从煤的生成过程分析煤的性质千差万别的原因

摘　要：根据煤的生成过程来研究煤的性质差别有着十分重要的意义。本文就煤的生成过程来探讨煤的性质千差万别的原因。

关键词：煤 性质 生成 影响
1 前言
　　煤与煤之间的性质千差万别，不仅不同煤田的煤质差别较大，即使是同一煤田中的不同煤质，其差异也很大。在同一煤田同一煤层不同地点采的样，其煤质也有较大的差别；甚至是在同一煤田同一煤层同一地点采样，而采样时，将煤层从上到下分成若干个分层采样，各分层的煤质也有差别。引起煤千差万别的原因，与成煤物质、成煤环境和成煤作用有关。
2 成煤物质对煤性质的影响
　　煤是植物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。
　　按进化论的观点，植物是由低级向高级逐步演化的，植物界传统划分为四大类：藻菌植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物，或将第一种称为低等植物，后三种称为高等植物。前三种又称为孢子植物，就是植物用孢子繁殖。而种子植物则能产生种子，用种子繁殖。低等植物与高等植物的组成差别较大，且对成煤的性质有较大影响。根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。主要是：腐植煤、腐泥煤、残植煤。
　　（1）腐植煤： 由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。自然界中分布最广，蕴藏量最大。煤化学的主要研究对象。
　　（2） 腐泥煤： 主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。储量大大低于腐植煤，工业意义不大。
　　（3） 残植煤： 由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分(孢子、角质层、树皮、树脂)富集而成。残植煤在自然界中的储量很少，常呈薄层或透镜体夹在腐植煤中。
　　（4）腐植腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成的煤。
植物的化学组成包括碳水化合物（包括纤维素、半纤维素及果胶质 ）、木质素、蛋白质脂、类化合物。成煤最关键的是木质素，其次是碳水化合物，蛋白质和脂质参与成煤。其中木质素是成煤关键的原因在于它极强的抵抗微生物的分解能力和它本身的高含量，不同植物的化学组成有着很大的差异。
3 成煤环境对煤性质的影响
　　植物遗体不是在任何情况下都能顺利地堆积并能转化为泥炭的，而是需要一定的条件，首先需要又大量植物的持续繁殖，其次是植物遗体没有被完全氧化分解，能够保存下来转变为泥炭。煤的原始成因类型取决于泥炭形成时的环境。下列环境因素决定了煤层的原始特征：堆积方式（原地生成的、异地生成的）；形成泥炭的植物群落；沉积环境（浅沼的，湖沼的，微咸水—咸水的，富含钙质的）；养分供给（富养分的，贫养分的）；PH值，细菌活动性，硫的供给；泥炭的温度；氧化还原电位（需氧的，厌氧的）。
　　煤的还原程度是影响我国煤性质的另一个成因因素，它的影响主要体现在煤的成因类型上，而不同的煤类型又是通过显微组分的特征得到反映的。不同还原程度的煤由于形成环境及组成上的差异，必然致使煤质发生明显的变化。这种变化不但反映在煤的化学组成与性质、化学工艺性质上，还影响到煤在埋藏过程中的产烃能力和自然发火倾向。煤的还原程度不同决定了煤性质上的差异，在相同的煤阶下：①强还原煤比弱还原煤有较高的氢碳原子比、硫含量、挥发分产率、焦油产率和较强的粘结能力；②强还原煤比弱还原煤有较好的氢含量和产烃率。由此可见，强还原煤是一般比较好的直接液化煤；较强还原煤具有较好的粘结能力，是良好的炼焦煤；而弱还原煤在这方面都比强还原煤差。
4 成煤作用对煤性质的影响
　　成煤作用大致分为两个阶段：第一阶段----泥炭化昨用，是植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖，其遗体在微生物参与下不断分解、化合、聚集的过程。这个过程起主导作用的是生物地球化学作用。
4.1 泥炭化作用
　　泥炭化作用的过程十分复杂，一般可分成两类生物化学变化：
　　①腐殖化作用和生物化学凝胶化作用。简称凝胶化作用。植物的木质纤维组织，包括以木栓质为主的树皮。在泥炭表面和泥炭形成层中,在覆水不太深的条件下,酸性介质、弱氧化至弱还原的环境中，由于微生物的作用形成腐殖物质。
　　②丝煤化作用。也称丝炭化作用。植物的木质纤维组织在沼泽表面暴露于大气中，经喜氧细菌、真菌、放线菌的作用缓慢氧化分解，或因森林沼泽失火后造成的木炭状残余物转变成富碳、贫氢的丝煤的过程。丝煤是化学性质稳定的惰性物质，埋藏后转化成煤中的惰质组。
4.2 煤化作用
　　煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程：
　　①成岩作用：泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下降速度较大时，泥炭将被泥沙等沉积物覆盖。在上覆沉积物的压力作用下，泥炭发生了压紧、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密的岩石状的褐煤。
　　②变质作用：当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力不断增大，地温不断增高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产生了较大的变化。碳含量明显增加，氧含量迅速减少，腐植酸也迅速减少并很快消失，褐煤逐渐转化成为烟煤。随着煤层沉降深度的加大，压力和温度提高，煤的分子结构继续变化，煤的性质也发生不断的变化，最终变成无烟煤。
5 结语
　　煤炭是我国的主要能源，但煤性质的研究远远跟不上需要，与煤炭大国的现实很不相称。煤化学研究对我国煤炭的开发和利用至关重要。随着研究的深入，对煤性质的认识也将日益深入。但我们研究的着手点仍是煤的形成过程。所以了解煤的形成过程是必不可少的部分。当然研究了煤的性质，接下来就要用各种化学、物理、生物手段来使煤的各种杂质从煤中分离开。研究需要坚持不懈，需要牺牲精神，眼光不可短浅。
参考文献:
[1] 张双全. 煤化学[M]. 中国矿业大学出版社, 2004.
[2]杨  起. 中国煤变质作用[M]. 北京: 煤炭工业出版社,1996.