第四章,煤的化學(xué)組成

1、第四章第四章 煤的顯微組分及化學(xué)性質(zhì)煤的顯微組分及化學(xué)性質(zhì)煤是一種有機(jī)巖石，利用通常研究巖石的方法來(lái)研煤是一種有機(jī)巖石，利用通常研究巖石的方法來(lái)研究煤的學(xué)科稱為煤巖學(xué)。一般從宏觀和微觀研究法兩種究煤的學(xué)科稱為煤巖學(xué)。一般從宏觀和微觀研究法兩種角度進(jìn)行研究。角度進(jìn)行研究。 研究目的：通過(guò)煤巖成分的鑒定來(lái)闡明煤的成因和煤研究目的：通過(guò)煤巖成分的鑒定來(lái)闡明煤的成因和煤巖成分在成煤過(guò)程中的變化對(duì)煤質(zhì)的影響，更合理地巖成分在成煤過(guò)程中的變化對(duì)煤質(zhì)的影響，更合理地進(jìn)行煤的分類(lèi)，并了解認(rèn)識(shí)煤巖成分物理、化學(xué)和工進(jìn)行煤的分類(lèi)，并了解認(rèn)識(shí)煤巖成分物理、化學(xué)和工藝性質(zhì)，從而指導(dǎo)煤的合理利用的工藝加工。藝性質(zhì)，從而

2、指導(dǎo)煤的合理利用的工藝加工。宏觀研究：宏觀研究：是從顏色、光澤、斷口、裂隙、硬度等是從顏色、光澤、斷口、裂隙、硬度等肉眼就可辨別的表觀性狀區(qū)別煤層的巖相組成，可以確肉眼就可辨別的表觀性狀區(qū)別煤層的巖相組成，可以確定四種宏觀煤巖成分和四種宏觀煤巖類(lèi)型，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)定四種宏觀煤巖成分和四種宏觀煤巖類(lèi)型，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)便但相對(duì)粗略。便但相對(duì)粗略。微觀研究：微觀研究：利用顯微鏡來(lái)觀察識(shí)別煤的顯微組分，利用顯微鏡來(lái)觀察識(shí)別煤的顯微組分，主要觀察指標(biāo)有顏色（透光色和反光色）、形態(tài)、物理主要觀察指標(biāo)有顏色（透光色和反光色）、形態(tài)、物理結(jié)構(gòu)和突起等結(jié)構(gòu)和突起等根據(jù)顏色、光澤、斷口、裂隙、硬度等性質(zhì)的不同，用根據(jù)顏色

3、、光澤、斷口、裂隙、硬度等性質(zhì)的不同，用肉眼可將煤層中的煤分為：肉眼可將煤層中的煤分為：鏡煤、亮煤、暗煤和絲炭鏡煤、亮煤、暗煤和絲炭四四種宏觀煤巖成分，它們是煤中宏觀可見(jiàn)的基本單位。種宏觀煤巖成分，它們是煤中宏觀可見(jiàn)的基本單位。鏡煤鏡煤呈黑色，是光亮、均一、內(nèi)生裂隙發(fā)育的宏觀煤巖呈黑色，是光亮、均一、內(nèi)生裂隙發(fā)育的宏觀煤巖成分；在成煤過(guò)程中，是由成煤植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)過(guò)成分；在成煤過(guò)程中，是由成煤植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)過(guò)凝膠化作用形成的凝膠化作用形成的亮煤亮煤呈黑色，其光澤、脆性、密度、結(jié)構(gòu)均勻性和內(nèi)生呈黑色，其光澤、脆性、密度、結(jié)構(gòu)均勻性和內(nèi)生裂隙發(fā)育程度等均遜于鏡煤，是一種復(fù)雜的、非均一的

