煤化学
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第一节 煤的种类和外表特征

煤是一种固体可燃的有机生物岩;是以含碳、氢元素为主,同时含有少量氧、硫、氮等元素的矿物燃料;是千百万年前远古时代植物残骸经过极其复杂的生物化学、化学、物理化学作用缓慢地转变而形成的。

一、煤的分类

煤是由植物形成的,不同类型植物形成的煤的特征、性质都有差异,根据成煤的原始物质和堆积环境的不同,可把煤分成三大类,分别是腐殖煤类、腐泥煤类和腐殖腐泥煤类。如图1-1所示。

图1-1 煤的分类

1.腐殖煤

腐殖煤又称腐植煤。是高等植物的遗体经泥炭化作用和煤化作用转变而成的煤。高等植物形成的煤称为腐殖煤,主要是因为植物的部分木质纤维组织在成煤过程中曾变成腐殖酸中间产物而得名。泥炭化作用是在滞水、少氧的沼泽环境中进行的。低煤化程度的腐殖煤常含有保存程度不同的树枝、树干、树叶等植物遗体,在显微镜下,可见到植物的细胞结构。腐殖煤的主要特点是具有不同强度的光泽,并常有条带状结构。

图1-2 抚顺的煤精艺雕

2.腐泥煤

腐泥煤是煤的一类,是由湖沼和闭塞的浅海环境中的藻类植物及浮游生物在还原环境下经腐解作用转变而成的煤。其中也常保存有尚未完全分解的植物残体。主要特点是表面均匀,光泽暗淡,具有贝壳状断口;低变质腐泥煤的挥发分、氢含量和含油率都比较高,适于炼油,是制造人造液体燃料和润滑油的宝贵原料。藻煤是腐泥煤的典型代表,早古生代石煤即为高变质的腐泥煤,一般灰分高,但也有低灰分的。腐泥煤中的矿物质超过一定数量时,即为油页岩。腐泥煤大多呈透镜体或薄层夹在腐殖煤中。

3.腐殖腐泥煤类

腐殖腐泥煤又称腐植腐泥煤。其原始物质为高等植物和低等植物,并以低等植物为主,即相对腐殖质以腐泥质占优势的煤,即腐殖煤和腐泥煤的过渡类型,性质介于两者之间,烛煤为其典型代表。属于腐殖腐泥煤的有烛煤、卡西扬煤、烛藻煤等。若腐殖质含量超过腐泥质时,即为腐泥腐殖煤。

4.腐殖煤与腐泥煤的主要特征

腐殖煤与腐泥煤的主要特征比较见表1-1。

表1-1 腐殖煤与腐泥煤的主要特征比较

二、腐殖煤的主要特征和一般特征

腐殖煤是自然界分布最广、蕴含量最多的煤(以下未加特别说明,所说的煤均指腐殖煤)。腐殖煤是近代煤综合利用的主要物质基础。

根据煤化程度的不同,腐殖煤按煤化程度的升高依次为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。它们的外表特征有较明显的差异,如图1-3所示。

图1-3 腐殖煤的外部特征

1.泥炭

泥炭是植物向煤转化过程中的过渡产物,含有大量未分解的植物组织。刚开采出来的泥炭含水量很高,可达85%~95%,自然风干后可降至25%~35%,干泥炭为棕黑色或黑褐色土状碎块。我国泥炭储量约为270亿吨,主要分布在大小兴安岭、三江平原、长白山、青藏高原和燕山、太行山等地。泥炭有广泛的用途,经气化后可制成燃料气和工业原料气;经液化可制得人造液体洁净燃料;经焦化所得泥炭焦是制造优质活性炭的原料;还可以直接用于土壤改良剂和高质量的腐殖酸肥料。

2.褐煤

褐煤是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物,因外表呈褐色或者暗褐色而得名。褐煤大多数无光泽,含水一般为30%~60%,空气干燥后仍有10%~30%,易风化破裂。外观上,褐煤与泥炭最大的区别在于褐煤不含未分解的植物组织残骸。按照煤化度由低到高,褐煤可分为土状褐煤、暗褐煤、亮褐煤和木褐煤。我国褐煤储量约为893亿吨,集中分布在内蒙古、云南、吉林和黑龙江等地区。褐煤适宜作气化原料;褐煤干馏后可得热值较高的优质城市煤气,同时焦油产率可达6.0%~8.5%;褐煤制成油煤浆后催化加氢,成油率可达35%。褐煤易风化破碎,一般不宜长途运输。

3.烟煤

烟煤的煤化度高于褐煤,因燃烧时烟多而得名。一般烟煤具有不同程度的光泽,绝大多数呈明暗交替的条带状,比较致密,硬度较大。烟煤是自然界分布最广、储量最大、品种最多的煤种。根据煤化度不同,我国将其划分为长焰煤、不粘煤、弱粘煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤。其中气煤、肥煤、焦煤、瘦煤都具有不同程度的黏结性,故统称为炼焦煤。

4.无烟煤

无烟煤是煤化度最高的一种腐殖煤,因燃烧时无烟而得名。外观呈灰黑色,带有金属光泽,无明显条带。在各种煤种中,其挥发分最低,硬度最高,燃点高达360~410℃。无烟煤主要用于民用、发电燃料、制造合成氨的原料。

腐殖煤的主要特征比较见表1-2。

表1-2 四类腐殖煤的主要特征与区分标志

小结

测试题

1.比较腐殖煤和腐泥煤的主要特征。

2.简述四种腐殖煤的主要特征。