第一讲 煤的生成与分类
煤炭基础知识资料讲解
煤炭基础知识一、煤炭的生成煤炭的生成。
煤炭是古代的有机物（主要是植物）的遗体，经过生物及化学的变质作用而形成的。
大体可分为两个阶段，第一阶段是泥煤炭化阶段，即由植物转变成泥炭阶段。
当植物枯死之后，堆积在充满水的沼泽中，开始是水存在的氧气不足，后来在水面下隔绝空气，并在细菌的作用下，直到植物的各部分不断分解，相互作用，最后植物的遗体变成了褐色或黑褐色的淤泥物质，这就是泥炭。
这个过程，叫做泥炭化过程。
这个阶段需要漫长的地质历史时期，需要进行千百万年。
第二阶段，由泥炭转变成褐煤，褐煤转变成烟煤，烟煤再转变成无烟煤阶段。
当泥炭层形成后。
有水经常冲刷大陆的低洼地方，带来了大量的砂、石，在泥潭层逐渐形成岩层（称为顶板）。
被埋在顶板下的泥炭层在顶板下的泥潭层在顶板岩石层的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列变化，同时它的化学组成也发生了缓慢的变化，逐步变成比重较大，较致密的黑褐色的褐煤。
当顶板逐渐加厚，顶板的静压力逐渐增高，煤层中温度也逐渐升高后，煤质便发生变化，逐渐由成岩作用变成了以温度影响为主的变质作用。
这样褐煤逐渐变成了烟煤、无烟煤。
如果有更高的温度，最终可能变成石墨。
成煤必须具备四个先决条件：（1）植物条件。
（2）气候条件。
（3）地理条件。
（4）地壳运动条件。
二、煤炭的分类及各类煤的主要特征和用途(1)煤炭按煤的用途分为：动力煤、炼焦煤、喷吹煤及无烟煤凡是以发电、机车推进、锅炉燃烧等为目的，产生动力而使用的煤炭都属于动力用煤，简称动力煤；作为生产原料，用来生产焦炭，进而用于钢铁行业的煤炭种，称为炼焦煤；钢铁行业高炉喷吹用的喷吹煤；无烟煤块煤主要应用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造锻造等行业；无烟粉煤主要应用在冶金行业用于高炉喷吹。
我国约1/3的煤用于发电，目前平均消耗为标准煤（7000大卡）370g/kw.h。
(2)煤炭按粒度分类：经简单筛选后剩下的大块有烟煤,筛选常用通过网目大小来规定最小尺寸的块度。
煤化学课件——第1章 煤的种类、特征与生成
A. 生物化学变化 此过程相继发生氧化分解和还原聚合两个阶段的变化。
第一阶段：氧化分解
植物残骸 空气 需氧菌作用 浅水多氧
第二阶段：还原聚合
全部腐败 部分分解 未分解
CO2、H2O、CH4等 简单有机化合物
保留（稳定部分）
分解产物 深水、缺氧 保留部分
占绝大多数 水流搬运也可异地成煤，
但一般不具开采价值。
沼泽地势平坦低洼，排水不畅，植物繁 茂。未被完全分解的植物残骸在其中逐年积 累并的泥炭化，天长日久便形成泡软的泥炭。
1.3.2 腐殖煤的生成过程 腐殖煤的生成过程称为成煤过程，包括植物遗体堆积到形成
无烟煤的全过程。 可大致分为两个阶段： 泥炭化阶段和煤化阶段
褐煤：40～50℃； 长焰煤：＜100℃； 典型烟煤：＜200℃；无烟煤：＜350℃。
b. 时间：重要因素 在此指温度与压力作用时间的长短。 作用时间影响的重要性表现在： 温度相同时，时间长则变质程度高； 温度不同时，短时间较高温度与长时间较低温度可达到相同
的变质程度。 c. 压力：次因
压力范围几十至几百兆帕。在压力作用下，煤主要变化是压 紧、失水、孔隙率降低，但也略有促进化学变化的作用，如促使 芳香稠环的排列出现定向化趋势。
特征
颜色 光泽
腐殖煤
褐色和黑色，多数 为黑色
光亮者居多
腐泥煤
多数为褐色 暗
用火柴点火
不燃烧
燃烧，有沥青气味
氢含量/%
低温干馏焦油产率 /%
一般＜6 一般＜20
一般＞6 一般＞25
1.2 腐殖煤的主要特征和一般特性
腐殖煤是自然界分布最广，蕴藏量最多的煤，以下未加特别 说明，所说的煤均指腐殖煤。
煤炭的生成和分类
煤炭的生成和分类煤炭是由不同时代的植物在造山运动中由于漂流等原因被积聚、再埋藏于地层中而形成的有机生物岩。
因此成煤的先决条件是在造山运动之前有一个高等植物的蓬勃发展期及起伏的地形与广大的沼泽地带，使植物能通过漂流得到储积，并浸没在水中在缺氧条件下与细菌的作用产生反应并保存下来，再在造山运动中被埋于地层中在地压地温的作用下缓慢的转变成煤。
不同的埋压时间使煤具有不同的特性。
中科院出版的«中国地质概述»一书中提出古生代的石炭纪和二叠纪生成的煤种主要是烟煤和无烟煤；中生代的侏罗纪和新生代的第三纪所生成的主要煤种是褐煤与烟煤。
我国煤炭资源在成煤方面的特点是成煤时期多、分布广泛、类型复杂。
煤炭的生成过程可以分成由植物残骸转变成泥炭的泥炭化过程和由泥炭转变成褐煤、烟煤和无烟煤的煤化过程两个过程。
我国习惯上将煤炭归之于泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。
泥煤具有较高的水份以及可燃基挥发分，通常也具有较高的灰份，难以适用于大容量的电站锅炉。
褐煤是一种生成年代较近的煤炭。
在沉浸于水中时，会使水呈褐色。
在堆放过程中容易因收缩而脆裂。
褐煤的结构较松散，易风化，易碎裂与磨制，表现出可磨系数高的现象。
新采掘的褐煤呈块状，经短期的堆放后会因失水而碎裂成屑；褐煤的含水份高，分析水份多在8％～16％范围内，可燃基挥发分多在40％～60％范围内，可燃基元素分析含碳量多小于77％，含氧量高者可达30％，氢的含量变化相对较大；有含氢量较高也有含氢量较低的褐煤。
烟煤其可燃基挥发分值在10％～55％的范围。
在我国，烟煤可细分为8类，分别是：长焰煤、不粘煤、弱粘煤、气煤、肥煤、瘦煤、焦煤、贫煤。
无烟煤是煤炭类别中碳化程度最高的。
煤块的外观呈黑色到钢灰色，光泽性强，硬度高。
纯无烟煤的比重常在1.4～1.9范围内。
可燃基碳元素含量常高达90％～98％、氢元素的含量小于4％，氮和氧的含量均低。
第一章煤炭基础知识
表1-1 成煤过程中主要作用因素和化学变化
成煤过程 阶段划分 条件 主要作用因素
泥炭化阶段
沼泽、细菌 数千年到数万年
生物化学作用
煤化阶段
