煤炭主要是什么物質(zhì)形成。

專家解說：煤炭被人們譽(yù)為黑色的金子，工業(yè)的食糧，它是十八世紀(jì)以來人類世界使用的主要能源之一。雖然它的重要位置已被石油所代替，但在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，由于石油的日漸枯竭，必然走向衰敗，而煤炭因?yàn)閮?chǔ)量巨大，加之科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，煤炭汽化等新技術(shù)日趨成熟，并得到廣泛應(yīng)用，煤炭必將成為人類生產(chǎn)生活中的無法替代的能源之一?！　∶禾渴枪糯参锫癫卦诘叵陆?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(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。《山海經(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。[編輯本段]煤炭是怎樣形成的　　煤炭是千百萬年來植物的枝葉和根莖，在地面上堆積而成的一層極厚的黑色的腐植質(zhì)，由于地殼的變動(dòng)不斷地埋入地下，長期與空氣隔絕，并在高溫高壓下，經(jīng)過一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化等因素，形成的黑色可燃沉積巖，這就是煤炭的形成過程?！　∫蛔旱V的煤層厚薄與這地區(qū)的地殼下降速度及植物遺骸堆積的多少有關(guān)。地殼下降的速度快，植物遺骸堆積得厚，這座煤礦的煤層就厚，反之，地殼下降的速度緩慢，植物遺骸堆積的薄，這座煤礦的煤層就薄。又由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使原來水平的煤層發(fā)生褶皺和斷裂，有一些煤層埋到地下更深的地方，有的又被排擠到地表，甚至露出地面，比較容易被人們發(fā)現(xiàn)。還有一些煤層相對(duì)比較薄，而且面積也不大，所以沒有開采價(jià)值，有關(guān)煤炭的形成至今尚未找到更新的說法。 　　煤炭是這樣形成的嗎？有些論述是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加以研究和探討。一座大的煤礦，煤層很厚，煤質(zhì)很優(yōu)，但總的來說它的面積并不算很大。如果是千百萬年植物的枝葉和根莖自然堆積而成的，它的面積應(yīng)當(dāng)是很大的。因?yàn)樵谶h(yuǎn)古時(shí)期地球上到處都是森林和草原，因此，地下也應(yīng)當(dāng)?shù)教幱袃?chǔ)存煤炭的痕跡；煤層也不一定很厚，因?yàn)橹参锏闹θ~、根莖腐爛變成腐植質(zhì)，又會(huì)被植物吸收，如此反復(fù)，最終被埋入地下時(shí)也不會(huì)那么集中，土層與煤層的界限也不會(huì)劃分得那么清楚。 　　但是，無可否認(rèn)的事實(shí)和依據(jù)，煤炭千真萬確是植物的殘骸經(jīng)過一系統(tǒng)的演變形成的，這是顛簸不破的真理，只要仔細(xì)觀察一下煤塊，就可以看到有植物的葉和根莖的痕跡；如果把煤切成薄片放到顯微鏡下觀察，就能發(fā)現(xiàn)非常清楚的植物組織和構(gòu)造，而且有時(shí)在煤層里還保存著像樹干一類的東西，有的煤層里還包裹著完整的昆蟲化石。值得探討的是它為何形成得如此集中，而且又是那么如此的優(yōu)質(zhì)呢？ 　　記得上小學(xué)的時(shí)候，我家住在離城不遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，每當(dāng)盛夏雨季來臨時(shí)，一場暴雨過后，村子中央就會(huì)出現(xiàn)一條湍急的“小溪流”，我們?cè)S多小朋友就會(huì)跑到那里面去嬉戲，那小溪流也會(huì)因暴雨停止時(shí)間的延長，而變得越來越小，最后干涸。