煤的显微组分定义与分类(ICCP system 1994)解析Ⅲ:腐植体

国际煤地质学杂志(International Journal of Coal Geology)在2005年发表了褐煤腐植体显微组分的分类方案。由于我国没有低阶煤中腐植体的显微组分分类方案,因此"ICCP System 1994"中关于腐植体的显微组分的定义和分类方案对我国学者更具有特殊的意义。该显微组分分类方案(ICCP system 1994)在原分类方案的基础上,对腐植体显微组分的分类进行了修订,以便能够使其与其他显微组分,特别是镜质体分类中的相关术语更相匹配。该分类方案将腐植体显微组分为3个亚组,分别是结构腐植体亚组、碎屑腐植体亚组、凝胶腐植体亚组;每个显微组分亚组又分为2个显微组分,显微组分可以进一步分为显微亚组分以至显微组分种。虽然本分类方案主要针对的褐煤(指腐植体平均随机反射率低于0.4%的低阶煤,或称之木质褐煤),但适合于褐煤和亚烟煤,主要是因为镜质体和腐植体,以及次级的显微组分亚组之间具有对应的关系,因此,"ICCP system 1994"分类方案的腐植体和镜质体2种分类体系可以并行使用。目前,在显微组分以及细化的分类方面,研究者可根据低阶煤的性质和分析目的,选择腐植体和镜质体2个分类体系中的其中一种使用。这与新的ISO煤的分类方法一致。在ISO分类中,也涵盖了低阶煤,并且提出,对于低阶煤可联合使用腐植体和镜质体2种分类方法。     

煤的显微组分定义与分类(ICCP system 1994)解析Ⅱ:惰质体

与镜质体和类脂体相比,惰质体具有明显的惰性,特别是在碳化过程中其惰性更为明显。惰质体的定义和分类是"ICCP system 1994"的重要组成部分。在"ICCP system 1994"中,惰质体包含7种显微组分,不包含亚组。这7种显微组分包括丝质体、半丝质体、真菌体、分泌体、粗粒体、微粒体和惰质碎屑体;前3者保存细胞的结构,分泌体、粗粒体、微粒体没有保存植物的细胞结构。对于具有结构的惰质体显微组分,只有那些具有高反射率的组织细胞壁才能鉴定为惰质体的组分。该分类方案有2个突出特点:(1)真菌体和分泌体替代了旧分类方案中的菌类体;(2)重新定义了显微组分粗粒体,以便使其与分泌体之间有清晰的分辨界限。真菌体仅包括真菌的遗骸;虽然分泌体和真菌菌核的光学性质近似,但前者实际上是氧化后又经历了煤化作用的植物分泌物。惰质体其他显微组分和旧分类方案(即Stopes Heerlen烟煤显微组分分类方案)没有太大区别。"ICCP system 1994"和国家标准《烟煤显微组分分类》相比,2者之间的显微组分是相互对应的,但是后者多了显微亚组分(即丝质体分为火焚和氧化丝质体;粗粒体分为粗粒体1和粗粒体2)。对煤中丝质体属于火焚成因还是氧化成因或者其他成因,尚存在不同的认识。不同于镜质体的分类适于中阶煤和高阶煤,惰质体的分类适用于从泥炭到变无烟煤整个煤化作用阶段。     

煤的镜质体随机反射率和显微组分检测能力验证实施及应用评价

煤岩分析能力验证计划的开展有助于了解煤炭检测实验室在镜质体随机反射率和显微组分检测项目的技术水平以及可提高煤岩分析人员鉴别显微组分的能力。组织机构按照国标制备1批煤岩分析样品，依据相关标准进行均匀性和稳定性评价，制定作业指导书，连同样品随机分发给参加者，对参加者的检测结果采用稳健统计分析中的“算法A”确定煤的镜质体随机反射率和显微组分测定结果的指定值和能力评定标准差，采用z比分数评价实验室的检测能力。共有21家实验室参加煤的镜质体随机反射率测定，20家结果满意，满意率达95.24%;13家实验室参加显微组分测定，其中镜质组和矿物的检测结果中各有1家为不满意，满意率为92.31%,壳质组满意率为100%,惰质组有1家不满意、1家有问题，满意率为84.62%。统计分析结果表明，大部分实验室能够准确测定煤的镜质体反射率和显微组分含量，只有个别实验室的检测结果偏离指定值较大。不满意的实验室需按照给出的技术建议进行分析并整改，同时加强人员的煤岩学知识培训，提高其组分鉴别水平以获得满意结果。     

