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1、煤是怎煤是怎样(znyng)(znyng)形成形成的的?历史历史(lsh)假说假说？煤是和地球一起形成的，有地球就有煤？煤是由岩石演变(ynbin)而来的煤是由植物形成的n n煤煤层层底板有植物根化石底板有植物根化石n n显显微微镜镜下下观观察到煤中有察到煤中有远远古植物化石或残体古植物化石或残体n n人工煤化实验人工煤化实验由木材合成了由木材合成了类类天然煤物质天然煤物质第1页/共56页第一页，共57页。第一节成煤物质(wzh)1 1、煤是由植物形成的、煤是由植物形成的、煤是由植物形成的、煤是由植物形成的 煤煤煤煤是是是是由由由由植植植植物物物物遗遗遗遗体体体体经经经经过过过过生生生生物物物
2、物化化化化学学学学作作作作用用用用和和和和物物物物理理理理化化化化学学学学(w (w l hu xu)l hu xu)作用演变而成的沉积有机岩。作用演变而成的沉积有机岩。作用演变而成的沉积有机岩。作用演变而成的沉积有机岩。 1.1 1.1 植物的演化及种类植物的演化及种类植物的演化及种类植物的演化及种类 一一一一般般般般认认认认为为为为，植植植植物物物物是是是是由由由由低低低低级级级级向向向向高高高高级级级级逐逐逐逐步步步步演演演演化化化化的的的的，植植植植物物物物界界界界传传传传统统统统是是是是划划划划分分分分为为为为四四四四大大大大类类类类：藻藻藻藻菌菌菌菌植植植植物物物物、苔苔苔苔藓藓藓
3、藓植植植植物物物物、蕨蕨蕨蕨类类类类植植植植物物物物和和和和种种种种子子子子植植植植物物物物，或或或或将将将将第第第第一一一一种种种种称称称称为为为为低低低低等等等等植植植植物物物物，后后后后三三三三种种种种称称称称为为为为高高高高等等等等植植植植物物物物。前前前前三三三三种种种种又又又又称称称称为为为为孢孢孢孢子子子子植植植植物物物物，就就就就是是是是植植植植物物物物用用用用孢孢孢孢子子子子繁繁繁繁殖殖殖殖。而而而而种种种种子子子子植植植植物物物物则则则则能能能能产产产产生生生生种种种种子子子子，用用用用种种种种子子子子繁繁繁繁殖殖殖殖。低低低低等等等等植植植植物物物物与与与与高高高高等等等
4、等植植植植物物物物的的的的组组组组成成成成差差差差别别别别较较较较大大大大，且且且且对对对对成成成成煤煤煤煤的的的的性性性性质质质质有有有有较较较较大大大大影影影影响。响。响。响。第2页/共56页第二页，共57页。1.2 1.2 低等植物和高等植物的特点低等植物和高等植物的特点低等植物和高等植物的特点低等植物和高等植物的特点 低等植物：包括菌类和藻类，是由单细胞和多细胞构低等植物：包括菌类和藻类，是由单细胞和多细胞构低等植物：包括菌类和藻类，是由单细胞和多细胞构低等植物：包括菌类和藻类，是由单细胞和多细胞构成的丝状体或叶状体植物，没有根、茎、叶等器官的分化。成的丝状体或叶状体植物，没有根、茎、
5、叶等器官的分化。成的丝状体或叶状体植物，没有根、茎、叶等器官的分化。成的丝状体或叶状体植物，没有根、茎、叶等器官的分化。 高等植物：包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。进高等植物：包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。进高等植物：包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。进高等植物：包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。进化化化化(jnhu)(jnhu)论认为，高等植物由低等植物长期进化论认为，高等植物由低等植物长期进化论认为，高等植物由低等植物长期进化论认为，高等植物由低等植物长期进化(jnhu)(jnhu)而来，构造复杂，有根、茎、叶的区别。而来，构造复杂，有根、茎、叶的区别。而来，构造复杂，有根、
6、茎、叶的区别。而来，构造复杂，有根、茎、叶的区别。第3页/共56页第三页，共57页。低等植物(ddng zhw)海带第4页/共56页第四页，共57页。低等植物(ddng zhw)地衣第5页/共56页第五页，共57页。高等植物(godngzhw)华南毛蕨第6页/共56页第六页，共57页。高等植物(godngzhw)松树第7页/共56页第七页，共57页。成煤植物(zhw)的演变和主要聚煤期第8页/共56页第八页，共57页。1.3 植物(zhw)的主要化学组成 （1）碳水化合物（包括）碳水化合物（包括(boku)纤维素、半纤维素纤维素、半纤维素及果胶质及果胶质 ）（2）木质素）木质素（3）蛋白质）蛋
7、白质（4）脂类化合物）脂类化合物从化学(huxu)角度看，植物的有机族组成可以分为四类:第9页/共56页第九页，共57页。 包括纤维素、半纤维素及果胶质。包括纤维素、半纤维素及果胶质。包括纤维素、半纤维素及果胶质。包括纤维素、半纤维素及果胶质。 纤维素：是构成植物细胞壁的主要成分。纤维素的分子式是纤维素：是构成植物细胞壁的主要成分。纤维素的分子式是纤维素：是构成植物细胞壁的主要成分。纤维素的分子式是纤维素：是构成植物细胞壁的主要成分。纤维素的分子式是(C6H10O5)n(C6H10O5)n，具长链状结构，其分子量约为，具长链状结构，其分子量约为，具长链状结构，其分子量约为，具长链状结构，其分子