地下（不太深） 数万年
地下（深处） 数千万年以上
物理化学作用
化学作用
化学表达式
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煤的形成与种类
二、煤的种类及其特征 1.煤的种类
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煤炭分类标准简介
⑷根据透光率指标（Pm），褐煤又可分为两小类， 分别是褐煤1号和褐煤2号。 二、煤炭产品品种和等级划分
所谓煤炭产品品种，是指煤炭经过拣矸或筛选加 工后所获得的具有不同质量和用途的煤炭产品。
煤炭产品按照用途（冶炼或其它用途）、加工方 法（洗选或筛选）和技术（粒度、灰分）要求划分 为五大类，29个品种。
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煤炭分类标准简介
▪ ⑴精煤（包括3个品种）。经精选加工生产出来的，符合品 质要求的产品。多为低灰分、低含硫量的优质煤。
▪ ⑵洗选煤（包括12个品种）。经过洗选加工的煤。 ▪ ⑶筛选煤（包括11个品种）。经过筛选或洗选生产的，粒度
下限大于6mm的煤炭产品。 ▪ ⑷原煤（1个品种）。从毛煤中选出规定粒度的矸石（包括
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第一节 煤的形成与种类
一、煤的形成 煤是自然资源，它是由古代植物形成的。植物分
低等植物和高等植物两大类。地球上储量最多的煤 是由高等植物形成的，统称为腐植煤。
植物从死亡到堆积转变为煤，大致可分为两个作 用阶段：泥炭化阶段和煤化阶段。 1.泥炭化阶段：植物残骸在沼泽中经生物化学和物 理化学变化形成泥炭的过程。
凡干燥无灰基挥发分≤10.0%的煤为无烟煤； ＞10.0%为烟煤；＞37.0%为褐煤。
第一章 煤的基础知识讲解
一、破碎
⑤球磨机。适于细碎，而且特别适于一次磨制多个样品（依滚动轴的多少而定）。 它的特点是转速低，煤样在磨制过程中基本没有升温，而且有较好的混合作用， 磨制时间较长（30～50min）。但在一次磨制多个样品时，平均磨制一个样品的 时间并不长。 ⑥联合破碎-缩分机。将破碎设备和缩分没备组合在一起，有些还加装了给煤机。 目前国内生产的主要有 EPS-l/8 联合破碎缩分机和 PS110/3 型联合破碎缩分机两 种。EPS-1/8 联合破碎缩分机出料粒度小于 6mm 或小于 13mm，可调破碎比 5～ 10，缩分比（留样量与进样量之比）为 1/8，处理量为 250～3煤样的制备。PS-110/3 型联合破碎机 缩分机的出料粒度为 3mm 以下，缩分比 1/30～1/60 可调。它的特点是处理量大 （0.9～1.5t/h），运转平稳，振动小。适于在装车点和卸车点就地随采随制大量 的商品煤样。
四、缩分
堆锥四分法。此法兼有混合和缩分的操作。用堆锥法将煤样堆成圆锥体后，用 平板将物料堆由中心向四周压成厚度均匀的圆形平堆，然后用十字板通过平堆 的圆心，将平堆分成四个相等的扇形，如图 1-1 所示。弃去其中相对的两个扇形 体，另外两个扇形体则进一步破碎、混合、缩分。 棋盘缩分法。是将物料排成一定厚度的均匀薄层。然后用铁皮做成的有若干个 长宽各为 25～30mm 的隔板将物料薄层分割成若干个小方块，如图 1-2 所示。 再用平底小方铲每间隔一个小方块铲出一个小方块，将其他抛弃或保存。剩余 的部分继续进行破碎、混合、缩分。 九点缩分法。此法只适合全水分煤样的缩分。缩分前稍加混合即可摊成圆饼， 按九点取样。九点法缩分示意如图 1-3 所示。 二分器缩分法。二分器是常见的缩分工具，具有混合和缩分的双重功能，它由 一列平行而交错的宽度相等的斜槽组成，其坡度不小于 60°，如图 1-4 所示。 用以缩分小于 13mm、6mm、3mm 及 1mm 的煤样。二分器开口宽度应为煤最大 粒度的 2.5～3 倍，但不应小于 5mm。使用时，用宽度和缩分器进料口相等的铁 铲将物料缓缓倾人缩分器，则物料由两侧流出，被平均分成两份。其中一份可 以抛弃或保存，另一份则继续进一步破碎、混合、缩分。
模块二第一讲煤的种类和外表特征(共11张PPT)
第一讲 煤的种类和外表特特征征
腐植煤
主要由高等植物形成的煤称为腐植煤，主要由低等植物和少量浮游生物形成的煤称为腐泥煤。
腐泥煤
泥炭的有机质主要包括腐植酸（HA）、沥青质、植物壳质组成以及未分解或尚未完全分解的植物族组成。
在沸腾KOH溶液中的颜色颜色
褐色和黑色，多数为黑色
亦有少量腐植煤是由高等植物经微生物分解后残留的脂类化合物形成的，称为残植酸。
pH值至酸性时，则有絮状沉淀析出；沥青质是指可用苯、
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第一讲 煤的种类和外表特征
甲醇等有机溶剂抽提出来的那部分有机物，部分由树脂和树蜡转化而成，部分由植 物组分的还原产物通过合成反应生成；植物壳质组成是指与原始植物形态相比变化 不大的成分，如角质、树脂、孢粉和木栓质等；未分解或尚未完全分解的植物族组 成包括纤维素、半纤维素、木质素和果胶质等。
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第一讲 煤的种类和外表特征
区分标志 原始水分/% 游离纤维素 颜色、结构
表1-2 泥炭与褐煤的区分 泥炭
＞60或70 存在
黑色、褐色、易切割
褐煤 ＜60或70
不存在 褐色，较难切割
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第一讲 煤的种类和外表特征
3.烟煤 烟煤的变质程度低于无烟煤而高于褐煤，因燃烧时烟多而得名。烟煤中已经不含
多数为褐色
第一讲 煤的种类和外表特征Fra bibliotek在褐稀煤H是N泥O炭3溶沉液积中后颜经色脱水、光压泽实转变为有机生物岩的初期产物。光亮者居多
暗
干泥炭为棕黑色或黑褐色土状，真相对密度为1.
