煤岩培训讲座一

煤岩分析原理及应用培训讲座内容1、煤焦基础知识讲座（侧重煤岩方面）。煤的成因过程及相关概念、指标（常规的和煤岩的）。化验过程：采样、制样和检测。各指标优缺点。焦炭形成过程及相关指标.应用原理及例子。2、动手操作。制样。定性观察、看图片和相关资料、国家标准。煤岩定量和反射率测定练习。焦炭光学组织定量。煤焦基础知识(讲座之一)1.植物——成煤过程示意图1.1植物—泥炭成煤原始植物种类低等:菌藻类高等:裸蕨类\蕨类\裸子\被子主要成煤年代:晚古生代(石炭\二叠纪),中生代(侏罗纪),新生代(第三纪)不同植物部位:树干\角质\木栓\形成层\木质部\髓心\孢粉\树脂等堆积环境和方式大量繁植不完全氧化分解原地堆积\异地堆积凝胶化作用:植物经生物和物理化学变化转变为腐植酸和沥青质为主的溶胶和凝胶过程(弱氧化\还原-程度不同\产物不同).丝炭化作用:植物在氧化环境,需氧菌氧化,形成贫H富C腐植质,或大火成木炭.(不完全).1.2泥炭—无烟煤压力时间温度深成变质岩浆变质动力变质2煤的常规化验指标工业分析(M外内化\A原次外\V\FC)元素分析(C\H\O\N\S)粘结性和结焦性(CSN\RI\G\Y\基\b\葛)常用煤质指标评述2.1挥发分Vdaf：优点：检测方便快速。缺点:易受到煤岩组分组成和煤中无机矿物含量的干扰，故目前公认Rmax标志变质程度更好。2.2粘结指数G：优点：是从罗加指数方法基础上改进而来，检测方便快速。缺点:①需用符合要求的标准的无烟煤；②由于其测定整个煤化系列煤的测定条件不完全相同，相互间缺少可比性。比如：测定弱粘煤由加5g标准无烟煤，改为加3g标准无烟煤，3g弱粘煤，惰性的无烟煤减少。整个炼焦煤系列测定的条件不完全相同。对弱粘煤造成夸大，对强粘煤区分能力缩小。2.3最大胶质层厚度y：优点：①是粘结性指标中唯一具有数量概念的指标；②取样100g，是所有粘结性指标中取样量最多的。由于煤不均一，样品多些易有代表性；③测定后，可供参考指标多。除最大胶质层厚度（y值）外，有加热过程中样品的体积膨胀收缩图、软化点、固化点、可塑带、收缩率、焦块裂纹率；④胶质层厚度有大致的可加性。缺点:①y值只是数量概念，没有质量概念。有时y值虽相同，质量却可不同。因为胶质体是固相、液相、气相比例不稳定的混合物；②y值在7mm以下测不准；图形为大山形的肥煤也测不准。我国长期以来，以Vdaf，y为主要指标进行炼焦煤分类，有时在生产中出现有些煤在分类中的位置与其在炼焦中作用不符，此为其主要原因。2.4奥阿膨胀度b：优点：①仪器和操作规范化强，易操作；②区分能力强；③以不同比例惰性成份混合，所得b值连线，必呈线性下降；④可测出可塑带温度范围；缺点:①对强粘结性煤，b值有夸大现象；②较高和较低变质程度煤均测不出b值，仅为仅收缩。而这二种类型煤虽均为仅收缩，但其在炼焦中作用却有较大差别，其中两者部分可软化成分的可塑带区间不同；③有一部分煤不能呈正常曲线，而呈流态塑性曲线（Fluid-PlasticCurve），如壳质组含量高的较低变质程度煤，见下图。流态塑性曲线（Fluid-PlasticCurve）以上常用指标的共同缺点都是将复杂的煤按均一物质来处理！3煤岩基础知识什么是煤岩学：煤岩学是用研究岩石的方法来研究煤的学科，它把煤当做一种可燃性的有机沉积岩来研究。煤岩学主要是以显微镜为主要工具，兼用其它技术手段。这些技术方法也同样可用于研究焦炭及煤燃烧后的残炭等。3.1煤岩学基本原理煤不是一个均一的物质。有机组分包括：镜质组、惰质组、壳质组等，各组分间性质差别很大。无机组分包括：粘土、黄铁矿、石英等各种矿物。