煤炭基本知識(shí)
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。那么你煤炭對(duì)了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于煤炭知識(shí)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
煤炭應(yīng)用歷史
雖然煤炭的重要位置已被石油所替代，但在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，由于石油的日漸枯竭，導(dǎo)致它必然走向衰敗，而煤炭因儲(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(wú)法替代的能源之一。
根據(jù)成煤的原始物質(zhì)和條件不同，自然界的煤可分為三大類，即腐植煤、殘植煤和腐泥煤。
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。
煤炭形成原因
煤炭是千百萬(wàn)年來(lái)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(zhǎng)期與空氣隔絕，并在高溫高壓下，經(jīng)過(guò)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(guò)程。 一座煤礦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(lái)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(méi)有開(kāi)采價(jià)值，有關(guān)煤炭的形成至今尚未找到更新的說(shuō)法?！∶禾渴沁@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(lái)說(shuō)它的面積并不算很大。如果是千百萬(wàn)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?！〉?，無(wú)可否認(rèn)的事實(shí)和依據(jù)，煤炭千真萬(wàn)確是植物的殘骸經(jīng)過(guò)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(shù)干一類的東西，有的煤層里還包裹著完整的昆蟲(chóng)化石。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)。冰川過(guò)程可能有助于成煤植物遺體匯集和保存。
煤炭造成的環(huán)境問(wèn)題
1、排煙脫硫
大氣中的SO2污染主要由包括煤炭在內(nèi)的燃料燃燒所致。燃燒前脫硫可由煤炭洗選及轉(zhuǎn)化中完成。燃燒中脫硫可以用加入脫硫劑辦法除掉部分硫分，常用的脫硫劑為白云石和石灰石。
更常用的脫硫技術(shù)為排煙脫硫，即將排放的含硫煙氣或廢氣通入吸收劑和吸附劑去掉硫氧化物，又可分為干法、半干法及濕法三種。干法采用固態(tài)吸附劑、吸收劑，其裝備龐大，費(fèi)用較高。半干法包括將半固態(tài)脫硫劑吹入煙道，也可將排煙氣和空氣同時(shí)吹入半固態(tài)脫硫劑，以除去煙氣中的SO2、濕法用液態(tài)吸收劑，包括堿性吸收劑法和堿土金屬類吸收劑法等，前者使用銨、鈉、鉀溶液，后者使用有鈣鎂的氧化物或氫氧化物溶液。
2、煙塵污染及防治
煤在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生煙氣、塵?？尚纬森h(huán)境污染。其污染物可分為兩類，即氣溶膠狀態(tài)污染物和氣態(tài)污染物。煙塵屬于前者。
煤炭在燃燒過(guò)程中經(jīng)過(guò)三個(gè)階段，首先是干燥揮發(fā)階段，其次為燃燒階段，最后為燃盡階段，不同階段需要不同的空氣量，過(guò)大或過(guò)小的空氣量都會(huì)使燃燒不完全，而使炭粒排入空中形成黑煙。煤中不可燃成分如灰分，燃燒中部分留于灰渣，部分隨煙氣排入大氣形成煙塵，不同灰分的煤其煙塵量也有很大差別。按煙塵粒徑不同可分為降塵和飄塵，后者可以長(zhǎng)期不降落且可輸送距離更遠(yuǎn)。
煙塵可致人體呼吸道疾病，或作為其他污染物及細(xì)菌載體。還可影響植物生長(zhǎng)及降低大氣的能見(jiàn)度。防治方法是改進(jìn)燃燒設(shè)備和燃燒方式，減少煙塵排放量，還要安裝除塵裝備，降低煙塵排放濃度。
煤炭開(kāi)采方法
矸石排放
煤礦生產(chǎn)排放量最大的固體廢物， 也是中國(guó)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(guó)煤矸石年排放量大約在1、5 億~2、0 億噸之間。截止2002 年底， 全國(guó)煤矸石積存量約34億噸，占地2、6 萬(wàn)公頃， 是中國(guó)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(guó)煤矸石綜合利用量為1、35 億噸， 利用率54%。
礦井排水
在煤礦建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中，各種類型的水源水會(huì)通過(guò)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(guò)程中， 2004 年全國(guó)煤礦礦井水排放約30 億m³，平均每噸煤涌水量約為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(kāi)采前和開(kāi)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(guò)程中， 井下巷道每秒鐘都需要數(shù)十萬(wàn)乃至數(shù)百萬(wàn)立方米的空氣，它們主要是通過(guò)礦井通風(fēng)來(lái)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(guó)煤層瓦斯資源量為3×106 。2002 年中國(guó)重點(diǎn)煤礦煤層瓦斯產(chǎn)生量為9773、37，其中利用瓦斯量為517、49 ，利用率5%左右。
開(kāi)采造成的生態(tài)破壞
傳統(tǒng)煤炭開(kāi)采忽略其它共生、伴生礦物的開(kāi)采、加工、利用， 造成了資源的浪費(fèi)。中國(guó)煤系共生、伴生20 多種礦產(chǎn)，絕大多數(shù)沒(méi)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。
煤炭開(kāi)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(kāi)采引起的地表塌陷面積已達(dá)40萬(wàn)hm2，且平均每年以1、5 萬(wàn)hm2 的速度增加。
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