煤显微组分组成对配煤镜质体反射率分布的影响

为了探究煤显微组分组成对配煤镜质体反射率分布的影响,本研究建立了基于配合单煤镜质体反射率分布、镜质组含量及配入比例的配煤镜质体反射率分布的预测方法,同时以开滦矿区4种不同变质程度烟煤（R_o,ran介于0.88%~1.30%)为研究对象,利用软件Design-Expert 8.0进行配煤镜质体反射率分布影响因素及其显著性分析。三因素显著性分析结果表明,相比于镜质组含量和配入比例,参与配煤的单煤镜质体反射率是影响配煤镜质体反射率分布的显著性因素;当各配合单煤镜质体反射率确定时,两因素显著性分析结果表明,镜质组含量和配入比例均是影响配煤镜质体反射率分布的显著性因素。     

两种镜质体结构分析

应用傅里叶红外光谱、Ｘ射线衍射和电子顺磁共振分析方法，探讨了富氢镜质体与正常镜质体在化学结构上的差异性和随煤阶的变化规律．富氢镜质体比同煤阶的正常镜质体含有较多脂类结构，较少芳香结构．随煤阶增高，镜质体结构向芳构化作用增强的方向演变，面网间距、晶核高度、芳环层数、芳香度及自由基浓度等参数均呈现规律性变化．     

乌鲁木齐河东-河西矿区煤层气含量影响因素分析

结合煤层气含量及气成分的实际测量,通过含气量及气成分平面及纵向分布特征及变化规律研究,从镜质体反射率、煤层埋深、地温梯度、煤岩组分等方面,进行乌鲁木齐河东-河西矿区煤层气含量影响因素分析.结果表明,本区煤层气含量的主要影响因素包括煤层埋藏深度、煤级及煤岩显微组分.由于煤层埋深、煤变质程度较低,煤岩显微组分主要以镜质组为主,表现为煤层气含量不足,不具备有效的煤层气开采条件,但同时也不足以影响煤层的开采.     

煤岩自动测试中图像质量对镜质体反射率测定的影响研究

针对煤岩显微图像自动采集中不清晰的显微图像是否影响镜质体随机反射率的最终测值该问题,从焦距偏离、入射光强度以及煤的变质程度等方面研究图像质量对镜质体反射率测定的影响。研究表明:不同光照强度下,不同变质程度煤的近物镜端与远离物镜端焦距偏离均会导致镜质体反射率偏低,且偏低值相当;当焦距偏离2μm以上时,煤岩自动测试采集的图像中镜质体测试精度不能满足国家标准测试方法的准确度要求。对焦距偏离2μm以内时所采集图像质量的影响,还应针对不同变质程度的煤及不同的光照强度等进行进一步的实验研究。     

树皮残植煤显微组分分离及高分辨透射电镜图像分子结构

对江西乐平矿区的树皮残植煤采取密度梯度离心方法进行显微组分分离,在-200目破碎的条件下经过分析性预分离实验绘制了树皮煤中各显微组分的密度分布特征曲线,该曲线显示树皮煤中的壳质组和镜质组密度分布呈尖峰分布特征,进行特定显微组分分离效果较好。经过特定密度梯度离心法分离实验,树皮体和镜质体含量高达98.6%以上。分离后的样品经过高分辨透射电子显微镜技术和图像分析显示出该两种显微组分在化学结构上存在明显的差异：首先树皮体的晶格条纹数量明显高于镜质体,而且树皮体中所包含的晶格条纹呈现出更加无序和密集的特点;其次镜质体和树皮体所包含条纹种类各自所占的比例较为接近,均以低环数的芳香层片为主,所不同的是镜质体的1×1（萘）含量明显高于树皮体,但是其3×3的芳香层片明显低于树皮体。中-高环数的芳香层片虽然含量都不高,但树皮体所包含的此类芳香层片同样明显低于镜质体。     

