煤炭是怎样形成的
煤炭是怎样形成的
煤炭主要被人类开采用作燃料，对于煤炭的形成，很多人都想知道其中的原因。接下来就跟着学习啦小编一起去看看煤炭的形成原因吧。
煤炭的形成
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃沉积岩，这就是煤炭的形成过程。 一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快，植物遗骸堆积得厚，这座煤矿的煤层就厚，反之，地壳下降的速度缓慢，植物遗骸堆积的薄，这座煤矿的煤层就薄。又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂，有一些煤层埋到地下更深的地方，有的又被排挤到地表，甚至露出地面，比较容易被人们发现。还有一些煤层相对比较薄，而且面积也不大，所以没有开采价值，有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。
煤炭是这样形成的吗?有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。一座大的煤矿，煤层很厚，煤质很优，但总的来说它的面积并不算很大。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然堆积而成的，它的面积应当是很大的。因为在远古时期地球上到处都是森林和草原，因此，地下也应当到处有储存煤炭的痕迹;煤层也不一定很厚，因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质，又会被植物吸收，如此反复，最终被埋入地下时也不会那么集中，土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。
但是，无可否认的事实和依据，煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的，这是颠簸不破的真理，只要仔细观察一下煤块，就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹;如果把煤切成薄片放到显微镜下观察，就能发现非常清楚的植物组织和构造，而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西，有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。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。
煤炭的分析
——优势
2010年下半年，随着国家政策的实施，煤炭产业集中度将明显提高，产业结构得到优化，煤炭工业的规模化、机械化、现代化水平明显提高，为煤炭产业优化升级奠定了重要基础。
——劣势
技术及安全水平落后。由于我国煤层赋存条件复杂，井工开采比例大，中小型矿井数量多，导致了煤炭开采技术水平的多层次性，煤矿整体技术水平和安全生产水平还相对落后，煤炭 资源洁净开发利用研究起步晚，技术不够成熟，大量煤炭直接燃烧而造成的环境污染还相当严重。要解决煤炭工业健康发展的一系列重大问题，必须依靠技术进步与创新，全面提升煤炭工业 的整体技术水平。
——机会
根据低碳经济策，国家淘汰煤炭落后产能，甚至关闭小煤矿，不准新建煤矿，更有利于上市公司减少竞争，有利于提高集中度，有利效益的大幅提高。
——风险
新技术应用风险。环境与气候变化问题对煤炭消费构成严重的压力，为了解决该问题对煤炭行业发展带来的负面影响，需要大力发展洁净煤技术和煤炭的产品加工转化等技术。
洁净煤技术，主要包括煤炭的洗选、脱硫燃烧等，目前已经有相对比较成熟的技术，但是今后还面临低氮燃烧和固炭技术的开发应用，目前存在较大困难。
煤炭所含的元素
构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。
中国煤炭资源分布图碳、氢、氧是煤炭有机质的主体，占95%以上;煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的元素，氧是助燃元素。煤炭燃烧时，氮不产生热量，在高温下转变成氮氧化合物和氨，以游离状态析出。硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分，其中以硫最为重要。煤炭燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫(SO2)，随烟气排放，污染大气，危害动、植物生长及人类健康，腐蚀金属设备;当含硫多的煤用于冶金炼焦时，还影响焦炭和钢铁的质量。所以，“硫分”含量是评价煤质的重要指标之一。
煤中的有机质在一定温度和条件下，受热分解后产生的可燃性气体，被称为“挥发分”，它是由各种碳氢化合物、氢气、一氧化碳等化合物组成的混合气体。挥发分也是主要的煤质指标，在确定煤炭的加工利用途径和工艺条件时，挥发分有重要的参考作用。煤化程度低的煤，挥发分较多。如果燃烧条件不适当，挥发分高的煤燃烧时易产生未燃尽的碳粒，俗称“黑烟”;并产生更多的一氧化碳、多环芳烃类、醛类等污染物，热效率降低。因此，要根据煤的挥发分选择适当的燃烧条件和设备。