4、宏裂隙發(fā)育程度等均遜于鏡煤，是一種復(fù)雜的、非均一的宏觀煤巖成分；在煤層中亮煤常組成較厚的分層。觀煤巖成分；在煤層中亮煤常組成較厚的分層。四種宏觀煤巖成分四種宏觀煤巖成分暗煤暗煤呈灰黑色，光澤暗淡、堅(jiān)硬、內(nèi)生裂呈灰黑色，光澤暗淡、堅(jiān)硬、內(nèi)生裂隙不發(fā)育、表面粗糙，是一種復(fù)雜的、非均一隙不發(fā)育、表面粗糙，是一種復(fù)雜的、非均一的宏觀煤巖成分。的宏觀煤巖成分。絲炭絲炭外觀像木炭，灰黑色、有絲絹光澤、纖維狀結(jié)外觀像木炭，灰黑色、有絲絹光澤、纖維狀結(jié)構(gòu)、性脆、單一的宏觀煤巖成分。在成煤過(guò)程中，絲炭構(gòu)、性脆、單一的宏觀煤巖成分。在成煤過(guò)程中，絲炭是由成煤植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)絲炭化作用而形成；在是由成煤植物的木

5、質(zhì)纖維組織經(jīng)絲炭化作用而形成；在顯微鏡下，絲炭保留明顯的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有時(shí)還能看到年顯微鏡下，絲炭保留明顯的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有時(shí)還能看到年輪結(jié)構(gòu)。輪結(jié)構(gòu)。自然煤層中具有相似光澤的部分，通常劃分為自然煤層中具有相似光澤的部分，通常劃分為四種宏觀煤四種宏觀煤巖類(lèi)型巖類(lèi)型。實(shí)際上宏觀煤巖類(lèi)型是宏觀煤巖成分在煤層中自實(shí)際上宏觀煤巖類(lèi)型是宏觀煤巖成分在煤層中自然共生組合。然共生組合。煙煤和無(wú)煙煤的宏觀煤巖類(lèi)型有煙煤和無(wú)煙煤的宏觀煤巖類(lèi)型有光亮煤、半亮煤、半暗煤光亮煤、半亮煤、半暗煤和暗煤。和暗煤。光亮煤：光亮煤：煤層中總體相對(duì)光澤最強(qiáng)的類(lèi)型，成分較均一，煤層中總體相對(duì)光澤最強(qiáng)的類(lèi)型，成分較均一，條帶狀結(jié)構(gòu)不明顯，

6、具有貝殼狀斷口，內(nèi)存裂隙發(fā)育、較條帶狀結(jié)構(gòu)不明顯，具有貝殼狀斷口，內(nèi)存裂隙發(fā)育、較脆、易破碎；其中鏡煤和亮煤含量大于脆、易破碎；其中鏡煤和亮煤含量大于75%，只含有少量，只含有少量的暗煤和絲炭。的暗煤和絲炭。半亮煤半亮煤：是煤層中總體相對(duì)光澤較強(qiáng)類(lèi)型，條帶狀結(jié)構(gòu)明：是煤層中總體相對(duì)光澤較強(qiáng)類(lèi)型，條帶狀結(jié)構(gòu)明顯，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，常具有棱角狀或階梯狀斷口，是最常顯，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，常具有棱角狀或階梯狀斷口，是最常見(jiàn)的宏觀煤巖類(lèi)型；其中鏡煤和亮煤的含量在見(jiàn)的宏觀煤巖類(lèi)型；其中鏡煤和亮煤的含量在50-75%，其余，其余為暗煤，也可能夾有絲炭。為暗煤，也可能夾有絲炭。半暗煤半暗煤：是煤層中總體相對(duì)光澤較

