煤炭现在到底什么情况?对于煤炭你了解多少
煤炭现在到底什么情况?对于煤炭你了解多少煤的化学成分主要是包括有机质和无机质两大类。其中有机质是没的主要组成部分,包括碳、氢、氧、氮和有机硫,还有少量的磷等;无机质考扩无机矿物质和水分。绝大多数无机质是煤中的有害成分,对加工利用不利。煤炭的物理性质包括光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、密度和容重、导电性等。其物理特性和煤中含有的杂质有关,成分相同的煤,其物理性质是随着其变质程度不同而发生变化的。煤炭的形成影响因素:以上四个条件同时具备,配合良好,持续时间越久,就可以形成越厚的煤层或多层煤层。在整个地质年代中,全球范围内有三个大的成煤期:
对于我们老百姓来说,煤就是一种燃料,生火做饭用的,关于煤的成分、分类、发现使用历史,你了解多少呢?
煤的形成煤是一种固体可燃性矿物质,从煤矿中常可以见到各种植物根、枝、叶化石,由此可以推断,煤是由古代的植物经过长期的复杂的物理和化学变化而形成,是一种不可再生资源。
十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一
古植物从死亡、堆积、到转化为煤要经过一系列的物理作用、化学作用、地质作用等,逐渐演化成泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤的过程,这一过程称为成煤作用。它大致可分为泥碳化和煤化两个阶段,泥碳化阶段一般是物理作用,煤化阶段一般为化学作用。
煤炭的形成影响因素:
- 古植物条件:植物是成煤的原始物质,没有植物的大量生长,就不可能形成煤。
- 古气候条件:温暖潮湿的气候,是成煤的重要条件。温暖湿润的环境,适合植物的大量繁殖生长;植物一体在沼泽环境下,被水覆盖,才能避免完全氧化而逐渐堆积。
- 古地理环境:要形成面积较广的煤层,必须要存在大面积沼泽化的自然条件,在这里植物大量繁殖,遗体不断堆积的环境。
- 古构造条件:泥炭层的下沉速度与植物遗体堆积的速度大致平衡,这种状态持续时间越久,所形成的泥炭层越厚。泥炭层形成以后,地壳大幅度快速的沉降,有利于泥炭层的保存和转变成煤。
以上四个条件同时具备,配合良好,持续时间越久,就可以形成越厚的煤层或多层煤层。
在整个地质年代中,全球范围内有三个大的成煤期:
- 古生代的石炭纪和二叠纪,成煤植物主要是孢子植物。主要煤种为烟煤和无烟煤。
- 中生代的侏罗纪和白垩纪,成煤植物主要是裸子植物。主要煤种为褐煤和烟煤。
- 新生代的第三纪,成煤植物主要是被子植物。主要煤种为褐煤,其次为泥炭,也有部分年轻烟煤。
煤炭的物理性质包括光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、密度和容重、导电性等。其物理特性和煤中含有的杂质有关,成分相同的煤,其物理性质是随着其变质程度不同而发生变化的。
煤的化学成分主要是包括有机质和无机质两大类。其中有机质是没的主要组成部分,包括碳、氢、氧、氮和有机硫,还有少量的磷等;无机质考扩无机矿物质和水分。绝大多数无机质是煤中的有害成分,对加工利用不利。
煤炭的分类评价煤质的主要指标包括:水分、灰分、挥发分、胶质层厚度、发热量、硫和磷的含量以及含矸率等。其用途很广,根据不同的指标和用途,煤炭常用的分类有以下几种:
- 按成煤的原始物质和条件不同,自然界的煤可分为三大类:腐植煤、残植煤和腐泥煤。
- 按国家标准分类:烟煤和无烟煤、次烟煤和褐煤等四类
- 按工业用途或者使用目的:动力煤、煤化工用煤和炼焦用煤
- 按加工方法和质量规格可分为:原煤、精煤、粒级煤、洗选煤、低质煤五大类
根据现有考古发现,我国是最早发现和使用煤矿的国家。1973年,沈阳北陵附近新石器时代的新乐遗址下层,发现了煤矿制饰品和半成品,还有部分煤块,经鉴定,煤块容易被火柴点燃,并发出橡胶煤的气味,经工业分析和元素分析,其原料是烛煤,这是世界上最早用煤的确凿证据,也说明我国在六七千年前,就发现并开始使用煤炭。
新石器时代的煤精球形器
新石器时代的煤精珥珰形器
在陕西省发掘的四处西周墓葬中,发现了大量煤雕制品,其中1975年在宝鸡市茹家庄发掘的弓鱼伯墓中一处,就出土了200度件黑色的玦,其成分是一种名叫煤玉的矿物质。据此可以判断,作为当时的政治中心和经济中心,煤已经应用广泛。
公元前500年左右,中国古代典籍《山海经》中,已经有了关于煤矿的记载,其中有三处:
1、西南三百里,曰女床之山,其阳多赤铜,其阴多石涅。《卷二·西山经》
2、中次九经岷山之首,曰女几之山,其上多石涅,其木多杻橿,其草多菊术。《卷五·中山经》
3、又东一百五十里,曰风雨之山,其上多白金,其下多石涅。《卷五·中山经》
——石涅,古时对煤的称呼
比欧洲关于煤的记载史早了两百多年。
《山海经》是中国先秦重要古籍,也是一部富于神话传说的最古老的奇书,作者不详
中国在西汉时已经正式用煤炼铁,河南等地的煤田已经开始开采。
到了宋代,煤矿开采已经有了比较完善的开采工艺技术。1959年发现的鹤壁古煤矿遗址,考古学家根据现场发掘的器物和布局可以推断出:采煤者是先由地面凿出竖井,然后向着地下煤层方向开掘煤仓,再将要采挖的煤田分成小区,先内后外,采空一段留设一段,作为支柱抗衡顶板压力,采用“跳格式”开采技术,最后安全退出。另外,排水时除了利用轱辘外,还将水引到低洼处储存。
从发掘的生活器具的数量可以推断,采煤者有数百人之多,为当时宋代大型煤矿之一,还早于西方煤矿遗址200余年(被当时我国考古界公认)。但是当时发现的宋代煤矿遗址没有得到有效的保护,已经完全损毁,令人扼腕叹息。
铁镐头,用于挖掘井巷和采煤的工具(现存于鹤壁市博物馆)
龛灯,主要用于井下巷道固定照明用(现存于鹤壁市博物馆)
手把灯,用于移动照明(现存于鹤壁市博物馆)
明代的《天工开物》对煤矿开采有了比较详细的记载:
“凡取煤经历久者,从土面能辨有无之色,然后掘挖。深至 五丈许,方始得煤。初见煤 端时,毒气灼人。有将巨竹凿去中节,尖锐其末,插入炭中,其毒烟从竹中透上,人从其下施钁拾取者。或一井而下,炭纵横广有,则随其左右阔取。其上支板,以防压崩耳。”从这段记述中可以看出,当时已经有了比较成熟的地质勘探技术和煤矿开采技术,并有了有效解决井下瓦斯等有毒气体的排气方法以及顶板支护方法。
《天工开物》是明朝科学家宋应星编著。外国学者称它为“中国17世纪的工艺百科全书”
《颜山杂记》是清康熙年间孙廷铨编著的一本关于山东淄博博山的地方志,其中对博山地区的煤炭资源种类、性能、勘测、采掘、炼焦等过程作了详尽阐述。《颜山杂记卷四·物产》记载:
炭,山灰也,义从土。然土得水而泥,此不泥;宜从石,然石引火而不然,此则然;宜从薪木,然木遇金而柔,此不柔。故一物而德具焉者,炭为多。
凡炭之在山也,辨死活。死者,胍近土而上浮,其色蒙,其臭平,其火文,以柔其用,宜房闼围垆;活者,胍夹石而潜行,其色晶,其臭辛,其火武,以刚其用,以鍜金治陶。或谓之煤,或谓之炭,块者谓之硔,或谓之砟。散无力也,炼而坚之,谓之焦。顽于石,重于金铁,绿焰而辛酷,不可爇也,以为矾,谓之铜碛。故焦出于炭而烈于炭,碛弃于炭而宝于炭也。
凡胍炭者,视其山石。数石则行,青石、砂石则否。察其土有黑苗,测其石之层数,避其沁水之潦。因上以知下,因远以知近,往而获之,为良工。
凡攻炭,必有井干焉,虽深百尺而不挠。已得炭,然后旁行。其隧视其炭之行,高者倍人,薄者及身,又薄及肩,又薄及尻。凿者跂,运者驰;凿者坐,运者偻;凿者螬卧,运者龟行。视其井之干,欲其确尔而坚也,否则削。入其隧,欲其燥以平也,否则趼。凡井得炭而支行,其行隧也,如上山。左者登,右必降;左者降,右必登。降者下墄,登者上墄,循山旁行而不得。平一足,高一足,下谓之仄墄。胍正行而忽结,磻石阻其前,非曲凿旁达不可以通,谓之盘锢。胍乍大乍细,窠窠螺螺,若或得之而骤竭,谓之鸡窝。二者皆井病也。
凡行隧者,前其手必灯而后入。井则夜也,灯则日也。冬气既藏,灯则炎长;夏气强阳,灯则闭光。是故凿井必两行,隧必双,令气交通以达其阳。攻坚致远,功不可量,以为气井之谓也。这是我国历史上对煤矿开采记述最为详细的史料,同时也是最早从采煤技术角度,系统介绍开竖井,挖掘巷道,井下照明,建立井下通风系统、建立通风巷道和风井,这表明当时的煤矿开采技术已经相当成熟,反映了明末清初我国在煤矿井坑设计和建造方面又迈出了新的步伐,达到了一个新的技术水平。
但是在相当长的时期内,我国的煤炭开采技术始终停留在手工作业生产的水平上,需求量小,导致产能没有很快的发展。英国于十八世纪六十年代开始了工业革命,以蒸汽机广泛应用为标志,进入了蒸汽时代,结束了以人力或畜力为主要动力的时代,开启了以机器为动力的新时代,对煤炭的需求越来越大,促进了英国煤矿开采技术的发展,带动整个社会的进步,为发展成日后的日不落帝国打下了基础。
能源作为基础,影响着人类社会的进程。无疑,煤炭在人类社会的发展中,有很重要的作用。在新能源快速发展的今天,煤炭的基础能源地位仍未改变。