浅析温度时间和压力对煤化作用的影响

李进 闫晓明

（辽宁省东煤测试分析研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110000）

一、浅述部分阶段裸级的特征

煤的许多物理和化学特性，例如孔隙率，内表面，水分和镜质体反射率，都会随着煤化的进行而改变。这些更改通常是有规律的。褐煤等级的增加主要特征在于总水分含量的减少。总体而言，随着埋藏深度的增加，褐煤的总含水量呈下降趋势，压力的压实效果明显。压力降低褐煤的孔隙率，这是减少水分的主要原因。但是压力对不同煤种褐煤总含水量的影响是不同的。在软褐煤阶段，深度每增加10 m，水分含量将减少4%；在深色褐煤阶段，深度每增加10 m，水分含量将减少1%右则需要沉降10 米至20 。在化学组成方面，在褐煤转化为次烟煤的过程中，木质素和纤维素的最后残留物将转化为腐殖质，腐殖酸会发生缩合反应生成较大的分子，从而导致腐殖质的损失。许多煤炭岩石学家在此基础上使用沸腾的KOH溶液来区分褐煤和烟煤。在整个褐煤阶段，挥发物含量变化相对较小，且孔隙度，内表面积和水分含量随煤级的升高而降低。褐煤中的苯提取物是非常重要的物质，由于其在许多方面的良好性能，已被广泛用于军事，机械制造，造纸，电气材料和防水领域。介质含量较高。在光亮褐煤的水平上，褐煤蜡的含量非常小，甚至不含褐煤蜡。世界上褐煤蜡产量最多的国家是德国。挥发分大于3瑞士法郎的烟煤中，煤化作用与褐煤基本相似，但水分含量降低，热值相应增加。由于挥发物主要由煤的非芳香烃馏分组成，随着一些饱和基团的去除和腐殖质化合物的芳构化，挥发物含量将迅速降低，镜质组的发射率也相应增加。同时，碳的变化很小。经过中等挥发度烟煤的几个阶段后，孔隙度，内表面和水分含量将随煤级的增加而增加，并一直持续到无烟煤阶段。无烟煤阶段的特征是H含量迅速下降，fl / C原子比相应降低，并且镜质组的反射率和光学各向异性大大提高。

二、浅析肠应、时向、压力对热化作用

煤化程度会对煤的物理结构以及化学组成产生影响，对于煤等级的划分以及煤的价值与使用进行研究有着不可忽视的意义。温度其对于碳化产生的影响是十分强烈的。煤化需要一定的温度而针对无烟煤碳化来讲高温是其中不能够缺少的一项。在匹兹堡的威斯特法伦D阶中发现，超无烟煤的挥发度较低，其底层系统是一个巨大的侵入体。在正常的地热梯度区域，一般沉降很难满足这种高温要求。许多无烟煤的产量也可能与岩浆侵入的额外热量有关。现在通过钻探可知，煤的化学煤级通常随着深度的增加而升高，这主要是由于地温随深度的增加而引起的。满足某些地面温度要求后，许多化学和物理变化都可以顺利进行。此时，碳化程度取决于“有效加热时间”。当温度很低时，即使经过很长时间，煤位的变化也不会很明显。自沉积以来，莫斯科盆地的深度从未超过25摄氏度，导致在石炭纪早期形成的泥炭仍处于褐煤阶段。在美国路易斯安那州的墨西哥海岸，含煤包裹体的中生代岩石在约170万年的时间内沉降到5400米的深度。该部件的地面温度约为140摄氏度，但快速沉降导致煤炭“不足”的时间不足以生产出挥发分含量高的烟煤。在接近埋葬深度和地面温度的情况下，低挥发度烟煤在德国北部发现，区别在于后者经受了将近2.7亿年的“烘烤”。可以看出温度和时间对碳化的影响非常全面。

压力，特别是静压力其自身对于煤化产生影响所进行的研究其自身主要是使用很多实验去完成的。静压并不会使得煤化变得异常快速。反之，高静压使得煤化进行过程中有很多的气体不断逸出，同时还能够在很大程度上遏制了化学煤化的产生。可是，构造运动出现的切应力下能够使得芳香薄片快速的保持平行排列，同时使得镜质组出现的反射率得到提升。当前，我们国家有很多构造学家在一些煤炭结构里找出了反射率超出2.5%的煤，同时按照区域地质当前的条件，地层并未完全的沉降到至超出30摄氏度的一个平流层里。剪切压力其主要值得是煤镜质组反射率得到提升的核心要素。可是，在泥炭当前其产生的成岩作用里，静压产生的促进是非常显著的。泥炭中水分逐步降低的核心原因是压力是因为泥炭孔隙的降低而导致的。在从超无烟煤向石墨的过渡过程中，压力的影响尤为突出，但是由于镜质组的反射率在此阶段发生变化，因此随着这种相变的加深，它将不会继续增加。当不同的煤炭岩石学家计算温度，时间和煤化程度之间的定量关系时，没有公式专门包含压力。

三、结论

碳化是从头到尾一系列复杂的物理和化学变化的总和。它受许多内部和外部条件的控制。深入认识煤化的前提是找出这些影响因素，尤其是主要影响因素。煤炭石化科学家在碳化研究中取得了许多成就，已在许多煤炭化学领域得到广泛应用，并产生了良好的经济效益。但是，人们对煤化及其某些机制的理解仍然存在很大的差距或差异。因此需要学者们对煤化形成一个新的认知与研究。