煤化學(xué) 第03章-煤巖學(xué)基礎(chǔ)

1、第三章 煤的巖相組成、性質(zhì)與應(yīng)用 3.1 煤的巖相組成3.2 煤的顯微組分 3.3 煤巖學(xué)研究方法 3.4 煤巖顯微組分的性質(zhì) 3.5 煤巖學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展 煤巖學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史煤巖學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 1830年英國的赫頓（Hutton）透光顯微鏡一薄片，煤中植物結(jié)構(gòu)，煤由植物生成。 1919年，英國的M. Stopes宏觀研究鏡煤、亮煤、暗煤、絲炭工藝性質(zhì)。 1925年，法國的E. Stach光片油浸物鏡煤樣的代表性定量。 1932年，Hoffman等使用勃瑞克光度計(jì)反射率rank。 1951年，E. Busstbin煤巖選擇加工理論與方法。 1957年，俄國N.M.AMMOCOB提出煤巖配煤理論；（美）S

2、chapino，（日）小島鴻次郎等發(fā)展了這一方法。 20世紀(jì)60年代后，焦炭的顯微鏡研究從定性到定量，提出中間相結(jié)焦理論。 煤巖學(xué)的意義煤巖學(xué)的意義 (1) 煤是一種非均質(zhì)的物質(zhì)，如同花崗巖由石英、長石、云母組成，煤由各種煤巖組分組成，只有煤巖學(xué)方法才能揭示這種不均質(zhì)性。 (2) 煤的性質(zhì)受煤過程多種成因因素的影響，煤巖學(xué)指標(biāo)鏡質(zhì)組反射率（rank）和顯微組分的組成可以綜合反映這些因素，獨(dú)立地表征煤的性質(zhì)。 (3) 使煤的研究從宏觀深入到微觀，煤巖學(xué)提出一系列關(guān)于煤性質(zhì)、成焦機(jī)理、焦炭結(jié)構(gòu)等方面的理論與實(shí)踐，極大地推動(dòng)了煤化學(xué)的發(fā)展。 3.1 宏觀煤巖組成 煤作為一種巖石，肉眼觀察可區(qū)分出的各

3、種宏觀煤巖成分和宏觀煤巖類型。 3.1.1 宏觀煤巖成分 肉眼可以區(qū)分的煤的基本組成單元。 區(qū)分依據(jù)顏色、光澤、斷口、裂隙、硬度等性質(zhì) 6.2.2 宏觀煤巖類型宏觀煤巖類型 宏觀煤巖成分的自然共生組合。 按總體相對(duì)光澤強(qiáng)度和光亮成分的含量區(qū)分為光亮煤、半光亮煤、半暗煤和暗淡煤。 3.2 煤的顯微組分煤的顯微組分 顯微組分組：有機(jī)顯微組分亞組分 無機(jī)顯微組分 顯微組分（maceral）煤在顯微鏡下可以識(shí)別的基本成分。 顯微組分組（group maceral）顯微組分按成因與性質(zhì)的組合。 3.2.1 煤的有機(jī)顯微組分煤的有機(jī)顯微組分 按形態(tài)與結(jié)構(gòu)，顯微組分組可以進(jìn)一步分為顯微組分與亞組分。 3.2

4、.1.1 鏡質(zhì)組 鏡質(zhì)組是煤中最主要的顯微組分組，我國多數(shù)煤田的鏡質(zhì)組含量約為60 %80 %。 在低煤化煙煤中，鏡質(zhì)組的透光色為橙色橙紅色，油浸反射光下呈深灰色，無突起。隨煤化程度增加，反射力增大，反射色變淺，可由深灰色變?yōu)榘咨?；透光色變深，可由橙紅色變?yōu)樽厣敝敛煌该?；正交偏光下光學(xué)各向異性明顯增強(qiáng)。 在油浸反射光下，鏡質(zhì)組中顏色稍淺、反射力稍強(qiáng)，略顯突起的顯微組分，在早期分類中曾命名為半鏡質(zhì)組，2001年起歸并為鏡質(zhì)組。 鏡質(zhì)組有時(shí)具弱熒光性。 根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存程度及形態(tài)、大小等特征，鏡質(zhì)組分為3個(gè)顯微組分和若干個(gè)顯微亞組分。 （1）結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體）結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體 顯微鏡下顯示植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的鏡

5、質(zhì)組顯微組分(指細(xì)胞壁部分)。根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存的完好程度，又分為2個(gè)亞組分。 結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體1。細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存完好的結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體。細(xì)胞壁未膨脹或微膨脹，細(xì)胞腔清晰可見，細(xì)胞排列規(guī)則。細(xì)胞腔中空，或?yàn)榈V物和其他顯微組分充填。 結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體2。細(xì)胞壁強(qiáng)烈膨脹，細(xì)胞腔完全變形或幾乎消失，但可見細(xì)胞結(jié)構(gòu)殘跡。細(xì)胞腔閉合后常呈線條狀結(jié)構(gòu)。由樹葉形成的結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體2，常具角質(zhì)體鑲邊，有時(shí)顯示團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)。 （2）無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體 顯微鏡下不顯示植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的鏡質(zhì)組分。根據(jù)形態(tài)特征，無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體又分為4個(gè)亞組分。 1）均質(zhì)鏡質(zhì)體。在垂直層理切面中呈寬窄不等的條帶狀或透鏡狀，均一、純凈，常見垂直層理方向的裂紋。低煤級(jí)煙煤中有時(shí)

