煤炭

煤炭,最重要的一个主要的化石燃料,固体碳丰富的材料,通常是棕色或黑色,最常发生在分层积淀

煤的定义是有重量超过50%(或70%)碳质物质产生的压实和硬化改变植物remains-namely,泥炭存款。不同种类的煤是由于不同种类的植物原料(煤型)、煤化作用程度(煤阶),和各种杂质(煤级)。尽管大多数煤发生在分层沉积存款,存款可能后升高温度和压力引起的火成岩入侵或变形在造山运动(即。、流程的山建筑),导致的发展无烟煤甚至石墨。尽管的浓度碳在地球的地壳不超过0.1%的体重,这是必不可少的吗生活,是人类的主要来源能源。

本文认为地质起源、结构和煤的性质,其用法纵观人类历史,和当前世界分布。采煤过程的讨论,看到这篇文章煤炭开采。一个更完整的治疗过程的煤炭燃烧,看到这篇文章煤炭的利用率。

使用煤炭的历史

在古代

发现的使用火帮助区分人类从其他动物。早期的燃料主要是木材(和木炭来自)、稻草和干粪。对煤的早期使用微薄的引用。亚里士多德称为“身体的地球比烟”,称他们为“coal-like物质。”(需要注意的是,圣经引用煤炭而不是岩石煤。)煤炭是中国很久以前使用商业上的使用在欧洲。虽然没有真实的记录是可用的,从东北抚顺煤矿煤炭中国可能是用来闻吗铜早在公元前1000年。石头用作燃料被认为已经在中国生产汉代(公元前206年-公元220年)。

在欧洲

煤灰烬罗马废墟中找到英格兰表明,罗马人熟悉煤炭使用在公元400年之前。第一个记录证明煤开采提供了在欧洲的和尚瑞尼列日,谁写的(约1200)的黑土木炭所使用的金属工人非常相似。许多煤矿在英格兰和苏格兰和欧洲大陆开始出现在13世纪的著作。然而,煤是只在有限的范围内使用,直到18世纪早期,当亚伯拉罕达比英格兰和其他发达的方法使用在高炉和伪造可口可乐由煤。连续冶金和工程developments-most尤其是燃煤的发明蒸汽机通过詹姆斯·瓦特产生一个几乎无法满足对煤炭的需求。

在新的世界

的时间美国革命,大多数煤炭中使用美洲殖民地来自英国或新斯科舍。战时短缺和军火制造商的需求,然而,促使小美国煤矿操作,比如那些在弗吉尼亚州里士满附近的詹姆斯河。在1830年代早期矿业公司已经出现了俄亥俄州,伊利诺斯州,密西西比河流在阿巴拉契亚地区。在欧洲国家,引入蒸汽机车给美国煤炭行业一个巨大的动力。工业活动的持续扩张美国和在欧洲进一步提升煤炭的使用。

现代的利用率

煤炭作为能源

煤是一种丰富的天然资源,可以作为的一个来源能源作为一个化学源大量合成化合物(例如,染料,油,蜡、制药和农药)可以推导出,在可口可乐的生产冶金过程。煤是一种能源生产的主要来源电力使用蒸汽的一代。此外,气化和液化煤炭生产的气体液体燃料,可以很容易地运输(如管道)和方便地储存在坦克。在巨大的煤炭使用量在2000年代早期,这主要是由于经济增长中国的经济,全球煤炭使用在2012年达到顶峰。自那以来煤炭使用经历了稳步下降,在很大程度上抵消增加天然气的使用。

转换

一般来说,煤炭可以被认为是一个贫氢碳氢化合物hydrogen-to-carbon比接近0.8,与附近的液态碳氢化合物比2(相比丙烷,乙烷,丁烷,和其他形式的天然气)和气态碳氢化合物比4(附近汽油)。出于这个原因,任何过程将煤炭转化为替代燃料必须添加使用氢(直接或以水的形式)。

气化指煤的混合气体的转换,包括一氧化碳,氢,甲烷和其他碳氢化合物,这取决于所涉及的条件。气化可以实现原位或加工厂。原位气化是通过控制,不完全燃烧的煤床地下而增加空气和蒸汽。气体撤出,可能燃烧产生热量或生成电,或者他们可能被用作合成气体间接的液化或生产的化学物质。

在巨大的煤炭使用量在2000年代早期,这主要是由中国经济的增长,全球煤炭使用在2012年达到顶峰。

煤的液化——也就是说,将煤转化为液体产品的任何过程类似于原油威是直接或间接(例如,通过使用气态产品分解得到的煤的化学结构)。四个一般用于液化方法:(1)热解和hydrocarbonization(煤加热在缺乏空气或在氢气流),(2)溶剂提取(煤炭碳氢化合物选择性地溶解和氢被添加到生产所需的液体),(3)催化液化(加氢发生在的存在催化剂——例如,氯化锌),(4)间接液化(一氧化碳和氢结合催化剂的存在)。