8、量约为100100万万万万200200万。万。万。万。纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容易水解。在活的纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容易水解。在活的纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容易水解。在活的纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容易水解。在活的植物中，纤维素对于微生物的作用很稳定，但当植物死亡后，在植物中，纤维素对于微生物的作用很稳定，但当植物死亡后，在植物中，纤维素对于微生物的作用很稳定，但当植物死亡后，在植物中，纤维素对于微生物的作用很稳定，但当植物死亡后，在氧化性条件下，易受微生物作用而分解成氧化性条件下，易受微生物作用而分解成氧化性条件下，易受微生物作
9、用而分解成氧化性条件下，易受微生物作用而分解成CO2CO2、CH4CH4和水。在泥和水。在泥和水。在泥和水。在泥炭沼泽的酸性介质中，纤维素可以分解为纤维二糖和葡萄糖等简炭沼泽的酸性介质中，纤维素可以分解为纤维二糖和葡萄糖等简炭沼泽的酸性介质中，纤维素可以分解为纤维二糖和葡萄糖等简炭沼泽的酸性介质中，纤维素可以分解为纤维二糖和葡萄糖等简单化合物。单化合物。单化合物。单化合物。 半纤维素：化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易分半纤维素：化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易分半纤维素：化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易分半纤维素：化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易分解或水
10、解为糖类和酸。解或水解为糖类和酸。解或水解为糖类和酸。解或水解为糖类和酸。 果胶：糖的衍生物，呈果冻状。在生物化学果胶：糖的衍生物，呈果冻状。在生物化学果胶：糖的衍生物，呈果冻状。在生物化学果胶：糖的衍生物，呈果冻状。在生物化学(shn w hu (shn w hu xu)xu)作用下，水解成一系列单糖和糖醛酸。作用下，水解成一系列单糖和糖醛酸。作用下，水解成一系列单糖和糖醛酸。作用下，水解成一系列单糖和糖醛酸。 1.3.1碳水化合物碳水化合物第10页/共56页第十页，共57页。1.3.2木质素木质素 木质素也是植物细胞壁的主要成分，常分布在植物根、木质素也是植物细胞壁的主要成分，常分布在植物
11、根、木质素也是植物细胞壁的主要成分，常分布在植物根、木质素也是植物细胞壁的主要成分，常分布在植物根、茎部的细胞壁中。木本植物的木质素含量高，木质素是具茎部的细胞壁中。木本植物的木质素含量高，木质素是具茎部的细胞壁中。木本植物的木质素含量高，木质素是具茎部的细胞壁中。木本植物的木质素含量高，木质素是具有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基、羟基等有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基、羟基等有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基、羟基等有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基、羟基等官能团。木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分官能团。木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分
12、官能团。木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分官能团。木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分子，比纤维素稳定，不易水解子，比纤维素稳定，不易水解子，比纤维素稳定，不易水解子，比纤维素稳定，不易水解(shuji)(shuji)，易于保存下来。，易于保存下来。，易于保存下来。，易于保存下来。在泥炭沼泽中，在水和微生物作用下发生分解，与其他化在泥炭沼泽中，在水和微生物作用下发生分解，与其他化在泥炭沼泽中，在水和微生物作用下发生分解，与其他化在泥炭沼泽中，在水和微生物作用下发生分解，与其他化合物共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为合物共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为合物
13、共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为合物共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为煤。所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有煤。所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有煤。所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有煤。所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机组分。机组分。机组分。机组分。 木质素，其组成因植物的种类不同而异，见图。木质素，其组成因植物的种类不同而异，见图。木质素，其组成因植物的种类不同而异，见图。木质素，其组成因植物的种类不同而异，见图。第11页/共56页第十一页，共57页。针叶树的松柏(sn bi)醇落叶树的芥子落叶树的芥子(jiz)醇