6、可見不清晰隱結(jié)構(gòu)，經(jīng)氧化腐蝕，可見清晰的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。該組分為鏡質(zhì)組反射率測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)組分之一。 2）基質(zhì)鏡質(zhì)體。沒有固定形態(tài)，膠結(jié)其他顯微組分或共生礦物均勻基質(zhì)鏡質(zhì)體顯示均一結(jié)構(gòu)，顏色均勻；不均勻基質(zhì)鏡質(zhì)體為大小不一、形態(tài)各異、顏色略有深淺變化的團(tuán)塊狀或斑點(diǎn)狀集合體。與均質(zhì)鏡質(zhì)體相比，反射率略低，透光色略淺。該組分亦為反射率測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)組分之一。3）團(tuán)塊鏡質(zhì)體。多呈圓形、橢圓形、紡錘形或略帶棱角狀、輪廓清晰的均質(zhì)塊體。常充填細(xì)胞腔，其大小與細(xì)胞腔一致；也可單獨(dú)出現(xiàn)，最大者可達(dá)300 m。油浸反射光下呈深灰色或淺灰色，透射光下為紅色一紅褐色。 4）膠質(zhì)鏡質(zhì)體。均一純凈，無確定形態(tài)，常充填在細(xì)胞腔、裂隙及

7、真菌體和孢粉體的空腔中。鏡下其他光性特征與均質(zhì)鏡質(zhì)體相似。 （3）碎屑鏡質(zhì)體 粒徑小于10m的鏡質(zhì)組碎屑，多呈粒狀或不規(guī)則狀，偶見棱角狀。常被基質(zhì)鏡質(zhì)體膠結(jié)，并且不易與基質(zhì)鏡質(zhì)體區(qū)分 3.2.1.2惰質(zhì)組 惰質(zhì)組是煤中常見的一種顯微組分組，但在煤中的含量比鏡質(zhì)組少，我國多數(shù)煤田的絲質(zhì)組含量約為10 %20 %。 惰質(zhì)組是主要由成煤植物的木質(zhì)纖維組織受絲炭化作用轉(zhuǎn)化形成的顯微組分組。少數(shù)惰質(zhì)組分來源于真菌遺體，或是在熱演化過程中次生的顯微組分。 油浸反射光下呈灰白色一亮白色或亮黃白色，反射力強(qiáng)，中高突起。 透射光下呈棕黑色一黑色，微透明或不透明。一般不發(fā)熒光惰質(zhì)組在煤化作用過程中的光性變化不及鏡

8、質(zhì)組明顯。根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征等惰質(zhì)組分為若干組分。 （1）絲質(zhì)體 油浸反光下為亮白色或亮黃白色，中高突起，具細(xì)胞結(jié)構(gòu)，呈條帶狀、透鏡狀或不規(guī)則狀。常見細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存完好，甚至可見清晰的年輪及分節(jié)的管胞。細(xì)胞腔一般中空或被礦物、有機(jī)質(zhì)充填。根據(jù)成因和反射色不同分為2個(gè)亞組分。a）火焚絲質(zhì)體 植物或泥炭在泥炭沼澤發(fā)生火災(zāi)時(shí)，受高溫碳化熱解作用轉(zhuǎn)變形成的絲質(zhì)體?；鸱俳z質(zhì)體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰，細(xì)胞壁薄，反射率和突起很高，油浸反光下為亮黃白色。 b）氧化絲質(zhì)體 與火焚絲質(zhì)體相比，細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存較差，反射率和突起稍低，油浸反光下為亮白色或白色。 （2）半絲質(zhì)體半絲質(zhì)體 油浸反光下為灰白色，中突起，呈條帶狀、透

9、鏡狀或不規(guī)則狀。具細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有的呈現(xiàn)較清晰的、排列規(guī)則的木質(zhì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有的細(xì)胞壁膨脹或僅顯示細(xì)胞腔的殘跡。 （3）真菌體真菌體 來源于真菌菌孢子、菌絲、菌核和密絲組織。油浸反射光下呈現(xiàn)灰白色、亮白色或亮黃白色，中高突起，顯示真菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征。來源于真菌菌孢的真菌體，外形呈橢圓形、紡錘形，內(nèi)部顯示單細(xì)胞、雙細(xì)胞或多細(xì)胞結(jié)構(gòu)。形成于真菌菌核的真菌體，外形呈近圓形，內(nèi)部顯示蜂窩狀或網(wǎng)狀的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)。 （4）分泌體分泌體 由樹脂、丹寧等分泌物經(jīng)絲炭化作用形成，因而常被稱為氧化樹脂體，但它也可能起源于腐植凝膠。油浸反射光下為灰白色、白色至亮黃白色，中高突起。形態(tài)多呈圓形、橢圓形或不規(guī)則形狀，大小不一

