由于巖漿侵入與煤層接觸或接近煤層﹐或由于煤層的地下自燃﹐使煤層干餾而形成的焦炭。因與人工焦炭相似而得名。賦存于巖墻﹑巖床﹑巖株等侵入體的兩側(cè)或一側(cè)﹐厚度一般為幾厘米至幾米。受熱溫度越高變化程度越深﹐天然焦的厚度也加大。受熱溫度隨侵入體大小﹑產(chǎn)狀﹑距離﹑性質(zhì)﹑成分以及圍巖的特性而異。天然焦的特性與煤的煤化程度和煤巖組成相關(guān)。
天然焦的宏觀特征與煤有明顯的差別﹐呈致密塊狀﹐有時為多孔狀﹑層狀構(gòu)造﹔灰黑色至鋼灰色﹐光澤暗淡﹐堅硬﹐比重大。常具六方柱狀節(jié)理。裂隙和氣孔中充填較多礦物﹐主要為碳酸鹽。
天然焦有獨特的顯微特征﹐如黏結(jié)性煙煤生成的天然焦﹐有3類顯微成分﹕焦化基質(zhì)。由鏡質(zhì)組﹑殼質(zhì)組等可熔組分轉(zhuǎn)變而成。當(dāng)煤受熱溫度達(dá)300～500℃時﹐氣體大量析出而形成氣孔﹐生成中間相小球體。在500℃以上時﹐小球體進(jìn)一步生長融并﹐最先固化為各向異性的鑲嵌結(jié)構(gòu)﹐其結(jié)構(gòu)大小隨原始煤的煤化程度﹑煤巖組成﹑受熱溫度而異。原生成分。由惰質(zhì)組和礦物質(zhì)組成﹐受熱后變化很小﹐絲質(zhì)體和半絲質(zhì)體變得彎曲﹑破碎﹐其弱非均質(zhì)性和均質(zhì)性相對明顯﹐礦物在低溫下幾乎不變﹐500℃以上黃鐵礦變成硫化亞鐵(FeS)和三氧化二鐵(Fe2O3)。新生成分。煤在缺氧條件下受熱分解﹐部分轉(zhuǎn)化為液態(tài)和氣態(tài)物質(zhì)﹐運移到裂隙和空洞中固化為焦油或瀝青狀物質(zhì)﹐受熱后又可變?yōu)樾律煞�。由氣相碳質(zhì)物生成的小球體在反射正交偏光下顯黑十字﹐轉(zhuǎn)動物臺無變化﹐證明是對稱同軸結(jié)構(gòu)。瀝青物質(zhì)熱解生成的中間相小球體﹐直徑為1～10微米﹐反射正交偏光下不顯黑十字。新生的礦物主要為碳酸鹽﹐特別是方解石。
褐煤受熱后不具黏結(jié)性﹐但收縮﹑彎曲變形﹐裂隙發(fā)育﹐并保存原始的顯微植物結(jié)構(gòu)﹔長焰煤常形成氣孔發(fā)育的各向同性焦炭﹔無煙煤受熱不軟化﹐其化學(xué)成分和光性雖趨向石墨﹐但顯微結(jié)構(gòu)﹑形態(tài)卻無明顯變化﹔黏結(jié)性煙煤則成為典型的天然焦。
用X光衍射法研究天然焦的結(jié)構(gòu)﹐芳香稠核呈扁平狀﹐芳環(huán)疊片高度L C小於疊片直徑L a(L b)﹐且L a的增長速度較快。天然焦的反射率比碳含量相同的正常煤要高﹔揮發(fā)分﹑碳﹑氫含量等常規(guī)煤化學(xué)分析指標(biāo)與無煙煤﹑貧煤難於區(qū)分﹐而宏觀和微觀結(jié)構(gòu)卻為主要鑒別標(biāo)志。
一些天然焦的氣孔和裂隙中圈閉著氣體﹐加熱後具燃爆性﹐熱穩(wěn)定性降低﹐影響燃燒和利用。
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