煤炭是怎么形成的
現(xiàn)在天然氣普及,小編記得小時候在街上還有伏著兩擔(dān)蜂窩煤叫賣的人,大街小巷在下午都充滿著燒煤的味道。那么你對煤炭知道多少呢?它對于社會的影響有些什么呢?下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細(xì)介紹煤炭是怎么形成的。
煤炭是怎么形成的:
煤炭是千百萬年來植物的枝葉和根莖,在地面上堆積而成的一層極厚的黑色的腐植質(zhì),由于地殼的變動不斷地埋入地下,長期與空氣隔絕,并在高溫高壓下,經(jīng)過一系列復(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)造運動使原來水平的煤層發(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)。還有一些煤層相對比較薄,而且面積也不大,所以沒有開采價值,有關(guān)煤炭的形成至今尚未找到更新的說法。
煤炭是這樣形成的嗎?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),但總的來說它的面積并不算很大。如果是千百萬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。因為在遠(yuǎn)古時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Υ婷禾康暮圹E;煤層也不一定很厚,因為植物的枝葉、根莖腐爛變成腐植質(zhì),又會被植物吸收,如此反復(fù),最終被埋入地下時也不會那么集中,土層與煤層的界限也不會劃分得那么清楚。
但是,無可否認(rèn)的事實和依據(jù),煤炭千真萬確是植物的殘骸經(jīng)過一系統(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,而且有時在煤層里還保存著像樹干一類的東西,有的煤層里還包裹著完整的昆蟲化石。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)變成腐泥的過程。
腐泥是一種富含水和瀝青質(zhì)的淤泥狀物質(zhì)。冰川過程可能有助于成煤植物遺體匯集和保存。
煤炭的開采方法:
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,全國煤矸石積存量約34億噸,占地2.6 萬公頃,是中國工業(yè)固體廢物中產(chǎn)出量和累計積存量最大的固體廢物。2004 年,全國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)過程中,各種類型的水源水會通過不同的途徑進(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,在采煤過程中, 2004 年全國煤礦礦井水排放約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)
在煤炭開采前和開采中抽放瓦斯氣, 是保證煤礦安全的重要措施。但將抽放的瓦斯排入大氣,會產(chǎn)生強烈的溫室效應(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)過程中, 井下巷道每秒鐘都需要數(shù)十萬乃至數(shù)百萬立方米的空氣,它們主要是通過礦井通風(fēng)來完成, 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)評價估算, 全國煤層瓦斯資源量為3×106 。2002 年中國重點煤礦煤層瓦斯產(chǎn)生量為9773.37,其中利用瓦斯量為517.49 ,利用率5%左右。
開采造成的生態(tài)破壞
傳統(tǒng)煤炭開采忽略其它共生、伴生礦物的開采、加工、利用, 造成了資源的浪費。中國煤系共生、伴生20 多種礦產(chǎn),絕大多數(shù)沒有利用, 另外礦物的隨意存放丟棄還會造成環(huán)境污染,破壞生態(tài)環(huán)境。
煤炭開采破壞了地殼內(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。每年因開采引起的地表塌陷面積已達(dá)40萬hm2,且平均每年以1.5 萬hm2 的速度增加。
煤炭分類:
煤炭是世界上分布最廣闊的化石能資源,主要分為煙煤和無煙煤、次煙煤和褐煤等四類。世界煤炭可采儲量的60%集中在美國(25%)、前蘇聯(lián)地區(qū)(23%)和中國(12%),此外,澳大利亞、印度、德國和南非4 個國家共占29%,上述7 國或地區(qū)的煤炭產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的80%,已探明的煤炭儲量在石油儲量的63 倍以上,世界上煤炭儲量豐富的國家同時也是煤炭的主要生產(chǎn)國。
煤炭分類表根據(jù)國家科委推薦的《中國煤炭分類方案》,我國煤炭分為十大類,一般將瘦煤、焦煤、肥煤、氣煤、弱粘結(jié)、不粘結(jié)、長焰煤等統(tǒng)稱為煙煤;貧煤稱為半無煙煤;揮發(fā)分大于40%的稱為褐煤。無煙煤可用于制造煤氣或直接用作燃料,煙煤用于煉焦、配煤、動力鍋爐和氣化工業(yè);褐煤一般用于氣化、液化工業(yè)、動力鍋爐等。煤炭分類表(以煉焦用煤為主)
類別
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無煙煤
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貧煤
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瘦煤
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焦煤
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肥煤
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氣煤
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弱粘
結(jié)煤
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不粘
結(jié)煤
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長焰煤
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褐煤
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揮發(fā)分
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0~10
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>10~20
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>14~20
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14~30
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26~37
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>30
