煤的主要成份是什么?

【專家解說(shuō)】：主要是碳 C 別稱:煤炭是古代植物埋藏在地下經(jīng)歷了復(fù)雜的生物化學(xué)和物理化學(xué)變化逐漸形成的固體可燃性礦物。 一種固體可燃有機(jī)巖，主要由植物遺體經(jīng)生物化學(xué)作用，埋藏后再經(jīng)地質(zhì)作用轉(zhuǎn)變而成。俗稱煤炭。中國(guó)是世界上最早利用煤的國(guó)家。遼寧省新樂(lè)古文化遺址中，就發(fā)現(xiàn)有煤制工藝品 ，河南鞏義市也發(fā)現(xiàn)有西漢時(shí)用煤餅煉鐵的遺址?！渡胶＝?jīng)》中稱煤為石涅，魏、晉時(shí)稱煤為石墨或石炭 。明代李時(shí)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(guó)家，希臘學(xué)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(zhì)和產(chǎn)地；古羅馬大約在2000年前已開始用煤加熱。 煤炭是一種可以用作燃料或工業(yè)原料的礦物。它是古代植物經(jīng)過(guò)生物化學(xué)作用和地質(zhì)作用而改變其物理、化學(xué)性質(zhì)，由碳、氫、氧、氮等元素組成的黑色固體礦物。 煤作為一種燃料，早在800年前就已經(jīng)開始。煤被廣泛用作工業(yè)生產(chǎn)的燃料，是從18世紀(jì)末的產(chǎn)業(yè)革命開始的。隨著蒸汽機(jī)的發(fā)明和使用，煤被廣泛地用作工業(yè)生產(chǎn)的燃料，給社會(huì)帶來(lái)了前所未有的巨大生產(chǎn)力，推動(dòng)了工業(yè)的向前發(fā)展，隨之發(fā)展起煤炭、鋼鐵、化工、采礦、冶金等工業(yè)。煤炭熱量高，標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量為 7000大卡／千克。而且煤炭在地球上的儲(chǔ)量豐富，分布廣泛，一般也比較容易開采，因而被廣泛用作各種工業(yè)生產(chǎn)中的燃料。 煤炭除了作為燃料以取得熱量和動(dòng)能以外，更為重要的是從中制取冶金用的焦炭和制取人造石油，即煤的低溫干餾的液體產(chǎn)品——煤焦油。經(jīng)過(guò)化學(xué)加工，從煤炭中能制造出成千上萬(wàn)種化學(xué)產(chǎn)品，所以它又是一種非常重要的化工原料，如我國(guó)相當(dāng)多的中、小氮肥廠都以煤炭作原料生產(chǎn)化肥。我國(guó)的煤炭廣泛用來(lái)作為多種工業(yè)的原料。大型煤炭工業(yè)基地的建設(shè)，對(duì)我國(guó)綜合工業(yè)基地和經(jīng)濟(jì)區(qū)域的形成和發(fā)展起著很大的作用。 此外，煤炭中還往往含有許多放射性和稀有元素如鈾、鍺、鎵等，這些放射性和稀有元素是半導(dǎo)體和原子能工業(yè)的重要原料。 煤炭對(duì)于現(xiàn)代化工業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是重工業(yè)，還是輕工業(yè)；無(wú)論是能源工業(yè)、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)，還是輕紡工業(yè)、食品工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)，都發(fā)揮著重要的作用，各種工業(yè)部門都在一定程度上要消耗一定量的煤炭，因此有人稱煤炭是工業(yè)的“真正的糧食”。 我國(guó)是世界上煤炭資源最豐富的國(guó)家之一，不僅儲(chǔ)量大，分布廣，而且種類齊全，煤質(zhì)優(yōu)良，為我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化提供了極為有利的條件。 【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(jīng)泥炭化作用或腐泥化作用，轉(zhuǎn)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(jīng)成巖作用而轉(zhuǎn)變成褐煤；當(dāng)溫度和壓力逐漸增高，再經(jīng)變質(zhì)作用轉(zhuǎn)變成煙煤至無(wú)煙煤。泥炭化作用是指高等植物遺體在沼澤中堆積經(jīng)生物化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成泥炭的過(guò)程。腐泥化作用是指低等生物遺體在沼澤中經(jīng)生物化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成腐泥的過(guò)程。腐泥是一種富含水和瀝青質(zhì)的淤泥狀物質(zhì)。 