第二章第三节煤炭

第二章第三节煤炭
•新疆高昌故城出土的唐代煤精方盒（a） • 盒内装的波斯萨珊王朝银币（ b）
第二章第三节煤炭
二、煤的形成及分类
•（一）煤的形成 • 煤是最丰富的化 石燃料，在距今3亿 年前的古生代石炭 纪，生长着大量的 植物。
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• 这些生物死后，残骸在地 下经长期的堆积、埋藏，在高 温、高压、缺氧条件下，经过 复杂的物理化学变化而形成的。 这一过程称成煤作用。
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• 煤炭资源的分布区域： 华北地区最多，占全国保有储量的49.25％； 西北地区（30.39％）； 西南地区（8.64％）； 华东地区（5.7％）； 中南地区（3.06％）； 东北地区（2.97分类
•（1）煤质特征 • 判别煤炭质量优劣的指标很多，其中最主要 的指标为煤的灰分含量和硫分含量。
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出土煤雕
• 中国的煤精雕刻，历史悠久、源远流长，考古 出土大批实物资料证实，早在六七千年以前的新石 器时代晚期，我们的祖先就用煤精磨制出了古朴的 用品；从新石器时代晚期起直下唐宋时期的几千年 中，中国的煤雕工艺一直延绵不衰，出土的煤精制 品遍及全国广大地区。据已经发现和见到的调查、 发掘资料初步统计，10个省区30多个县市数十处 古墓、遗址中出土的煤精制品和坯料、煤块等，共 计已有550多件。
•
真龙被困关门窑，
•
过街塔下好心焦。
•
血染煤石传圣旨，
•
快快还我大清朝。
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• 诗的落款是“康熙御血题记”，再说，朝廷 的大臣们找不见皇帝，一个个急得团团转，立 即派人四出查巡，忽然在景山煤堆上发现了一 块写着血字的煤石，才知道皇帝被困在煤窑里 边了上。
• 后来，人们就把康熙皇帝写的那块煤石称为 “御血石”，还在过街塔西边修了一座石佛寺， 把血石供奉在寺内听人祭祀。这个故事，以特 殊情节揭示了门头沟一带窑主的凶残。
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• 陕西风翔高庄、 马家庄、大邑丘龙等 地春秋战国时期的古 墓中。
•西周国都丰镐遗址出土的炭精环
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•河南陕县出土的东汉炭精小 羊
•四川奉节出土的西汉炭精发饰
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•陕西西安出土的东汉 炭精耳珰
•甘 肃 嘉 峪 关 出 土 的 晋代煤精猪
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•四川昭化出土的南北朝炭精狮
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• 明代科学家宋应星所著《天工开物》中详细地介 绍了当时的采煤技术：
• “凡取煤经历久者，从土面能辨有无之色，然后 挖掘，深至五丈许，方始得煤。初见煤端时，毒气灼 人，有将巨竹凿去中节，尖锐其末，插入炭中，其毒 烟从竹中透上。人从其下施攫拾取者，或一井而下； 炭纵横广有，则随其左右阔取。其上支板，以防压崩 耳……”
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•（1）泥炭
• 煤化最浅的可燃矿物，其含碳量约为55％～ 60％，氧含量约为30％，在干燥情况下很容易燃 烧。另外泥炭中含有大量腐殖酸类物质，经过加 工，可以作农作物肥料和生长激素。
•（2）褐煤
• 泥炭进一步煤化的产物，很容易燃烧，适宜于 作为发电燃料，也可用于气化，生成合成原料气 或城市煤气。
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• 走着走着，闻 到一股股烂肉的臭 味，他借着油灯的 微弱光亮仔细一看， 不由得大吃一惊，
• 原来臭味是坑道边上一些死人腐烂的气味，心里 发怵了。于是他焦急地要回皇城，立即降旨查封这些 关门窑。
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• 康熙皇帝一心想着爬出坑口返回城里，施展他的 权威，却忘记了这儿是关门窑，眼下已身不由己了。 当他刚向坑口爬行时，冷不防挨了一鞭子，被脚踢得 滚了下来，这时他一怔靖醒过来了，想走走不了了。 于是主意来了，他一狠心张嘴咬破了中指，用自己的 鲜血在煤石上写了几句诗：
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• 无烟煤质地坚硬，燃烧时几乎无烟、耐燃。 • 埋在地下的时间愈久，煤含水及其它挥发成 分愈低，煤质愈好。煤中所含不挥发的碳，称为 固定碳。 • 无烟煤是最高级的煤，固定碳量在90%以上。 固定碳及挥发份多，煤之燃料价值也较高。硫分 及水分越多，则煤的品质越差。
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•煤形成过程中的三个因素：
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• 植物死亡后，被氧化及被细菌或微生物分解， 使其腐烂成为泥煤 (peat)，泥煤中含有大量之水 分，燃烧热值不高。 • 泥煤被埋在沉积物底下，受地质作用之温度 与温度的增加，使煤原有之水分、氧、氮之含量 减少，碳之含量及密度逐渐增加，经褐煤 (lignite)、烟煤 (bituminous coal)，最后转变 成为无烟煤(anthracite)。
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•康熙皇帝被困煤窑的故事