7、弱的類(lèi)型，硬度和韌性：是煤層中總體相對(duì)光澤較弱的類(lèi)型，硬度和韌性較大；其中鏡煤的亮煤含量?jī)H為較大；其中鏡煤的亮煤含量?jī)H為25-50%，其余為暗煤，也夾，其余為暗煤，也夾有少量絲炭。有少量絲炭。暗淡煤：暗淡煤：是煤層中總體相對(duì)光澤最弱的類(lèi)型，通常呈塊狀是煤層中總體相對(duì)光澤最弱的類(lèi)型，通常呈塊狀構(gòu)造，層理不明顯，煤質(zhì)堅(jiān)硬，韌性大，密度大，內(nèi)生裂隙構(gòu)造，層理不明顯，煤質(zhì)堅(jiān)硬，韌性大，密度大，內(nèi)生裂隙不發(fā)育；其中鏡煤和亮煤的含量在不發(fā)育；其中鏡煤和亮煤的含量在25%以下，其余多為暗煤，以下，其余多為暗煤，也夾有少量絲炭。也夾有少量絲炭。煤的顯微組分煤的顯微組分是指煤在是指煤在顯微鏡下顯微鏡下能夠區(qū)分和

8、辨識(shí)的基本能夠區(qū)分和辨識(shí)的基本組成成分。按其成分和性質(zhì)又可分為有機(jī)顯微組分和無(wú)機(jī)組成成分。按其成分和性質(zhì)又可分為有機(jī)顯微組分和無(wú)機(jī)顯微組分。顯微組分。有機(jī)顯微組分有機(jī)顯微組分是指在是指在顯微鏡下顯微鏡下能夠觀察到的煤中由植物能夠觀察到的煤中由植物有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變而成的組分。有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變而成的組分。無(wú)機(jī)顯微組分無(wú)機(jī)顯微組分是指在是指在顯微鏡下顯微鏡下能觀察到的煤中礦物質(zhì)。能觀察到的煤中礦物質(zhì)。各種有機(jī)顯微組分的一般性描述各種有機(jī)顯微組分的一般性描述腐植煤的顯微組分：腐植煤的顯微組分：凝膠化組分（鏡質(zhì)組）凝膠化組分（鏡質(zhì)組）：是煤中的最主要的顯微組分，來(lái)源于植物：是煤中的最主要的顯微組分，來(lái)源于植物的莖、

9、葉等木質(zhì)纖維組織，它們?cè)谀嗵炕A段，經(jīng)凝膠化作用后，的莖、葉等木質(zhì)纖維組織，它們?cè)谀嗵炕A段，經(jīng)凝膠化作用后，形成各種凝膠體。形成各種凝膠體。特點(diǎn)特點(diǎn): 1) 在透射光下，呈橙紅色至棕紅色，隨變質(zhì)程度加深；在透射光下，呈橙紅色至棕紅色，隨變質(zhì)程度加深； 2) 在反光鏡下，呈深灰色至淺灰色，隨變質(zhì)程度顏色變淺，在反光鏡下，呈深灰色至淺灰色，隨變質(zhì)程度顏色變淺，無(wú)突起；無(wú)突起；注意：到接近無(wú)煙煤變質(zhì)階段時(shí)，透光鏡下已變得不透明，反光鏡注意：到接近無(wú)煙煤變質(zhì)階段時(shí)，透光鏡下已變得不透明，反光鏡下則變成亮白色。我國(guó)多數(shù)煤田中鏡質(zhì)組分含量約為下則變成亮白色。我國(guó)多數(shù)煤田中鏡質(zhì)組分含量約為60-80%。絲

10、炭化組分（惰質(zhì)組）：是由植物的木質(zhì)纖維組織轉(zhuǎn)化而絲炭化組分（惰質(zhì)組）：是由植物的木質(zhì)纖維組織轉(zhuǎn)化而來(lái)，在泥炭化作用后便形成了此種顯微組分。絲炭化也可來(lái)，在泥炭化作用后便形成了此種顯微組分。絲炭化也可作用于已經(jīng)受到不同程度凝膠化作用的顯微組分，形成與作用于已經(jīng)受到不同程度凝膠化作用的顯微組分，形成與凝膠化產(chǎn)物相應(yīng)的不同顯微結(jié)構(gòu)系列，在煤巖分類(lèi)中稱為凝膠化產(chǎn)物相應(yīng)的不同顯微結(jié)構(gòu)系列，在煤巖分類(lèi)中稱為惰質(zhì)組。惰質(zhì)組。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1）在透射光下呈黑色不透明）在透射光下呈黑色不透明2）反射光下呈亮白至黃白色，并有較高突起）反射光下呈亮白至黃白色，并有較高突起3）隨著變質(zhì)程度增高，惰質(zhì)組變化不明顯。）隨著