但在沒有斷流之前你會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多水流處卻被沖下來的木棍兒、雜草等漂浮物堵塞，形成一個(gè)個(gè)小的水坎兒。為了能讓水流通暢，我們不時(shí)地把那些小水坎扒開，有的時(shí)候也會(huì)借此筑起一道小溪上的“堤壩”。既便是現(xiàn)在居住在城里，一場暴雨過后，街道上很多地方也會(huì)出現(xiàn)各種各樣的漂浮物截住了水流，堵塞了下水道口，而且很多漂浮物又被集中地滯留在一個(gè)地方的現(xiàn)象。 　　小巫見大巫，由此我們便可以推斷出煤炭的形成可能與洪水有直接關(guān)系。如果沒有洪水那樣強(qiáng)大的力量和搬運(yùn)的功能，煤炭的形成絕對(duì)不會(huì)那么集中，也不會(huì)那么優(yōu)質(zhì)。 　　我們可以設(shè)想一下，在千百萬年前的地質(zhì)歷史期間，由于氣候條件非常適宜，地面上生長著繁茂高大的植物，在海濱和內(nèi)陸沼澤地帶，也生長著大量的植物，那時(shí)的雨量又是相當(dāng)?shù)某渑妫?dāng)百年一遇的洪水或海嘯等自然災(zāi)害降臨時(shí)，就會(huì)淹沒了草原、淹沒了大片森林，那里的大小植物就會(huì)被連根撥起，漂浮在水面上，植物根須上的泥土也會(huì)隨之被沖刷得干干凈凈，這些帶著須根和枝杈的大小樹木及草類植物也會(huì)相互攀纏在一起，順流漂浮而下，一旦被沖到淺灘、灣叉就會(huì)擱淺，它們就會(huì)在那里安家落戶，并且象篩子一樣把所有的漂浮物篩選在那里，很快這里就會(huì)形成一道屏障，并且這個(gè)地方還會(huì)是下次洪水堆積植物殘骸（也會(huì)有許多動(dòng)物的殘?。┑牡胤健．?dāng)洪水消退后，這里就會(huì)形成一道逶迤的堆積植物殘骸的丘嶺，再經(jīng)過長期的地質(zhì)變化，這座植物殘骸的丘嶺就會(huì)逐漸地埋入地下，最后演變成今天的煤礦。 　　那么也許有人會(huì)問，1998年中國遭受的一場罕見的水災(zāi)，為何沒有出現(xiàn)這樣的情況呢？我認(rèn)為，那是因?yàn)橹袊壳暗纳指采w率很低，而且有森林的地方多在高海拔地區(qū)，在平原到處是糧田，幾乎到了沒有什么森林可淹的境地，只不過是淹沒了一些農(nóng)田的防護(hù)林，并且農(nóng)田防護(hù)林的樹木很稀少，而且樹木的根須又十分的發(fā)達(dá)，抓地抓得十分牢固，短時(shí)間的浸泡、沖擊不會(huì)造成多大危害。而森林中的樹木就不同了，很多樹木都擠在一起生活，它們?yōu)榱宋程柕哪芰?，拼命地往上長，根須并不發(fā)達(dá)，一旦一處樹木被洪水連根撥起，就會(huì)連帶成片的樹木被洪水毀掉，就如同放木排一樣，順流漂浮而下，勢(shì)不可擋，最后全部堆積在一個(gè)地方。 　　另外，由于人類對(duì)大自然認(rèn)識(shí)的增強(qiáng)，抵御突發(fā)性自然災(zāi)害的能力不斷提高，興修水利，筑起堅(jiān)固的堤壩，加固江堤、河堤，大大地減緩了兇猛洪水的沖擊力，泛濫的現(xiàn)象少了，甚至乖乖地聽從人類的召喚，并把兇猛的洪水變成了電能、動(dòng)能、熱能，造福于人類，服務(wù)于人類社會(huì)。 　　不僅洪水有搬運(yùn)動(dòng)植物這樣的能力，而且潮汐、臺(tái)風(fēng)、海嘯也具備這樣的能力。由于地震、火山噴發(fā)等因素引起的海嘯，可以使海浪掀起三、四十米還高，并且在頃刻之間把一個(gè)島嶼上的動(dòng)植物掃蕩一空；把海岸線附近的一切生物全部洗劫。 　　再者，地球表面上的物質(zhì)不可能永久的一成不變地等待著地球進(jìn)行沉降運(yùn)動(dòng)的，而且地球表面上的物質(zhì)是在不斷地循環(huán)流動(dòng)著的。