第 无一烟讲煤是煤变的质种程类度和最外高用表的火特一征柴种腐点植火煤，因燃烧时无烟而得名，外观不呈灰燃黑烧色，带有金属光泽，无明燃显条烧带，。 有沥青气味
煤炭基础知识
煤炭基础知识一、煤炭的生成煤炭的生成。
煤炭是古代的有机物（主要是植物）的遗体，经过生物及化学的变质作用而形成的。
大体可分为两个阶段，第一阶段是泥煤炭化阶段，即由植物转变成泥炭阶段。
当植物枯死之后，堆积在充满水的沼泽中，开始是水存在的氧气不足，后来在水面下隔绝空气，并在细菌的作用下，直到植物的各部分不断分解，相互作用，最后植物的遗体变成了褐色或黑褐色的淤泥物质，这就是泥炭。
这个过程，叫做泥炭化过程。
这个阶段需要漫长的地质历史时期，需要进行千百万年。
第二阶段，由泥炭转变成褐煤，褐煤转变成烟煤，烟煤再转变成无烟煤阶段。
当泥炭层形成后。
有水经常冲刷大陆的低洼地方，带来了大量的砂、石，在泥潭层逐渐形成岩层（称为顶板）。
被埋在顶板下的泥炭层在顶板下的泥潭层在顶板岩石层的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列变化，同时它的化学组成也发生了缓慢的变化，逐步变成比重较大，较致密的黑褐色的褐煤。
当顶板逐渐加厚，顶板的静压力逐渐增高，煤层中温度也逐渐升高后，煤质便发生变化，逐渐由成岩作用变成了以温度影响为主的变质作用。
这样褐煤逐渐变成了烟煤、无烟煤。
如果有更高的温度，最终可能变成石墨。
成煤必须具备四个先决条件：（1）植物条件。
（2）气候条件。
（3）地理条件。
（4）地壳运动条件。
二、煤炭的分类及各类煤的主要特征和用途(1)煤炭按煤的用途分为：动力煤、炼焦煤、喷吹煤及无烟煤凡是以发电、机车推进、锅炉燃烧等为目的，产生动力而使用的煤炭都属于动力用煤，简称动力煤；作为生产原料，用来生产焦炭，进而用于钢铁行业的煤炭种，称为炼焦煤；钢铁行业高炉喷吹用的喷吹煤；无烟煤块煤主要应用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造锻造等行业；无烟粉煤主要应用在冶金行业用于高炉喷吹。
我国约1/3的煤用于发电，目前平均消耗为标准煤（7000大卡）370g/kw.h。
(2)煤炭按粒度分类：经简单筛选后剩下的大块有烟煤,筛选常用通过网目大小来规定最小尺寸的块度。
煤炭的形成、分类、用途及指标
煤炭的形成、分类、用途及指标1. 煤炭的形成煤炭是一种化石燃料，形成于地质历史长达数亿年的时间里，主要来源于古代植物的遗体和碳质沉积物。
煤炭的形成过程主要分为以下几个阶段：1.1 植物遗体堆积煤炭的形成始于古代植物的死亡和堆积。
在湿地或沼泽地等环境中，植物的遗体往往不能完全分解，而是逐渐被水和泥沙所覆盖。
1.2 压实和排气随着沉积物的堆积，植物遗体逐渐被压实，其中的水分和气体被逐渐排出，使得植物遗体逐渐转变为含有较高碳质的有机质。
1.3 高温和高压作用当沉积物继续堆积并随着地壳的运动而向下深埋时，温度和压力逐渐升高。
这些高温和高压的地质作用促使有机质进一步转化为煤炭。
1.4 煤质成熟度根据地质作用的程度，煤炭可以分为不同的成熟度等级。
煤质成熟度越高，煤炭中的挥发分含量越低，煤质越硬。
主要的煤质成熟度等级有褐煤、烟煤和无烟煤等。
2. 煤炭的分类根据煤炭的化学成分和物理性质，可以将煤炭分为以下几个主要分类：2.1 褐煤褐煤是煤炭中的一种低级别煤，含有较高的挥发分和水分，并且质地较软。
褐煤通常用作热能和电力发电，但其能量密度较低。
2.2 烟煤烟煤是中级别的煤炭，相对于褐煤来说，烟煤的挥发分含量较低，并且具有更高的能量密度。
烟煤广泛用于工业生产和家庭供暖。
2.3 无烟煤无烟煤是煤炭中的高级别煤，其挥发分含量非常低，灰分、硫分等杂质也相对较少。
无烟煤燃烧时不会产生太多的烟尘和有害气体，因此广泛用于发电、冶金和化工等行业。
2.4 其他特种煤除了以上常见的煤炭分类外，还有许多特种煤，包括肥煤、气体煤、焦煤等。
这些特种煤具有不同的化学成分和物理性质，被广泛应用于不同的领域。
3. 煤炭的用途煤炭是全球最重要的能源资源之一，其用途广泛，主要包括以下几个方面：3.1 热能和电力发电煤炭是最主要的燃料之一，被广泛用于热能和电力发电。
燃烧煤炭可以产生大量热能，用于供暖和驱动蒸汽轮机产生电力。
3.2 工业原料煤炭中的一些成分可以提取出来作为工业原料，如焦炭可用于炼钢和冶金工业，煤沥青可用于生产沥青材料。
煤的形成与分类
煤的形成与分类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、地球化学、物理化学作用缓慢的转变而成的。
一．煤的形成从远古时代植物死亡、堆积到转变为煤经过一系列的演化过程，这个过程称为成煤作用。
这个过程大致可分为两个阶段：泥炭化阶段和煤化作用阶段。
成煤的原始物质主要是植物，其组成不同是影响煤质的重要因素之一，根据成煤植物不同可以划分出以高等植物为主形成的腐植煤和以低等植物为主形成的腐泥煤两大类，自然界腐泥煤很少见，工业开采中绝大多数是腐植煤，在以后的篇幅中提及的都是腐植煤。