11、變質(zhì)程度增高，惰質(zhì)組變化不明顯。注：絲炭化組分在煤中含量較少，多數(shù)煤田中惰質(zhì)組分含注：絲炭化組分在煤中含量較少，多數(shù)煤田中惰質(zhì)組分含量約為量約為10-20%凝膠化作用和絲炭化作用是泥炭化過(guò)程中兩種不同的典型凝膠化作用和絲炭化作用是泥炭化過(guò)程中兩種不同的典型的轉(zhuǎn)變作用，它們不僅發(fā)生在泥炭化階段，成巖過(guò)程中還的轉(zhuǎn)變作用，它們不僅發(fā)生在泥炭化階段，成巖過(guò)程中還要繼續(xù)進(jìn)行相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。要繼續(xù)進(jìn)行相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。經(jīng)成巖和變質(zhì)作用后，它們分別轉(zhuǎn)變?yōu)槊褐械膬煞N典型煤經(jīng)成巖和變質(zhì)作用后，它們分別轉(zhuǎn)變?yōu)槊褐械膬煞N典型煤巖有機(jī)顯微組分：巖有機(jī)顯微組分：1）均勻、低碳（）均勻、低碳（78-80%）、高氫的鏡質(zhì)組）、高

12、氫的鏡質(zhì)組2）高碳（）高碳（92-94%）、較低氫的惰質(zhì)組）、較低氫的惰質(zhì)組瀝青化作用是成煤過(guò)程中的另一類(lèi)變化，指植物殘?bào)w中的瀝青化作用是成煤過(guò)程中的另一類(lèi)變化，指植物殘?bào)w中的類(lèi)脂物形成殼質(zhì)組分的作用。類(lèi)脂物形成殼質(zhì)組分的作用。殼質(zhì)組分（殼質(zhì)組）殼質(zhì)組分（殼質(zhì)組）：來(lái)源于植物的皮殼組織和分泌物，來(lái)源于植物的皮殼組織和分泌物，以及與這些物質(zhì)相關(guān)的次生物質(zhì)，如孢子、角質(zhì)、樹(shù)皮、以及與這些物質(zhì)相關(guān)的次生物質(zhì)，如孢子、角質(zhì)、樹(shù)皮、樹(shù)脂及滲出瀝青等，在分類(lèi)方案中稱為殼質(zhì)組。樹(shù)脂及滲出瀝青等，在分類(lèi)方案中稱為殼質(zhì)組。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1）在反光油浸鏡下，呈灰黑色至黑灰色，具）在反光油浸鏡下，呈灰黑色至黑灰色，具

13、 有中、高突起，在同變質(zhì)煤中反射率最低；有中、高突起，在同變質(zhì)煤中反射率最低；2）在透光鏡下呈檸檬黃、橘黃或紅色，輪廓清在透光鏡下呈檸檬黃、橘黃或紅色，輪廓清楚，形態(tài)特殊，具有明顯的熒光效應(yīng)；楚，形態(tài)特殊，具有明顯的熒光效應(yīng)；凝膠化組分與絲炭化組分之間的過(guò)渡組分（半鏡質(zhì)組）凝膠化組分與絲炭化組分之間的過(guò)渡組分（半鏡質(zhì)組）過(guò)渡組分過(guò)渡組分指介于凝膠化組分與絲炭化組分之間的組分，在指介于凝膠化組分與絲炭化組分之間的組分，在分類(lèi)方案中稱為半鏡質(zhì)體或半絲質(zhì)體。均來(lái)源于植物體的木分類(lèi)方案中稱為半鏡質(zhì)體或半絲質(zhì)體。均來(lái)源于植物體的木質(zhì)纖維組織，只是在泥炭化作用過(guò)程中，經(jīng)歷了凝膠化和絲質(zhì)纖維組織，只是在泥炭

