根据成煤原始物料的不同,煤可分为腐植煤、残植煤、腐泥煤三大类,其中腐植煤在自然界中分布最广,蕴藏量也最大。腐植煤主要是由高等植物生成的。根据成煤过程中的煤化程度的不同,腐植煤又可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤等不同类型。 无烟煤是腐植煤类中变质程度最高的一种煤,煤中各组份均不透明。因此,在研究无烟煤的显微结构时,应将无烟煤试样制成光片,在反射式显微镜下进行观察。 在普通光学显微镜下,无烟煤中除了明显可以辨认的丝炭(丝质体)、不同形状的突起、稍亮的斑状物以及残留的腔孔或孔隙外,其余部分是相当均一的。由于无烟煤的各向异性程度差,因此,即使是在偏光显微镜下也难以获得令人满意的清楚的显微图像。 炭素工业上所使用的无烟煤是预先在1300℃或更高温度下热处理过的无烟煤(即煅烧无烟煤)。煅烧无烟煤除了比原无烟煤的硬度大、裂纹多、反光能力强之外,其各向异性程度也得到相应地提高,但同石油焦相比,其各向异性程度还是很差的:在正交偏光加石膏检板的条件下,转动显微镜的载物台时,只能略感到干涉色的变化,而且颜色也不鲜艳。 在普通光学显微镜下,煅烧无烟煤比原无烟煤更为均一,各结构成份趋于一致,难以分辨,只有在偏光显微镜下才能加以区分,并可获得其清晰的显微图像。 根据煅烧无烟煤在偏光显微镜下的形态,可将其显微结构分为镜质体、丝质体、碎层体和微粒体。 |
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镜质体 |
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镜质体多呈带状存在于煤中,且垂直条带的方向上常常存在裂纹(图1)。根据结构的不同,镜质体可分为无结构镜质体和有结构镜质体。无结构镜质体:无结构,组织均一(图1、2)。 |
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图1 无烟煤 无结构镜质体(带状、有裂纹)交叉偏光 950 |
图2 无烟煤 无结构镜质体交叉偏光 950 |
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有结构镜质体:在显微镜下可以看到呈线状(图3)、透镜状(图4)的残痕,或木质细胞结构(图5),或细胞壁几乎融成一片,仅在有些地方留下一些形状不规则的孔隙(图6)。 |
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图3无烟煤 有结构镜质体(有线状残痕)交叉偏光 950 |
图4无烟煤 有结构镜质体(有透镜状残痕)交叉偏光 950 |
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图5 无烟煤 有结构镜质体 1 微粒体 2 木质细胞结构 交叉偏光 950 |
图6 无烟煤 有结构镜质体 (有形状不规则的孔隙) 交叉偏光 950 |
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丝质体 |
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丝质体多以夹层状存在于煤中,它是煤中木质细胞结构保存最好的结构成份。根据结构保存完好程度,丝质体可分为细胞结构较完整的(图7~9)和不完整的(图10)。由于丝质体的细胞腔多被粘土类物质所填充(图9),故其杂质含量较高。 |
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图7 无烟煤 丝质体 1 细胞结构较完整 2 细胞结构不完整 交叉偏光 950 |
图8 无烟煤 丝质体 交叉偏光 950 |
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图9 无烟煤 丝质体(椭圆形腔孔内为黏土) 交叉偏光 950 |
图10 无烟煤 丝质体 ( 细胞结构不完整) 交叉偏光 950 |
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碎屑体 |
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碎层体是由粒度小于100μm的圆形、椭圆形或形状不规则的各种成份的断片、碎块构成的。碎层体可呈分散状态(图11),或聚积状态(图12)存在于煤中。 |
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图11 无烟煤 碎屑体(呈圆形和椭圆形) 交叉偏光 950 |
图12 无烟煤 碎屑体(呈细带状) 交叉偏光 950 |
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微粒体 |
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微粒体呈圆形,粒度1μm左右。微粒体主要填充在细胞腔里(图5),或呈聚积状态(图13),或与碎屑体混合在一起(图14),存在于煤中。
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图13 无烟煤 微粒体(中间部分) 交叉偏光 950 |
图14 无烟煤 微粒体(与碎屑体混合在一起) 交叉偏光 950 |
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除此之外,无烟煤中还存在部分矿物,如粘土类物质(图9),黄铁矿和石英(图15) 等。 |
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图15 无烟煤 矿物 1 黄铁矿 2 石英 交叉偏光 950 |
无烟煤