14、醇乔木乔木(qiom)(qiom)的的香豆醇香豆醇第12页/共56页第十二页，共57页。1.3.3脂类化合物脂类化合物 脂类化合物是指不溶于水而溶于醚、苯、氯仿等有机溶剂的有机脂类化合物是指不溶于水而溶于醚、苯、氯仿等有机溶剂的有机脂类化合物是指不溶于水而溶于醚、苯、氯仿等有机溶剂的有机脂类化合物是指不溶于水而溶于醚、苯、氯仿等有机溶剂的有机化合物。在植物中脂类化合物主要化合物。在植物中脂类化合物主要化合物。在植物中脂类化合物主要化合物。在植物中脂类化合物主要(zhyo)(zhyo)有以下几种。有以下几种。有以下几种。有以下几种。 脂肪：属于长链脂肪酸的甘油酯。高等植物中含量少脂肪：属于长链脂
15、肪酸的甘油酯。高等植物中含量少脂肪：属于长链脂肪酸的甘油酯。高等植物中含量少脂肪：属于长链脂肪酸的甘油酯。高等植物中含量少(1-2%)(1-2%)，低，低，低，低等植物含量高等植物含量高等植物含量高等植物含量高(20%(20%左右左右左右左右) )。在生化作用下在酸性或碱性溶液中分解。在生化作用下在酸性或碱性溶液中分解。在生化作用下在酸性或碱性溶液中分解。在生化作用下在酸性或碱性溶液中分解生成脂肪酸和甘油，参与成煤作用。生成脂肪酸和甘油，参与成煤作用。生成脂肪酸和甘油，参与成煤作用。生成脂肪酸和甘油，参与成煤作用。 蜡质：主要蜡质：主要蜡质：主要蜡质：主要(zhyo)(zhyo)是长链脂肪酸与
16、含有是长链脂肪酸与含有是长链脂肪酸与含有是长链脂肪酸与含有24242626个碳原子的高个碳原子的高个碳原子的高个碳原子的高级一元醇形成的脂类，化学性质稳定，不易受细菌分解。级一元醇形成的脂类，化学性质稳定，不易受细菌分解。级一元醇形成的脂类，化学性质稳定，不易受细菌分解。级一元醇形成的脂类，化学性质稳定，不易受细菌分解。 树脂树脂树脂树脂: : 树脂是植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，胶状的树脂是植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，胶状的树脂是植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，胶状的树脂是植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，胶状的树脂不断分泌出来保护伤口。针状植物含树脂较多，低等植
17、物不树脂不断分泌出来保护伤口。针状植物含树脂较多，低等植物不树脂不断分泌出来保护伤口。针状植物含树脂较多，低等植物不树脂不断分泌出来保护伤口。针状植物含树脂较多，低等植物不含树脂。树脂不溶于有机酸，不易氧化，微生物也不能破坏它，含树脂。树脂不溶于有机酸，不易氧化，微生物也不能破坏它，含树脂。树脂不溶于有机酸，不易氧化，微生物也不能破坏它，含树脂。树脂不溶于有机酸，不易氧化，微生物也不能破坏它，因此能很好地保存在煤中。因此能很好地保存在煤中。因此能很好地保存在煤中。因此能很好地保存在煤中。角质和木栓质、孢粉质：化学性质十分稳定，不溶于有机酸，微角质和木栓质、孢粉质：化学性质十分稳定，不溶于有机酸
18、，微角质和木栓质、孢粉质：化学性质十分稳定，不溶于有机酸，微角质和木栓质、孢粉质：化学性质十分稳定，不溶于有机酸，微生物也难以作用，在成煤过程中能保存下来。生物也难以作用，在成煤过程中能保存下来。生物也难以作用，在成煤过程中能保存下来。生物也难以作用，在成煤过程中能保存下来。 第13页/共56页第十三页，共57页。1.3.4蛋白质蛋白质 蛋白质：由若干个氨基酸结合而形成的结构复杂的高分子由于蛋白质：由若干个氨基酸结合而形成的结构复杂的高分子由于蛋白质：由若干个氨基酸结合而形成的结构复杂的高分子由于蛋白质：由若干个氨基酸结合而形成的结构复杂的高分子由于含羧基和羟基，蛋白质具有酸性和碱性官能团，强
19、烈亲水性胶体。含羧基和羟基，蛋白质具有酸性和碱性官能团，强烈亲水性胶体。含羧基和羟基，蛋白质具有酸性和碱性官能团，强烈亲水性胶体。含羧基和羟基，蛋白质具有酸性和碱性官能团，强烈亲水性胶体。 高等植物中蛋白质含量少；低等植物高等植物中蛋白质含量少；低等植物高等植物中蛋白质含量少；低等植物高等植物中蛋白质含量少；低等植物(ddng zhw)(ddng zhw)中蛋白中蛋白中蛋白中蛋白质含量高。质含量高。质含量高。质含量高。 植物死亡后，完全氧化条件下，蛋白质完全分解为气态物质；植物死亡后，完全氧化条件下，蛋白质完全分解为气态物质；植物死亡后，完全氧化条件下，蛋白质完全分解为气态物质；植物死亡后，完
20、全氧化条件下，蛋白质完全分解为气态物质；在泥炭沼泽和湖泊的水中，蛋白质分解成氨基酸、喹啉等含氮化在泥炭沼泽和湖泊的水中，蛋白质分解成氨基酸、喹啉等含氮化在泥炭沼泽和湖泊的水中，蛋白质分解成氨基酸、喹啉等含氮化在泥炭沼泽和湖泊的水中，蛋白质分解成氨基酸、喹啉等含氮化合物，参与成煤作用，但对煤的性质没有决定性的影响。合物，参与成煤作用，但对煤的性质没有决定性的影响。合物，参与成煤作用，但对煤的性质没有决定性的影响。合物，参与成煤作用，但对煤的性质没有决定性的影响。 煤中硫、氮元素的来源之一。煤中硫、氮元素的来源之一。煤中硫、氮元素的来源之一。煤中硫、氮元素的来源之一。第14页/共56页第十四页，共
21、57页。1.3.5不同植物化学不同植物化学(huxu)组成的差组成的差异性异性植物碳水化合物木质素蛋白质脂类化合物细菌绿藻苔藓蕨类草类松柏及阔叶树122830403050506050706070001020302030203050804050152010155101752010208103551013木本植物的不同部分木质部叶木栓孢粉质原生质607565605202030201000182570235825309010第15页/共56页第十五页，共57页。1.4煤炭的成因煤炭的成因(chngyn)类型类型 根据形成根据形成根据形成根据形成(xngchng)(xngchng)煤炭的物质基础划分煤