1.泥炭化阶段植物遗体是成煤原始物质的来源，并不是任何条件下植物遗体都能够顺利地堆积并转变，首先需要的大量的远古植物持续的繁殖、生长、死亡；其次是需要保存植物遗体的环境即原地堆积并且不至于完全被氧化，同时具备这两个条件的便是沼泽。
植物残骸大量堆积在沼泽浅部，在需氧微生物的分解作用下，一部分被彻底破坏分解成气体和水，未被分解的稳定部分则保留下来，在沼泽水的覆盖下，植物遗体逐渐和空气隔绝，厌氧微生物利用植物有机质中的氧发生氧化分解、去羧基和脱水作用，放出了二氧化碳和甲烷气体，形成一种凝胶状、含水分很高的棕褐色物质。
这个过程就是泥炭化过程（阶段）；形成的物质也就是泥炭（也称为泥煤）。
随着地球地壳的不断运动、下沉，泥炭层被深埋于地下，一泥炭层被无机沉淀物覆盖为标志，泥炭化过程结束。
2.煤化作用阶段当泥炭化过程终止后，生物化学作用也逐渐减弱以至停止，在物理化学和化学作用下，泥炭开始向褐煤、烟煤和无烟煤转变，这个过程称为煤化阶段。
由于作用因素和结果不同，这个阶段可以划分为成岩阶段和变质阶段。
A.成岩阶段无定形的泥炭因受到上面覆盖无机沉积物的巨大压力逐渐的发生压紧、失水、胶体老化硬结等物理和物理化学变化，转变为具有生物岩特征的褐煤过程。
这个过程发生在深度不大的地下，泥炭上面覆盖层大约为200～400mm，温度约为60℃，在成岩过程中，除了发生压实和失水等物理变化外，也在一定程度上进行了分解和缩聚反应，泥炭中残留的植物成分逐渐减少，腐植酸含量先增加后减少。
第一讲燃煤的基本知识
内在（水分）
外在（水分） 干燥基
inh
f d
空气干燥基
干燥无灰基 恒湿无灰基
ad
daf maf
注：有机（硫）—o 硫酸盐（硫）—s 硫铁矿（硫）—p
二、煤炭的组成与燃烧特性
（二）煤质特性指标的表示符号
例如：
（1）水分 全水分—Mt 外在水分—Mf 内在水分— Minh
收到基水分—Mar 空气干燥基水分—Mad
（2）硫分 全硫—St 硫酸盐硫 —Ss 有基硫—So 收到基硫分—Sar 空气干燥基硫分—Sad 干燥无灰基硫分—Sdaf
硫铁矿硫—Sp 干燥基硫分—Sd
二、煤炭的组成与燃烧特性
（三）煤质特性指标的分类
工业分析：Mad＋Aad＋Vad＋FCad＝100 元素分析： Mad＋Aad＋ Cad＋Had ＋ Oad ＋ Nad ＋ Sad ＝100 由于水分及灰分不可燃，所以 Vad＋FCad＝ Cad＋Had ＋ Oad ＋ Nad ＋ Sad
二、煤炭的组成与燃烧特性
（四）煤的组成与燃烧
在工业分析：挥发分与固定碳是可燃成分；
挥发分是评定煤田的燃烧性能的首要指标。挥发分随煤的变质程度加深
而减少，而挥发分开始逸出的温度则随煤变化程度加深而增高。 固定碳是指煤中除了M、A、V以后的残留物。 元素分析： C是煤中最重要的成分； H是煤的另一种要元素；化学态（结晶水）及游离态（挥发分）； O在煤中呈化合状态； N在煤中含量较少，一般认为是有机氮； S一般以可燃硫为主；
一、煤炭的认识
（三）煤的基本特征
4、褐煤：是经过成岩作用，没有或很少经过变质作用的低煤化 程度的煤。可作电力用煤。
具有挥发分高、水分大、发热量低的特点，一般供褐煤产地的电
煤化学课件——第1章 煤的种类、特征与生成
石炭纪与二叠纪的孢子植物—— 著名的有鳞木、芦木、封印木等
侏罗纪是裸子植物的黄金时代，银 杏类、松柏类和苏铁类主宰了地球大地， 它们也称为恐龙时代的植物
腐殖酸、沥青质、末分解的植物组织和变化不大的植物稳定 组分（角质、树脂、抱粉、木栓质）等。
泥炭的赋存形态：
泥炭是由植物残骸在沼泽中形成的。 泥炭的埋藏深度很浅，裸露泥炭上无泥沙覆盖。埋藏泥炭上 的泥沙也仅有几十厘米至几十米厚，适宜露天开采。 世界上泥炭丰富的国家有俄罗斯、芬兰、爱尔兰、瑞典、加 拿大和美国等。我国的泥炭约有270亿吨。
泥炭的用途：
泥炭用途广泛：气化、液化、焦化原料； 制甲醇等化工原料； 建材、肥料等。
近年来，其开发与利用发展迅速。
蔬菜育苗专用泥炭
1.2.2 褐煤
内蒙准格尔褐煤
泥炭成岩的初期产物，外观褐色或暗褐色，因而得名。 按煤化度与外表特征分为：土状褐煤、暗褐煤和亮褐煤， 此外还有一种保存有明显木质结构痕迹的木褐煤。 随着煤化度增高，主要在成岩作用压力的影响下，褐煤发 生一系列变化：颜色变深，密度增加，硬度变大，腐殖酸含量减 少，水分显著降低。 褐煤用途广泛，但易破碎与风化，不宜长途运输。
特征与标志 颜色
泥炭 棕褐色
光泽
无
外观
在沸腾KOH 中
在稀HNO3中 自然水分 密度/g·cm-3 硬度 燃烧现象
有原始植物 残体
棕红-棕黑
棕红 多
很低 有烟
褐煤
褐色、黑褐 色
大多数无光 泽
无原始植物 残体
第一章 煤的种类、特征与生成
用途：
气体燃料或工业原料气 人造液体洁净燃料 气化 液化
泥炭
焦化
泥炭焦
化工原料
1.2.2 褐煤
