煤炭有什么不一样(对于煤炭你了解多少)

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。

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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:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
煤炭的性质

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。
  • 国家标准分类:烟煤无烟煤次烟煤褐煤等四类
  • 工业用途或者使用目的动力煤煤化工用煤炼焦用煤
  • 加工方法质量规格可分为:原煤精煤粒级煤洗选煤低质煤五大类
煤的发现和使用

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。

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新石器时代的煤精球形器

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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。

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《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。

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铁镐头,用于挖掘井巷和采煤的工具(现存于鹤壁市博物馆)

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龛灯,主要用于井下巷道固定照明用(现存于鹤壁市博物馆)

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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。

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《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。

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