22、炭的类型称为成因类煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。主要是：腐植煤、腐泥煤、残植煤。型。主要是：腐植煤、腐泥煤、残植煤。型。主要是：腐植煤、腐泥煤、残植煤。型。主要是：腐植煤、腐泥煤、残植煤。（1 1）腐植煤：）腐植煤：）腐植煤：）腐植煤： 由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。自然界中分布最广，蕴藏量最大。煤化学的主要研究对象。生成。自然界中分布最广，
23、蕴藏量最大。煤化学的主要研究对象。生成。自然界中分布最广，蕴藏量最大。煤化学的主要研究对象。生成。自然界中分布最广，蕴藏量最大。煤化学的主要研究对象。（2 2） 腐泥煤：腐泥煤：腐泥煤：腐泥煤： 主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成(xngchng)(xngchng)。储量大大低于腐植煤，工业意义不大。储量大大低于腐植煤，工业意义不大。储量大大低于腐植煤，工业意义不大。储量大大低于腐植煤，工业意义不大。 残植煤：残植煤：残植煤：残植煤： 由高等植物残骸中对生物化学作用最稳
24、定的组分由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分( (孢子、角质孢子、角质孢子、角质孢子、角质层、树皮、树脂层、树皮、树脂层、树皮、树脂层、树皮、树脂) )富集而成。残植煤在自然界中的储量很少，常呈薄层富集而成。残植煤在自然界中的储量很少，常呈薄层富集而成。残植煤在自然界中的储量很少，常呈薄层富集而成。残植煤在自然界中的储量很少，常呈薄层或透镜体夹在腐植煤中。或透镜体夹在腐植煤中。或透镜体夹在腐植煤中。或透镜体夹在腐植煤中。 腐植腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成腐植腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成腐植
25、腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成腐植腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成(xngchng)(xngchng)的煤。的煤。的煤。的煤。第16页/共56页第十六页，共57页。腐植煤与腐泥煤(nmi)的主要特征特征腐植煤腐 泥 煤颜 色光 泽用火柴(huchi)点火氢含量(hnling)（%）低温干馏焦油产率多数为黑色光亮者居多不燃烧一般 一般一般 第17页/共56页第十七页，共57页。第二节第二节成煤的条件成煤的条件(tiojin)和和环境环境煤炭的生成，必须有气候、生物、地理、地煤炭的生成，必须有气候、生物、地理、地质等条件的相互配合，才能生成具有工业利用价值质等条件的相互配合，才能生成具有
26、工业利用价值的煤炭矿藏。这些条件包括：的煤炭矿藏。这些条件包括：（1）大量大量(dling)植物的持续繁殖植物的持续繁殖(生物、气生物、气候的影响候的影响)（2）植物遗体不能完全氧化适合的堆积场所）植物遗体不能完全氧化适合的堆积场所(沼泽、湖泊等沼泽、湖泊等)（3）地质作用的配合（地壳的沉降运动形成）地质作用的配合（地壳的沉降运动形成上覆岩层和顶底板多煤层）上覆岩层和顶底板多煤层）第18页/共56页第十八页，共57页。第三节第三节成煤作用成煤作用(zuyng)过程过程由高等植物转化为腐植煤要经历复杂由高等植物转化为腐植煤要经历复杂(fz)而漫长的而漫长的过程，一般需要几千万年到几亿年的时间。整
27、个成煤作用可过程，一般需要几千万年到几亿年的时间。整个成煤作用可划分为两个阶段：即泥炭化作用过程和煤化作用。图示如下：划分为两个阶段：即泥炭化作用过程和煤化作用。图示如下：煤化程度的概念：在褐煤向烟煤、无烟煤转化煤化程度的概念：在褐煤向烟煤、无烟煤转化(zhunhu)的进程中的进程中 ，由，由于地质条件和成煤年代的差异，使煤处于不同的转化于地质条件和成煤年代的差异，使煤处于不同的转化(zhunhu)阶段。阶段。煤的这种转化煤的这种转化(zhunhu)阶段称为煤化程度，有时称为变质程度，或煤阶段称为煤化程度，有时称为变质程度，或煤级级(Rank)。按煤化程度由低到高依次是：褐煤、烟煤（长焰煤、气
28、煤、。按煤化程度由低到高依次是：褐煤、烟煤（长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤）、无烟煤。肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤）、无烟煤。植物泥炭化泥炭成岩作用褐煤变质作用烟煤、无烟煤煤化作用第19页/共56页第十九页，共57页。1 泥炭化作用泥炭化作用的概念：高等植物死亡后，在生物化学作泥炭化作用的概念：高等植物死亡后，在生物化学作用下，变成泥炭的过程称为泥炭化作用。用下，变成泥炭的过程称为泥炭化作用。在这一阶段在这一阶段(jidun)，植物首先在微生物作用下，植物首先在微生物作用下，分解和水解为分子量较小的性质活泼的化合物，然后小分子分解和水解为分子量较小的性质活泼的化合物，然后小分子化合物之间相互作