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>20~37
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>20~37
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>37
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>40
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焦渣特征
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-
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0(粉狀)
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0(成塊)
8~20
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12~25
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12~25
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9~25
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0(成塊)~8
0(成塊)~9
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0(粉狀)
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0~5
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-
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煤炭粒度分類
分類
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特大塊
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大塊
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中塊
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小塊
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末煤
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混煤
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粒度(mm)
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>100
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50~100
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25~50
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13~25
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0~13
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0~50
0~100
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褐煤多為塊狀,呈黑褐色,光澤暗,質(zhì)地疏松;含揮發(fā)分40%左右,燃點低,容易著火,燃燒時上火快,火焰大,冒黑煙;含碳量與發(fā)熱量較低(因產(chǎn)地煤級不同,發(fā)熱量差異很大),燃燒時間短,需經(jīng)常加煤。
煙煤一般為粒狀、小塊狀,也有粉狀的,多呈黑色而有光澤,質(zhì)地細(xì)致,含揮發(fā)分30%以上,燃點不太高,較易點燃;含碳量與發(fā)熱量較高,燃燒時上火快,火焰長,有大量黑煙,燃燒時間較長;大多數(shù)煙煤有粘性,燃燒時易結(jié)渣。
無煙煤有粉狀和小塊狀兩種,呈黑色有金屬光澤而發(fā)亮。雜質(zhì)少,質(zhì)地緊密,固定碳含量高,可達(dá)80%以上;揮發(fā)分含量低,在10%以下,燃點高,不易著火;但發(fā)熱量高,剛?cè)紵龝r上火慢,火上來后比較大,火力強,火焰短,冒煙少,燃燒時間長,粘結(jié)性弱,燃燒時不易結(jié)渣。應(yīng)摻入適量煤土燒用,以減輕火力強度。1989年10月 ,國家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布《中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn) 》(GB5751-86),依據(jù)干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf、粘結(jié)指數(shù)G、膠質(zhì)層最大厚度Y、奧亞膨脹度 b、煤樣透光性P、煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量Qgr,maf,包括干燥無灰基氫含量Hdaf在內(nèi)的7項指標(biāo),將煤分為14類。即褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、氣煤、氣肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧瘦煤、貧煤和無煙煤。
國標(biāo)煤炭分類國標(biāo)把煤分為三大類,即無煙煤、煙煤和褐煤,共29 個小類。無煙煤分為3個小類,數(shù)碼為01、02、03,數(shù)碼中的“0”表示無煙煤,個位數(shù)表示煤化程度,數(shù)字小表示煤化程度高;煙煤分為12 個煤炭類別,24 個小類,數(shù)碼中的十位數(shù)(1~4)表示煤化程度,數(shù)字小表示煤化程度高;個位數(shù)(1~6)表示粘結(jié)性,數(shù)字大表示粘結(jié)性強;褐煤分為2 個小類,數(shù)碼為51、52,數(shù)碼中的“5”表示褐煤,個位數(shù)表示煤化程度,數(shù)字小表示煤化程度低。在各類煤的數(shù)碼編號中,十位數(shù)字代表揮發(fā)分的大小,如無煙煤的揮發(fā)分最小,十位數(shù)字為0,褐煤的揮發(fā)分最大,十位數(shù)字為5,煙煤的十位數(shù)字介于1~4之間,個位數(shù)字對煙煤類來說,是表征其粘結(jié)性或結(jié)焦性好壞,如個位數(shù)字越大,表征其粘結(jié)性越強,如個位數(shù)字為6 的煙煤類,都是膠質(zhì)層最大厚度Y 值大于25mm 的肥煤或氣肥煤類,個位數(shù)為1 的煙煤類,都是一些沒有粘結(jié)性的煤,如貧煤、不粘煤和長煙煤。個位數(shù)字為2~5 的煙煤,他們的粘結(jié)性隨著數(shù)碼的增大而增強。