chap1煤的生成.ppt

1、第一章是煤的生成，這一章的主要內(nèi)容，1.1成煤物質(zhì)1.2成煤條件1.3成煤過(guò)程，1.1成煤物質(zhì)，煤是由植物形成的，它是由植物殘?bào)w經(jīng)過(guò)生化和物理化學(xué)過(guò)程演化而來(lái)的沉積有機(jī)巖石。低等植物種類：包括真菌和藻類，它們是由單細(xì)胞和多細(xì)胞組成的絲狀或葉狀植物，沒(méi)有根、莖和葉等器官的分化。高等植物：包括蘚類、蕨類、裸子植物和被子植物。高等植物從低等植物進(jìn)化而來(lái)已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間了，它們的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，根、莖和葉之間有差異。1.1.1植物的主要化學(xué)成分，(1)碳水化合物(包括纖維素、半纖維素和果膠)，(2)木質(zhì)素，(3)脂類化合物，(4)蛋白質(zhì)，以及(1.1.2)植物類型對(duì)煤性質(zhì)的影響。主要有：腐殖煤、腐泥煤、殘積煤

2、和腐殖腐泥煤。(1)腐殖煤：它是高等植物在成煤過(guò)程中通過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)和地質(zhì)變化而產(chǎn)生的。它分布廣泛，自然保護(hù)區(qū)最大。煤化學(xué)的主要研究對(duì)象。(2)腐泥煤：主要由低等植物形成，如湖泊或淺海灣中的藻類。儲(chǔ)量遠(yuǎn)低于腐殖質(zhì)煤，腐殖質(zhì)煤沒(méi)有什么工業(yè)意義。(3)殘煤：富含高等植物殘?bào)w中最穩(wěn)定的生化成分(孢子、表皮、樹(shù)皮和樹(shù)脂)。自然界中殘留煤的儲(chǔ)量非常少，通常以?shī)A在腐殖煤中的薄層或透鏡體的形式出現(xiàn)。(4)腐殖腐泥煤：由高等植物和低等植物形成的煤。1.2、煤炭形成的環(huán)境和條件，煤炭的生成，必須有氣候、生物、地理、地質(zhì)等條件相互配合，才能生成具有工業(yè)利用價(jià)值的煤炭礦床。這些條件包括：(1)大量植物的連續(xù)繁殖(

3、生物和氣候的影響)；(2)植物殘?bào)w不能完全氧化的適宜堆積場(chǎng)所(地理?xiàng)l件沼澤)；(3)地質(zhì)作用的協(xié)調(diào)(地殼的上下運(yùn)動(dòng)在頂?shù)装迳闲纬缮细矌r層和多個(gè)煤層)；(1.3)煤的形成過(guò)程，煤化程度，概述，1。成煤物質(zhì)(植物)2。成煤條件(植物生長(zhǎng)和繁殖、植物殘?bào)w積累、地殼運(yùn)動(dòng))3。成煤過(guò)程(泥炭或腐敗、成巖和變質(zhì))，1.3.1峰化，概念：高等植物死亡后，在生物化學(xué)作用下變成泥炭的過(guò)程稱為泥炭。植物在兩個(gè)方面發(fā)生了巨大的變化：(1)細(xì)胞結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞，組織和器官(如皮、葉、莖、根等)受到破壞。)已基本消失，變成糊狀泥炭，顆粒小，含水量大，呈粘土狀；(2)作文發(fā)生了很大的變化。例如，植物中豐富的纖維素和

4、木質(zhì)素在泥炭中顯著減少，蛋白質(zhì)消失，而植物中不存在的腐植酸大大增加，成為泥炭的最重要成分之一，通常達(dá)到40%以上。泥炭腐植酸、瀝青質(zhì)、未分解纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的有機(jī)組成，穩(wěn)定組分，返回，1.3.2煤化作用，包括兩個(gè)連續(xù)過(guò)程：成巖作用和變質(zhì)作用。1.3.2.1成巖作用，泥炭在沼澤中層層堆積，且堆積越來(lái)越厚。當(dāng)當(dāng)?shù)氐貧ぱ杆傧陆禃r(shí)，泥炭將被沉積物覆蓋，如沉積物。在上覆沉積物的壓力下，泥炭經(jīng)歷了壓實(shí)、失水、膠體老化、固結(jié)等一系列變化。而微生物的作用逐漸消失，取而代之的是緩慢的物理和化學(xué)作用。這樣，泥炭逐漸變成了致密的巖石褐煤。1.3.2.2變質(zhì)作用，當(dāng)褐煤層繼續(xù)向地殼深部下沉?xí)r，上覆地層壓力和地