中国烟煤煤岩组分分类方案代号(Symbol)显微组分(Maceral)代号(Symbol)显微亚组分(Submaceral)代号(Symbol)结构镜质体1(Telinite1)T1结构镜质体2(Telinite2)T2均质镜质体(Telocollinite)C1基质镜质体(Desmocollinite)C2团块镜质体(Corpocollinite)C3胶质镜质体(Gelocollinite0C4碎屑镜质体（Vitrodetrinite）Vd火焚丝质体(Dpyrofusinite)F1氧化丝质体(Degradofusinite)F2半丝质体(Semifusinite)Sf真菌体(Funginite)Fu分泌体(Secretinite)Se粗粒体(macrinite)Ma微粒体(Micrinite)Mi碎屑丝质体(Inertodetrinite)Id大孢子体(Macrosporinite)Sp1小孢子体(Microsporinite)Sp2角质体(Cutinite)Cu树脂体(Resinite)Re木栓质体(Sbuerinite)Sub树皮体(Barkinite)Ba沥青质体(Bituminite)Bt渗出沥青体(Exsudatinite)Ex荧光体(Alginite)Fl结构藻类体(Telalginite)Alg1层状藻类体(Lamialginite)Alg2碎屑壳质体(Liptodertrinite)Ed显微组分组(MaceralGroup)镜质组(Vitrinite)VCE孢粉体(Sporinite)Sp壳质组(Exinite)藻类体(Alginite)AlgI惰质组(Inertinite)T结构镜质体(Telinite)无结构镜质体(collinite)丝质体(Fusinite)F镜质组惰质组壳质组煤中矿物特征根据煤成因再细分煤岩组分镜质组结构镜质体均匀镜质体基质镜质体碎屑镜质体等结构镜质体无结构镜质体基质镜质体半镜质组结构半镜质体无结构半镜质体碎屑半镜质体等惰质组半丝质体丝质体微粒体粗粒体菌粒体碎屑惰质体等壳质组孢粉体角质体树脂体木栓质体（树皮体）沥青质体渗出沥青体荧光体藻类体碎屑壳质体等角质体孢子体木栓体藻类体矿物粘土类硫化物类碳酸盐类氧化硅类其它矿物类3.2煤岩学的两大指标煤岩显微组分含量是用统计学的办法来统计出一个煤样中所含各种组分的百分比例。镜质组反射率及分布也是用统计学的办法，来统计出一个煤样中不同反射率区间镜质组占全部镜质组的比例。3.2.1不同煤岩显微组分的性质差别各种组分物理、化学、工艺性质都有差别样品Mad%Ad%Vdaf%FCdaf%原料煤7.434.4336.4363.57镜质组6.402.3739.6060.40惰质组6.883.5425.3074.70镜质组壳质组惰质组挥发分中等高低粘结性高中低反射率中等低高碳含量中等低高氢含量中等高低样品Cdaf%Hdaf%Odaf%Ndaf%Sdaf%原料煤79.774.6714.370.990.20镜质组77.835.0315.941.010.19惰质组82.633.7712.620.800.183.2.2煤岩组分性质差别的原因——成因不同同一显微组分具有相近的成因，不同显微组分有成因上的联系镜质组、惰质组由相同的原始物质形成，但经受的早期分解作用不同镜质组：腐植化作用＋凝胶化作用，近于还原环境；惰质组：丝炭化作用、缓慢氧化作用；不完全氧化产物过渡组分：凝胶化作用或丝炭化作用交替进行；壳质组：植物器官、组织的残植化作用；3.3煤岩组分在焦化领域的使用3.3.1煤岩显微组分可分成两类第一类是在加热过程中能熔融并产生活性键的成分，视作有粘结性的活性成分∑Vt。包括：镜质组、壳质组。第二类是在加热过程中不能熔融、不产生活性键，没有粘结性的的成分，视作惰性成分∑I。包括：半镜质组、惰质组、矿物。半镜、半丝划分有争议。3.3.2我国炼焦煤的显微组分特征我国多数炼焦煤中镜质组含量在50-70%间。壳质组多数为0-3%。