因此，“水災(zāi)說”是使煤炭形成得如此集中、優(yōu)質(zhì)，還是有一定的道理的，是有說服力的，也是能夠令人信服的。 　　由于古代的在植物大量沉積,被深深的埋在地層下,受到高壓和高溫,經(jīng)過幾億年的時(shí)間,變成煤炭 　　煤礦和其它礦一樣，是層狀的，且不是到處都有，如果是地表植物積聚而成，則不會(huì)那么集中，應(yīng)該到處都有，所以我認(rèn)為，書上所說的不對(duì)。碳元素是地球故有的，地表的碳大部分以化合物形式存在，地心的碳以單質(zhì)形式存在，地心的碳向地表噴出時(shí)，一部分為鉆石，一部分為石墨，大部分為煤（不同條件下形成不同的物質(zhì)），和其它大部分礦的成因一樣。 　　植物當(dāng)被壓在地下，在長時(shí)間的缺氧高壓的條件下便會(huì)形成煤。 　　石炭紀(jì)地球植物大繁盛，為煤的形成形成的強(qiáng)大的物質(zhì)基礎(chǔ)，后來的造山運(yùn)動(dòng)為煤的形成提供了外部條件。經(jīng)過長年累月，便有了煤。[編輯本段]煤炭的開采過程　　矸石排放: 煤礦生產(chǎn)排放量最大的固體廢物, 也是中國工業(yè)固體廢物中產(chǎn)生量和堆積量最大的固體廢物, 產(chǎn)生量一般為煤炭產(chǎn)量的10%左右。中國煤矸石年排放量大約在1.5 億~2.0 億t之間。截止2002 年底, 全國煤矸石積存量約34億t, 占地2.6 萬公頃, 是中國工業(yè)固體廢物中產(chǎn)出量和累計(jì)積存量最大的固體廢物。2004 年, 全國煤矸石綜合利用量為1.35 億t, 利用率54%。 　　礦井水的排放: 在煤礦建設(shè)和生產(chǎn)過程中, 各種類型的水源水會(huì)通過不同的途徑進(jìn)入巷道和工作面, 為了保證采礦安全, 防止水害發(fā)生,需將礦井涌水排出。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì), 在采煤過程中, 2004 年全國煤礦礦井水排放約30 億m3, 平均噸煤涌水量約為2m3。資源化利用率僅占22%左右。 　　瓦斯抽放與礦井通風(fēng): 在煤炭開采前和開采中抽放瓦斯氣, 是保證煤礦安全的重要措施。但將抽放的瓦斯排入大氣, 會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的溫室效應(yīng), 瓦斯中所含甲烷的溫室效應(yīng)比二氧化碳大20 倍。另外煤礦在生產(chǎn)過程中, 井下巷道每秒鐘都需要數(shù)十萬乃至數(shù)百萬立方米的空氣, 它們主要是通過礦井通風(fēng)來完成, 礦井通風(fēng)同樣含有瓦斯, 并且還有大量粉塵。據(jù)近幾年有關(guān)評(píng)價(jià)估算, 全國煤層瓦斯資源量為3×106 Mm3。2002 年中國重點(diǎn)煤礦煤層瓦斯產(chǎn)生量為9773.37Mm3, 其中利用瓦斯量為517.49 Mm3, 利用率5%左右。 　　傳統(tǒng)煤炭開采忽略其它共生、伴生礦物的開采、加工、利用, 造成了資源的浪費(fèi)。中國煤系共生、伴生20 多種礦產(chǎn), 目前絕大多數(shù)沒有利用, 另外礦物的隨意存放丟棄還會(huì)造成環(huán)境污染, 破壞生態(tài)環(huán)境。 　　生態(tài)破壞: 煤炭開采破壞了地殼內(nèi)部原有的力學(xué)平衡狀態(tài)。引起地表塌陷, 原有生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。這種破壞使原有土地收益的減少或喪失, 同時(shí)也造成地表水利設(shè)施的破壞和生態(tài)環(huán)境惡化。每年因開采引起的地表塌陷面積已達(dá)40萬hm2, 且平均每年以1.5 萬hm2 的速度增加。