煤岩标准体系及其在应用中应注意的问题

通过对煤岩标准中的基础标准、方法标准、产品标准的综合分析,系统地论述了从煤岩样品采取、制备、检测及宏观到微观的煤岩标准体系,探讨了煤岩标准应用中煤岩分析样品制备、烟煤显微组分分类、显微组分组和矿物测定、显微煤岩类型测定、镜质体反射率测试、商品煤混煤类型的判别等方面存在的问题,提出了部分煤岩标准在应用中应采取的相应改进措施。     

单种炼焦煤质量对配煤质量的影响

通过对某公司近几年炼焦单种煤和配合煤的镜质体反射率及其分布和工业质量指标分析,发现单种煤工业质量指标比较稳定,但其镜质体反射率及其分布变化较大,这对配合煤的镜质体反射率及其分布造成较大影响,从而影响到配煤质量的稳定性。     

一种基于PCA与RBF-SVM的煤岩显微组分镜质组分类方法

在分析煤岩镜质组显微组分特点的基础上,针对其结构复杂、特征量多且相互交织从而影响分类准确性等问题,提出一种基于主成分分析(PCA)的煤岩显微组分镜质组分类方法。首先根据镜质组显微图像中各组分呈现的条状、团块、颗粒等纹理特点和亮度差异,采用基于灰度共生矩阵的能量、熵、惯性矩、局部平稳性等纹理特征量和基于灰度分布统计的亮度比、均值、均方差、三阶矩偏度等亮度相关特征量对其进行描述,构成初始特征量集;再采用主成分分析法对初始特征量集进行进一步的抽取;最后构建基于径向基函数的支持向量机(RBF-SVM),采用积累贡献率较大的主成分作为分类参量实现镜质组的自动分类。实验结果表明:纹理和灰度统计特征可有效刻画煤岩镜质组显微组分;采用PCA对初始特征进行抽取之后,用于分类的特征空间维数大幅度降低,分类算法的泛化能力增强,分类的准确率显著提高。     

黄县盆地褐煤的有机岩石学特征与生烃研究

应用全岩有机岩石学分析和热模拟实验方法,研究了黄县盆地古近系褐煤的显微组分组成、富氢组分及生烃性能。褐煤的显微组分以腐植组为主,其含量为58.0%~91.6%,惰质组含量为0~16.0%,稳定组含量为2.0%~18.8%。褐煤中富氢组分主要来自于稳定组,其中孢子体、树脂体和碎屑稳定体是其主要的生烃组分。热模拟实验表明,随模拟温度的升高,褐煤气态烃转化率以450℃为界先慢后快,液态烃在440℃(Ro为1.5%)左右达到最高峰,470℃以前气态烃转化率低于液态烃,在470℃以后气态烃高于液态烃。     

地质有机温度计—镜质体反射率化学反应动力学模式及其应用

本文在阐述地质体中有机质热演化化学反应动力学原理的基础上，对目前广泛应用的地质有机温度计－镜质体反射率的模式进行了归纳和评述，进而以我国华北地区晚古生代煤层的热演化史为例，介绍了镜质体反射率化学动力学模式在古地热场特征及煤中有机质生气生油条件研究中的应用。     

中国主要矿区煤的显微组分分布特征

以中国不同矿区、不同成煤时代、不同类别的４００余个煤样的显微组分鉴定结果为基础，分别研究了镜质组、惰质组和壳质组等组分的分布特征，发现不同时代、不同煤种和不同矿区煤的显微组分均有显著差异。     