10、，輪廓清晰。一般致密、均勻。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為無氣孔、有氣孔和具裂隙的3種。無氣孔的多為較小的渾圓狀，表面光滑，輪廓清晰。有氣孔的往往具有大小相近的圓形小孔。第三種則呈現(xiàn)出方向大約一致或不一致的氧化裂紋。 （5）粗粒體 油浸反光下為灰白色、白色、淡黃白色，中高突起，基本上不呈現(xiàn)細(xì)胞結(jié)構(gòu)。有的完全均一，有的隱約可見殘余的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。通常為不規(guī)則的渾圓狀單體或不定形基質(zhì)。一般大于30 m。 （6）微粒體 油浸反光下呈白灰色一灰白色至黃白色的細(xì)小圓形或似圓形的顆粒，粒徑一般在1m以下。常聚集成小條帶，小透鏡體或細(xì)分散在無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體中。也常充填于結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體的胞腔內(nèi)或呈不定形基質(zhì)狀出現(xiàn)。反射力明顯高于鏡質(zhì)

11、組，微突起或無突起。主要為煤化作用過程中的次生顯微組分。 （7）碎屑惰質(zhì)體 為惰質(zhì)組的碎屑成分，粒徑小于30m，形態(tài)極不規(guī)則。 3.2.1.3 殼質(zhì)組殼質(zhì)組 主要來源于高等植物的繁殖器官、保護(hù)組織、分泌物和菌藻類，以及與這些物質(zhì)相關(guān)的降解物。 從低煤級(jí)煙煤到中煤級(jí)煙煤，殼質(zhì)組在透射光下呈檸檬黃色黃色桔黃色紅色，大多輪廓清楚。外形特征明顯；在油浸反射光下呈灰黑色到深灰色，反射率比煤中其他顯微組分都低，突起由中高突起降到微突起。隨煤化程度增高，殼質(zhì)組反射率等光學(xué)特征比共生的鏡質(zhì)組變化快，當(dāng)鏡質(zhì)組反射率達(dá)1.4 %左右時(shí)，殼質(zhì)組的顏色和突起與鏡質(zhì)組趨于一致；當(dāng)鏡質(zhì)組反射率大于2. 1 %以后，殼質(zhì)組

12、的反射率變得比鏡質(zhì)組還要高，常具強(qiáng)烈的光學(xué)各向異性。 殼質(zhì)組具有明顯的熒光性。從低煤級(jí)煙煤到中煤級(jí)煙煤，殼質(zhì)組在藍(lán)光激發(fā)下發(fā)綠黃色亮黃色橙黃色褐色熒光，隨煤化程度增高，熒光強(qiáng)度減弱，直至消失。 殼質(zhì)組在煤中按其組分來源及形態(tài)特征可分為下列組分。 （1）孢粉體 孢粉體是由成煤植物的繁殖器官大孢子、小孢子和花粉形成的，分為2個(gè)顯微亞組分。由大孢子形成的孢粉體稱為大孢子體。由于小孢子和花粉在煤垂直層理切片中非常相似，很難區(qū)分，故將小孢子和花粉形成的孢粉體統(tǒng)稱為小孢子體。 a）大孢子體大孢子體 長軸一般大于100m，最大可達(dá)5 00010 000 m。在垂直層理的煤片中，常呈封閉的扁環(huán)狀。常有大的褶曲

13、，轉(zhuǎn)折處呈鈍圓形。大孢子體的內(nèi)緣平滑，外緣一般平整光滑，有時(shí)可見瘤狀、刺狀等紋飾。 b）小孢子體小孢子體 長軸小于100 m。在垂直層理的煤片中，多呈扁環(huán)狀、蠕蟲狀、細(xì)短的線條狀或似三角形狀。外緣一般平整光滑，有時(shí)可見刺狀紋飾。常呈分散狀單個(gè)個(gè)體出現(xiàn)，有時(shí)可見小孢子體堆或囊堆。 （2）角質(zhì)體 來源于植物的葉和嫩枝、果實(shí)表皮的角質(zhì)層。顯微鏡下角質(zhì)體呈厚度不等的細(xì)長條帶。外緣平滑，而內(nèi)緣大多呈鋸齒狀，葉的角質(zhì)體保存完好時(shí)，為上下兩片鋸齒相對(duì)，且末端褶曲處呈尖角狀。一般順層理分布，有時(shí)密集呈薄層狀。角質(zhì)體可以鑲邊的形式與鏡質(zhì)組伴生。根據(jù)厚度，可將角質(zhì)體分為厚壁角質(zhì)體和薄壁角質(zhì)體兩種。 （3）樹脂體

