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煤中的元素及其利用

煤为不可再生的资源。煤是古代植物埋藏在地下经历了

复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿

产，一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，

埋藏后再经地质作用转变而成。俗称煤炭。中国是世界上最

早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址中，就发现有煤制

工艺品，河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。

《山海经》中称煤为石涅，魏、晋时称煤为石墨或石炭。明

代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。希腊和古罗

马也是用煤较早的国家，希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前

约300年著有《石史》，其中记载有煤的性质和产地；古

罗马大约在2000年前已开始用煤加热。

煤主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，碳、氢、

氧三者总和约占有机质的95%以上，是非常重要的能源，也

是冶金、化学工业的重要原料，有褐煤、烟煤、无烟煤、半

无烟煤这几种分类。著名作家朱自清也曾以煤为标题写过一

首诗，赋予其独特的象征意义。

我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，不仅储量

大，分布广，而且种类齐全，煤质优良，为我国工业现代化

提供了极为有利的条件。截至2011年，中国是世界上煤炭

产量最大的国家，煤炭产量32.4亿吨，相当于1800.4，占

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世界比例高达48.3%；其次是美国，占世界产量比例为14.8%；

排名第三的是澳大利亚，占世界产量比例为6.3%；印度和印

尼则分别排名第四五，占世界产量比例分别是5.8%和5.0%。

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由此可见，作为我国第一能源，煤炭的合理开发和利用

对发展国民经济和提高人民生活水平起着极其重要的作用。

煤的形成

在地表常温、常压下，由堆积在停滞水体中的植物遗体

经泥炭化作用或腐泥化作用，转变成泥炭或腐泥；泥炭或腐

泥被埋藏后，由于盆地基底下降而沉至地下深部，经成岩

作用而转变成褐煤；当温度和压力逐渐增高，再经变质作用

转变成烟煤至无烟煤。泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽

中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。腐泥化作用是指

低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。

腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。冰川过程可能有

助于成煤植物遗体汇集和保存。

在整个地质年代中，全球范围内有三个大的成煤期：

(1)古生代的石炭纪和二叠纪，成煤植物主要是孢子植

物。主要煤种为烟煤和无烟煤。

(2)中生代的侏罗纪和白垩纪，成煤植物主要是裸子植

物。主要煤种为褐煤和烟煤。

(3)新生代的第三纪，成煤植物主要是被子植物。主要

煤种为褐煤，其次为泥炭，也有部分年轻烟煤。

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煤的用途

煤是重要能源，也是冶金、化学工业的重要原料。主要

用于燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等。①燃烧。

煤炭是人类的重要能源资源，任何煤都可作为工业和民用燃

料。②炼焦。把煤置于干馏炉中，隔绝空气加热，煤中有机

质随温度升高逐渐被分解，其中挥发性物质以气态或蒸气状

态逸出，成为焦炉煤气和煤焦油，而非挥发性固体剩留物即

为焦炭。焦炉煤气是一种燃料，也是重要的化工原料。煤焦

油可用于生产化肥、农药、合成纤维、合成橡胶、油漆、染

料、医药、炸药等。焦炭主要用于高炉炼铁和铸造，也可用

来制造氮肥、电石。电石是塑料、合成纤维、合成橡胶等合

成化工产品。③气化。气化是指转变为可作为工业或民用燃

料以及化工合成原料的煤气。④低温干馏。把煤或油页岩置

于550℃左右的温度下低温干馏可制取低温焦油和低温焦

炉煤气，低温焦油可用于制取高级液体燃料和作为化工原

料。⑤加氢液化。将煤、催化剂和重油混合在一起，在高温

高压下使煤中有机