14、化作用過(guò)程中，經(jīng)歷了凝膠化和絲炭化兩種作用過(guò)程，而絲炭化作用程度比惰質(zhì)組淺。炭化兩種作用過(guò)程，而絲炭化作用程度比惰質(zhì)組淺。只受到輕度絲炭作用組分，通常稱半鏡質(zhì)體，其鏡下特征只受到輕度絲炭作用組分，通常稱半鏡質(zhì)體，其鏡下特征與性質(zhì)接近于鏡質(zhì)組。與性質(zhì)接近于鏡質(zhì)組。受到絲炭化作用程度較深的稱半絲質(zhì)體，其鏡下特征與性受到絲炭化作用程度較深的稱半絲質(zhì)體，其鏡下特征與性質(zhì)更接近于惰質(zhì)組。質(zhì)更接近于惰質(zhì)組。三類(lèi)煤巖顯微組分與四種宏觀煤巖成分的關(guān)系三類(lèi)煤巖顯微組分與四種宏觀煤巖成分的關(guān)系煤的無(wú)機(jī)顯微組分煤的無(wú)機(jī)顯微組分無(wú)機(jī)顯微組分是指煤中的礦物質(zhì)。無(wú)機(jī)顯微組分是指煤中的礦物質(zhì)。來(lái)源包括：原生礦物質(zhì)、次生礦物

15、質(zhì)、外來(lái)礦物質(zhì)。來(lái)源包括：原生礦物質(zhì)、次生礦物質(zhì)、外來(lái)礦物質(zhì)。原生礦物質(zhì)指成煤植物體內(nèi)的無(wú)機(jī)成分，主要是堿金屬和原生礦物質(zhì)指成煤植物體內(nèi)的無(wú)機(jī)成分，主要是堿金屬和堿土金屬的鹽類(lèi)；堿土金屬的鹽類(lèi)；次生礦物質(zhì)指成煤過(guò)程中，由外界混入煤層中的礦物質(zhì)，次生礦物質(zhì)指成煤過(guò)程中，由外界混入煤層中的礦物質(zhì)，以多種形態(tài)嵌布于煤中，是煤中礦物質(zhì)的主要來(lái)源。以多種形態(tài)嵌布于煤中，是煤中礦物質(zhì)的主要來(lái)源。外來(lái)礦物質(zhì)指在采煤過(guò)程中混入煤中的頂、底板和夾矸層外來(lái)礦物質(zhì)指在采煤過(guò)程中混入煤中的頂、底板和夾矸層中的矸石，其主要成分是中的矸石，其主要成分是SiO2、Al2O3、CaCO3 、CaSO4 和和FeS常見(jiàn)的礦物主

16、要有黏土礦物、硫化物、氧化物及碳酸鹽常見(jiàn)的礦物主要有黏土礦物、硫化物、氧化物及碳酸鹽類(lèi)等四種。類(lèi)等四種。黏土類(lèi)礦物包括高嶺土、水云母等礦物，是礦物質(zhì)的主黏土類(lèi)礦物包括高嶺土、水云母等礦物，是礦物質(zhì)的主要成分，在煤中常呈薄層狀、透鏡狀、團(tuán)塊狀、浸染狀及要成分，在煤中常呈薄層狀、透鏡狀、團(tuán)塊狀、浸染狀及不規(guī)則形態(tài)出現(xiàn)，常見(jiàn)其充填于結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體、結(jié)構(gòu)半絲質(zhì)不規(guī)則形態(tài)出現(xiàn)，常見(jiàn)其充填于結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體、結(jié)構(gòu)半絲質(zhì)體及結(jié)構(gòu)絲質(zhì)體細(xì)胞腔中或分散在無(wú)結(jié)構(gòu)的鏡質(zhì)體中。體及結(jié)構(gòu)絲質(zhì)體細(xì)胞腔中或分散在無(wú)結(jié)構(gòu)的鏡質(zhì)體中。硫化物類(lèi)礦物包括黃鐵礦、白鐵礦等礦物，在煤中常以硫化物類(lèi)礦物包括黃鐵礦、白鐵礦等礦物，在煤中常以結(jié)核狀、