【用途】 煤是重要能源，也是冶金、化學(xué)工業(yè)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(yè)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(jī)質(zhì)隨溫度升高逐漸被分解，其中揮發(fā)性物質(zhì)以氣態(tài)或蒸氣狀態(tài)逸出，成為焦?fàn)t煤氣和煤焦油，而非揮發(fā)性固體剩留物即為焦炭。焦?fàn)t煤氣是一種燃料，也是重要的化工原料。煤焦油可用于生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、合成纖維、合成橡膠、油漆、染料、醫(yī)藥、炸藥等。焦炭主要用于高爐煉鐵和鑄造，也可用來(lái)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(chǎn)品。③氣化。氣化是指轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺鳛楣I(yè)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(yè)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?fàn)t煤氣，低溫焦油可用于制取高級(jí)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(jī)質(zhì)破壞，與氫作用轉(zhuǎn)化為低分子液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)物，進(jìn)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(zhǎng)焰煤、氣煤為主。 綜合、合理、有效開發(fā)利用煤炭資源，并著重把煤轉(zhuǎn)變?yōu)闈崈羧剂?，是人們努力的方向? 【產(chǎn)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(gè)國(guó)家煤的儲(chǔ)量也很不相同。中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)是煤炭?jī)?chǔ)量豐富的國(guó)家，也是世界上主要產(chǎn)煤國(guó)，其中中國(guó)是世界上煤產(chǎn)量最高的國(guó)家。中國(guó)的煤炭資源在世界居于前列，僅次于美國(guó)和俄羅斯。 【煤的開采】 煤的開采是一項(xiàng)最艱苦的工作,當(dāng)前正在花較大的力量來(lái)改善工作條件.由于煤炭資源的埋藏深度不同,開采方式一般相應(yīng)地也有礦井開采(埋藏較深)和露天開采(埋藏較淺)之分.其中,可露天開采的資源量在總資源中的比重大小,是衡量開采條件優(yōu)劣的重要指標(biāo),中國(guó)可露天開采的儲(chǔ)量?jī)H占7.5%,美國(guó)為32%,澳大利亞為35%;礦井開采條件的好壞與煤礦中含瓦斯的多少成反比,中國(guó)煤礦中含瓦斯比例高,高瓦斯和有瓦斯突出的礦井占40%以上.中國(guó)采煤以礦井開采為主,如山西\山東\徐州及東北地區(qū)大數(shù)采用這一開采方式,也有露天開采,如朔州平朔煤礦——全國(guó)最大的露天煤礦. 煤可以創(chuàng)造瀝青、煤氣、煤焦油和焦炭 煤當(dāng)原料使用煤在1200℃的密閉爐(稱為煉焦?fàn)t)中干餾,可得固定碳很高含量之煤焦,俗稱焦炭 【煤的分類】 煤有褐煤、煙煤、無(wú)煙煤、半無(wú)煙煤等幾種。云南常用的是褐煤、煙煤、無(wú)煙煤三種。煤的種類不同，其成分組成與質(zhì)量不同，發(fā)熱量也不相同（表4-15）。單位重量燃料燃燒時(shí)放出的熱量稱為發(fā)熱量，人為規(guī)定以每公斤發(fā)熱量7000千卡的煤作為標(biāo)準(zhǔn)煤，并以此標(biāo)準(zhǔn)折算耗煤量。 （1）褐煤：多為塊狀，呈黑褐色，光澤暗，質(zhì)地疏松；含揮發(fā)分40%左右，燃點(diǎn)低，容易著火，燃燒時(shí)上火快，火焰大，冒黑煙；含碳量與發(fā)熱量較低（因產(chǎn)地煤級(jí)不同，發(fā)熱量差異很大），燃燒時(shí)間短，需經(jīng)常加煤。 （2）煙煤：一般為粒狀、小塊狀，也有粉狀的，多呈黑色而有光澤，質(zhì)地細(xì)致，含揮發(fā)分30%以上，燃點(diǎn)不太高，較易點(diǎn)燃；含碳量與發(fā)熱量較高，燃燒時(shí)上火快，火焰長(zhǎng)，有大量黑煙，燃燒時(shí)間較長(zhǎng)；大多數(shù)煙煤有粘性，燃燒時(shí)易結(jié)渣。 （3）無(wú)煙煤：有粉狀和小塊狀兩種，呈黑色有金屬光澤而發(fā)亮。