煤碳中通常有那些元素，那些是有利的，哪些是有害的

【專家解說(shuō)】：煤 煤 coal 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(kāi)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(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)。 煤的分類 由于研究?jī)?nèi)容和使用的不同，煤有各種分類法，如按元素組成、成因、變質(zhì)程度、工業(yè)用途、工藝性質(zhì)等的分類 。早期多根據(jù) 煤的元素組成分類 ，稱科學(xué)分類法。在地質(zhì)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(wú)煙煤。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(kāi)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(jiàn)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。 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(kāi)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。 煤可以創(chuàng)造瀝青、煤氣、煤焦油和焦碳 【mei】 煤 coal; 煤 méi (1) (形聲。從火,某聲。本義:煙塵) (2) 同本義 [soot]。如:煤尾(屋中的煙塵)。又指制墨的煙灰 試掃其煤以為墨,黑光如漆,松墨也。――宋·沈括《夢(mèng)溪筆談》 (3) 指墨 [ink] 中官欲于苑中作墨灶,取西湖九里松作煤。――宋·陸游《老學(xué)庵筆記》 (4) 又如:煤精(煤的一種。色黑,質(zhì)硬,可用以雕刻工藝品) (5) 燈芯的余燼,即燈花 [snuff]。如:煤火(煤燃燒時(shí)的火焰) (6) 煤炭,一種黑色固體礦物 [coal]。如:煤毒(即煤氣);煤炸(小煤塊);煤掌(煤礦井下的工作面);煤氣灶(以煤氣為燃料的灶具) 煤倉(cāng) méicāng [coal bunker] 貯藏船用煤使用的一種大隔間 煤層 méicéng [coal bed] 作層狀分布在地下的煤 煤房 méifáng (1) [room]∶房柱式采煤的回采工作地點(diǎn),通大巷,適合于水率或緩慢傾斜的煤層的開(kāi)采 (2) [bordroom]∶煤房中的煤正被回采或已采完所形成的空間 煤矸石 méigānshí [gangue] 煤礦中無(wú)用的巖石 煤核 méihé [coal Cinder;partly-burned coal] 煤中的一種結(jié)核,通常由方解石或氧化硅和碳質(zhì)物質(zhì)組成,并有碎片狀或顯微狀的植物殘?bào)w 煤核兒 méihúr [partly-burned briquet] 沒(méi)燒透的煤塊或煤球 煤焦油 méijiāoyóu [coal tar] 干餾煤炭得到的黑褐色粘稠液體 煤礦 méikuàng (1) [colliery]∶煤礦藏和采煤有關(guān)的建筑物 (2) [coalpit]∶采掘煤炭的礦井 煤氣 méiqì [coal gas] 由煤制得的氣體 煤氣燈 méiqìdēng [gas burner;gas lamp] 一種帶噴嘴或有一組出氣口的裝置,通過(guò)它放出可燃?xì)怏w并燃燒 煤氣罐 méiqìguàn [gas pitcher] 儲(chǔ)存石油液化氣的罐兒;也指液化煤氣灶的整套裝置 煤氣中毒,煤炭中毒 méiqì zhòngdú，méitàn zhòngdú [gas poisoning] 因吸入煤、木炭及其他含碳物質(zhì)不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳而中毒 煤球 méiqiú [coal ball] 煤末加水和黃土制成的小圓球,是做飯取暖等的燃料 煤炭 méitàn [coal] 即“煤”。植物殘?bào)w經(jīng)受不同程度的腐解轉(zhuǎn)變而成的一種黑色或褐黑色固體可燃礦物物質(zhì) 煤田 méitián [coalfield] 大面積的開(kāi)煤地帶 煤煙 méiyān [smoke from burning coal] 煤燃燒時(shí)發(fā)出的煙 煤窯 méiyáo [coalpit] 小型煤礦,一般用手工開(kāi)采 煤油 méiyóu [kerosine;paraffin] 石油分餾出來(lái)的燃料油,揮發(fā)性比汽油低 煤渣 méizhā [coal cinder] 煤燃燒后剩余的灰渣 煤柱 méizhù [coal column] 地下采煤時(shí),為了工作方便和安全而保留的、暫時(shí)或永久不予開(kāi)采的一部分礦體 煤磚 méizhuān [briquette] 通常由細(xì)小的散料(如用作燃料的煤粉)摻入粘結(jié)料,或摻入粘結(jié)料又加壓而形成的常為磚形的一種結(jié)實(shí)的塊料 煤 méi ㄇㄟˊ (1) 古代的植物壓埋在地底下，在不透空氣或空氣不足的條件下，受到地下的高溫和高壓年久變質(zhì)而形成的黑色或黑褐色礦物:~礦。~田。~層。~氣。~焦油。~精。 (2) 煙氣凝結(jié)的黑灰，為制墨的主要原料:~炱。松~(松煙)。