17、浸染狀及霉球狀集合體，或充填于裂隙及孔洞中，結(jié)核狀、浸染狀及霉球狀集合體，或充填于裂隙及孔洞中，有時(shí)充填于有機(jī)顯微組分細(xì)胞腔中或鑲嵌其中。有時(shí)充填于有機(jī)顯微組分細(xì)胞腔中或鑲嵌其中。碳酸鹽類(lèi)礦物包括方解石及菱鐵礦等礦物，在煤中多見(jiàn)充碳酸鹽類(lèi)礦物包括方解石及菱鐵礦等礦物，在煤中多見(jiàn)充填于有機(jī)組分的細(xì)胞腔或小裂隙中，菱鐵礦常呈結(jié)核狀、填于有機(jī)組分的細(xì)胞腔或小裂隙中，菱鐵礦常呈結(jié)核狀、球粒狀集合體。球粒狀集合體。氧化物類(lèi)礦物包括石黃、玉髓、蛋白石等礦物，在煤中很氧化物類(lèi)礦物包括石黃、玉髓、蛋白石等礦物，在煤中很難與黏土礦物類(lèi)區(qū)分。難與黏土礦物類(lèi)區(qū)分。煤的化學(xué)性質(zhì)煤的化學(xué)性質(zhì) 第一節(jié)第一節(jié) 煤的氧化煤的

18、氧化oxidation of coal一、煤氧化的程度一、煤氧化的程度oxidation degree 煤的氧化是在一定條件下，氧化劑氧化了煤分子，煤的氧化是在一定條件下，氧化劑氧化了煤分子，使結(jié)構(gòu)從復(fù)雜到簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化過(guò)程。氧化的溫度越高、氧使結(jié)構(gòu)從復(fù)雜到簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化過(guò)程。氧化的溫度越高、氧化劑越強(qiáng)、氧化的時(shí)間越長(zhǎng)，氧化產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)就越化劑越強(qiáng)、氧化的時(shí)間越長(zhǎng)，氧化產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)就越簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單，從結(jié)構(gòu)復(fù)雜的腐植酸到較簡(jiǎn)單的苯羧酸從結(jié)構(gòu)復(fù)雜的腐植酸到較簡(jiǎn)單的苯羧酸benzo-carboxylic acid;，直至最后被完全氧化為二氧化碳和，直至最后被完全氧化為二氧化碳和水。水。煤的化學(xué)性質(zhì) 第一節(jié)

19、第一節(jié) 煤的氧化煤的氧化oxidation一、煤氧化的程度一、煤氧化的程度oxidation degree 常用的氧化劑為：高錳酸鉀常用的氧化劑為：高錳酸鉀potassium permanganate、重鉻酸鈉、重鉻酸鈉sodium dichromate、雙氧水雙氧水perhydrol、空氣、純氧、硝酸等。一般將煤的、空氣、純氧、硝酸等。一般將煤的氧化分為五級(jí)，即表面氧化氧化分為五級(jí)，即表面氧化surface oxidation、輕度、輕度氧化氧化slight oxidation 、中度氧化、中度氧化moderate oxidation 、深度氧化、深度氧化deep oxidation和完全氧