不同煤级均质镜质体的AFM研究

为探究均质镜质体孔隙系统差异,利用原子力显微镜AFM和Nanoscope Analysis1.5、Gwyddion 2.49等软件,定量讨论原煤样品参数与煤级关系。结果表明:低煤级时均质镜质体表面起伏程度较高,中高煤级阶段起伏程度降低。随煤级升高,均质镜质体三维平均粗糙度Sa和三维粗糙度均方根值Sq降低-升高-降低变化趋势;表面峰度系数Sku逐渐上升,表面偏斜度Ssk逐渐降低。在孔径分布上,随煤级升高,均质镜质体表面微孔段孔隙所占比例增多,小孔段孔隙所占比例基本不变,中孔段孔隙所占比例逐渐减小。     

斜沟煤矿13~#煤镜质组最大反射率和显微组分测定

阐述了镜质组最大反射率和显微组分测定的原理,详细介绍了测试需要的仪器、使用材料、样品制备过程及测定条件。研究认为,13#煤属气-肥煤,测定了不同层位镜质组最大反射率和显微组分,得出不同层位镜质组、惰质组、壳质组和矿物成分含量,推测认为回采过程中可能有H2S等有害气体并有自然发火危险,建议加强煤层注水和防灭火等工作。     

龙永煤田煤的变质特征及其作用类型分析

从煤岩、煤化学分析着手，依据煤的挥发分、元素组成中的氢碳含量、镜质体反射率、显微硬度、煤的X射线衍射分析指标及电性质等来划分龙永煤田煤的变质程度为无烟煤；进一步分析其变质程度可知，实际已达无烟煤中高变质阶段；结合地质背景分析了其变质作用类型。     

中低变质程度煤显微组分大分子结构的XRD研究

利用X-射线衍射法(X-Ray Diffaction，简称XRD)对中低变质程度的不同煤显微组分(镜质组和惰质组)的大分子结构进行研究分析，计算了5种煤9个显微组分的XRD结构参数，获得了样品的结构特征及变化规律．结果表明，中低变质程度煤的物理结构具有非晶结构特征，随着煤变质程度的提高，煤中脂族结构减少，芳香结构增多，且芳核在横向上和纵向上进行芳环的缩聚反应；与镜质组相比，惰质组中芳构化程度更高，芳香层片在空间的排列更规则，相互定向程度也优于镜质组，但惰质组芳构化程度随变质程度升高的规律不如镜质组那样显著．     

超声处理对显微组分浮选分离及热解影响研究

为了考察捕收剂、起泡剂及超声频率对煤有机显微组分中镜质组富集率影响,在实验室自制反应装置上进行了单因素实验和响应面实验,并通过SEM、FTIR和TG等分析了超声处理前后煤的表面形貌和热解特性。实验结果表明,当在捕收剂用量为0.9g/L,起泡剂用量为0.11g/L,超声频率为100kHz时,获得最大的镜质组富集率,为76.98%|响应面实验预测的最大镜质组富集率为79.27%|超声处理使煤粒表面矿物质得以清洗,热重分析表明,超声处理后浮选精煤镜质组失重率降低,而尾煤惰质组变化不大。显微组分的红外分析表明,镜质组含氧官能团特征峰振动强度大于惰质组,而惰质组的芳香含量较高。     

潞安喷吹煤的煤质特征及爆炸性研究

分析了潞安喷吹煤的煤质特征,并结合镜质体反射率、煤岩组分等测试数据探讨研究了潞安喷吹煤的爆炸性。研究表明:潞安煤的爆炸性低,其爆炸性返回火焰长度在20mm以下,抑制爆炸性加岩粉量最大为40%,即潞安煤可满足高炉生产单独喷吹的要求;潞安煤的爆炸性返回火焰长度与挥发分(Vdaf)、镜质体反射率之间的线性关系极好,其爆炸性返回火焰长度随着挥发分的增加而增加,随着镜质体反射率的增加而降低。