5、溫不斷增加，褐煤中的物理化學(xué)作用加快，煤的分子結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生了很大變化。碳含量明顯增加，氧含量迅速下降，腐殖酸也迅速下降并迅速消失。褐煤逐漸轉(zhuǎn)化為煙煤。隨著煤層下沉深度、壓力和溫度的增加，煤的分子結(jié)構(gòu)不斷變化，煤的性質(zhì)也不斷變化，最終變成無(wú)煙煤。1.變質(zhì)因素：煤變質(zhì)的主要因素是溫度和時(shí)間。如果溫度過(guò)低(5060)，褐煤的變質(zhì)不明顯。例如，莫斯科煤田早石炭世的煤已有3億多年，但仍處于褐煤階段。人們普遍認(rèn)為煤化程度是煤加熱溫度和持續(xù)時(shí)間的函數(shù)。溫度越高，變質(zhì)越快。因?yàn)樽冑|(zhì)的本質(zhì)是煤分子的化學(xué)變化，高溫促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)速度的提高。1.3.2.2變質(zhì)，2。分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，側(cè)鏈脫落，CH4官能團(tuán)脫落，C

6、O2、CO芳香核變大，分子量變大。3.煤中的氣體主要是在煤化過(guò)程中形成的。在煤化過(guò)程中，煤分子的側(cè)鏈和官能團(tuán)不斷分解脫落，產(chǎn)生低分子氣體，即煤層氣，其主要成分是甲烷(70%)。如果煤層周?chē)膰鷰r是密閉的，煤化過(guò)程中產(chǎn)生的氣體可能會(huì)吸附在煤的孔隙中，或者逐漸聚集形成煤層氣田。1.1.1碳水化合物，包括纖維素、半纖維素和果膠。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分。纖維素的分子式為(C6H10O5)n，它具有長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，分子量約為120萬(wàn)。纖維素一般不溶于水，在溶液中能形成膠體，易于水解。在活的植物中，纖維素對(duì)微生物有穩(wěn)定的作用，但是當(dāng)植物死亡時(shí)，它們很容易在氧化條件下被微生物分解成CO2、CH4和水。在泥炭

7、沼澤的酸性介質(zhì)中，纖維素可以分解成纖維二糖和葡萄糖等簡(jiǎn)單化合物。半纖維素：它的化學(xué)成分和性質(zhì)與纖維素相似，但它比纖維素更容易分解或水解成糖和酸。果膠：糖的衍生物，類似果凍。在生化作用下水解成一系列單糖和糖醛酸。木質(zhì)素也是植物細(xì)胞壁的主要成分，通常分布在植物根和莖的細(xì)胞壁中。木本植物木質(zhì)素含量高。木質(zhì)素是一種具有苯基丙烷芳香結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，含有甲氧基、羥基等官能團(tuán)。木質(zhì)素單體通過(guò)不同的鏈連接成三維大分子，比纖維素更穩(wěn)定，不易水解，易于保存。在泥炭沼澤中，它在水和微生物的作用下分解，與其他化合物一起形成腐植酸物質(zhì)，最終轉(zhuǎn)化為煤。因此，木質(zhì)素是從植物到煤的原始材料中最重要的有機(jī)成分。木質(zhì)素，其組

8、成因植物種類不同而異，如圖所示。脂類是不溶于水但溶于有機(jī)溶劑如乙醚、苯和氯仿的有機(jī)化合物。植物中的脂類主要有以下幾種。脂肪：屬于長(zhǎng)鏈脂肪酸的甘油酯。高等植物中的含量低(1-2%)，而低等植物中的含量高(約20%)。在生化作用下，在酸性或堿性溶液中分解成脂肪酸和甘油，并參與煤的形成。蠟質(zhì)：主要由長(zhǎng)鏈脂肪酸和含2426個(gè)碳原子的高級(jí)一元醇形成的脂類，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被細(xì)菌分解。樹(shù)脂：是植物生長(zhǎng)過(guò)程中的分泌物。當(dāng)植物受傷時(shí)，膠質(zhì)樹(shù)脂會(huì)持續(xù)分泌以保護(hù)傷口。針葉植物含有更多的樹(shù)脂，而低等植物不含。這種樹(shù)脂不溶于有機(jī)酸，不易氧化，也不會(huì)被微生物破壞，因此可以很好地保存在煤中。角叉菜、軟木和孢粉：它們的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不溶于有機(jī)酸，微生物很難對(duì)其起作用，并且可以在成煤過(guò)程中保存。1.1.4蛋白質(zhì)：由幾種氨基酸結(jié)合而成的復(fù)合高分子化合物。由于羧基和羥基，蛋白質(zhì)具有酸性和堿性官能團(tuán)，是一種高度親水的膠體。高等植物中蛋白質(zhì)含量低；低等植物的蛋白質(zhì)含量很高。植物死亡后，蛋白質(zhì)在完全氧化的情況下完全分解成氣態(tài)物質(zhì)；在泥炭沼澤和湖水中，蛋白質(zhì)分解成氨基酸、喹啉和其他含氮化合物，它們參與煤的形成，但對(duì)煤的性質(zhì)沒(méi)有決定性的影響。其中一個(gè)酸的針葉樹(shù)醇、落葉樹(shù)芥子醇、