煤中的无机物质含量很少，主要有水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值。矿物质是煤炭的主要杂质，如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等，其中大部分属于有害成分。
“水分”对煤炭的加工利用有很大影响。水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤炭中的水分可分为外在水分和内在水分，一般以内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大，水分含量越高。
“灰分”是煤炭完全燃烧后剩下的固体残渣，是重要的煤质指标。灰分主要来自煤炭中不可燃烧的矿物质。矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而灰分越高，煤炭燃烧的热效率越低;灰分越多，煤炭燃烧产生的灰渣越多，排放的飞灰也越多。一般，优质煤和洗精煤的灰分含量相对较低。
煤炭的分类
煤炭是世界上分布最广阔的化石能资源，主要分为烟煤和无烟煤、次烟煤和褐煤等四类。世界煤炭可采储量的60%集中在美国(25%)、前苏联地区(23%)和中国(12%)，此外，澳大利亚、印度、德国和南非4 个国家共占29%，上述7 国或地区的煤炭产量占世界总产量的80%，已探明的煤炭储量在石油储量的63 倍以上，世界上煤炭储量丰富的国家同时也是煤炭的主要生产国。[5]
根据国家科委推荐的《中国煤炭分类方案》，我国煤炭分为十大类，一般将瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘结、不粘结、长焰煤等统称为烟煤;贫煤称为半无烟煤;挥发分大于40%的称为褐煤。
无烟煤可用于制造煤气或直接用作燃料，烟煤用于炼焦、配煤、动力锅炉和气化工业;褐煤一般用于气化、液化工业、动力锅炉等。
煤炭分类表(以炼焦用煤为主)
褐煤
多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏松;含挥发分40%左右，燃点低，容易着火，燃烧时上火快，火焰大，冒黑烟;含碳量与发热量较低(因产地煤级不同，发热量差异很大)，燃烧时间短，需经常加煤。
烟煤
一般为粒状、小块状，也有粉状的，多呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分30%以上，燃点不太高，较易点燃;含碳量与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长;大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。
无烟煤
有粉状和小块状两种，呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少，质地紧密，固定碳含量高，可达80%以上;挥发分含量低，在10%以下，燃点高，不易着火;但发热量高，刚燃烧时上火慢，火上来后比较大，火力强，火焰短，冒烟少，燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用，以减轻火力强度。
1989年10月 ，国家标准局发布《中国煤炭分类国家标准 》(GB5751-86)，依据干燥无灰基挥发分Vdaf、粘结指数G、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度 b、煤样透光性P、煤的恒湿无灰基高位发热量Qgr，maf，包括干燥无灰基氢含量Hdaf在内的7项指标，将煤分为14类。即褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。
国标煤炭分类
国标把煤分为三大类，即无烟煤、烟煤和褐煤，共29 个小类。无烟煤分为3个小类，数码为01、02、03,数码中的“0”表示无烟煤，个位数表示煤化程度，数字小表示煤化程度高;烟煤分为12 个煤炭类别，24 个小类，数码中的十位数(1~4)表示煤化程度，数字小表示煤化程度高;个位数(1~6)表示粘结性，数字大表示粘结性强;褐煤分为2 个小类，数码为51、52,数码中的“5”表示褐煤，个位数表示煤化程度，数字小表示煤化程度低。
在各类煤的数码编号中，十位数字代表挥发分的大小，如无烟煤的挥发分最小，十位数字为0,褐煤的挥发分最大，十位数字为5,烟煤的十位数字介于1~4之间，个位数字对烟煤类来说，是表征其粘结性或结焦性好坏，如个位数字越大，表征其粘结性越强,如个位数字为6 的烟煤类，都是胶质层最大厚度Y 值大于25mm 的肥煤或气肥煤类，个位数为1 的烟煤类，都是一些没有粘结性的煤，如贫煤、不粘煤和长烟煤。个位数字为2~5 的烟煤，他们的粘结性随着数码的增大而增强。
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