14、來源于植物的樹脂以及樹膠、脂肪和蠟質(zhì)分泌物。樹脂體主要呈細(xì)胞充填物出現(xiàn)，有時(shí)也呈分散狀或?qū)訝畛霈F(xiàn)。在垂直層理的煤片中，樹脂體常呈圓形、卵形、紡錘形等，或呈小桿狀。 在透射光下，樹脂體多呈淡黃白色、檸檬黃色，也呈橙紅色。油浸反射色深于孢粉體和角質(zhì)體，多為深灰色，有時(shí)可見帶紅色色調(diào)的內(nèi)反射現(xiàn)象。一般不顯示突起。（4）木栓質(zhì)體 來源于植物的木栓組織的栓質(zhì)化細(xì)胞壁。細(xì)胞腔有時(shí)中空，有時(shí)為團(tuán)塊狀鏡質(zhì)體充填。常顯示疊瓦狀構(gòu)造。栓質(zhì)化細(xì)胞壁在油浸反射光下呈均一的深灰色，低突起到微突起，在低煤級(jí)煙煤中可發(fā)較弱的熒光 （5）樹皮體 可能來源于植物莖和根的皮層組織，細(xì)胞壁和細(xì)胞腔的充填物皆栓質(zhì)化。在油浸反射光下呈

15、灰黑色至深灰色，低突起或微突起。樹皮體有多種保存形態(tài)，常為多層狀、有時(shí)為多層環(huán)狀或單層狀等。在縱切面上，由扁平長方形細(xì)胞疊瓦狀排列而成，呈輪廓清晰的塊體。水平切面上呈不規(guī)則的多邊形。透射光下呈檸檬黃、金黃、橙紅及紅色。具有明顯的亮綠黃色、亮黃色至黃褐色熒光，各層細(xì)胞的熒光強(qiáng)度不同，熒光色差異較大。 （6）瀝青質(zhì)體 藻類、浮游生物、細(xì)菌等強(qiáng)烈降解的產(chǎn)物。油浸反光下棕黑色或灰黑色。沒有一定的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，分布在其他顯微組分之間，也見有充填于細(xì)小裂隙中或呈微細(xì)條帶狀出現(xiàn)。微突起或無突起，反射率較低，熒光性弱，呈暗褐色。 （7）滲出瀝青體 各種殼質(zhì)組分及富氫的鏡質(zhì)體，在煤化作用的瀝青化階段滲出的次生物質(zhì)

16、呈楔形或沿一定方向延伸，充填于裂隙或孔隙中，并常與母體相連，其光性特征與母體基本一致或略有差別。 （8）熒光體 由植物分泌的油脂等轉(zhuǎn)化而成的具強(qiáng)熒光的殼質(zhì)組分。在藍(lán)光激發(fā)下發(fā)很強(qiáng)的亮黃色或亮綠色熒光。熒光體常呈單體或成群的粒狀、油滴狀及小透鏡狀，主要分布于葉肉組織間隙或細(xì)胞腔內(nèi)。油浸反射光下為灰黑色或黑灰色，微突起，透射光下為檸檬黃色或黃色。 （9）藻類體 藻類體是由低等植物藻類形成的顯微組分，它是腐泥煤的主要組分。根據(jù)結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征分為2個(gè)亞組分。 a）結(jié)構(gòu)藻類體 普通反射光下為灰色，結(jié)構(gòu)和形態(tài)清晰，低中突起。油浸反射光下呈灰黑色或黑色，反射率很低。透射光下色調(diào)不均一，多呈檸檬黃色，橙黃色。

17、蘭光激發(fā)下發(fā)強(qiáng)熒光，結(jié)構(gòu)更加清晰，隨煤化程度增高，熒光色由檸檬黃色變化為橙黃色至紅褐色。 結(jié)構(gòu)藻類體結(jié)構(gòu)藻類體 煤中常見的是由皮拉藻形成的結(jié)構(gòu)藻類體，呈不規(guī)則的橢圓形和紡錘形等形狀。在垂直層理切片中，表面呈斑點(diǎn)狀、海綿狀，邊緣呈放射狀、似菊花狀的群體細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征。由輪奇藻形成的結(jié)構(gòu)藻類體較少見，水平切面為中空的環(huán)帶，邊緣呈齒狀，在垂直切面上中空部分壓實(shí)后呈線性。b）層狀藻類體 細(xì)胞結(jié)構(gòu)和形態(tài)保存不好，在垂直層理的切面中呈紋層狀、短線條狀。油浸反射光下呈黑色至暗灰色，反射率很低。藍(lán)光激發(fā)下熒光色為黃色，桔黃色至褐色。 （10）碎屑?xì)べ|(zhì)體 粒徑小于3 m的碎屑狀殼質(zhì)體，常成群出現(xiàn)，在油浸反射光下呈