[編輯本段]煤炭的作用　　煤炭的用途十分廣泛，可以根據(jù)其使用目的總結(jié)為兩大主要用途：(1)動(dòng)力煤，(2)煉焦煤。 　　我國動(dòng)力煤的主要用途有： 　　1) 發(fā)電用煤：我國約1/3 以上的煤用來發(fā)電，目前平均發(fā)電耗煤為標(biāo)準(zhǔn)煤370g/(kW·h)左右。電廠利用煤的熱值，把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?　　2) 蒸汽機(jī)車用煤：占動(dòng)力用煤2%左右，蒸汽機(jī)車鍋爐平均耗煤指標(biāo)為100kg/(萬噸·km)左右。 　　3) 建材用煤：約占動(dòng)力用煤的l0%以上，以水泥用煤量最大，其次為玻璃、磚、瓦等。 　　4) 一般工業(yè)鍋爐用煤：除熱電廠及大型供熱鍋爐外，一般企業(yè)及取暖用的工業(yè)鍋爐型號(hào)繁多，數(shù)量大且分散，用煤量約占動(dòng)力煤的30%。 　　5) 生活用煤：生活用煤的數(shù)量也較大，約占燃料用煤的20%。 　　6) 冶金用動(dòng)力煤：冶金用動(dòng)力煤主要為燒結(jié)和高爐噴吹用無煙煤，其用量不到動(dòng)力用煤量的1%。 　　(2)煉焦煤 　　我國雖然煤炭資源比較豐富，但煉焦煤資源還相對(duì)較少，煉焦煤儲(chǔ)量僅占我國煤炭總儲(chǔ)量27.65%。 　　煉焦煤類包括氣煤(占13.75%)，肥煤(占3.53%)，主焦煤(占 5.81%)，瘦煤(占4.01%)，其它為未分牌號(hào)的煤(占 0.55%)；非煉焦煤類包括無煙煤(占10.93%)，貧煤(占5.55 % )， 弱堿煤(占1.74%)，不繳煤(占13.8%)，長焰煤(占12.52%)，褐煤(占12.76%)，天然焦(占0.19%)，未分牌號(hào)的煤(占13.80%)和牌號(hào)不清的煤(占1.06%)。 　　煉焦煤的主要用途是煉焦炭，焦炭由焦煤或混合煤高溫冶煉而成，一般1.3 噸左右的焦煤才能煉一噸焦炭。焦炭多用于煉鋼，是目前鋼鐵等行業(yè)的主要生產(chǎn)原料，被喻為鋼鐵工業(yè)的“基本食糧”?！　≈袊墙固可a(chǎn)大國，也是世界焦炭市場的主要出口國。2003 年，全球焦炭產(chǎn)量是3.9 億噸，中國焦炭產(chǎn)量達(dá)到1.78 億噸，約占全球總產(chǎn)量的46%。在出口方面，2003 年我國共出口焦煤1475 萬噸，其中出口歐盟458 萬噸，約占1/3。2004 年，中國共出口焦炭1472 萬噸，相當(dāng)于全球焦炭貿(mào)易總量的56%，國際焦炭市場仍供不應(yīng)求。[編輯本段]煤主要分類　　有褐煤、煙煤、無煙煤、半無煙煤等幾種。 　　[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，有大量黑煙，燃燒時(shí)間較長；大多數(shù)煙煤有粘性，燃燒時(shí)易結(jié)渣。 　?。?）無煙煤：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，火上來后比較大，火力強(qiáng)，火焰短，冒煙少，燃燒時(shí)間長，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 ，國家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布《 中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn) 》(GB5751-86)，依據(jù)干燥無灰基揮發(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。