煤炭

    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。一種固體可燃有機巖，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)有西漢時用煤餅煉鐵的遺址�！渡胶＝�(jīng)》中稱煤為石涅，魏、晉時稱煤為石墨或石炭。明代李時珍的《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。
    煤炭是一種可以用作燃料或工業(yè)原料的礦物。它是古代植物經(jīng)過生物化學(xué)作用和地質(zhì)作用而改變其物理、化學(xué)性質(zhì)，由碳、氫、氧、氮等元素組成的黑色固體礦物。煤作為一種燃料，早在800年前就已經(jīng)開始。煤被廣泛用作工業(yè)生產(chǎn)的燃料，是從18世紀(jì)末的產(chǎn)業(yè)革命開始的。隨著蒸汽機的發(fā)明和使用，煤被廣泛地用作工業(yè)生產(chǎn)的燃料，給社會帶來了前所未有的巨大生產(chǎn)力，推動了工業(yè)的向前發(fā)展，隨之發(fā)展起煤炭、鋼鐵、化工、采礦、冶金等工業(yè)。煤炭熱量高，標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量為7000大卡／千克。而且煤炭在地球上的儲量豐富，分布廣泛，一般也比較容易開采，因而被廣泛用作各種工業(yè)生產(chǎn)中的燃料。
    煤炭除了作為燃料以取得熱量和動能以外，更為重要的是從中制取冶金用的焦炭和制取人造石油，即煤的低溫干餾的液體產(chǎn)品——煤焦油。經(jīng)過化學(xué)加工，從煤炭中能制造出成千上萬種化學(xué)產(chǎn)品，所以它又是一種非常重要的化工原料，如我國相當(dāng)多的中、小氮肥廠都以煤炭作原料生產(chǎn)化肥。我國的煤炭廣泛用來作為多種工業(yè)的原料。大型煤炭工業(yè)基地的建設(shè)，對我國綜合工業(yè)基地和經(jīng)濟區(qū)域的形成和發(fā)展起著很大的作用。此外，煤炭中還往往含有許多放射性和稀有元素如鈾、鍺、鎵等，這些放射性和稀有元素是半導(dǎo)體和原子能工業(yè)的重要原料。
    現(xiàn)在雖然煤炭的重要位置已被石油所代替，但在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，由于石油的日漸枯竭，必然走向衰敗，而煤炭因為儲量巨大，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。
　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)有西漢時用煤餅煉鐵的遺址�！渡胶＝�(jīng)》中稱煤為石涅，魏、晉時稱煤為石墨或石炭。明代李時珍的《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。
    構(gòu)成煤炭有機質(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，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、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，還影響焦炭和鋼鐵的質(zhì)量。所以，“硫分”含量是評價煤質(zhì)的重要指標(biāo)之一。
　煤中的有機質(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”，它是由各種碳氫化合物、氫氣、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，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”對煤炭的加工利用有很大影響。水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，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渣，是重要的煤質(zhì)指標(biāo)�；曳种饕獊碜悦禾恐胁豢扇紵�的礦物質(zhì)。礦物質(zhì)燃燒灰化時要吸收熱量，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較低。