煤的基本知识

煤的简介

煤(英语:coal)是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩,这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。因为后来暴露于升高的温度和压力下,较硬形式的煤可以被认为是变质岩,例如无烟煤。煤主要是由碳构成,连同由不同数量的其它元素构成,主要是氢,硫,氧和氮。

煤是由远古植物残骸没入水中经过生物化学作用,然后被地层覆盖并经过复杂的生物化学、物理化学作用而形成的有机生物岩。煤的生成必须具备一系列先决条件:

  • 植物的大量繁殖
  • 适宜的气候条件和地理环境
  • 有节奏的地壳运动。

当这些条件配合在一起时,才能出现大规模的聚煤时期。中国的主要聚煤时期有晚古生代的石炭纪 (距今约2亿年)、二叠纪 (距今约1.8亿年)、中生代的株罗纪 (距今约1.3亿年)、新生代的第三纪(距今约2000多万年)。中国现在开采的煤田,主要就是在这些时期形成的。

由于煤的生成有赖于上述条件,那么煤生成过程中的成煤植物来源与成煤条件的差异,也就造就了煤种类的多样性与煤基本性质的复杂性,并直接影响煤的开采、洗选和综合利用。

coal formation

煤的种类和特征

根据50多万种古代植物的不同成长方式和结构,可分成低等植物和高等植物两大类。相应地,它们分别形成两类不同的煤炭:

  • 低等植物(如海藻)死后沉到湖泊和沼泽的底部,同一些泥质沉积物在一起形成腐泥。腐泥经过煤化作用形成腐泥煤
  • 高等植物 (如树木)生成的煤叫做腐植煤(也有称“腐殖煤”,参见两个zhi的区别)。

腐植煤

由高等植物形成的煤称为腐植煤。腐植煤是因为职务的部分木质纤维组织在成煤过程中曾变成腐植酸这一中间产物而得名。腐植煤在自然界中分布最广,储量最大。绝大多数腐植煤都是由植物中的木质素和纤维素等主要组分形成的,亦有少量腐植煤是由高等植物中经微生物分解后残留的脂类化合物形成的,称为残植煤。单独成矿的残植煤很少,多以薄层或透镜状夹在腐植煤中。我国江西乐平煤田和浙江长广煤田有典型的树皮和角质残植煤,大同煤田发现有少量孢子残植煤。

腐泥煤

腐泥煤

由低等植物和少量浮游生物形成的煤称为腐泥煤。腐泥煤包括藻煤和胶泥煤等。藻煤主要由藻类生成,山西浑源有不少藻煤,山东兖州、肥城也有发现;胶泥煤是无结构的腐泥煤,植物成分分解彻底,几乎完全由基质组成。这种煤数量很少,山西浑源由少量存在。灰分高达40%~80%的低煤化程度腐泥煤就成为油页岩,我国辽宁抚顺、吉林桦甸、广东茂名和山东黄县等地有丰富的油页岩资源;高煤化程度腐泥煤就是石煤。

腐泥煤

油页岩

中国的腐泥煤层分布范围小,厚度也不大。如山西、山东、贵州一带,在煤层底部都能见到薄层的腐泥煤。腐植煤在中国分布广而多,是开采的主要对象。由于储量、用途和习惯上的原因,除非特别指明,人们通常所说的煤,就是指腐植煤。

腐植煤与服你妹的主要特征比较如下表所示。

特征 腐植煤 腐泥煤
颜色 褐色和黑色,多数为黑色 多数为褐色
光泽 光亮者居多
用火柴点火 不燃烧 燃烧,有沥青气味
氢含量/% 一般<6 一般>6
低温干馏焦油产率/% 一般<20 一般>25