18、深灰色，反射率低，在藍(lán)光激發(fā)下發(fā)亮黃色熒光。 3.2.2 煤的無機(jī)顯微組分礦物組 即煤中的礦物質(zhì)，常見有四類： (1)黏土類黏土類：高嶺土（Al2O32SiO22H2O）、水云母（水云母族(也稱伊利石族)礦物的總稱）、伊利石（水白云母）等 (2)硫化物類硫化物類：黃鐵礦、白鐵礦等 (3)硫酸鹽類硫酸鹽類：方解石（CaCO3）、菱鐵礦（即碳酸亞鐵FeCO3）等 (4)氧化物類氧化物類：石英、玉髓（隱晶質(zhì)石英）、蛋白石（ SiO2nH2O ）等 3.2.2 煤的無機(jī)顯微組分礦物組 反光鑒定標(biāo)志 鏡質(zhì)組反光圖片 鏡質(zhì)組透光圖片 惰質(zhì)組透光圖片 殼質(zhì)組透光圖片 穩(wěn)定組透光圖片 穩(wěn)定組透光圖片 惰質(zhì)組反

19、光圖片 絲質(zhì)組反光圖片 礦物組反光圖片 礦物組反光圖片 礦物組反光圖片 殼質(zhì)組反光圖片 3.2.3 顯微組分的分類與命名 有兩類： 煤田地質(zhì)部門煤田地質(zhì)部門：側(cè)重于成因，分類較細(xì)。 煤炭使用部門煤炭使用部門：側(cè)重于性質(zhì)，分類簡(jiǎn)明。 考慮到研究和應(yīng)用兩個(gè)方面，介紹三種分類方案。 6.3.3.1 中國煙煤顯微組分的分類與命名 6.3.3.2 國際硬煤顯微組分的分類與命名 6.3.3.3 我國冶金系統(tǒng)煉焦煤顯微組分的分類與命名 3.2.3.1 中國煙煤顯微組分的分類與命名 第一版于1986年由煤炭科學(xué)研究總院西安分院提出，1995年進(jìn)行了修訂。 共同特點(diǎn)：考慮到中國煤中過渡性組分含量較高，對(duì)煤的工藝

20、性質(zhì)具有明顯影響，也反映出煤的成因特征，因此，從中國煤的特點(diǎn)出發(fā)，將過渡組分命名為半鏡質(zhì)組，并作為一個(gè)顯微組分組單獨(dú)劃分出來。 2001年，重新修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，考慮到國際標(biāo)準(zhǔn)中沒有劃分出過渡組分，致使我國的煤巖資料和學(xué)術(shù)論文，在國際交流中出現(xiàn)困難，半鏡質(zhì)組鏡下鑒定也比較困難，放棄了劃分出半鏡質(zhì)組的方案，等效采用了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 7404-1：1994 “Methods for the petrographic analysis of bituminous coal and anthracitePart 1: Vocabulary” 中鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組和殼質(zhì)組的三組分分劃分方案。 考慮了研究和使用兩個(gè)

21、方面，按組、組分及亞組分進(jìn)行分類。此分類方案將煙煤有機(jī)顯微組分劃分為鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組及殼質(zhì)組。以上各組又進(jìn)一步劃分成若干組分及亞組分。 中國煙煤有機(jī)顯微組分分類表 3.2.3.2 國際硬煤顯微組分的分類與命名 國際硬煤顯微組分的分類方案是由國際煤巖學(xué)委員會(huì)提出的，該方案是側(cè)重化學(xué)工藝性質(zhì)的分類方案。 在該分類方案中煤的有機(jī)顯微組分煤的有機(jī)顯微組分分為三組，即鏡質(zhì)組鏡質(zhì)組、殼質(zhì)組殼質(zhì)組及惰性組惰性組。 以下分組分組分、亞組分亞組分及顯微組分的種顯微組分的種。其中組分及亞組分的劃分也比較簡(jiǎn)單，而顯微組分的種則是根據(jù)成煤植物所屬的門類及所屬器官而定名的。 國際硬煤的顯微組分分類方案 3.2.3.3 我

22、國冶金系統(tǒng)煉焦煤顯微組分的分類與命名 我國冶金系統(tǒng)從煤應(yīng)用角度出發(fā)，提出了“煉焦煤顯微組分的分類與命名”方案。 該方案以成因分類為基礎(chǔ)，著重考慮了各煤巖顯微組分的加熱特性，即各顯微組分在煉焦過程中的差異和相似性進(jìn)行分類。 此方案受到2001年前中國“煙煤顯微組分分類”標(biāo)準(zhǔn)的影響，也將煙煤顯微組分劃分為鏡質(zhì)組、半鏡質(zhì)組、穩(wěn)定組、絲質(zhì)組及礦物五組，其中前四組為有機(jī)顯微組分，最后一組為無機(jī)顯微組分。 組以下僅劃分若干組分，而未劃分亞組分。 此外，該方案中還列出“工藝性質(zhì)”一項(xiàng)，以反映各顯微組分的加熱特性。其中鏡質(zhì)組和穩(wěn)定組(即殼質(zhì)組)為活性組分，絲質(zhì)組(即惰性組)和礦物組為惰性組分；半鏡質(zhì)組則按1/