褐煤是泥炭沉积后经脱水、压 实后转变为有机生物岩的初期产物， 因外表呈褐色或暗褐色而得名. 土状褐煤 暗褐煤 亮褐煤 木褐煤
1.2.3 烟煤
烟煤的煤化度低于无烟煤而高于褐 煤，因燃烧时烟多而得名。烟煤中已不 含有游离腐殖酸，腐殖酸已全部转变为 更复杂的中性腐殖质了。一般烟煤具有 不同程度的光泽，绝大多数呈明暗交替 条带状。 根据煤化度的不同，我国将其划分 为长焰煤、不黏煤、弱黏煤、气煤、肥 煤、焦煤、瘦煤和贫煤等。
1.2.4 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。无烟煤外观呈灰黑色，带有金属 光泽，无明显条带。
用途：
（1）民用、发电燃料；
（2）制造合成氨原料； （3）制造碳电极、电极糊、活性碳等碳素材料 的原料； （4）炼焦的原料等。
四类腐殖煤的主要特征与区分标志
水中有机物 （低等植物
腐泥 化
腐泥
(2)煤化阶段
死亡植物残骸
泥炭化阶段
泥 褐 烟
煤炭综合知识
煤炭综合知识煤炭是一种常见的化石燃料，具有广泛的应用价值。
煤炭综合知识涉及煤的形成、分类、开采、利用以及环境问题等方面。
本文将从这些方面进行探讨。
一、煤的形成煤是在地质历史中形成的一种矿物质，主要由植物残体经过压实和化学变化形成。
煤的形成过程可分为原生煤、焦煤和煤岩三个阶段。
原生煤形成于古生代，主要有褐煤、烟煤和无烟煤；焦煤形成于中生代，主要用于冶金工业；煤岩是指煤和岩石混合形成的沉积岩。
二、煤的分类煤的分类主要根据其含碳量和发热量进行区分。
根据含碳量可分为无烟煤、烟煤和褐煤；根据发热量可分为褐煤、烟煤、无烟煤和石煤。
不同种类的煤在燃烧特性、能源利用效率等方面有所差异。
三、煤的开采煤的开采主要有露天开采和井下开采两种方式。
露天开采是指将煤矿露天暴露后，通过大型采矿机械进行开采；井下开采是指通过井口进入矿井，利用巷道和采煤工作面进行开采。
煤的开采过程中需要考虑安全、环保等因素。
四、煤的利用煤是一种重要的能源资源，被广泛应用于发电、冶金、化工、建材等领域。
其中，煤炭发电是目前最主要的利用方式，通过燃烧煤来产生蒸汽驱动发电机发电。
此外，煤还可以作为燃料用于工业生产和民用取暖。
五、煤的环境问题煤的燃烧会产生大量的二氧化碳、氮氧化物和颗粒物等有害气体和固体颗粒物，对环境和人体健康造成危害。
此外，煤矿开采和运输过程中也会对地表地下水资源和生态环境带来影响。
因此，煤的利用必须注意环境保护和资源可持续利用。
六、煤炭的未来发展随着环保意识的增强和可再生能源的推广应用，煤炭的利用正面临挑战。
为了保护环境和改善能源结构，人们需要寻找替代煤炭的能源，如天然气、风能、太阳能等。
同时，煤炭行业也在不断进行技术创新，采用清洁煤技术、煤气化技术等来提高煤炭利用效率和减少环境污染。
煤炭综合知识涉及煤的形成、分类、开采、利用以及环境问题等方面。
煤作为一种重要的化石燃料，对社会经济发展具有重要意义。
然而，煤的利用也面临环境污染和资源耗竭等问题，因此，我们需要在煤的利用过程中注重环境保护和可持续发展。
煤的成因性质及分类
成煤环境
沼泽环境
适合植物生长和堆积的环 境，为成煤提供了物质基 础和环境条件。
湖泊环境
湖泊中的水生生物死亡后， 在湖泊底部形成泥炭堆积， 进而形成煤。
海洋环境
海底植物和动物遗体在海 洋环境中形成泥炭堆积， 进而形成煤。
成煤过程
泥炭化阶段
植物遗体在缺氧的环境下，经过 生物化学作用转化为泥炭。
煤化阶段
断口与解理
煤的断口形状和解理程度与煤 的内部结构和组成有关，通常 呈现出贝壳状或不规则状断口
。
化学性质
含碳量
煤中碳的含量是衡量煤质量的重要指 标之一，通常随着煤化程度的提高， 含碳量增加。
含氢量
煤中氢的含量也与煤化程度有关，通 常随着煤化程度的提高，含氢量降低。
含氧量
煤中氧的含量与煤的形成环境和条件 有关，对于煤的燃烧和加工利用有一 定影响。
泥炭经过压实、脱水、增碳等作 用，逐渐转化为褐煤、烟煤、无 烟煤等不同级别的煤。
02 煤的性质
物理性质
颜色
煤的颜色因煤化程度和矿物质 含量不同而有所差异，常见的
有黑色、深褐色和灰白色。
光泽
煤的光泽也因煤化程度和矿物 质含量而异，常见的有金属光 泽、玻璃光泽和油脂光泽。
硬度与脆度
煤的硬度与脆度与煤化程度有 关，通常随着煤化程度的提高 ，硬度增加，脆度降低。
煤的可选性是指通过一定的选煤方法，将 不同成分和质量的煤分离开来，以满足不 同工业和民用需求。
03 煤的分类
按煤化程度分类
褐煤
无烟煤
煤化程度最低的煤，外观呈褐色或黑 色，含碳量较低，挥发分高，燃烧时 易产生刺激性气味。
煤化程度最高的煤，外观呈黑色，含 碳量极高，挥发分低，燃烧时烟色极 淡。
煤的形成、分类及小知识
煤的形成、分类及小知识煤是我们最常见的传统能源了，可是你知道煤是怎么形成的吗？下面就探索下有关煤的形成、分类等相关话题。
01煤的形成煤的形成时间煤生成在3.5-0.02亿年前的石炭纪—第三纪的地层中，但主要的产煤期是3.5亿-2.3亿年前的石炭一二叠纪。