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问题与煤的使用

矿业的危害和准备

煤是丰富的。假设现在的使用率和生产不改变,估计足够的外汇储备表明煤炭仍持续200多年。然而,各种各样的问题与煤的使用。

矿业操作是危险。每年数以百计的煤矿工人失去他们的生活或严重受伤。主要矿山灾害包括屋顶瀑布,岩石破裂,火灾和爆炸。当可燃气体(如后者结果甲烷)被困在煤炭释放在采矿作业和不小心点燃。从煤层开采前提取的甲烷可能通过水力压裂的过程(水力压裂),包括高压注入地下流体以开放裂缝在岩石,使气体或陷入困境原油逃入管道,使材料表面。甲烷提取将导致矿山和提供更安全天然气长期以来一直wastedo。然而,热情技术缓和了水力压裂的知识也一直与地下水污染有关。此外,矿工在地下的经常吸入煤尘在较长一段时间,这可能导致严重的健康问题的例子,黑肺。

煤矿和选煤植物造成环境破坏。表面暴露在矿业领域,以及煤和岩石废料(通常是倒不加选择地),天气迅速,产生丰富的沉积物和可溶性化学等产品硫酸和铁硫酸盐。附近的流满了泥沙,铁氧化物染色岩石和“酸性矿水排水”导致的数量明显减少植物和动物住在附近。潜在的有毒元素,从暴露的煤和相邻岩石淋滤,被释放到环境。自1970年代以来,严格的法律已经显著降低煤炭开采造成的环境破坏在发达国家,尽管严重损害继续发生在许多发展中国家。

危险的利用率

煤炭的利用率会导致一些问题。在煤的不完全燃烧或转换,许多化合物生产,其中一些是吗致癌。煤的燃烧也会产生硫和氮氧化物,与大气水分生产硫酸和反应硝酸这酸雨。此外,它产生的颗粒物(粉煤灰)可以运输风对于许多数百公里和固体(底灰和渣),必须处理。微量元素最初出现在煤可能逃脱挥发物(例如,氯和汞)或集中在火山灰(例如,砷和钡)。这些污染物等设备可以被使用静电除尘器、袋式除尘器和洗涤塔。当前研究的替代方式燃烧(例如,流化床燃烧,磁流体动力学和低二氧化氮燃烧器)预计将提供高效的提取和环境有吸引力的方法能源从煤。不管手段用于燃烧,可接受的废物的处理方式。

所有的燃烧化石燃料(包括石油和天然气)释放大量的二氧化碳(有限公司₂)到大气中。的有限公司₂分子——允许短波长射线的太阳进入大气层和地球表面,但他们不允许的长波辐射再辐射表面逃离到太空中。的有限公司₂吸收这upward-propagating红外辐射重发射部分下降,导致较低的大气比它否则会继续变暖。而温室效应是一个自然发生的过程,其增强由于增加温室气体的释放(公司₂和其他气体,如甲烷、臭氧)被称为全球变暖。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC),有大量的证据表明,更高浓度的有限公司₂和其他温室气体增加了自1950年以来,地球的平均温度。这可能增加积雪和明显减少的原因海冰在北半球。此外,全球增长海平面和减少山冰川程度已经有所记载。技术正在考虑减少二氧化碳水平包括生物固定、低温复苏,处置海洋和蓄水层和转换,甲醇。

煤炭类型和等级

显微组分

煤中含有有机和无机阶段。后者由的矿物质如石英和粘土这可能是流动带来的水(或风活动)或矿物质等黄铁矿和白铁矿形成(自生)。一些活体植物组织形成,而另一些以后在泥炭形成或煤化作用形成的。一些黄铁矿(和白铁矿)存在于micrometre-sized称为微球团球状体(以他们的形状便会形成树莓)形成相当早。微球团由传统的选煤过程很难去除。

通过类比词矿物,英国植物学家玛丽·c·斯特普在1935年提出煤素质描述有机成分存在于煤。这个词来源于拉丁语macerare,意为“浸渍。”(经常以矿物名称工艺教育学院。相应的结束对显微组分团结联盟)。术语已经被一些欧洲应用不同显微组分煤岩石学家研究抛光块煤炭使用反射光显微镜(术语基于形态学、植物亲和力和发生方式)和一些北美岩石学家研究非常薄的切片(薄片)的煤炭使用透射光显微镜。各种命名系统已经使用。

三个主要的显微组织公认:镜质组,类脂组(以前称为壳质组)和惰性体。镜质组群是最丰富,构成高达50 - 90%的许多北美煤炭。镜质组主要来自细胞墙壁和伍迪组织。他们表现出广泛的反射率值(煤炭反射光线;下面讨论),但在个别样品这些值往往是中间相比其他显微组织。有几个品种recognized-e.g。,telinite (the brighter parts of vitrinite that make up cell walls) and collinite (clear vitrinite that occupies the spaces between cell walls).

