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动力煤基础介绍--第1页
1.1煤炭的定义
煤炭是植物遗体埋藏在地下经过漫长复杂的生物化学、地球化学和物理化学作用转化而
成的一种固体可燃矿产。我国古代曾称煤炭为石涅,或称石炭。它不仅是工农业和人民生活
不可缺少的主要燃料,而且还是冶金、化工、医药等部门的重要原料。
随着近代科学技术的发展和新工艺、新方法的应用,煤炭的用途和综合利用价值将会越
来越大。美国国际能源署(IEA)在《国际能源展望2008》中预测,从2006到2030年,世
界煤炭需求年均增长2%,煤炭在全球能源消费总量中的比例将稳定上升至2030年的29%。
在我国,煤炭始终是支撑经济社会发展最重要的基础能源之一,我国《能源中长期发展规划
纲要(2004~2020年)》,确定了以煤炭为主体,电力为中心,油气和新能源全面发展的
战略。由此可见,煤炭资源的开发利用对我国乃至世界都具有举足轻重的作用。
1.2煤炭的形成与分类
1.2.1煤炭的形成
根据成煤的原始物质和条件不同,自然界的煤可分为三大类,即腐植煤、残植煤和腐泥
煤,其中腐植煤在自然界中分布最广,储藏量最大,也在煤炭利用和化学加工方面占有主要
地位,本文主要以腐植煤为例介绍煤炭的形成。
大量的科学研究证明,煤是由植物变来的。大约三十多亿年以前,地球上就已经有单细
胞低等植物存在了。在整个地质年代中的某些时期内,由于地球的气候温暖、潮湿,而且有
丰富的矿物养料,因此植物生长得特别高大和繁茂。这些群落生长的陆生植物,构成了成煤
的物质基础。在漫长的地质年代里,地球的造山运动和地壳不断的变动,使有些群落生长的
植物随着地壳下沉,后来慢慢地被水淹没,或者被山石覆盖。在多水缺氧的情况下,堆积在
水中的植物残骸受一种厌氧细菌(不靠空气而靠夺取植物遗体里的养分而生成的微生物)
的作用,脱去不稳定的含氧物质(一般以二氧化碳和水的形式除去),使残留物的氧和氢的
含量减少,碳含量相对增高。与此同时,植物残骸还受到其他生物化学作用,产生大量的腐
植酸和沥青类物质。这种既含有植物残骸未被分解的组成部分(如根、茎、叶、树皮等),又
含有腐植酸,而且碳含量比植物残骸高、水分比较大的物质称为泥炭。在泥炭形成的过程中,
往往出现植物生死交替和地壳不断变动的情况。如果地壳垂直下沉的速度与泥炭堆积的速度
差不多,泥炭层就会不断地变厚;如果地壳垂直下沉的速度比泥炭堆积的速度大,随着时间
的推移,泥炭层的上面就会被沙土覆盖而形成顶板。顶板愈厚,泥炭受压力和地热的作用愈
大。地热和压力的作用,使泥炭中的腐植酸转变为腐植质;腐植质进一步受压力和温度的作
用,使得大分子缩合和芳构化程度高,C/H原子比增大,氢和氧的含量减少,久而久之泥炭
全部转变为变质程度不同的煤。
当泥炭被其他沉积物覆盖后,泥炭化作用即告结束,生物化学作用逐渐减弱以至停止,
从而开始了从泥炭经褐煤和烟煤转变为无烟煤的煤化阶段。煤化阶段又分为成岩作用和变质
作用两个阶段。
1、成岩作用阶段
动力煤基础介绍--第1页
动力煤基础介绍--第2页
一般认为从泥炭转变为褐煤的过程为成岩过程。由于地壳运动,泥炭层形成后发生下沉,
如果泥炭层的下沉速度和植物的生长速度相匹配,就会形成很厚的泥炭层。但当地壳下沉的
速度大于植物遗体的堆积速度时,泥炭的堆积就会停止,代之以黏土和泥沙的堆积。这些黏
土和泥沙在长期的地质因素作用(如搬运、沉积和固结成岩等)下逐渐形成了坚实的顶板。这
样,泥炭层就从地表或地表附近转入地下成为埋藏泥炭。由于受到顶板和上盖岩层的压力,
另外也受到一定温度的作用,埋藏泥炭被压实和脱水,并发生分解和缩聚反应逐渐转变为褐
煤。当地层继续下沉和顶板继续加厚时,由于温度明显升高,煤质的变化从成岩作用阶段转
入
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