根据石炭纪的珊瑚礁分布，可以推断当时地球的赤道带经过黑海一中国西北一华南一印尼，因此中国大部分地区石炭纪都处在赤道带及其附近，当时陆地上生长着茂密的热带雨林，为煤炭的生成提供了丰富的物质来源。
再加上中国大陆很多盆地都处于沉降阶段，又为植物的深埋和成煤提供了构造条件，因此中国的煤炭资源得天独厚。
煤的形成条件1、要有大量的植物生长和繁殖。
在石炭纪、一二叠纪等气候温暖潮湿、植物茂盛，是地球上主要的成煤期。
2、植物遗体要有合适的堆积环境。
适合植物遗体堆积的环境主要是沼泽，其次是湖泊及海滨低地。
后者经植物遗体的堆积淤浅最终也会演变成沼泽。
在沼泽环境中有丰富的水分，为植物繁殖创造了条件，水分又使植物遗体与大气隔绝，免于氧化。
3、要求地壳缓慢下沉，下沉的速度同植物遗体堆积的速度保持平衡，即植物遗体的堆积，补偿填充了地壳下降造成的空间，使地表依然保持沼泽条件。
由于有节奏的地壳运动和反复堆积，在同一地区往往具有很厚的煤层或很多层煤。
煤的形成阶段1、菌解阶段，即泥炭化阶段。
当植物堆积在水下被泥沙覆盖起来的时候，便逐渐与氧气隔绝，由嫌气细菌参与作用，促使有机质腐烂分解而生成泥炭。
这一阶段也可以说是生物化学作用的阶段，通过这种作用，植物遗体中氢、氧成分逐渐减少，而碳的成分逐渐增加。
2、煤化阶段，即褐煤阶段。
由于地壳下降，已形成的泥炭物质被继续堆积的泥炭或其他的泥沙、砂等沉积物覆盖。
这样，一方面便形成完全封闭的环境，细菌作用逐渐停止；另一方面泥炭便开始压紧、变硬、脱水和胶结，碳的含量增加，过渡成为褐煤。
3、变质作用阶段，即烟煤及无烟煤阶段。
褐煤是在低温低压条件下形成的。
如果褐煤埋藏在地下较深位置，就会受到高温高压的作用，使褐煤的物理、化学性质发生显著变化，便逐渐变成烟煤。
第一讲 煤的生成与分类
煤的结构与化学中国矿业大学（北京）1第一讲煤的生成与分类第一节煤的生成泥炭褐煤烟煤四类典型的腐植煤(1)泥炭泥炭是由植物变成煤的过渡产物。
外观特征•不均匀的棕褐色或黑色•无定形态，疏松，易切割•肉眼可见未分解的植物组织•含水85-95%，风干降至25-35%•干泥炭为土状物9经脱水，压实转变为煤的初期产物。
1011(4)无烟煤是煤化程度最高的一种煤外观特征•呈灰黑色，有金属光泽•无明显条带•真密度1.35-1.90 g/cm3•硬度最高•燃点高360-410 ºC122.腐植煤的分类（2）1416 1720A. 生物化学作用1）需氧细菌和真菌对植物进行氧化分解和水解作用2）厌氧细菌存在下发生还原反应（对泥炭化起重要作用）5. 泥炭化阶段(成煤的前期过程）21成岩分阶段变质分阶段煤化阶段实质：泥炭被沉积物覆盖，生化作用减弱或停止，受温度和压力为主的物理和化学作用压紧、失水、胶结、固化无定形生物岩长时间高温高压下的化学作用组成、结构和性质改变煤质的垂直分布与水平分带关系示意图1-顶板2-岩浆3-天然焦4-煤层岩浆接触变质作用示意图低变质煤2-中变质煤3-高变质煤烟煤5-辉长岩区域热力变质的煤质分布示意图作用类型—动力变质作用（局部性）1-正向断层；2-反向断层（门头沟）煤层发生断层的示意图成煤过程化学组成变化31第二节煤的分类￡.中国煤炭分类两个主要分类指标§.表示煤化程度的干燥无灰基挥发分V daf，用来区分无烟煤、烟煤和褐煤§.表示煤的工艺性能的粘结性指标。
根据粘结性大小的不同，分别选用粘结指数G、胶质层最大厚度Y和奥亚膨胀度b作为指标3435363738 394041★.中国煤分类方案的几点说明1.分类用煤样的缩制按GB 474进行，凡原煤样的灰分小于或等于10％的不需分选减灰2. G等于85为指标转换线3. 无烟煤划分小类按H daf与V daf划分结果有矛盾时，以H daf划分的小类为准4.V daf大于37.0% 时，PM大于30％－50％时，以Q gr,maf大于24 MJ/kg者为长焰煤5.当以b值来划分强粘结煤时，以b值大于220％的为肥煤（V daf≥37％时）或气肥煤（V daf＞37％）6.在新的煤炭分类中，将我国的各种煤（从褐煤、烟煤到无烟煤）共划分成14个大类和17个小类42★.中国煤分类方案的几点说明§. 在烟煤大类中由老到新共划分为贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、弱粘煤、1/2中粘煤、不粘煤和长焰煤等12个类别§. 在煤炭分类中，对每一类煤均可用汉语拼音代号表示§. 在煤炭分类标准中，还采用了两位数的编码表示不同的煤类§. 在各类煤的数码编号中，十位数字代表挥发分的高低，个位数字对烟煤类来说，表征其粘结性或结焦性好坏；对褐煤和无烟煤来说，每个数码编号代表一个小类别煤§. 对配煤炼焦、气化、液化和燃烧等用煤部门，采用数码编号时对指导生产和选择合适的煤源仍有一定的实用意义4344★.各类煤的特性与主要用途1无烟煤（WY）无烟煤的特点是固定碳高，挥发分低，纯煤真密度高达1.35-1.90g/cm3，无粘结性，燃点高，一般达360～420 ℃左右。
