煤炭故事

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简介

煤炭似乎是一种富含碳的致密物质，通常呈棕色/黑色，起源于层状沉积岩。它是最重要的主要化石燃料之一。据描述，它含有 50% 的总碳含量（按重量计），是由经过改造的植物残留物，主要是泥炭沉积物的压缩和硬化产生的。由于植物物质、煤化程度和杂质谱的差异，存在多种类型的煤。在 17 世纪，法国探险家和皮毛商人在新不伦瑞克省南部大湖海岸附近发现了北美煤层。煤矿床出现在河流流入湖泊的任何地方，但也可以用手从地表以及从岩石中挖出的洞穴中挖掘出来。煤炭并非我们最丰富的化石燃料，但它也拥有最悠久的历史。

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什么是煤炭？

煤炭似乎是一种闪闪发光的黑色岩石。煤炭蕴藏着巨大的能量。一旦煤炭燃烧，它就会释放热能和光能。洞穴居民使用煤炭取暖，后来也用于烹饪。因为它比木材燃烧效果更好，而且不需要经常补充，所以使用起来非常简单。在 19 世纪，人们开始使用煤炭来取暖。煤炭被用作火车和船舶的燃料。如今，我们主要用煤炭发电。泥炭、无烟煤、褐煤和烟煤是煤炭的四种主要类型或等级。

煤炭的故事是什么？

植物死亡后沉入湿地的底部。多年来，大量的植被被泥土和水覆盖。重量使它们压缩。热量和压力最终将这些植物进一步转化为煤炭。由于煤炭是由植物形成的，而植物从太阳获取能量，因此煤炭中的能量也来源于太阳。如今使用的煤炭形成于数百万年前。我们不可能在这么短的时间内产生那么多。这就是为什么煤炭被称为不可再生资源。

煤炭是如何形成的？

煤炭的形成分为四个阶段：泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤。这个步骤取决于植物残骸沉积的环境 - 压力和热量越大，煤的等级越高。等级较高的煤比等级较低的煤密度更大，水分和气体含量很少，但热值很高。

步骤 1 - 泥炭

煤炭形成的第一阶段是泥炭。泥炭确实是一种纤维状、泥泞、海绵状的物质，包含可见的植物残骸。它含有大量的水，但在使用前必须彻底干燥。因此，它很少被用作加热材料。泥炭继续以强烈的火焰燃烧，并产生大量烟雾。

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步骤 2 - 褐煤

第二步是褐煤，当泥炭因沉积物积累而受到更大的垂直载荷时，就会产生褐煤。褐煤确实是一种深褐色的物质，与泥炭相同，并且包含植物残骸。它可以在许多地区获得，并且仅在没有足够有效的燃料时才会使用。它很容易碎裂，而且在使用前可能从未被运输或处理过。

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步骤 3 - 烟煤

第三阶段是烟煤。额外的压力使其压缩，几乎所有植物生命的迹象都消失了。烟煤有时被称为“软煤”，是开普布雷顿岛上存在的类型，也是我们最丰富的燃料。它被广泛用作工业中的热能形式。

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步骤 4 - 无烟煤

无烟煤，煤炭合成的第四步，由于其硬度和强烈的光泽，通常被称为“硬煤”。它似乎是由于压力和温度的共同增加而形成的。无烟煤燃烧时会产生短暂的火焰和少量烟雾。

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煤炭是如何开采的？

• 它来自地下矿床，这些矿床要么是矿石层，要么足够宽，可以盈利地开采。

• 采矿可以通过两种方式之一进行：地下或露天。矿床的总深度决定了开采类型。

• 采矿过程使用垂直隧道到达资源，而地表和露天采矿则清除矿藏上方的泥土和岩石。

• 地表采矿比地下采矿成本更低。这就是为什么地表采矿更为普遍的原因。

煤炭的用途

• 煤炭现在被用作烹饪燃料以及热源，特别是在寒冷的气候和发展中国家。它提供了一种更便宜的烹饪和热量生产方式，在液化石油气和沼气不可用的地方。

• 它通常作为日常商品（如钢铁和铁）制造中的基本元素。在钢铁行业，煤炭已被间接用于生产钢铁。

• 它存在于多个行业中，用于生产各种各样的产品。煤炭用于各种行业，包括水泥、造纸、化工和制药生产。化工行业使用煤炭生产一系列原材料，包括苯、硫酸钠等。

• 碳纤维是由煤炭合成的。它确实是制造稳定器、运动器材甚至山地摩托车中最坚固、最轻便的材料。

• 它有助于发展氧化铝厂。

• 它可以转化为气体或液体，可以用来为汽车、摩托车和船舶等车辆提供动力。

• 它主要用作燃烧过程中的燃料以产生能量。热煤通常用于发电厂发电。

• 煤炭用于制造活性炭。活性炭用于空气和水净化过滤器，以及肾脏透析技术。

• 活性炭已被用于制造化妆品和面部护理产品。

结论

煤炭，一种富含碳的物质，通常呈黑色，也可能是棕色，在多层岩石沉积物中被观察到。它是最重要的化石燃料之一，并且可能在全球各地被发现。煤炭通过数千年的热量和压力作用于古老沼泽湿地中积累的植物而形成。它的体积、厚度、硬度和密度各不相同。它不断被用作燃料、灰烬来源以及生产各种化学物质，这些化学物质用于染料、润滑剂和药品的合成。对其他能源形式的探索有时会重新引发人们对将煤炭加工成液体燃料的关注；煤液化方法在 20 世纪初也被人们认识到。

常见问题

Q1. 煤炭对环境的影响是什么？

A1. 颗粒物污染、地表臭氧、酸雨和烟雾都是使用煤炭作为能源形式的所有生态弊端。在使用燃油燃烧煤炭后，飞灰颗粒物被排放到大气中，导致空气污染问题。

Q2. 煤炭的化学式是什么？

A2. 无烟煤、烟煤、次烟煤和褐煤是煤炭的四种类型。化学研究产生了烟煤的经验式，如 $\mathrm{C_{137}H_{97}O_{9}NS}$，以及无烟煤的经验式，如 $\mathrm{C_{240}H_{90}O_{4}NS}$。

Q3. 煤炭含有哪些污染物？

A3. 煤炭中含有硫和氮等杂质。这些污染物在煤炭燃烧时会排放到空气中。

Q4. 印度增长最快的煤炭行业是哪个？

答：塔尔切尔煤田是印度主要的煤炭储备地，经常被称为印度的“黑色钻石”。塔尔切尔地区以拥有全国最高品质的动力煤而闻名。

Q5. 为什么煤被称为“黑色黄金”？

答：这似乎是由于高压和高温造成的。它也是一种易燃物质，用于合成当今60%的电力。煤炭与黄金一样，不可再生且需求量很大。由于类似的特性，煤炭通常被称为“黑色黄金”。