1. 烟煤是怎么形成的
(1) 孢子植物
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)裸子植物
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)被子植物
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。
2. 烟煤的形成过程
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。
3. 烟煤的成分是什么
煤的主要成分 煤的组成以有机质为主体,构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。煤中存在的元素有数十种之多,但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。在煤中含量很少,种类繁多的其他元素,一般不作为煤的元素组成,而只当作煤中伴生元素或微量元素。 一、煤中的碳 一般认为,煤是由带脂肪侧链的大芳环和稠环所组成的。这些稠环的骨架是由碳元素构成的。因此,碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。同时,煤中还存在着少量的无机碳,主要来自碳酸盐类矿物,如石灰岩和方解石等。碳含量随煤化度的升高而增加。在我国泥炭中干燥无灰基碳含量为55~62%;成为褐煤以后碳含量就增加到60~76.5%;烟煤的碳含量为77~92.7%;一直到高变质的无烟煤,碳含量为88.98%。个别煤化度更高的无烟煤,其碳含量多在90%以上,如北京、四望峰等地的无烟煤,碳含量高达95~98%。因此,整个成煤过程,也可以说是增碳过程。 二、煤中的氢 氢是煤中第二个重要的组成元素。除有机氢外,在煤的矿物质中也含有少量的无机氢。它主要存在于矿物质的结晶水中,如高岭土(Al203·2Si02·2H2O)、石膏(CaS04·2H20 )等都含有结晶水。在煤的整个变质过程中,随着煤化度的加深,氢含量逐渐减少,煤化度低的煤,氢含量大;煤化度高的煤,氢含量小。总的规律是氢含量随碳含量的增加而降低。尤其在无烟煤阶段就尤为明显。当碳含量由92%增至98%时,氢含量则由2.1%降到1%以下。通常是碳含量在80~86%之间时,氢含量最高。即在烟煤的气煤、气肥煤段,氢含量能高达6.5%。在碳含量为65~80%的褐煤和长焰煤段,氢含量多数小于6%。但变化趋势仍是随着碳含量的增大而氢含量减小。 三、煤中的氧 氧是煤中第三个重要的组成元素。它以有机和无机两种状态存在。有机氧主要存在于含氧官能团,如羧基(--COOH),羟基(--OH)和甲氧基(--OCH3)等中;无机氧主要存在于煤中水分、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氧化物中等。煤中有机氧随煤化度的加深而减少,甚至趋于消失。褐煤在干燥无灰基碳含量小于70%时,其氧含量可高达20%以上。烟煤碳含量在85%附近时,氧含量几乎都小于10%。当无烟煤碳含量在92%以上时,其氧含量都降至5%以下。 四、煤中的氮 煤中的氮含量比较少,一般约为0.5~3.0%。氮是煤中唯一的完全以有机状态存在的元素。煤中有机氯化物被认为是比较稳定的杂环和复杂的非环结构的化合物,其原生物可能是动、植物脂肪。植物中的植物碱、叶绿素和其他组织的环状结构中都含有氮,而且相当稳定,在煤化过程中不发生变化,成为煤中保留的氮化物。以蛋白质形态存在的氮,仅在泥炭和褐煤中发现,在烟煤很少,几乎没有发现。煤中氮含量随煤的变质程度的加深而减少。它与氢含量的关系是,随氢含量的增高而增大。 五、煤中的硫 煤中的硫分是有害杂质,它能使钢铁热脆、设备腐蚀、燃烧时生成的二氧化硫(SO2)污染大气,危害动、植物生长及人类健康。所以,硫分含量是评价煤质的重要指标之一。煤中含硫量的多少,似与煤化度的深浅没有明显的关系,无论是变质程度高的煤或变质程度低的煤,都存在着有机硫或多或少的煤。 煤中硫分的多少与成煤时的古地理环境有密切的关系。在内陆环境或滨海三角训平原环境下形成的和在海陆相交替沉积的煤层或浅海相沉积的煤层,煤中的硫含量就比较高,且大部分为有机硫。 根据煤中硫的赋存形态,一般分为有机硫和无机硫两大类。各种形态的硫分的总和称为全硫分。所谓有机硫,是指与煤的有机结构相结合的硫。有机硫主要来自成煤植物中的蛋白质和微生物的蛋白质。煤中无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物,一般又分为硫化物硫和硫酸盐硫两种,有时也有微量的单质硫。硫化物硫主要以黄铁矿为主,其次为白铁矿、磁铁矿((Fe3O4)、闪锌矿(ZnS)、方铅矿(PbS)等。硫酸盐硫主要以石膏(CaSO4·2H20)为主,也有少量的绿矾 (FeSO4·7H 20 )等