29、用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，化合物之间相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。植物经泥炭化作用成为泥炭，在两方如腐植酸、沥青质等。植物经泥炭化作用成为泥炭，在两方面发生巨大变化：面发生巨大变化：（1）组织器官（如皮、叶、茎、根等）基本消失，细胞结）组织器官（如皮、叶、茎、根等）基本消失，细胞结构遭到不同程度的破坏，变成颗粒细小、含水量极大、呈胶构遭到不同程度的破坏，变成颗粒细小、含水量极大、呈胶泥状的膏状体泥炭；泥状的膏状体泥炭；（2）组成成分发生了很大的变化，如植物中大量存在的纤）组成成分发生了很大的变化，如植物中大量存在的纤维素和木质素在泥炭中显著减少，蛋
30、白质消失，而植物中不维素和木质素在泥炭中显著减少，蛋白质消失，而植物中不存在的腐植酸却大量增加，并成为泥炭的最主要的成分之一，存在的腐植酸却大量增加，并成为泥炭的最主要的成分之一，通常达到通常达到40%以上。以上。第20页/共56页第二十页，共57页。表26植物与泥炭化学组成的比较元素组成，%有机组成，%植物与泥炭CHNO+S纤维素半纤维素木质素蛋白质沥青腐植酸莎草47.205.611.6139.3750.0020305105100木本植物50.156.201.0542.1050.6020.3017130桦川草本泥炭55.876.352.9034.9719.690.7503.5043.58合浦
31、木本泥炭65.466.531.2026.75o.890.390042.88植物(zhw)变成泥炭后组成的变化第21页/共56页第二十一页，共57页。泥炭(ntn)的组成腐殖酸：高分子羟基(qingj)芳香羧酸的混合物沥青质：脂类化合物转化而来未分解的植物组织壳质组分第22页/共56页第二十二页，共57页。2煤化煤化(mihu)作用作用煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。2.1成岩作用成岩作用泥炭在沼泽泥炭在沼泽(zhoz)中层层堆积，越积越厚，当地中层层堆积，越积越厚，当地壳下降速度较大时，泥炭将被泥沙等沉积物覆盖。在上覆壳下降速度较大时
32、，泥炭将被泥沙等沉积物覆盖。在上覆沉积物的压力作用下，泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、沉积物的压力作用下，泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代之的固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密的岩石状的褐煤。的岩石状的褐煤。第23页/共56页第二十三页，共57页。2.2变质变质(binzh)作用作用当当褐褐煤煤层层继继续续沉沉降降到到地地壳壳较较深深处处时时，上上覆覆岩岩层层压压力力不不断断增增大大，地地温温不不断断增增高高，褐褐煤煤中中的的物物理理
33、化化学学作作用用速速度度加加快快，煤煤的的分分子子结结构构和和组组成成产产生生了了较较大大的的变变化化。碳碳含含量量明明显显增增加加，氧氧含含量量迅迅速速减减少少，腐腐植植酸酸也也迅迅速速减减少少并并很很快快消消失失，褐褐煤煤逐逐渐渐转转化化(zhunhu)成成为为烟烟煤煤。随随着着煤煤层层沉沉降降深深度度的的加加大大，压压力力和和温温度度提提高高，煤煤的的分分子子结结构构继继续续变变化化，煤煤的的性性质质也也发发生生不不断断的的变变化化，最最终终变成无烟煤。变成无烟煤。成煤过程中的化学组成变化（成煤过程中的化学组成变化（P25)第24页/共56页第二十四页，共57页。 变质作用的因素：变质作
34、用的因素：变质作用的因素：变质作用的因素： 促成煤变质作用的主要因素是温度。温度过低（促成煤变质作用的主要因素是温度。温度过低（促成煤变质作用的主要因素是温度。温度过低（促成煤变质作用的主要因素是温度。温度过低（50506060），褐煤的变质就不明显了，如莫斯科煤田早石炭世煤），褐煤的变质就不明显了，如莫斯科煤田早石炭世煤），褐煤的变质就不明显了，如莫斯科煤田早石炭世煤），褐煤的变质就不明显了，如莫斯科煤田早石炭世煤至今已有至今已有至今已有至今已有3 3亿年以上，但仍处于褐煤阶段。通常认为，煤化亿年以上，但仍处于褐煤阶段。通常认为，煤化亿年以上，但仍处于褐煤阶段。通常认为，煤化亿年以上，但仍处
35、于褐煤阶段。通常认为，煤化程度是煤受热温度和持续时间的函数。温度越高，变质作用程度是煤受热温度和持续时间的函数。温度越高，变质作用程度是煤受热温度和持续时间的函数。温度越高，变质作用程度是煤受热温度和持续时间的函数。温度越高，变质作用的速度越快。因为变质作用的实质的速度越快。因为变质作用的实质的速度越快。因为变质作用的实质的速度越快。因为变质作用的实质(shzh)(shzh)是煤分子的化学是煤分子的化学是煤分子的化学是煤分子的化学变化，温度高促进了化学反应速度的提高。变化，温度高促进了化学反应速度的提高。变化，温度高促进了化学反应速度的提高。变化，温度高促进了化学反应速度的提高。 第25页/共
36、56页第二十五页，共57页。第26页/共56页第二十六页，共57页。3、腐泥煤(n mi)的生成腐泥化作用：在停滞缺氧的滞水盆地中，浮腐泥化作用：在停滞缺氧的滞水盆地中，浮游生物和菌藻类等低等植物死亡后，在缺氧的环境游生物和菌藻类等低等植物死亡后，在缺氧的环境中，由厌氧细菌的作用，低等植物中的蛋白质、碳中，由厌氧细菌的作用，低等植物中的蛋白质、碳水化合物、脂肪受到分解，再经聚合和缩合作用，水化合物、脂肪受到分解，再经聚合和缩合作用，形成一种含水很多的棉絮状胶体物质。这种物质再形成一种含水很多的棉絮状胶体物质。这种物质再经过脱水、致密，比重增大，逐渐形成腐泥。经过脱水、致密，比重增大，逐渐形成腐