3.4镜质组反射率涵义(1)镜质组反射率测试原理:一束入射光照射到煤岩光片的抛光表面，其中镜质组颗粒上的546nm反射光进入光电转换器，由光信号转换成微弱的电信号，经仪器放大到可应用数量级后由精密仪器测出，再与标准物质所得数据进行对比计算，结果即为镜质组反射率。用Rmax或Re表示。一个煤的镜质组反射率连线是一组正态分布曲线。因此，一般作为指标的是其反射率的平均值。(2)镜质组反射率的测试意义镜质组反射率是标志煤变质程度的最佳指标。挥发份和碳含量等皆受煤岩组成的影响随变质程度提高，镜质组反射率呈均匀有规律的增大。为什么只测镜质组的反射率镜质组含量占绝对优势。随变质程度提高，镜质组反射率呈均匀有规律的增大。绝大多数的不同反射率值的镜质体之间性质差别明显。(3)镜质组反射率及分布规律镜质组反射率是表征煤变质程度的最佳指标一个单一煤层煤一定是单峰正态分布图形不同变质阶段煤分布图有差异(4)镜质组反射率测试基本原理“布点统计不同反射率值镜质组的比例”镜质组反射率测试方法：分光光度计法镜质组最大反射率(Rmax)：偏光下测得镜质组随机反射率(Re)：自然光下测得反射率测试对设备要求较高，而且要严格进行过程控制。(5)镜质组反射率大小与煤种的关系。Rmax值与煤种只有大致对应关系现行煤分类是以Vdaf、G为主，结合y和b划分，它侧重的是煤的工艺性质。而工艺性质是变质程度和煤岩组成两个因素的函数。比如：下表1#煤按煤分类为编码42的长焰煤，而Rmax=0.803。样品Vdaf%G%Y,mmb,%Rmax,%∑I1#煤37.022.07.0仅收缩0.80342.7Romax/%可能煤类（按出现频率排列）0.5褐煤、长焰煤0.5~0.6长焰煤、不粘煤、气煤0.6~0.7气煤、长焰煤、不粘煤、气肥煤0.7~0.8气煤、气肥煤、弱粘煤、不粘煤、1/2中粘煤0.8~0.91/3焦煤、气煤、弱粘煤、不粘煤、肥煤、气肥煤0.9~1.01/3焦煤、肥煤、气煤、1/2中粘煤、气肥煤1.0~1.1肥煤、1/3焦煤1.1~1.2肥煤、1/3焦煤、焦煤1.2~1.3焦煤、肥煤、1/3焦煤1.3~1.4焦煤、肥煤1.4~1.5焦煤1.5~1.6焦煤、瘦煤、贫瘦煤1.6~1.7瘦煤、焦煤、贫瘦煤1.7~1.8瘦煤、贫瘦煤、焦煤、贫煤1.8~1.9贫瘦煤、瘦煤、贫煤1.9~2.0贫瘦煤、贫煤、瘦煤2.0~2.5贫煤=2.5无烟煤、贫煤Romax与煤种的大致对应关系（勿绝对化看待）(6)反射率分布图的意义Rmax值代表着煤结构、粘结性、软固化温度范围等。Rmax与粘结性的关系。对大多数煤来说，Rmax值1.00-1.20%左右为粘结性最强区。Rmax值0.80-1.40%之间为粘结区。其余为弱粘或不粘结区。有反常现象。Rmax与配煤适应性的关系。粘—粘相配结合好。粘—不粘相配视在粘结区的重叠区大小而定。粘—不粘不重叠时，如一种在强粘有时也结合良好。(7)镜质组反射率与化学分子结构镜质组反射率能综合反应镜质组化学结构不同及随变质程度提高而变化的规律。镜质组反射率分布图上每一点对应的化学结构均有差别。因此，能最细致地表示镜质组性质的差别。自然界中的镜质组，几乎每一煤田、同一煤层、每一条条带中每一颗粒，其化学结构均不同，只是相似。随变质程度提高，镜质组分子结构的变化示意图(7)不同变质煤的软、固化温度区间软、固化区间不同的实质和光学表现低变质镜质组，分子中侧链、活泼基团较多，受热容易分解，故分解温度低。表现在光学上，反射率低。较高变质程度的镜质组（比如：Rmax1.4），分子中活泼基团减少，热稳定性提高。因此，开始分解温度较高。表现在光学上，反射率较高。(9)随变质程度提高，煤岩组分化学结构变化1、镜质组：性质最重要。A、基本结构单元核心部分主要是缩合芳香环，外围有烷基侧链、各种官能团。B、基本结构单元之间由桥键连接成大分子。大分子交联、缠绕构成镜质组分。C、随变质程度提高，芳香环缩合程度提高，桥键、侧链和官能团