• 清朝中期以后，京西门头沟一带流传康熙皇帝 被困煤窑的故事。 • 在他亲政后不久，臣下向他禀报门头沟一带 “关门窑”的情况，他听了以后半信半疑，想亲自 去察个究竟。有一天，他装扮成平民只身前往门头 沟私访厂走到过街塔附近，看见一伙像罪犯一样的 窑工被人领着往窑坑走去，他也随着那伙人往坑下 走。
• 说明了明代已科学地掌握了采煤方法，懂得采掘、 支架、提升和排出毒气的知识。今天的采煤技术，就 是在过去采煤技术的基础上发展起采的。
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•明代民族英雄于谦《咏煤炭》写道： • 凿开混沌得乌金，藏蓄阳和意最深。 • 爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉。 • 鼎彝元赖生成力，铁石犹存死后心。 • 但愿苍生俱饱暖，不辞辛苦出山林。
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• 中国煤炭资源分布面广，除上海市外，全国 各省、市、自治区都有不同数量的煤炭资源。 • 在全国2100多个县中，1200多个有预测储 量，已有煤矿进行开采的县就有1100多个，占 60％左右。
• 按省、市、自治区计算，山西、内蒙、陕西、新 疆、贵州和宁夏6省区最多，这6省的保有储量约占 全国的81.6％。
• （屈茨：今新疆库车一带） • 这表明当时我国用煤炼铁的事业已经很发达。
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• 隋唐时代，采煤事业有了进一步发展，以采 煤为职业的人逐渐增多起来。 • 唐代有一个从日本到中国来留学的和尚写了一 本书，书上说到，在山西太原晋山：
• “遍山皆有石炭，近远诸州，尽来取烧。”
• 现在山东淄博和太行山东麓一带，还有唐代 当年开采煤矿的遗迹。可见当时民间用煤十分普 遍。
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• 《汉书•地理志》：
•
“豫章出石，可燃为薪”。
•
（豫章：今江西境内）
• 可以当柴烧的石头就是煤，此时，煤已经走 进人们的日常生活中了。
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• 南北朝以后，煤被称为石炭。在1500多年 以前的古书《水经注》里记载：
• “屈茨北二百里有山，夜则火光，昼日 但烟，人取此山石炭，冶此山铁”。
第二章第三节煤炭
2020/12/10
第二章第三节煤炭
一、煤炭史话
称谓
• “Coal”这个名词来源于古老的盎格鲁撒克逊 语——“Col”的意思是发光的或是燃烧的石头。
•我国： • 现在：煤或煤炭； • 古代：石涅、黑金、黑丹、乌金、石墨、石炭等。
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发展史
• 春秋战国时代的地理著作《山海经》记载了 煤的产出情况，如： • “女床之山，其阳多赤铜，其阴多石涅。” • “风雨之山，其上多白金，其下多石涅。”
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•（3）烟煤
• 煤化较深的品种，其挥发分含量达10％～15％， 容易燃烧；燃烧时会发出较长的火焰和黑烟，故称 烟煤。是世界上储量最多，用途最广的煤种。陈供 燃烧外，还大量用于焦炭的冶炼、煤气化和化学工 业。
•（4）无烟煤（又称白煤）
• 煤化过程的最后产物，其合碳量高达89%～ 98%，质硬，色黑，有金属光泽，燃点较高；燃 烧火焰呈蓝色。多用于民用和化肥工业。
陆相沉积，煤的灰分、硫分普遍较低； 海陆相交替沉积，煤的灰分、硫分普遍较高。
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• 中国煤炭灰分普遍较高，秦岭以北地区，晋北、 陕北、宁夏、两淮、东北等地区，侏罗纪煤田为陆相 沉积，煤的灰分一般为 10％～20％，有的在10％以 下，硫分一般小于1％，东北地区硫分普遍小于0.5％。
• 中国北方普遍分布的石灰纪、秦岭以南地区、湖 南的黔阳煤系、湖北的梁山煤系等属海陆交替沉积的 煤，灰分一般达15％～25％，硫分一般高达2％～5 ％。
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•另一组数据显示： 同期中国炼焦用煤储量为649亿吨，还有基
础储量1244亿吨、资源量1477亿吨； 2003年中国生产焦炭1.78亿吨，出口量占
世界贸易量的56.4%。 按照近期中国焦炭的生产能力，已经探明
的炼焦用煤储量，可以保证开采200年左右。
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•2.我国煤炭资源的地域分布
• 压力：压力是变质作用的必要条件之一，压力与温 度相关联，温度高时，压力也大。
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•（二）煤的分类
• 主要有泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤（煤化程度的 不同），其煤化程度依次增高。它们的形成过程， 用化学式可大致表示如下：
• • 可见，随着煤转化程度的提高，各类产物中的 碳氢比依次增高，而氧含量逐渐减小。
• “中国全境之中，有一种黑石，采自山中，如同 脉络，燃烧于薪无异，起火候且较薪为优，盖若夜 间燃火，次晨不息，其质优良，只是全境不然它 物。”
• 马可•波罗所说的“黑石”就是煤，其实，这时 我国已经用了1000多年，但在他看来，燃烧“黑石” 竟还是一件值得大书特书的奇闻怪事。
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• 到了明代，“京师百万之家，皆以石煤代薪”， 每年仅仅制造宫廷御用什物，就需要用煤几十万斤。 当时民用和手工业用煤的数量就更大了。 • 为了确定各种煤的用途，明代已经有人研究煤 的分类。比如根据煤块大小的不同，把煤分成三类： 明煤、碎煤和末煤。后来还有人研究煤的成因，认 为“煤是远古树木，因地震埋到地下，历经变化而 成的。”很有科学道理。