煤炭为什么有硫

煤中硫的形成是一个复杂的地质过程，主要受控于硫的来源、铁离子的供给、介质条件、微生物作用等多种因素。煤中硫的来源：一是原始植物质保存下来的硫，二是侵入泥炭沼泽的海水中的硫酸盐。低硫煤中硫一般来源于原始植物质，中硫煤和高硫煤中硫一方面来源于原始植物质，而大部分来源于侵入泥炭沼泽海水中的硫酸盐。

高等植物和低等植物都是成煤的原始质料，几乎所有的部分都参与成煤作用。煤的原始植物有机组分是决定煤性质的重要因素之一。植物蛋白质由若干个氨基酸按一定化学键结合而成的高分子化合物，这些氨基酸中有一类是含硫氨基酸。在泥炭沼泽中，蛋白质分解或转变为氨基酸等化合物参与成煤，从而使植物中的硫部分转入煤中。不同成煤植物以及成煤植物的不同部分由于其蛋白质含量不同，其中的硫含量也不一样。据有的学者研究资料，内陆石松、松科植物的硫含量分别为0.14%和0.05%，海岸盐渍土中红树、白骨壤、桐花树的硫含量分别为0.20%～0.67%、0.95%和1.58%，莎草科莞属植物的硫含量为1.12%。Casagrande等（1977）研究盐沼发现，红树泥炭的硫含量为4.83%，落羽杉泥炭的为0.078%，白睡莲泥炭的为0.244%。大量低等植物——菌藻类富含蛋白质，淡水绿藻中小球藻Chlorella pyrenoidosa的硫含量为0.42%～0.77%，小球藻Chlorella vul-garis的硫含量为1.10%。这些藻类植物的硫含量均高于一般陆生高等植物，显然对煤中硫的富集作出了重要贡献。9和10煤层硫含量平均值都高于3%，这是成煤原始植物不能全部提供的，必然与成煤环境有关。

现代泥炭沼泽研究成果表明，煤中的硫除成煤植物提供外，古泥炭沼泽的水介质也是一个重要来源，沼泽水介质中的 含量和pH值是影响泥炭硫含量的主要因素。Casagrande等人研究了海岸附近的泥炭沼泽，发现海水中的 为海相泥炭提供了丰富的硫源。同时，海水具有弱碱性，经常被海水淹没的泥炭的pH值为7.0～8.5，这种介质条件对硫酸盐还原菌和许多微生物的活动都有利，最有利的生存条件的pH值为6.5～8.3（Casagrande等，1977）。硫酸盐还原菌最宜在pH值为7.0～7.8的弱碱性条件下生存，亦可容忍pH5.5～9.0的生存条件。硫酸盐还原菌利用泥炭中大量的有机质将海水中 还原成H2S，H2S能与Fe2+结合最终形成黄铁矿。内陆淡水中 含量仅为（1～156）×10-6，平均为海水的1/200，且淡水沼泽多呈酸性（pH＜4），不利于硫酸盐还原菌的活动。因此，淡水泥炭沼泽中H2S少，黄铁矿及全硫含量都低，这也是陆相煤一般为低硫煤的主要原因。

Cohen等（1984）的研究工作表明，当泥炭顶板为海相沉积时，能增加其下部泥炭的硫含量。Davis（1982）认为，海水渗入淡水泥炭时，可增加淡水泥炭中有机硫的含量。可见，泥炭沼泽被上覆的沉积物覆盖后，上部沉积介质中的 也会渗入泥炭，在成煤过程中转变为煤中的硫。因此，泥炭上覆沉积介质中的硫也是煤中硫的来源之一。

沉积体系中黄铁矿的形成主要受控于可被还原菌利用的有机质含量、活性铁的含量和 的丰度，这些因素也同样决定着有机硫的形成。活性铁离子与有机质相比，对还原硫有更大的竞争力，在存在铁离子的情况下，硫离子会优先与其结合形成硫化铁矿物，只有在铁离子受限的情况下，多余的H2S才会接合进入有机分子（Berner，1985）。由于海水本身铁离子浓度很低，所以大量的铁应来自于陆源区，一般通过水流以粘土矿物等方式搬运至沼泽。铁在粘土矿物中以如下方式出现：作为粘土矿物的主要成分；以类置同象置换晶格内的其他成分；作为氧化铁，附在片状体矿物上。环境条件变化，尤其是pH和Eh值发生变化，与粘土矿物伴生的可从粘土矿物中迁出。如果pH值增高，Eh值下降，Fe3+会还原为Fe2+，从而引起铁的迁移，也可能与其他元素的离子发生离子交换反应。环境条件的变化如果导致矿物晶格破坏，也能造成铁的迁出。只有可溶于HCl的Fe2+才能与H2S反应生成黄铁矿，或通过FeS的形式最终转化为黄铁矿。所以，水溶液中是否有可被利用的活性铁离子，是黄铁矿或无机硫能否聚集的重要地球化学因素。

煤中黄铁矿化程度（DOP）是衡量铁离子参与形成黄铁矿的指标，其定义黄铁矿中的铁含量与煤中铁含量之比。在乌达矿区，9煤层中铁的含量达11600×10-6，DOP 为1.52，说明9煤层的泥炭聚积时有较为丰富的陆源铁供给。