煤变质程度
煤变质程度
煤变质程度是指在温度、压力、时间和它们的相互作用下,煤的物理、化学性质所发生的改变。这些变化包括煤的物理特征、化学组成和工艺性能等方面。
变质过程
煤在变质过程中,其内部结构、化学组成、物理特征以及工艺性能都会呈现出一定的规律性变化。通过对煤的挥发分(V)、镜质组反射率(R)、碳含量(C)、氢含量(H)、水分(M)、发热量(Q)等煤级指标的测定,可以确定煤的变质程度或煤化程度。其中,镜质组反射率被认为是能够更准确地反映煤的变质程度的指标,尤其是对于低煤化程度的煤,还可以结合荧光性的测定来辅助判断。一般来说,镜质组最大反射率(R.max)小于0.5%的煤被定义为褐煤矿,大于2.5%的煤为无烟煤,两者之间的是烟煤。煤的类别通常用来表示其变质程度或煤化程度,如褐煤被视为未变质煤,长焰煤-气煤视为低变质煤,气肥煤、肥煤和焦煤视为中变质煤,瘦煤、贫煤、无烟煤视为高变质煤。然而,煤的类别可能会受到煤岩成分和还原程度的影响,因此并不总是能精确地代表煤的变质程度。
影响因素
煤变质的主要影响因素包括温度、压力和作用的持续时间。在这三个因素中,温度是最关键的一个,因为高温会促进镜质组中芳香结构的化学变化,从而增加煤的变质程度。时间因素指的是煤受热的持续时间,当温度超过50-60℃时,持续时间越长,煤的变质程度就会越高。这种时间因素与温度因素的关系主要适用于深层变质作用。压力虽然不是直接引起煤变质的因素,但它会影响煤的物理结构,使其体积收缩并释放热量,进而促进煤的变质。
含气区段
根据煤层含气量与变质程度的变化规律,可以将煤层分为四个不同的含气区段:
I区
I区对应长焰煤、气煤和肥煤,其镜质组反射率(Ro)范围为0.5%-1.2%。在这个区段,煤层的含气量随着变质程度的提高而逐渐降低,肥煤阶段的吸附气量约为10-20立方米/吨。
II区至III区
II区至III区涵盖了焦煤、瘦煤和无烟煤3号,Ro范围为1.2%-4.0%。在此区段,吸附气量随着变质程度的提升而逐渐增加,直至无烟煤3号的最大吸附气量约30-40立方米/吨。
IV区
IV区属于部分无烟煤2号至无烟煤1号,Ro大于4.0%。在这个区段,随着变质程度的继续提高,煤的吸附气量迅速下降,甚至不再吸附气体。
以上煤层吸附气量的变化趋势与实际测量的煤层含气量相一致。例如,江西省上二叠统龙潭煤系因变质作用的分带性,形成了不同变质带的煤矿瓦斯含量差异:中、低变质带多为低甲烷矿,中、高变质带(焦煤-无烟煤3号)多为高沼气矿或瓦斯突出矿,超变质带(Ro\u003e6.0%)多为低沼气矿。
参考资料
中国煤炭分类.国家能源局.2024-10-26
不同变质程度煤的碳结构特征及其演化机制.不同变质程度煤的碳结构特征及其演化机制.2024-10-26
煤炭变质程度.煤炭学报.2024-10-26
目录
概述
变质过程
影响因素
含气区段
I区
II区至III区
IV区
参考资料