37、泥。腐泥经煤化作用而成腐泥煤。随煤化程度的腐泥经煤化作用而成腐泥煤。随煤化程度的增加，腐泥煤发生的变化增加，腐泥煤发生的变化(binhu)与腐植煤相似。与腐植煤相似。第27页/共56页第二十七页，共57页。4、瓦斯、瓦斯(ws)和煤层气的生成和煤层气的生成(coalbedmethane)瓦斯突出瓦斯突出(tch)和瓦斯爆炸是煤炭开采过程中和瓦斯爆炸是煤炭开采过程中的主要危害形式，但瓦斯又是宝贵的资源。煤中的瓦斯主的主要危害形式，但瓦斯又是宝贵的资源。煤中的瓦斯主要是在煤化作用过程中形成的。在煤化作用过程中，煤分要是在煤化作用过程中形成的。在煤化作用过程中，煤分子上的侧链和官能团不断分解和脱落，
38、生成低分子气体，子上的侧链和官能团不断分解和脱落，生成低分子气体，即煤层气，其主要成分为甲烷（即煤层气，其主要成分为甲烷（70%96%）。在自然条）。在自然条件下，生成件下，生成1吨褐煤可产生吨褐煤可产生68m3甲烷，生成甲烷，生成1吨肥煤、吨肥煤、瘦煤、无烟煤分别可产生甲烷瘦煤、无烟煤分别可产生甲烷230m3、330m3和和400m3。如果煤层周围的围岩不透气，在煤化作用过程中产如果煤层周围的围岩不透气，在煤化作用过程中产生的气体或被吸附在煤的孔隙中，或逐渐聚积形成煤层气生的气体或被吸附在煤的孔隙中，或逐渐聚积形成煤层气田。田。第28页/共56页第二十八页，共57页。成煤作用(zuyng)过
39、程小结成煤作用的阶段成煤作用的阶段原始植物及变化产物原始植物及变化产物成成煤煤作作用用泥炭化作用泥炭化作用或或腐泥化作用腐泥化作用植物植物高等植物高等植物低等植物低等植物泥炭泥炭腐泥腐泥煤煤化化作作用用成岩作用成岩作用褐煤褐煤腐泥煤腐泥煤变质作用变质作用长焰煤长焰煤气煤气煤烟煤烟煤肥煤肥煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤贫煤贫煤无烟煤无烟煤第29页/共56页第二十九页，共57页。腐植煤的分类(fnli)泥炭褐煤(hmi)烟煤无烟煤煤化程度/碳含量 高高高高 水含量典型典型(dinxng)(dinxng)的腐植煤的腐植煤第30页/共56页第三十页，共57页。在在HNOHNO3 3 在在KOHKOH中中无明显条带
40、无明显条带呈条带状呈条带状外外 观观金属光泽金属光泽有一定光泽有一定光泽大多无光泽大多无光泽无无光光 泽泽灰黑色灰黑色黑色黑色褐色，黒褐色褐色，黒褐色棕褐色棕褐色颜颜 色色无烟煤无烟煤烟煤烟煤褐煤褐煤泥炭泥炭特特 征征腐植煤的主要(zhyo)特征 土状无明显(mngxin)条带棕红棕黑 褐色(h s) 无色 无 棕红 红色 无色 无 多 较多 较少 少 1.101.40 1.201.45 1.351.90 硬 度 很低 低 较高 高 燃烧现象 有烟 有烟 多烟 无烟自然水分密度(g/cm)第31页/共56页第三十一页，共57页。泥炭(ntn)又称草碳,是棕褐色(hs)或黑褐色(hs)的不均匀物
41、质.含水量高达85%95%.经自然风干燥后水分可降至25%35%,其时相对密度可达1.291.61.泥炭中含有大量未分解的植物根,茎,叶的残体,有时用肉眼就可以看出,因此泥炭中的木质素和碳水化合物的含量较高.含碳量在50%以下.此外,泥炭中还含有一种在成煤过程中开始形成的,可用碱抽出,用酸沉淀的新物质(即腐植酸)和可被有些有机溶剂抽出的酸性沥青.主要用作锅炉燃料，低温干馏原料，肥料第32页/共56页第三十二页，共57页。褐煤(hmi)大多呈褐色或暗褐色,因而得名.无光泽,相对密度1.11.4.随煤化程度的加深,褐煤颜色变深变暗,相对密度增加,紧密( jnm)程度增加,水分减少,腐植酸开始增加,
42、以后又减少.外表上已看不到未分解的植物组织残体,含碳量60%70%,热值低.第33页/共56页第三十三页，共57页。褐煤：多被用作燃料、气化或低温干馏的原料，也可用来提取(tq)褐煤蜡、腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。还可以作农田、果园的有机肥料。第34页/共56页第三十四页，共57页。烟煤(ynmi)灰黑色至黑色,燃烧时火焰长而多烟.不含有腐植酸,因它已溶合成为更复杂的中性的腐植质.硬度较大,相对密为1.21.45.多数能结焦( jijio),含碳量75%90%,热值27.237.2MJ/kg(65008900kcal/kg).在工业生产上,为更合理地利用煤炭资源,根据煤化程度,结合煤的挥发分和
43、粘结性,又将烟煤细分为长焰煤,气煤,肥煤,焦煤和瘦煤等.第35页/共56页第三十五页，共57页。无烟煤俗称(schn)白煤或红煤.呈灰黑色,带有金属光泽,是腐植煤类中最年老的一种煤.相对密度为1.41.8.燃烧时无烟,火焰较短,不结焦,含碳量一般在90%以上,热值33.433.5MJ/kg(80008500kcal/kg)第36页/共56页第三十六页，共57页。无烟煤主要供民用(mnyng)和做合成氨造气的原料；低灰、低硫、且质软易磨的无烟煤不仅是理想的高炉喷吹和烧结铁矿石用的还原剂，而且还可以作为制造各种碳素材料如炭电极、炭块、阳极糊和活性炭、滤料等原料；某些无烟煤制成的航空用型煤还可用于飞
44、机发动机和车辆马达的保温。第37页/共56页第三十七页，共57页。PeatPeatAmassofrecentlyaccumulatedtopartiallycarbonizedplantdebris.PeatisAmassofrecentlyaccumulatedtopartiallycarbonizedplantdebris.Peatisanorganicsediment.Burial,compactionandcoalificationwilltransformitanorganicsediment.Burial,compactionandcoalificationwilltransfor
