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煤化作用是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞。
漢字,是中華民族文化的化石,是歷史的載體,是前人智慧的結晶[1],是有着鮮活生命的「你」「我」「他」,有着濃郁的文化意蘊、獨特的文化魅力和深厚的民族情結。漢字之美[2],美在形體、美在風骨、美在精髓、美在真情!
名詞解釋
煤化作用是指泥炭轉變為褐煤、煙煤、無煙煤,或腐泥煤轉變為腐泥褐煤、腐泥煙煤、腐泥無煙煤的過程。煤化作用是成煤作用的第二階段,以物理化學作用為主。
這一術語是19世紀70年代開始使用的。煤化作用包括成岩作用和變質作用兩個階段。成岩作用是以壓力為主,使泥炭壓實、脫水、固結而轉變為褐煤;變質作用是在以溫度為主,壓力為副的條件下,使褐煤轉變為煙煤、無煙煤以至超無煙煤。超無煙煤進一步變質而成半石墨、石墨。煤是有機物,對溫度的反應比較靈敏,因而在相同溫度、壓力作用下,煤的變化較無機質的圍岩和煤中的礦物質深刻得多,如通過成岩作用形成的褐煤,其圍岩常常還只是未固結或未完全固結的泥質和碎屑沉積;煙煤和無煙煤的圍岩也多是未變質的正常沉積岩。至於成岩作用與變質作用的分界線的劃分則有不同看法。多數人根據褐煤含有腐殖酸,而從長焰煤開始腐殖酸已全部轉變為腐殖質,把分界線劃在褐煤與煙煤之間;也有人根據軟褐煤為褐色、土狀、無光澤、孔隙度大,這一階段只進行了少量的鏡煤化作用,而硬褐煤呈暗褐色到黑褐色,略顯光澤,鏡煤化作用和瀝青化作用明顯增強,認為應將二者的界線放在軟褐煤與硬褐煤之間。如以鏡質體最大反射率為準,則多數人認為是0.50%。
煤化作用機理
煤化作用的加深,表現為鏡質體反射率的增高。而反射率的增高,是由於煤中有機分子縮合成更大的芳香結構(芳構化程度增高)的結果。在泥炭和軟褐煤階段,主要的生物化學反應是成煤原始物質形成腐殖酸;在硬褐煤階段,已形成的腐殖酸逐漸失去羥基(-OH)和羧基(-COOH)等官能團,轉變為腐殖質。在硬褐煤階段顏色由褐色轉向黑色,開始顯示光澤,同時反射率增高。煤中腐殖質為一種帶有眾多官能團和側鏈的芳香族稠環系統,在低煤化階段,煤中的芳環層還很小,而且是隨機分布的,是由大量富氫官能團、富氧橋以及脂肪族側鏈支撐和聯結着(如圖《分子式》所示)。在煤化過程中,芳環層逐漸脫去羧基(-COOH)、羥基(-OH)、甲氧基(-OCH3)以及羰基等官能團,同時芳環層逐步增大,鏡質體反射率也隨之增高。
煤化作用的演化不是直線而有幾次躍變。當煤化作用達到鏡質體平均反射率(R0,m)0.5~0.6%階段,從芳環層脫落下來的脂肪族、脂環族官能團和側鏈,形成以甲烷為主的揮發物,並開始以生成瀝青質的瀝青化作用為代表的第一次躍變。煤化作用第一次躍變與石油開始形成的階段相當。煤化程度逐步增高到R0,m約為1.3%時,煤中進行的化學反應從以形成烴為主轉而為以裂化反應為主,已經形成的瀝青質轉而裂化為小分子氣態烴,生成大量非芳香組分的揮發分,即為第二次躍變。這與石油的「死亡線」和大量生成濕氣相當。在煤化程度繼續提高的同時,揮發分逐漸減少,芳香族稠環系統的縮合程度和芳香度逐步增高,反射率也隨之增高。在R0,m約2.0%的貧煤階段,煤的分子結構單元出現方向性,開始有序化,很可能是由於官能團大部分已經脫落,芳環疊片間距離小的結果。達到無煙煤階段時,芳香疊片排列有序化已呈現近似平行排列,反射率表現出較明顯的各向異性。這一變化相當於煤化作用的第三次躍變。及至演化到無煙煤與超無煙煤的分界,各向異性更明顯。第三和第四次躍變均以甲烷形式釋放大量氫為特徵。若煤化作用繼續增高到)仍繼續增高,但最小反射率(R0,min)相反,卻由增高轉而為減低。隨煤化程度的加深,約為6.5%時,鏡質組的最大反射率(第一與第二次躍變),使煤工藝性質出現明顯變化。這一些認識對合理利用煤資源,對油氣的評價和預測與勘探等有很大幫助。與R0,min的負相關關係更為明顯。
參考文獻
- ↑ 【愛我中華】中國智慧到底有多贊?,搜狐,2019-11-16
- ↑ 漢字之美--最美解析這些你熟悉的漢字,搜狐,2022-03-24