1.1 煤的种类和特征
煤主要是由植物遗体转化而成的炭质沉积岩，含有一定量的矿物质，相应的干基灰分含量≤50%。煤生成过程中的成煤植物来源与成煤条件的差异造成了煤种类的多样性与煤基本性质的复杂性，直接影响了煤的开采、洗选和综合利用。根据成煤植物种类的不同，煤主要可分为两大类，即腐殖煤和腐泥煤。
（1）腐殖煤 腐殖煤是由高等植物形成的煤，它在自然界分布最广，储量最大。绝大多数腐殖煤都是由植物中的木质素和纤维素等主要组分形成。少量腐殖煤是由高等植物中经微生物分解后残留的脂类化合物形成的，称为残殖煤。单独成矿的残殖煤很少，多以薄层或透镜状夹在腐殖煤中。我国江西乐平煤田和浙江长广煤田有典型的树皮和角质残殖煤，大同煤田发现有少量孢子残殖煤。腐殖煤是近代煤炭综合利用的主要物质基础，也是煤化学的重点研究对象。根据煤化度的不同，腐殖煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。
①泥炭 泥炭是植物向煤转变的过渡产物，外观呈不均匀的棕褐色或黑褐色。它含有大量未分解的植物组织，如根、茎、叶等残留物。泥炭是在沼泽中形成的，根据沼泽的地形、环境、发育阶段的养料供应方式的不同，可将泥炭分为低位沼泽泥炭、中位沼泽泥炭和高位沼泽泥炭三种类型。前两种属土壤营养泥炭，后一种属大气营养泥炭。泥炭含水量很高，一般为75%～95%。干泥炭为棕黑色或黑褐色土状碎块。世界上泥炭储量丰富的国家有俄罗斯、芬兰、加拿大、中国、爱尔兰、瑞典和美国等国，80%属于裸露型，20%属于埋藏型。我国的泥炭主要分布在大兴安岭、小兴安岭、三江平原、长白山、青藏高原东部以及燕山、太行山等前洼地和长江冲积平原等地。
②褐煤 褐煤是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，因外表呈褐色或暗褐色而得名。与泥炭相比，褐煤中腐殖酸的芳香核缩合程度有所增加，含氧官能团有所减少，侧链较短，侧链的数量也较少，不含未分解的植物组织残骸，且成层分布状态。褐煤大多数无光泽，真密度1.10～1.40g/cm3。根据外表特征，可将褐煤分为土状褐煤、暗褐煤和亮褐煤三种。土状褐煤和暗褐煤属于低煤化度褐煤，亮褐煤属于高煤化度褐煤。此外还有一种特殊形态的褐煤称为木褐煤。从低煤化度褐煤转变为高煤化度褐煤时，腐殖酸逐渐减少，水分显著降低，颜色变深，光泽从无到有，密度和硬度不断提高。我国褐煤也较为丰富，内蒙古东北部地区最多，约占全国褐煤保有储量的3/4；以云南省为主的西南地区的褐煤储量约占全国的1/5；东北、华东和中南地区的褐煤仅占全国的5%左右。
③烟煤 烟煤的煤化度低于无烟煤而高于褐煤，因燃烧时烟多而得名。烟煤具有不同程度的光泽，绝大多数呈明暗交替条带状。烟煤比较致密，真密度为1.20～1.45g/cm3，硬度较大。烟煤是自然界最重要，分布最广，储量最大，品种最多的煤种。根据煤化度的不同，我国将其划分为长焰煤、不黏煤、弱黏煤、1/2中黏煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤和贫煤等。
在烟煤中，气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤和瘦煤都具有不同程度的黏结性。它们被粉碎后高温干馏时，能不同程度地“软化”和“熔融”成为塑性体，然后再固化为块状的焦炭；烟煤是炼焦的主要原料煤，故称之为炼焦煤；其他烟煤没有或基本没有黏结性，只能用于低温干馏、造气或动力燃料等，故称之为非炼焦用煤。随着配煤工艺与炼焦工艺的发展，扩大了炼焦用煤的资源。新的炼焦技术已能使用所有的烟煤，甚至无烟煤作为原料成分，不再仅仅局限于这些传统炼焦煤。
④无烟煤 无烟煤是煤化度最高的一种腐殖煤，因燃烧时无烟而得名。无烟煤外观呈灰黑色，带有金属光泽，无明显条带。在各种煤中，它的含碳量和硬度最高，挥发分最低，真密度高达1.35～1.90g/cm3，化学反应性较弱，燃点高达360～410℃以上，无黏结性。目前，无烟煤主要用作民用、发电燃料；制造合成氨的原料；制造炭电极、电极糊和活性炭等碳素材料的原料；煤气发生炉造气的燃料；低灰低硫、可磨性好的无烟煤还适合作为新法炼焦的原料；高炉喷吹和烧结铁矿的燃料以及生产脱氧剂、增碳剂等。
（2）腐泥煤 腐泥煤是由低等植物和少量浮游生物形成的煤，它包括藻煤、石煤和胶泥煤等。藻煤主要由藻类生成，山西浑源有不少藻煤，山东兖州、肥城也有发现。石煤是一种高变质的腐泥煤或藻煤，其成分除含有机碳外，还含有40%～90%氧化硅、氧化钙和少量的氧化铁、氧化铝和氧化镁等。石煤在中国分布广泛，以南秦岭区储量最为丰富。胶泥煤是无结构的腐泥煤，植物成分分解彻底，几乎完全由基质组成。这种煤数量很少，山西浑源有少量存在；胶泥煤中的矿物质含量大于40%，也称为油页岩，我国辽宁抚顺、古林桦甸、广东茂名和山东黄县等地有丰富的油页岩资源。