煤炭基础知识
煤炭基础知识一、煤炭的生成煤炭的生成.煤炭是古代的有机物（主要是植物）的遗体，经过生物及化学的变质作用而形成的.大体可分为两个阶段，第一阶段是泥煤炭化阶段，即由植物转变成泥炭阶段.当植物枯死之后，堆积在充满水的沼泽中，开始是水存在的氧气不足，后来在水面下隔绝空气，并在细菌的作用下，直到植物的各部分不断分解,相互作用,最后植物的遗体变成了褐色或黑褐色的淤泥物质，这就是泥炭.这个过程，叫做泥炭化过程。
这个阶段需要漫长的地质历史时期，需要进行千百万年。
第二阶段,由泥炭转变成褐煤，褐煤转变成烟煤，烟煤再转变成无烟煤阶段.当泥炭层形成后.有水经常冲刷大陆的低洼地方，带来了大量的砂、石，在泥潭层逐渐形成岩层（称为顶板）。
被埋在顶板下的泥炭层在顶板下的泥潭层在顶板岩石层的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列变化，同时它的化学组成也发生了缓慢的变化，逐步变成比重较大，较致密的黑褐色的褐煤。
当顶板逐渐加厚，顶板的静压力逐渐增高，煤层中温度也逐渐升高后,煤质便发生变化，逐渐由成岩作用变成了以温度影响为主的变质作用.这样褐煤逐渐变成了烟煤、无烟煤。
如果有更高的温度，最终可能变成石墨。
成煤必须具备四个先决条件:（1）植物条件。
（2）气候条件。
（3）地理条件。
（4）地壳运动条件。
二、煤炭的分类及各类煤的主要特征和用途（1）煤炭按煤的用途分为：动力煤、炼焦煤、喷吹煤及无烟煤凡是以发电、机车推进、锅炉燃烧等为目的，产生动力而使用的煤炭都属于动力用煤，简称动力煤;作为生产原料，用来生产焦炭，进而用于钢铁行业的煤炭种,称为炼焦煤；钢铁行业高炉喷吹用的喷吹煤；无烟煤块煤主要应用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造锻造等行业；无烟粉煤主要应用在冶金行业用于高炉喷吹。
我国约1/3的煤用于发电,目前平均消耗为标准煤（7000大卡)370g/kw。
h。
（2)煤炭按粒度分类：经简单筛选后剩下的大块有烟煤，筛选常用通过网目大小来规定最小尺寸的块度。
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6. 煤化阶段
、 成岩分阶段
压紧、失水、胶结 固化
变质分阶段
长时间高温高压下的化学作用
无定形
生物岩
组成、结构和性质改变
煤化阶段
实质：泥炭被沉积物覆盖，生化作用减弱或停止，受温度和压力
为主的物理和化学作用 24
变质作用类型 — 深成变质作用（普遍性）
变质作用类型 — 岩浆变质作用（局部性）
煤质的垂直分布与水平分带关系示意图
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变质作用的原因 ➢ 压力——物理结构变化
一般来说，温度和压力是互相联系的，温度高时，压力也高 – 使煤压实、孔隙率降低、水分减少 – 使煤的岩相组分沿垂直压力的方向定向排列 – 静压力使芳香族稠环平行层面有规则排列 – 动压力使煤层产生破裂、滑动
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成煤过程化学组成变化
Structural Comparison of Coals of Various Ranks
A. 世界性的主要聚煤期
• 古生代的 中、晚石炭纪和早二叠纪(3.5-2.5亿年) 孢子植物 无烟煤 40.6%
• 中生代的侏罗纪和白垩纪（2.3-0.65亿年） 裸子植物 烟煤 4.3%
• 新生代的早第三纪（0.65-0.018亿年） 被子植物 褐煤 54.4%
B. 主要煤田
南美洲和非洲很少 • 美国阿帕拉契亚、德国鲁尔、俄罗斯通古斯等储量均达数千亿吨 • 中国主要是大同、开滦、本溪、神府等
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1. 成煤植物的演变和主要聚煤期
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2. 成煤的地质环境
3. 聚煤作用发生的基本条件
1）. 均匀的温度和潮湿的气候 ——适宜于地上植物繁殖生长
2）. 大面积的沼泽地带 ——有利于植物群落的发展
3）. 地壳的下降运动与植物遗体的堆积速度相适应 ——有利于植物遗体保存并沉积，形成厚煤层
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主要聚煤期和主要煤田
地下（不太深） 数百万年 ＜60~70℃
压力（加压失水） 物化作用为主
烟煤
无烟煤
地下（深处） 数千万年以上
＜220 ℃
Nonreactive aliphatic bridges and biphenyltype links?
