正变化。
(4)木栓质体
木栓质体是由原始植物树干和根的外层皮组织演化而来的。木栓质体一般指的是木栓化了的细胞壁,一般认为木栓质体在亚烟煤和烟煤阶段之间的分界线上经过一次煤化跃变,在亮褐煤阶段只出现微弱的浅红色荧光,在高挥发分烟煤C阶段,其荧光消失。据魏辉等(1998)研究,它是本区煤中重要的显微组分之一,细胞结构保存较好,大多呈叠瓦状排列,在准噶尔冒烟山剖面八道湾组煤层中木栓质体含量达20%,四棵树剖面西山窑组、车27井、石西1井煤样的木栓质体含量也都在10%左右。吐哈托克逊凹陷含量较高,有的井段可达13%,普遍为4%~6%,台北凹陷仅在二塘沟煤中鉴别出较高数量的木栓质体(8%),其他井区为2%左右,哈密坳陷少见木栓质体。鄂尔多斯盆地木栓质体主要呈叠瓦状排列,长条状顺层分布,见清晰的木栓结构。油浸反光下深灰-浅灰色,蓝光激发下具黄-褐黄色荧光。荧光谱呈单,激发30分钟后,荧光强度增强,荧光变化为正变化,这可能与其成熟度较低有关(刘大锰,1997)。
(5)沥青质体
沥青质体是本区煤中十分常见的显微组分。具有低反射率,大多为微弱的浅褐色荧光。在垂直层理的切面上,常呈条带状,细分散状,条纹状,小透镜状或基质状态出现。Teichmüller(1974)依荧光特征将其分成3种类型:1型有荧光且有荧光变化;2型有荧光但无光变化;3型不具荧光。在本区仅见1、2这两种类型的沥青质体且以1型为主,其丰度较低,在吐哈托克逊凹陷中、下侏罗统和台北凹陷中侏罗统七克台泥岩中分布较普遍(赵长毅,1998)。其成因认为是藻类、浮游生物等在细菌作用下的降解产物(Teichmüller,1970)。
(6)超微类脂体
超微类脂体是富氢显微组分沥青化作用的歧化固体残余产物,煤加水热解实验也证明了这点。吐哈微粒体多小于1 μm,呈圆形颗粒,反射光下为浅灰色、灰白色,无突起。吐哈盆地西山窑组和八道湾组中的超微类脂体主要分布于无结构镜质体和少量粗粒体之中,一般呈条带状分布于基质镜质体中,并与过渡组分(如半镜质体和半丝质体)共生;有时呈胞腔充填状或透镜状产出。该盆地侏罗系煤盆地中超微类脂体含量一般在5%~17%,其中盆地中部的吐鲁番坳陷含量最高,超微脂类体于壳质组总含量可达17%;西部艾维尔沟超微类脂体含量最低,其含量一般小于2%(图3-31)。
(7)壳屑体
泛指那些来源于各种具荧光的碎屑状类脂有机质,在煤中常出现于基质镜质体中。碎屑类脂体在煤中呈片状、细条状及颗粒状,荧光强度不一,黄色、褐黄甚至褐色。在成因上既有化学分解的,也有机械破碎的,在该区煤中较为常见。Taylor等(1991)利用TEM研究了澳大利亚某些低变质煤中的基质镜质体,发现其中含有较丰富的超微壳质组碎屑,并认为是导致基质镜质体产生可见荧光的原因,并具有一定生液态烃潜力。
此外,研究中还发现了渗出沥青质体,主要以裂隙充填物的形式出现,另外它也可以充填在细胞的空腔中,油浸反光下呈黑色,有时周围共生有不同色彩的油晕,即牛顿环(Teichmüller,1976),渗出沥青质体的荧光强度和颜色可相差很大,但都无固定形态,并以次生产状与其他类型有机组分相区别。
2、灰分就是煤炭完全氧化(燃烧)后剩余的残渣.
3、挥发分是煤在900度隔绝空气加热7分钟所损失的重量.这部分一般认为是煤在燃烧时形成火焰的主要成份.
4、固定碳就是100-空干基水分-空干基灰分-空干基挥发份的值,是一个指标,与碳含量无关.
5、焦渣 特征是做挥发分后剩余的焦块,焦块的形状可分为1~7级,级别越高,焦块的所反映的煤炭越容易产生胶质或膨胀,易产生大量鼓泡.
6、硫就是煤中含的各种含硫化合物最后折算成单质硫后的含硫量.硫在燃烧中会生成二氧化硫是污染空气的,所以是一个需要控制的环保指标.
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②灰分。灰分含量会使火焰传播速度下降,着火时间推迟,燃烧不稳定,炉温下降。
③水分。水分是燃烧过程中的有害物质之一,它在燃烧过程中吸收大量的热,对燃烧的影响比灰分大得多。
④发热量。为的发热量是锅炉设计的一个重要依据。由于电厂煤粉对煤种适应性较强,因此只要煤的发热量与锅炉设计要求大体相符即可。
⑤灰熔点。由于煤粉炉炉膛火焰中心温度多在1500℃以上,在这样高温下,煤灰大多呈软化或流体状态。
⑥煤的硫分。硫是煤中有害杂质,虽对燃烧本身没有影响,但它的含量太高,对设备的腐蚀和环境的污染都相当严重。因此,电厂燃用煤的硫分不能太高,一般要求最高不能超过2.5%。