23、3活性，2/3惰性計(jì)算。 冶金系統(tǒng)的煉焦煤顯微組分的分類與命名 冶金系統(tǒng)的煉焦煤顯微組分的分類與命名建議方案 但是，由于中國“煙煤顯微組分分類”標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)更新，同時(shí)近年來中國國內(nèi)優(yōu)質(zhì)煉焦煤日益短缺，從國外進(jìn)口的煉焦煤逐漸增多，為了方便國際貿(mào)易與交流，我國冶金系統(tǒng)的煉焦煤顯微組分的分類與命名也應(yīng)該與中國“煙煤顯微組分分類”標(biāo)準(zhǔn)以及國際硬煤的顯微組分分類方案保持一致，即也有必要采用鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組和殼質(zhì)組的三分劃分方案故提出“冶金系統(tǒng)的煉焦煤顯微組分的分類與命名建議方案” 。建議方案取消半鏡質(zhì)組的分類，將絲質(zhì)組改稱惰質(zhì)組；將無結(jié)構(gòu)半鏡質(zhì)體和結(jié)構(gòu)半鏡質(zhì)體改稱為半絲質(zhì)體，劃歸惰質(zhì)組；將混合微粒體歸并入惰質(zhì)

24、組中的微粒體。反映各顯微組分的粘結(jié)活性的計(jì)算方法改為，鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組(即穩(wěn)定組)為活性組分，惰性組(即絲質(zhì)組)和礦物組為惰性組分。 冶金系統(tǒng)的煉焦煤顯微組分的分類與命名建議方案 3.3 煤巖學(xué)的研究方法煤巖學(xué)的研究方法 宏觀研究 工具工具：肉眼或放大鏡 鑒定標(biāo)志： 顏色顏色 煤塊新鮮表面的自然色彩(煤對(duì)可見光吸收與反射的效果)條痕色條痕色 煤在磁板刻劃條痕的顏色 光澤光澤 煤表面的反光能力 硬度硬度 煤抵抗外來機(jī)械作用，特別是刻劃作用的能力。通常一莫氏 硬度（Mous）表征： 滑石Mous = 1度（最軟） 金剛石Mous = 10度（最硬） 煤Mous 14 斷口斷口 煤受外力打擊，斷裂后出

25、現(xiàn)凹凸不平的表面特征（不包括沿層現(xiàn)與裂隙面斷開的表面） 煤巖學(xué)的研究方法煤巖學(xué)的研究方法 裂隙裂隙在成煤過程中，煤受各種地質(zhì)應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象 內(nèi)生裂隙垂直于煤層層理面。 外生裂隙以各種角度與層理面相交。 宏觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)煤的宏觀煤巖組分的形態(tài)大小特征。 最常見的有：條帶狀、線泡狀、透鏡狀、均一狀、粒狀、木質(zhì)狀、纖維狀、葉片狀等。 煤的構(gòu)造煤的構(gòu)造煤的組成物質(zhì)宏觀上的空間排列分布及相互關(guān)系特點(diǎn)，主要是層理。 宏觀研究宏觀研究 研究目的研究目的：通過確定煤的宏觀煤巖成分與宏觀煤巖類型，初步估計(jì)煤化度、煤的性質(zhì)與用途。 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域：多用于煤田地質(zhì)研究，煤礦野外研究。 特點(diǎn)特點(diǎn)：簡(jiǎn)易但粗略。

26、 微觀研究微觀研究 工具工具：光學(xué)顯微鏡、熒光顯微鏡、圖象分析儀、電子顯微鏡。 圖象分析儀顯微鏡+計(jì)算機(jī)+圖象聯(lián)機(jī)系統(tǒng) 煤巖定量、焦炭研究 電子顯微鏡煤的微細(xì)結(jié)構(gòu)與成分，較少應(yīng)用，研究工作不系統(tǒng) 微觀研究鑒定標(biāo)志 顏色顏色：透光色、反光色（灰度） 形態(tài)形態(tài)：顯微成分的形態(tài)輪廓 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：顯微成分的內(nèi)部形態(tài)、大小特征與成煤結(jié)構(gòu)來源，泥炭化階段的凝膠化與絲炭化有關(guān)，如細(xì)胞腔的變化、填充與否 突起突起：各顯微組分因硬度不同，在煤中拋光面上產(chǎn)生凹凸不平的現(xiàn)象 反射率反射率：反射光強(qiáng)度占入射光強(qiáng)度的百分率。常測(cè)油浸下最大平均反射率或隨機(jī)反射率 微觀研究的主要應(yīng)用：微觀研究的主要應(yīng)用： 顯微組分的定量 確