45、mitintocoal,arock.Ithasacarboncontentoflessthan60%onadryash-freeintocoal,arock.Ithasacarboncontentoflessthan60%onadryash-freebasis.basis.LigniteLigniteLigniteisthelowestrankofcoal.ItisapeatthathasbeentransformedintoaLigniteisthelowestrankofcoal.Itisapeatthathasbeentransformedintoarockandthatrockisab
46、rown-blackcoal.Lignitesometimescontainsrockandthatrockisabrown-blackcoal.Lignitesometimescontainsrecognizableplantstructures.Bydefinitionithasaheatingvalueoflessthanrecognizableplantstructures.Bydefinitionithasaheatingvalueoflessthan8300BritishThermalUnitsperpoundonamineralmatterfreebasis.Ithasa8300
47、BritishThermalUnitsperpoundonamineralmatterfreebasis.Ithasacarboncontentofbetween60and70%onadryash-freebasis.InEurope,carboncontentofbetween60and70%onadryash-freebasis.InEurope,AustraliaandtheUKsomelow-levellignitesarecalledbrowncoal.AustraliaandtheUKsomelow-levellignitesarecalledbrowncoal.Sub-Sub-B
48、ituminousBituminousSubbituminouscoalisalignitethathasbeensubjectedtoanincreasedlevelSubbituminouscoalisalignitethathasbeensubjectedtoanincreasedleveloforganicmetamorphism.Thismetamorphismhasdrivenoffsomeoftheoforganicmetamorphism.Thismetamorphismhasdrivenoffsomeoftheoxygenandhydrogeninthecoal.Thatlo
49、ssproducescoalwithahigheroxygenandhydrogeninthecoal.Thatlossproducescoalwithahighercarboncontent(71to77%onadryash-freebasis).Subbituminouscoalhasacarboncontent(71to77%onadryash-freebasis).Subbituminouscoalhasaheatingvaluebetween8300and13000BritishThermalUnitsperpoundonaheatingvaluebetween8300and1300
50、0BritishThermalUnitsperpoundonamineralmatterfreebasis.Onthebasisofheatingvalueitissubdividedintomineralmatterfreebasis.OnthebasisofheatingvalueitissubdividedintosubbituminousA,subbituminousBandsubbituminousCranks.subbituminousA,subbituminousBandsubbituminousCranks.Properties of different rank coals第
51、38页/共56页第三十八页，共57页。BituminousBituminousBituminous is the most abundant rank of coal. It accounts for about 50% Bituminous is the most abundant rank of coal. It accounts for about 50% of the coal produced in the United States. Bituminous coal is formed of the coal produced in the United States. Bitum
52、inous coal is formed when a sub bituminous coal is subjected to increased levels of organic when a sub bituminous coal is subjected to increased levels of organic metamorphism. It has a carbon content of between 77 and 87% on a dry metamorphism. It has a carbon content of between 77 and 87% on a dry