20、化和完全氧化complete oxidation ，見(jiàn)下表。，見(jiàn)下表。氧化程度氧化程度主要氧化條件主要氧化條件主 要 氧 化 產(chǎn)主 要 氧 化 產(chǎn)物物煤的表面氧化煤的表面氧化surface oxidation從常溫到從常溫到100左右，左右，空氣或氧氣氧化空氣或氧氣氧化表 面 碳 氧 絡(luò)表 面 碳 氧 絡(luò)合物合物煤的輕度氧化煤的輕度氧化slight oxidation100300 被空氣或氧被空氣或氧氣氧化；氣氧化；100 200在堿溶液中在堿溶液中被空氣或氧氣氧化；被空氣或氧氣氧化；80 100被硝酸氧化被硝酸氧化溶 于 堿 的 高溶 于 堿 的 高分子有機(jī)酸分子有機(jī)酸(再生腐植酸再生腐植酸

21、)氧化程度氧化程度主要氧化條件主要氧化條件主要氧化產(chǎn)物主要氧化產(chǎn)物煤的中度氧化煤的中度氧化moderate oxidation200 300在堿溶液中，用在堿溶液中，用空氣或氧氣加壓氧化；空氣或氧氣加壓氧化；堿性介質(zhì)中，用堿性介質(zhì)中，用KMnO4或或H2O2氧化氧化溶于水的復(fù)雜有溶于水的復(fù)雜有機(jī)酸機(jī)酸(次有機(jī)酸次有機(jī)酸)煤的深度氧化煤的深度氧化deep oxidation條件與條件與III相同相同,但增加氧化劑但增加氧化劑用量用量,延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間可溶于水的苯羧可溶于水的苯羧酸酸煤的完全氧化煤的完全氧化complete oxidation完全氧化完全氧化CO2和和H2O二、煤的二、煤的

22、風(fēng)化風(fēng)化 weathering1、煤風(fēng)化的概念、煤風(fēng)化的概念 煤的風(fēng)化是指離地表較近的煤層，經(jīng)受風(fēng)、雪、雨、煤的風(fēng)化是指離地表較近的煤層，經(jīng)受風(fēng)、雪、雨、露、冰凍、日光和空氣中氧等的長(zhǎng)時(shí)間作用，使煤的性露、冰凍、日光和空氣中氧等的長(zhǎng)時(shí)間作用，使煤的性質(zhì)發(fā)生一系列不利變化，如發(fā)熱量下降、灰分增加、粘質(zhì)發(fā)生一系列不利變化，如發(fā)熱量下降、灰分增加、粘結(jié)性消失、強(qiáng)度塊度下降等，這種現(xiàn)象稱為煤的風(fēng)化。結(jié)性消失、強(qiáng)度塊度下降等，這種現(xiàn)象稱為煤的風(fēng)化。 被開(kāi)采出來(lái)存放在地面上的煤，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間與空氣作被開(kāi)采出來(lái)存放在地面上的煤，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間與空氣作用，也會(huì)發(fā)生緩慢的氧化作用，使煤質(zhì)發(fā)生變化，這一用，也會(huì)發(fā)生緩慢的氧

23、化作用，使煤質(zhì)發(fā)生變化，這一過(guò)程也稱為風(fēng)化作用。過(guò)程也稱為風(fēng)化作用。 煤風(fēng)化的本質(zhì)是煤的氧化作用過(guò)程。煤風(fēng)化的本質(zhì)是煤的氧化作用過(guò)程。第一節(jié) 煤的氧化 2、煤風(fēng)化后的變化、煤風(fēng)化后的變化 化學(xué)組成的變化：化學(xué)組成的變化：碳元素和氫元素含量下降，氧含量碳元素和氫元素含量下降，氧含量增加，腐植酸含量增加；增加，腐植酸含量增加； 物理性質(zhì)的變化：物理性質(zhì)的變化：光澤暗淡，機(jī)械強(qiáng)度下降、硬度下光澤暗淡，機(jī)械強(qiáng)度下降、硬度下降，疏松易碎，表面積增加降，疏松易碎，表面積增加； 工藝性質(zhì)的變化：工藝性質(zhì)的變化：干餾時(shí)的焦油產(chǎn)率下降、發(fā)熱量降干餾時(shí)的焦油產(chǎn)率下降、發(fā)熱量降低，粘結(jié)性煤的粘結(jié)性下降甚至消失，對(duì)水