4. 无烟煤是怎样形成的
煤是一种固态的,可以燃烧的或用作工艺原料的沉积岩,是地球上能源矿产中最主要的一种,系古代植物经过复杂的生物化学作用和地质作用而形成的。煤的形成需要一定的条件:
第一,要有大量的植物生长和繁殖。
在地质时代,石炭纪、二叠纪和侏罗纪等气候温暖潮湿、植物茂盛,是地球上主要的成煤期。
第二,植物遗体要有合适的堆积环境。适合植物遗体堆积的环境主要是沼泽,其次是湖泊及海滨低地。
后者经植物遗体的堆积淤浅最终也会演变成沼泽。
在沼泽环境中有丰富的水分,为植物繁殖创造了条件,水分又使植物遗体与大气隔绝,免于氧化。
第三,要求地壳缓慢下沉,下沉的速度同植物遗体堆积的速度保持平衡,即植物遗体的堆积,补偿填充了地壳下降造成的空间,使地表依然保持沼泽条件。
由于有节奏的地壳运动和反复堆积,在同一地区往往具有很厚的煤层或很多层煤。
由植物遗传转变为煤的过程(统称成煤作用),一般要经过三个阶段:
(1)菌解阶段,即泥炭化阶段。
当植物堆积在水下被泥沙覆盖起来的时候,便逐渐与氧气隔绝,由嫌气细菌参与作用,促使有机质腐烂分解而生成泥炭。
这一阶段也可以说是生物化学作用的阶段,通过这种作用,植物遗体中氢、氧成分逐渐减少,而碳的成分逐渐增加。
(2)煤化阶段,即褐煤阶段。由于地壳下降,已形成的泥炭物质被继续堆积的泥炭或其他的泥沙、砂等沉积物覆盖。
这样,一方面便形成完全封闭的环境,细菌作用逐渐停止;另一方面泥炭便开始压紧、变硬、脱水和胶结,碳的含量增加,过渡成为褐煤。
形成煤的植物(3)变质作用阶段,即烟煤及无烟煤阶段。
褐煤是在低温低压条件下形成的。如果褐煤埋藏在地下较深位置,就会受到高温高压的作用,使褐煤的物理、化学性质发生显著变化,便逐渐变成烟煤。
烟煤进一步变质,可成为无烟煤,无烟煤具有较强的金属光泽和较大的比重,含碳量更高,无黏结性。
5. 无烟煤是怎么形成的
煤是由植物遗体堆积埋藏后经成煤作用转变而成。成煤作用可以分为两大阶段:
第一阶段是在地表常温常压下,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,转变成泥炭或腐泥的过程。这一阶段以生物化学降解作用为主。
第二阶段是泥炭或腐泥被深埋后,经成岩作用变成褐煤,当温度和压力增高经变质作用变成烟煤和无烟煤。第二阶段以物理化学变化为主。
二、中国的煤炭资源
中国的煤炭资源
煤生成在3.50-0.02亿年前的石炭纪—第三纪的地层中,但主要的产煤期是3.5亿-2.3亿年前的石炭一二叠纪。根据石炭纪的珊瑚礁分布,可以推断当时地球的赤道带经过黑海一中国西北一华南一印尼,因此中国大部分地区石炭纪都处在赤道带及其附近,当时陆地上生长着茂密的热带雨林,为煤炭的生成提供了丰富的物质来源。再加上中国大陆很多盆地都处于沉降阶段,又为植物的深埋和成煤提供了构造条件,因此华夏大地的煤炭资源得天独厚。
三、中国古代对煤炭的利用
古代对煤炭的利用
最迟在西汉时期,人们已经掌握了煤矿的开采和煤的使用了,在河南巩县铁生沟西汉冶铁遗址曾发现燃烧过的煤块。这一重要发现,说明西汉已用煤开始作为炼铁的燃料。到了隋朝,煤在民间已经通用。元朝时,“石炭”就被称为“煤炭”了。在明末清初方以智的《物理小识》中,就已有关于焦炭的记载。在《戒庵漫笔》、《颜山杂记》、《会理州记》等书中,有关于炼焦的记载。焦炭是由煤干馏得到的,它保留了煤的长处,避免了煤的缺点。
四、煤矿为什么会发生瓦斯爆炸?
瓦斯爆炸
植物在成煤过程中生成的煤层气,主要成分是甲烷,中国称瓦斯,是从英语gas译音转化而来。瓦斯赋存在煤层或煤系地层的孔隙和裂隙中,在煤矿开采过程中,由于对煤层和围岩圈闭条件的破坏,使瓦斯溢出到采煤的井巷中与空气混合,当超过一定浓度或与高温热源接触,就会发生爆炸。1942年4月26日,中国东北本溪煤矿发生瓦斯爆炸,当场死亡1527人,是世界上最大的煤矿爆炸事故。