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煤為什么是黑色的?

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煤為什么是黑色的?

發布日期:2016-09-26 作者: 點擊:

 一種固體可燃有機巖,主要由植物遺體經生物化學作用,埋藏后再經地質作用轉變而成。俗稱煤炭。中國是世界上最早利用煤的國家。遼寧省新樂古文化遺址中,就發現有煤制工藝品 ,河南鞏義市也發現有西漢時用煤餅煉鐵的遺址?!渡胶=洝分蟹Q煤為石涅,魏、晉時稱煤為石墨或石炭 。明代李時珍的《本草綱目》首次使用煤這一名稱。希臘和古羅馬也是用煤較早的國家,希臘學者泰奧弗拉斯托斯在公元前約300年著有 《石史》 ,其中記載有煤的性質和產地;古羅馬大約在2000年前已開始用煤加熱。


  煤的生成 在地表常溫、常壓下,由堆積在停滯水體中的植物遺體經泥炭化作用或腐泥化作用,轉變成泥炭或腐泥;泥炭或腐泥被埋藏后 , 由于盆地基底下降而沉至地下深部,經成巖作用而轉變成褐煤;當溫度和壓力逐漸增高,再經變質作用轉變成煙煤至無煙煤。泥炭化作用是指高等植物遺體在沼澤中堆積經生物化學變化轉變成泥炭的過程。腐泥化作用是指低等生物遺體在沼澤中經生物化學變化轉變成腐泥的過程。腐泥是一種富含水和瀝青質的淤泥狀物質。


  煤的分類 由于研究內容和使用的不同,煤有各種分類法,如按元素組成、成因、變質程度、工業用途、工藝性質等的分類 。早期多根據 煤的元素組成分類 ,稱科學分類法。在地質上常采用成因分類法,即將煤分為腐殖煤、腐泥煤和腐殖腐泥煤。按煤化程度可分為褐煤、煙煤和無煙煤。1989年10月 ,國家標準局發布《 中國煤炭分類國家標準 》(GB5751-86),依據干燥無灰基揮發分Vdaf、粘結指數G、膠質層最大厚度Y、奧亞膨脹度 b、煤樣透光性 P、煤的恒濕無灰基高位發熱量Qgr,maf等6項分類指標,將煤分為14類。即褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、氣煤、氣肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧瘦煤、貧煤和無煙煤。


  化學組成 煤中有機質是復雜的高分子有機化合物,主要由碳、氫、氧、氮、硫和磷等元素組成,而碳、氫、氧三者總和約占有機質的95%以上;煤中的無機質也含有少量的碳、氫、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的組分,其含量隨煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量為50%~60%,褐煤為60%~70%,煙煤為74%~92%,無煙煤為 90%~98%。煤中硫是最有害的化學成分。煤燃燒時,其中硫生成SO2,腐蝕金屬設備,污染環境。煤中硫的含量可分為 5 級:高硫煤,大于4%;富硫煤,為2.5%~4%;中硫煤,為1.5%~2.5%;低硫煤,為1.0%~1.5%;特低硫煤 ,小于或等于1%。煤中硫又可分為有機硫和無機硫兩大類。


  工業分析 通過工業分析可大致了解煤的性質。又稱技術分析。是指煤的水分、揮發分、灰分的測定以及固定碳的計算。水分可分為外在水分、內在水分以及與煤中礦物質結合的結晶水、化合水。外在水分為煤炭在開采、運輸、儲存及洗選過程中,附著在煤顆粒表面和大毛細孔中的水分。內在水分為吸附或凝聚在煤顆粒內部的毛細孔中的水分,溫度超過100℃時可將煤中內在水分完全蒸發出來 ?;曳质侵该和耆紵髿埩舻臍堅??;曳謥碜悦旱牡V物質。揮發分是指煤中有機質可揮發的熱分解產物。揮發分隨煤化程度增高而降低,可用于初步估測煤種。固定碳是指煤中有機質經隔絕空氣加熱分解的殘余物。固定碳隨變質程度的加深而增高,可作為鑒定煤變質程度的指標。


  工藝性質 煤的工藝性質是工業評價合 理 用 煤的依據,主要包括粘結性、結焦性、發熱量、化學反應性、熱穩定性、焦油產率和可選性等。粘結性是指煤在高溫干餾中產生膠質體,使煤粒相互粘結成塊的性能。粘結性是評價煉焦用煤的主要指標。結焦性是指在煉焦爐中能煉出適合高爐用的有足夠強度的冶金焦炭的性質。發熱量是指單位質量的煤在完全燃燒時所產生的熱量。煤的發熱量是煤質的重要指標,是計算熱平衡、耗煤量、熱效率等的依據。


  煤中伴生元素 指以有機或無機形態富集于煤層及其圍巖中的元素。有些元素在煤中富集程度很高,可以形成工業性礦床,如富鍺煤、富鈾煤、富釩石煤等,其價值遠高于煤本身。


  根據煤中伴生元素的性質和用途,可分為有益元素、有害元素和指相元素3類。有益元素主要 有鍺、鎵、鈾、釩等,可被利用。有害元素 主要有硫 、磷、氟、氯、砷、鈹、鉛、硼、鎘、汞、硒、鉻等。硫是煤中常見的有害成分,其他有害元素在煤中含量一般不高,但危害極大,如砷是一種有毒元素。煤在燃燒中,硫是造成城鎮環境污染的主要物質源。當然,對有害元素如果收集、處理得當也可變成對人有用的財富。煤中伴生元素,有各自的地球化學性質,形成于不同的沉積環境中。因此,可根據元素的相對含量、元素的共生組合關系及元素的比值,來判斷相和沉積環境。


  用途 煤是重要能源,也是冶金、化學工業的重要原料。主要用于燃燒、煉焦、氣化、低溫干餾、加氫液化等。①燃燒。煤炭是人類的重要能源資源,任何煤都可作為工業和民用燃料。②煉焦。把煤置于干餾爐中,隔絕空氣加熱,煤中有機質隨溫度升高逐漸被分解,其中揮發性物質以氣態或蒸氣狀態逸出,成為焦爐煤氣和煤焦油,而非揮發性固體剩留物即為焦炭。焦爐煤氣是一種燃料,也是重要的化工原料。煤焦油可用于生產化肥、農藥、合成纖維、合成橡膠、油漆、染料、醫藥、炸藥等。焦炭主要用于高爐煉鐵和鑄造,也可用來制造氮肥、電石。電石是塑料、合成纖維、合成橡膠等合成化工產品。③氣化。氣化是指轉變為可作為工業或民用燃料以及化工合成原料的煤氣。④低溫干餾。把煤或油頁巖置于 550℃左右的溫度下低溫干餾可制取低溫焦油和低溫焦爐煤氣,低溫焦油可用于制取高級液體燃料和作為化工原料。⑤加氫液化。將煤、催化劑和重油混合在一起,在高溫高壓下使煤中有機質破壞,與氫作用轉化為低分子液態和氣態產物,進一步加工可得汽油、柴油等液體燃料。加氫液化的原料煤以褐煤、長焰煤、氣煤為主。


  綜合、合理、有效開發利用煤炭資源,并著重把煤轉變為潔凈燃料,是人們努力的方向。


  產地 在各大陸、大洋島嶼都有煤分布,但煤在全球的分布很不均衡,各個國家煤的儲量也很不相同。中國、美國、俄羅斯、德國是煤炭儲量豐富的國家,也是世界上主要產煤國,其中中國是世界上煤產量最高的國家。


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