24、的潤(rùn)濕性增大低，粘結(jié)性煤的粘結(jié)性下降甚至消失，對(duì)水的潤(rùn)濕性增大使煤的可浮性變差，精煤脫水困難。使煤的可浮性變差，精煤脫水困難。 第一節(jié) 煤的氧化 1、自燃發(fā)生的原因、自燃發(fā)生的原因 煤風(fēng)化過(guò)程的實(shí)質(zhì)是煤的氧化過(guò)程，也就是一個(gè)放熱煤風(fēng)化過(guò)程的實(shí)質(zhì)是煤的氧化過(guò)程，也就是一個(gè)放熱過(guò)程過(guò)程an exothermic process。如果煤氧化釋放的熱量不能。如果煤氧化釋放的熱量不能及時(shí)散發(fā)，則會(huì)被煤吸收而使煤的溫度提高。溫度的提及時(shí)散發(fā)，則會(huì)被煤吸收而使煤的溫度提高。溫度的提高又促使了煤更加劇烈的氧化，放出的熱量就更多。當(dāng)高又促使了煤更加劇烈的氧化，放出的熱量就更多。當(dāng)溫度達(dá)到煤的著火點(diǎn)時(shí)就會(huì)發(fā)火燃燒

25、，這一過(guò)程稱為煤溫度達(dá)到煤的著火點(diǎn)時(shí)就會(huì)發(fā)火燃燒，這一過(guò)程稱為煤的自燃。自燃是煤貯存的自燃。自燃是煤貯存storage of coal過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。第一節(jié) 煤的氧化 第一節(jié) 煤的氧化 第二節(jié) 煤的加氫hydrogenation一、煤加氫的概念一、煤加氫的概念 在一定條件下，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在煤的有機(jī)質(zhì)分子上增在一定條件下，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在煤的有機(jī)質(zhì)分子上增加氫元素的比例，以改變煤的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。加氫元素的比例，以改變煤的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 煤加氫分輕度加氫煤加氫分輕度加氫 slight hydrogenation和深度加氫和深度加氫deep hydrogenation兩

26、種。輕度加氫幾乎不破壞煤的大分子兩種。輕度加氫幾乎不破壞煤的大分子結(jié)構(gòu)，而深度加氫則會(huì)對(duì)煤的大分子結(jié)構(gòu)徹底破壞，形成結(jié)構(gòu)，而深度加氫則會(huì)對(duì)煤的大分子結(jié)構(gòu)徹底破壞，形成小分子化合物。小分子化合物。煤變油工廠煤的磺化是煤與濃硫酸或發(fā)煙硫酸作用發(fā)生的煤的磺化是煤與濃硫酸或發(fā)煙硫酸作用發(fā)生的反應(yīng)，生成磺化煤的過(guò)程。反應(yīng)，生成磺化煤的過(guò)程。 RH + HOSO3H R-SO3H + H2O 上述磺化產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥、過(guò)篩即得氫型磺上述磺化產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥、過(guò)篩即得氫型磺化煤，與化煤，與Na交換制成鈉鹽即為鈉型磺化煤。交換制成鈉鹽即為鈉型磺化煤。二、磺化煤的用途二、磺化煤的用途 磺化煤主要作為表面活性劑用于水質(zhì)軟化、磺化煤主要作為表面活性劑用于水質(zhì)軟化、 處處理廢水、石油鉆井泥漿調(diào)整等。理廢水、石油鉆井泥漿調(diào)整等。 煤和烴類(lèi)元素組成比較 煤和烴類(lèi)元素組成比較元素?zé)o煙煤中揮發(fā)分煙煤高揮發(fā)分煙煤褐煤煤瀝青甲苯粗石油汽油甲烷C93.788.480.372.787.491.383.88675H2.45.05.54.26.58.711.11425O2.44.111.121.33.5N0.91.71.91.22.20.2S0.60.81.20.60.371.0H/C0.