Almost entirely direct aromatic-aromatic links
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四、小结
成煤序列
转变条件
主要 影响因素
成煤过程的转变特征
植物
泥炭
褐煤
水中、细菌 数千到数万年
氧供应状况 生化作用
Significant increase in amount of larger rings; about 1 oxygen per 12 carbons, now almost entirely ring ether and -OH
Degree of condensation of aromatics still greater; very few O groups; down to about 1 oxygen per 20 carbons
Coal rank Lignite Subbituminous Bituminous
Anthracite
Carbon aromaticity
(%) 30-50
60 70
75-80 95
Nature of monomers
Small, largely single-ring systems extensively substituted with O-functional groups (-COOH, -OH, -OCH3 ); about 1 oxygen per 3 to 4 carbons
• 煤是地球早期储存的太阳能，是宝贵的碳资源.
• Definition
Coal is a fossil fuel. It is a combustible, sedimentary, organic rock, which is composed mainly of carbon, hydrogen and oxygen. It is formed from vegetation, which has been consolidated between other rock strata and altered by the combined effects of pressure and heat over millions of years to form coal seams.
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四类腐植煤的主要特征
特征 颜色 光泽 外观
在KOH中 在HNO3
泥炭 棕褐色
无 土状 有植物残体
棕红—棕黑 棕红
褐煤
烟煤
无烟煤
褐色，黒褐色 黑色
灰黑色
大多无光泽 有一定光泽 金属光泽
无植物残体 呈条带状 无明显条带 无明显条带
褐色
无色
无
红色
无色
无
自然水分
多
较多
较少
少
密度(g/cm³)
1.10~1.40 1.20~1.45 1.35~1.90
煤
胶泥煤 看不到轮廓清楚的藻类 无结构 浑源
腐泥煤 油页岩 胶泥煤的变种(Ad 50~70%) 抚顺、桦甸、茂名
低等植物
和浮游生
黄县、巴伊诺尔盟
物
石 煤 高变质 低品位多金属共生矿 南秦岭地区
腐植腐泥煤
高、低等植物混合
烛煤 火柴点燃，火焰明亮如蜡烛 浑源、大同，
新滇、兖州和枣庄 煤精 致密、质பைடு நூலகம்，有韧性 抚顺
Still mostly angle rings with some larger rings; O- groups on almost all rings (-COOH,-OH) less than on lignites; about 1 oxygen per 5 to 6 carbons
Mixture of ring systems, single ring still most common; about 1 oxygen per 9 carbons mainly -OH functional groups
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(1) 泥炭
泥炭是由植物变成煤的过渡产物。 外观特征 • 不均匀的棕褐色或黑色 • 无定形态，疏松，易切割 • 肉眼可见未分解的植物组织 • 含水85-95%，风干降至25-35% • 干泥炭为土状物
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(2)褐煤
——因外表呈褐色而得名; 褐煤是泥炭沉积后 经脱水，压实转变为煤的初期产物。
外观特征
• 大多数无光泽 • 真密度1.10-1.40g/cm3 • 含水30%-60%，空气干燥后10%-30% • 易风化破碎 • 不含未分解的植物残骸 • 成层分布
B. 泥炭化阶段的凝胶化作用和丝炭化作用
➢ 凝胶化作用——成煤植物的木质纤维组织在积水较深、 气流闭塞的沼泽环境下，受厌氧微生物的作用，发生细胞 结构的吸水、膨胀、变形、破裂以至形成以腐植酸和沥青 质为主体的无结构的胶质物质（凝胶和溶胶）的过程
➢ 丝炭化作用——成煤植物的木质纤维组织在积水较 浅、湿度不定的条件下经脱水和缓慢氧化作用，氧化的植 物组织转入缺氧的环境（如水层、泥煤层、上覆岩层的覆 盖）而生成具有一定细胞结构的丝炭或，或遭受“森林火灾” 而炭化成木炭的过程
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4. 成煤过程示意图 coal_formtion.swf
泥 炭 化 阶 段
成
成 岩
煤
过
煤
作 用
程
化
阶
变
段
质 作
用
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5. 泥炭化阶段 (成煤的前期过程）
A. 生物化学作用
1） 需氧细菌和真菌对植物进行氧化分解和水解作用 2） 厌氧细菌存在下发生还原反应（对泥炭化起重要作用）
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5. 泥炭化阶段 (成煤的前期过程）
Highly condensed aromatics, graphitic, commonly multiple rings; functional groups rare, only 1 oxygen to about 100 carbons
Nature of cross-links
Many hydrogen bonds, probably some other cross-links; possibly salt bonds as in COOCa-OOC; few aliphatic cross-links; gel-like; water is an important structural component
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变质作用的原因
➢ 时间——化学变化
– 一般地，成煤时间越长，煤化程度越高，但又不是绝对的 ☞ 莫斯科近郊的下石炭纪褐煤 ☞ 西伯利亚东部沿海的第三纪烟煤和无烟煤
– 受热温度相同时，变质程度取决于受热时间的长短 – 煤受短时间较高温度的作用或受长时间较低温度
（超过变质临界温度）作用，可达到相同的变质程度
一般定义
煤是由远古植物遗体经历漫长的地质年代，在覆盖地层下
发生一系列复杂的生物化学、物理化学和地球化学等作用转变
而成的有机沉积岩.
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二、煤的种类及特征
1. 煤的成因分类
腐植煤
陆植煤 纤维素和木质素等主要组分 分布广，储量大
高等植物
残植煤 角质、树皮、孢子、树脂等组分 禄劝、乐平 长广、大同
藻 煤 藻类 浑源、兖州、肥城
煤的结构与化学
中国矿业大学（北京）
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主要内容
◇ 煤的生成与分类 ◇ 应用煤岩学基础 ◇ 煤的结构及其研究方法 ◇ 煤的工业分析和元素分析 ◇ 煤的物化性质 ◇ 煤的化学性质 ◇ 煤的工艺性质