雜質(zhì)少，質(zhì)地緊密，固定碳含量高，可達(dá)80%以上；揮發(fā)分含量低，在10%以下，燃點(diǎn)高，不易著火；但發(fā)熱量高，剛?cè)紵龝r(shí)上火慢，火上來(lái)后比較大，火力強(qiáng)，火焰短，冒煙少，燃燒時(shí)間長(zhǎng)，粘結(jié)性弱，燃燒時(shí)不易結(jié)渣。應(yīng)摻入適量煤土燒用，以減輕火力強(qiáng)度。 1989年10月 ，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布《 中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 》(GB5751-86)，依據(jù)干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf、粘結(jié)指數(shù)G、膠質(zhì)層最大厚度Y、奧亞膨脹度 b、煤樣透光性 P、煤的恒濕無(wú)灰基高位發(fā)熱量Qgr，maf等6項(xiàng)分類指標(biāo)，將煤分為14類。即褐煤、長(zhǎng)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(wú)煙煤。 【化學(xué)組成】 煤中有機(jī)質(zhì)是復(fù)雜的高分子有機(jī)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(jī)質(zhì)的95％以上；煤中的無(wú)機(jī)質(zhì)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(wú)煙煤為 90％～98％。煤中硫是最有害的化學(xué)成分。煤燃燒時(shí)，其中硫生成SO2，腐蝕金屬設(shè)備，污染環(huán)境。煤中硫的含量可分為 5 級(jí)：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(jī)硫和無(wú)機(jī)硫兩大類。 【工業(yè)分析】 通過(guò)工業(yè)分析可大致了解煤的性質(zhì)。又稱技術(shù)分析。是指煤的水分、揮發(fā)分、灰分的測(cè)定以及固定碳的計(jì)算。水分可分為外在水分、內(nèi)在水分以及與煤中礦物質(zhì)結(jié)合的結(jié)晶水、化合水。外在水分為煤炭在開采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存及洗選過(guò)程中，附著在煤顆粒表面和大毛細(xì)孔中的水分。內(nèi)在水分為吸附或凝聚在煤顆粒內(nèi)部的毛細(xì)孔中的水分，溫度超過(guò)100℃時(shí)可將煤中內(nèi)在水分完全蒸發(fā)出來(lái) ?；曳质侵该和耆紵髿埩舻臍?jiān)?。灰分?lái)自煤的礦物質(zhì)。揮發(fā)分是指煤中有機(jī)質(zhì)可揮發(fā)的熱分解產(chǎn)物。揮發(fā)分隨煤化程度增高而降低，可用于初步估測(cè)煤種。固定碳是指煤中有機(jī)質(zhì)經(jīng)隔絕空氣加熱分解的殘余物。固定碳隨變質(zhì)程度的加深而增高，可作為鑒定煤變質(zhì)程度的指標(biāo)。 【工藝性質(zhì)】 煤的工藝性質(zhì)是工業(yè)評(píng)價(jià)合 理 用 煤的依據(jù)，主要包括粘結(jié)性、結(jié)焦性、發(fā)熱量、化學(xué)反應(yīng)性、熱穩(wěn)定性、焦油產(chǎn)率和可選性等。粘結(jié)性是指煤在高溫干餾中產(chǎn)生膠質(zhì)體，使煤粒相互粘結(jié)成塊的性能。粘結(jié)性是評(píng)價(jià)煉焦用煤的主要指標(biāo)。結(jié)焦性是指在煉焦?fàn)t中能煉出適合高爐用的有足夠強(qiáng)度的冶金焦炭的性質(zhì)。發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量。煤的發(fā)熱量是煤質(zhì)的重要指標(biāo)，是計(jì)算熱平衡、耗煤量、熱效率等的依據(jù)。 【煤中伴生元素】 指以有機(jī)或無(wú)機(jī)形態(tài)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(yè)性礦床，如富鍺煤、富鈾煤、富釩石煤等，其價(jià)值遠(yuǎn)高于煤本身。 根據(jù)煤中伴生元素的性質(zhì)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(zhèn)環(huán)境污染的主要物質(zhì)源。當(dāng)然，對(duì)有害元素如果收集、處理得當(dāng)也可變成對(duì)人有用的財(cái)富。煤中伴生元素，有各自的地球化學(xué)性質(zhì)，形成于不同的沉積環(huán)境中。因此，可根據(jù)元素的相對(duì)含量、元素的共生組合關(guān)系及元素的比值，來(lái)判斷相和沉積環(huán)境。