27、定煤中活性成分與惰性成分的組成 鏡質(zhì)組反射率測(cè)定 表征煤化度 3.3 煤巖學(xué)的研究方法煤巖學(xué)的研究方法 6.3.1 煤巖顯微組分的分離和富集分離步驟 3.3.2 煤巖分析樣品制備方法 3.3.2.1 煤巖分析樣品種類 粉煤光片、塊煤光片、煤巖薄片和光薄片等 薄片制作復(fù)雜、耗時(shí)，適用于低、中煤級(jí)煤。 光片有塊煤、粉煤光片，制作簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛。其中，粉煤光片具有代表性。 光薄片可分別在透射光和反射光、熒光下觀察同一視域，對(duì)比識(shí)別不同光性的煤巖顯微組分十分方便也可用于探針分析、掃描電鏡等的研究。反射率和顯微硬度的測(cè)定、差異蝕刻，以及與化學(xué)試劑的反應(yīng)都同樣可在光薄片上進(jìn)行，是一種值得推廣的“多用片”。

28、 3.3.2.2 煤巖分析片樣制備煤巖分析片樣制備 3.3.3 煤巖顯微組分的反射率煤巖顯微組分的反射率 煤的反射率以單煤層煤樣塊煤光片或混配煤樣粉煤光片為試樣，以代表性顯微煤巖組分鏡質(zhì)組為對(duì)象，采用顯微光度計(jì)測(cè)定（參見GB/T 6948）。 礦物磨光面對(duì)垂直入射光的反射能力，稱為礦物的反射能力。它在顯微鏡下的直觀表現(xiàn)是礦物磨光面的明亮程度。同一強(qiáng)度的入射光照射到礦物光片后，不同的礦物對(duì)入射光的反射能力是不同的。若用礦物反射光強(qiáng)度(Ir)與入射光強(qiáng)度(Ii)的百分比表示，則稱為礦物的反射率(R)?？捎孟率奖硎荆?當(dāng)rank 相同時(shí)，Rmax: IVE 隨rank 增大：V 線性增大，增率明顯；

29、 E 增大明顯，部分線性； I 略有增大，增率很小。 大約Cdaf大于95%后，三者的R趨于一致。 鏡質(zhì)組反射率可以作為表征鏡質(zhì)組反射率可以作為表征rank的科學(xué)指標(biāo)的科學(xué)指標(biāo) 原因原因 1）V為煤中含量最多的代表性顯微組分； 2）V的反射率隨rank線性變化； 3）用鏡質(zhì)組反射率表征煤化度，可以避免煤巖組成異常時(shí)，揮發(fā)分、碳含量等綜合煤樣平均性質(zhì)錯(cuò)誤表征煤化度的可能。 3.3.4 煤巖組分的定量方法 方法原理方法原理：先測(cè)定各組分所占的面積百分比，此百分?jǐn)?shù)與體積百分?jǐn)?shù)成正比，如果已知各組分的密度，即可換算成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 常用的方法是計(jì)點(diǎn)法計(jì)點(diǎn)法，使用電動(dòng)計(jì)點(diǎn)器(又稱電動(dòng)求積儀)測(cè)定 電動(dòng)計(jì)點(diǎn)

30、器電動(dòng)計(jì)點(diǎn)器主要由機(jī)械臺(tái)(夾持薄片或光片用)和自動(dòng)記錄器組成。當(dāng)按記錄器上的鍵時(shí)，計(jì)數(shù)繼電器就計(jì)下一個(gè)數(shù)字，并控制機(jī)械臺(tái)使試片移動(dòng)一個(gè)距離。計(jì)數(shù)時(shí)，每一個(gè)鍵代表一種固定的組分，在視域中見到那種組分落在十字絲中心，即按相當(dāng)于該組分的鍵，試片隨之移動(dòng)，直至測(cè)完整個(gè)試片。顯然，含量高的組分，出現(xiàn)在視域中心(十字絲交點(diǎn)上)的機(jī)會(huì)多，按的次數(shù)必然愈多。因此，每一個(gè)鍵上按的次數(shù)與所有鍵上按的總數(shù)之比，就是該組分的體積百分含量。 組分的體積百分含量計(jì)算公式為： 式中 V欲測(cè)組分的體積百分?jǐn)?shù)； n欲測(cè)組分在各視域中的總點(diǎn)數(shù)； N 試片中各組分點(diǎn)數(shù)的總和。 一般用粉煤制成的光片，根據(jù)不同顯微組分在顯微鏡下所具有

31、的不同顏色和結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析。顯微鏡放大倍數(shù)為400500倍。在一個(gè)光片上測(cè)量400500個(gè)點(diǎn)，按四大組即鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組、殼質(zhì)組和礦物組計(jì)數(shù)，再計(jì)算百分比我國某些煤樣的顯微組分分析/ % 3.4 顯微組分的性質(zhì)顯微組分的性質(zhì) (1)工業(yè)分析與元素分析 當(dāng)rank 相同時(shí) Hdaf EVI Cdaf IEV 隨rank增大，各組分間差別減小，直至消失。Odaf VIE 隨rank增大，各組分間差別減小，直至消失。 顯微組分H含量與煤化度屬惰質(zhì)組 顯微組分O含量與煤化度當(dāng)rank 相同時(shí) Vdaf EVI 隨rank增大，各組分間差別減小，直至消失。 (2) 煉焦性質(zhì)煉焦性質(zhì) 黏結(jié)性煤的鏡質(zhì)組具有