53、 ash-free basis and a heating value that is much higher than lignite or sub ash-free basis and a heating value that is much higher than lignite or sub bituminous coal. On the basis of volatile content, bituminous coals are bituminous coal. On the basis of volatile content, bituminous coals are subdi
54、vided into low volatile bituminous, medium volatile bituminous and subdivided into low volatile bituminous, medium volatile bituminous and high volatile bituminous. Bituminous coal is often referred to as soft high volatile bituminous. Bituminous coal is often referred to as soft coal, however this
55、designation is a laymans term and has little to do coal, however this designation is a laymans term and has little to do with the hardness of the rock.with the hardness of the rock.AnthraciteAnthraciteAnthracite is the highest rank of coal. It has a carbon content of over 87% Anthracite is the highe
56、st rank of coal. It has a carbon content of over 87% on a dry ash-free basis. Anthracite coal generally has the highest heating on a dry ash-free basis. Anthracite coal generally has the highest heating value per ton on a mineral matter free basis. It is often subdivided into value per ton on a mine
57、ral matter free basis. It is often subdivided into semi-anthracite, anthracite and meta-anthracite on the basis of carbon semi-anthracite, anthracite and meta-anthracite on the basis of carbon content. Anthracite is often referred to as hard coal; however this is a content. Anthracite is often refer
58、red to as hard coal; however this is a laymans term and has little to do with the hardness of the rock.laymans term and has little to do with the hardness of the rock.Properties of different rank coals第39页/共56页第三十九页，共57页。什么是沼泽? 沼泽是在一定的气候、地貌和水文条件(tiojin)下，常年积水或极其潮湿的地段，内有大量植物生长和堆积。 第40页/共56页第四十页，共57页。
59、湖沼演化中泥炭和淤泥(yn)形成示意图第41页/共56页第四十一页，共57页。第42页/共56页第四十二页，共57页。第43页/共56页第四十三页，共57页。第44页/共56页第四十四页，共57页。第45页/共56页第四十五页，共57页。大地构造（地壳运动(dqioyndn)）：提供成煤作用缓慢而均匀的沉降运动(yndng)（均衡补偿）和成煤坳陷。地壳的剧烈或过缓沉降运动(yndng)都不利于厚层泥炭层的形成，植物的堆积和地壳的沉降的平衡，决定泥炭层形成厚度。第46页/共56页第四十六页，共57页。泥炭(ntn)沼泽中植物与泥炭(ntn)层的形成第47页/共56页第四十七页，共57页。泥炭(n
60、tn)第48页/共56页第四十八页，共57页。第49页/共56页第四十九页，共57页。纤维素的分子结构(fnzjiu)第50页/共56页第五十页，共57页。第51页/共56页第五十一页，共57页。不同不同(b tn)煤煤化程度煤的结构化程度煤的结构单元变化规律单元变化规律第52页/共56页第五十二页，共57页。深成变质(binzh)作用第53页/共56页第五十三页，共57页。岩浆(ynjing)变质第54页/共56页第五十四页，共57页。动力(dngl)变质作用第55页/共56页第五十五页，共57页。感谢您的观赏(gunshng)！第56页/共56页第五十六页，共57页。内容(nirng)总结煤是怎样形成的。煤是和地球一起形成的，有地球就有煤。而种子(zhng zi)植物则能产生种子(zhng zi)，用种子(zhng zi)繁殖。包括纤维素、半纤维素及果胶质。高等植物中含量少(1-2%)，低等植物含量高(20%左右)。针状植物含树脂较多，低等植物不含树脂。残植煤在自然界中的储量很少，常呈薄层或透镜体夹在腐植煤中。褐色，黒褐色。感谢您的观赏第五十七页，共57页。