[編輯本段]煤炭的水分、灰分、揮發(fā)分　　構(gòu)成煤炭有機(jī)質(zhì)的元素主要有碳、氫、氧、氮和硫等，此外，還有極少量的磷、氟、氯和砷等元素。碳、氫、氧是煤炭有機(jī)質(zhì)的主體，占95％以上；煤化程度越深，碳的含量越高，氫和氧的含量越低。碳和氫是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生熱量的元素，氧是助燃元素。煤炭燃燒時(shí)，氮不產(chǎn)生熱量，在高溫下轉(zhuǎn)變成氮氧化合物和氨，以游離狀態(tài)析出。硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分，其中以硫最為重要。煤炭燃燒時(shí)絕大部分的硫被氧化成二氧化硫（SO2），隨煙氣排放，污染大氣，危害動(dòng)、植物生長及人類健康，腐蝕金屬設(shè)備；當(dāng)含硫多的煤用于冶金煉焦時(shí)，還影響焦炭和鋼鐵的質(zhì)量。所以，“硫分”含量是評(píng)價(jià)煤質(zhì)的重要指標(biāo)之一。 　　煤中的有機(jī)質(zhì)在一定溫度和條件下，受熱分解后產(chǎn)生的可燃性氣體，被稱為“揮發(fā)分”，它是由各種碳?xì)浠衔铩錃?、一氧化碳等化合物組成的混合氣體。揮發(fā)分也是主要的煤質(zhì)指標(biāo)，在確定煤炭的加工利用途徑和工藝條件時(shí)，揮發(fā)分有重要的參考作用。煤化程度低的煤，揮發(fā)分較多。如果燃燒條件不適當(dāng)，揮發(fā)分高的煤燃燒時(shí)易產(chǎn)生未燃盡的碳粒，俗稱“黑煙”；并產(chǎn)生更多的一氧化碳、多環(huán)芳烴類、醛類等污染物，熱效率降低。因此，要根據(jù)煤的揮發(fā)分選擇適當(dāng)?shù)娜紵龡l件和設(shè)備。 　　煤中的無機(jī)物質(zhì)含量很少，主要有水分和礦物質(zhì)，它們的存在降低了煤的質(zhì)量和利用價(jià)值。礦物質(zhì)是煤炭的主要雜質(zhì)，如硫化物、硫酸鹽、碳酸鹽等，其中大部分屬于有害成分。 　　“水分”對(duì)煤炭的加工利用有很大影響。水分在燃燒時(shí)變成蒸汽要吸熱，因而降低了煤的發(fā)熱量。煤炭中的水分可分為外在水分和內(nèi)在水分，一般以內(nèi)在水分作為評(píng)定煤質(zhì)的指標(biāo)。煤化程度越低，煤的內(nèi)部表面積越大,水分含量越高。 　　“灰分”是煤炭完全燃燒后剩下的固體殘?jiān)?，是重要的煤質(zhì)指標(biāo)。灰分主要來自煤炭中不可燃燒的礦物質(zhì)。礦物質(zhì)燃燒灰化時(shí)要吸收熱量，大量排渣要帶走熱量，因而灰分越高，煤炭燃燒的熱效率越低；灰分越多，煤炭燃燒產(chǎn)生的灰渣越多，排放的飛灰也越多。一般，優(yōu)質(zhì)煤和洗精煤的灰分含量相對(duì)較低。[編輯本段]世界煤炭儲(chǔ)藏量　　煤炭是地球上蘊(yùn)藏量最豐富，分布地域最廣的化石燃料。據(jù)世界能源委員會(huì)的評(píng)估，世界煤炭可采資源量達(dá)4．84×104億t標(biāo)準(zhǔn)煤，占世界化石燃料可采資源量的66．8％。據(jù)《1997世界能源統(tǒng)計(jì)評(píng)論》統(tǒng)計(jì)，至1996年底，世界煤炭探明的可采儲(chǔ)量為1.03161×104億t，儲(chǔ)采比為224年，其中七個(gè)儲(chǔ)量最大的國家依次為美國、俄羅斯 中國、澳大利亞、印度、德國、南非和波蘭。[編輯本段]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)國家煤的儲(chǔ)量也很不相同。中國、美國、俄羅斯、德國是煤炭儲(chǔ)量豐富的國家，也是世界上主要產(chǎn)煤國，其中中國是世界上煤產(chǎn)量最高的國家。中國的煤炭資源在世界居于前列，僅次于美國和俄羅斯。