32、良好膨脹性和黏結(jié)性，是最主要的活性組分，在煉焦過程中變化特征極為明顯。 開始加熱時(shí)，鏡質(zhì)組先軟化融熔形成各向同性的膠質(zhì)體；隨著膠質(zhì)體數(shù)量增多，膨脹性和黏結(jié)性由低到高增強(qiáng)；再隨著溫度進(jìn)一步升高，膠質(zhì)體數(shù)量減少，逐漸固化為半焦，膨脹性和黏結(jié)性由高到低減弱，大致在肥煤處出現(xiàn)最大值。 在光學(xué)性質(zhì)的變化方面，各向異性的鏡質(zhì)組在炭化初期就轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲缘哪z質(zhì)體；大多數(shù)鏡質(zhì)組在進(jìn)一步加熱固化成半焦時(shí)才出現(xiàn)各向異性鑲嵌結(jié)構(gòu)，最后在固化溫度下，形成各向異性的焦炭。在固化過程中，各向異性效應(yīng)有所增加，雙反射率增大。 殼質(zhì)組也是煉焦的活性組分，在煉焦煤中殼質(zhì)組一般含量較少，揮發(fā)分很高 在熱解過程中大部分逸散出去，僅

33、有較少殘余物質(zhì)形成焦炭。在加熱過程中的軟化與分解溫度都比與其共生的鏡質(zhì)組低，流動(dòng)性大，膨脹性小，固化溫度低。在成焦過程中對(duì)鏡質(zhì)組起軟化作用，成焦后按其原來的形狀形成氣孔。 惰質(zhì)組在隔絕空氣條件下加熱時(shí)無論在形態(tài)上還是光學(xué)上均不發(fā)生變化，既不軟化，也不黏結(jié)，僅顆粒的輪廓有變化，光學(xué)上一直保持各向同性，屬煉焦的惰性組分。 干餾時(shí)，殼質(zhì)組的煤氣和焦油產(chǎn)率最高，其次是鏡質(zhì)組，最低是惰質(zhì)組。加氫液化時(shí)，殼質(zhì)組和鏡質(zhì)組為活性組分，惰質(zhì)組為惰性組分，很難液化。 以氣煤為例：以氣煤為例： 形成氣孔的數(shù)量 EVI 焦油產(chǎn)率 EVI 焦炭產(chǎn)率 IVE熔融膨脹性：熔融膨脹性：V熔融，膨脹流動(dòng) 有粘結(jié)活性 有流動(dòng)性

34、E熔融，不膨脹或少膨脹 有粘結(jié)活性 流動(dòng)性良好 I不熔融，不膨脹 無粘結(jié)活性 無流動(dòng)性 3.5 煤巖學(xué)的應(yīng)用煤巖學(xué)的應(yīng)用 （1）煤田地質(zhì) 成因根據(jù)透光下對(duì)薄片研究，可以確定成煤植物的來源、 種屬。根據(jù)煤的有機(jī)、無機(jī)顯微組成，結(jié)合沉積相研究等， 可以確定成煤時(shí)的原始條件、煤層變化規(guī)律等。 煤化度確定煤田煤炭資源的煤化度及其變化規(guī)律。 勘探石油和天然氣分散有機(jī)質(zhì)（干酪根）的鏡質(zhì)組反射率與油氣資源的種類有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，據(jù)此可 以找油找氣。 （2）可選性研究礦物質(zhì)分布 對(duì)地下煤層中的煤進(jìn)行可選性預(yù)測(cè) 煤巖學(xué)方法可以查明礦物質(zhì)的種類及其分布，評(píng)價(jià)煤的可選性 用少量的煤樣代替生產(chǎn)樣評(píng)價(jià)可選性 （3）煤質(zhì)評(píng)價(jià)與分類 表征煤化度的指標(biāo)很多，常用的有Vdaf、Cdaf、Qgr,v,daf等 它們都是化學(xué)分析指標(biāo)，代表了綜合煤樣的平均性質(zhì)，同時(shí)受煤化度和巖相組成的影響，但巖相組成出現(xiàn)異常時(shí)，它們就不能正常表征煤化度,因此有一定的局限性 鏡質(zhì)組反射率則沒有以上缺點(diǎn)，因此是評(píng)價(jià)煤化度更科學(xué)的鏡質(zhì)組反射率則沒有以上缺點(diǎn)，因此是評(píng)價(jià)煤化度更科學(xué)的指標(biāo)指標(biāo) 現(xiàn)行煤分類存在一定的問題：沒有考慮煤巖組成 表征煤化度的指標(biāo)不理想煤分類指標(biāo)不能互換 煤分類的發(fā)展趨勢(shì)是以煤巖學(xué)指標(biāo)鏡質(zhì)組反射率和顯微組分的組成為基礎(chǔ)，再配合其它工藝指標(biāo)進(jìn)行煤分