类脂组组织许多煤占5 - 15%。类脂组来自含蜡或树脂工厂部分,如角质层,孢子,伤口树脂。其反射率值通常是最低的个体样本。公认的几个品种,包括孢子体(孢子通常保存为扁平球状体),角质素(叶片横截面的一部分,通常与细褶皱表面),和树脂体(卵圆形,有时半透明树脂的质量)。类脂组可能会发出荧光(例如,发冷光因为吸收的辐射)紫外线,但随着等级的光学特性接近镜质组,两组难以区别。

的惰性体大部分煤集团占5 - 40%。其反射率值通常是最高的在一个给定的样本。最常见的惰性体煤素质是丝质体,charcoal-like出现明显的细胞结构。细胞可以是空或满矿物事,细胞壁期间可能被压碎压实(弧状纹理)。惰性体来源于强烈改变或退化的植物材料,被认为是形成过程中产生的泥炭;特别是,木炭在泥炭火灾产生的沼泽就像丝质体保存。

煤岩类型

煤可以分类的基础上宏观外观(通常称为煤岩类型、煤岩类型、或kohlentype)。四个主要类型是公认的:

1。镜煤,它的特点是一位杰出的黑人光泽主要由组镜质组显微组分组成,来源于伍迪组织的大型工厂。镜煤是脆弱,会碎成角碎片;然而,镜煤厚层显示贝壳状骨折(也就是说,弯曲骨折类似的内部海贝当坏了。镜煤发生在狭窄,有时明显均匀,明亮的乐队,3 - 10毫米(约0.1到0.4英寸)厚。镜煤可能有点干燥的表面条件下形成的比煤岩类型亮煤和暗煤。在埋葬,停滞不前地下水阻止了木本植物组织的完全分解。

2。亮煤之间,一个外表镜煤和暗煤和特点是交替亮和沉闷的黑色薄片(薄层,每个通常小于1毫米厚)。最亮的层主要由镜质组显微组分组成和其他的乏味层显微组织,稳定组和惰性体。亮煤展品的绢丝光泽不如镜煤的辉煌。似乎起源于之间交替的情况下,那些暗煤和镜煤形成的。

3所示。暗煤特点是硬颗粒纹理和显微组分组成的团体稳定组和惰性体以及相对大量的无机矿物。暗煤发生在层超过3 - 10毫米(约0.1到0.4英寸)厚,虽然层超过10厘米(4英寸)厚已经认可。暗煤通常是沉闷的黑色,深灰色的颜色。暗煤被认为形成于泥炭沉积水位以下,只有稳定组和惰性体组件抵制分解和无机矿物积累沉积。

4所示。丝炭常见的柔滑和纤维镜片只有毫米厚和厘米长。大多数炭笔画非常柔软和碎屑很容易变成一个好,sootlike粉末土壤手中。丝炭主要是由丝质体(碳化木本植物组织)和semifusinite从显微组织惰性体富含碳和高度反光的。它接近木炭,化学的和物理的,被认为是在泥炭沉积物被形成的森林火灾、真菌的活动,产生高温或地下氧化的煤炭。

带状和非带状煤

这个词煤型是用来区分带状煤和非带状煤。带状煤含有不同数量的镜质组和不透明的材料。它们由不到5%纯木煤(烟煤半透明的光泽黑玉色的材料),交替用薄的乐队叫暗煤质的暗煤。带状煤包括明亮的煤,它包含超过80%镜质组,和夹板煤,它包含超过30%不透明的物质。非带状品种包括泥煤藻的百分比仍然高,和长焰煤,有很高比例的孢子在其暗煤质(即粉或精细划分)。非带状煤的纯木煤含量超过5%。所有上述条款的使用是非常主观的。

排名的煤化作用

烃含量

最古老的煤岩系统是基于标准的化学成分。1837年,法国化学家开发的Henri-Victor Regnault,改进在以后的系统分类煤的基础上他们的氢和碳内容。然而,由于化学和其他煤属性之间的关系是复杂的,这种分类是今天很少用于实际的目的。

化学成分和性能

煤分为若干等级,帮助买家电力公用事业等评估每个单元的热值和挥发性物质含量的煤他们购买。最常使用的分类系统是基于分析可以相对容易地在实验室的例子中,挥发性物质的百分比确定丢失后加热到950°C (1750°F)的数量热发布在燃烧在标准条件下煤(另请参阅煤炭的利用率)。ASTM国际(原美国社会检测和材料)分配队伍煤固定碳含量的基础上,挥发分含量和热值。除了主要的排名(褐煤亚烟煤的,沥青,无烟煤),每个等级可分为煤组如出一个烟煤。这些类别略有不同国家之间;然而,通常可比对水分、挥发分含量和热值。其他名称,例如炼焦煤和动力煤,已经应用于煤炭,他们也往往不同于国家。

几乎所有分类系统使用的比例区分煤中挥发性物质的存在。在ASTM分类,出沥青(和更高的排名)进行分类的基础上,其挥发分的内容。煤的低等级进行分类主要是根据他们的热量值,因为他们的宽范围挥发物含量(包括水分)。煤的凝结特性是指其在加热时软化和膨胀能力并形成cokelike用于制造质量钢。最适合的煤用于凝结在沥青等级。

煤炭分析可能呈现的形式”直接”和“终极”的分析,分析条件规定组织ASTM等。一个典型的近似分析包括水分、灰分、挥发分和固定碳的内容。(固定碳材料,除了灰,不蒸发加热后的缺失空气。通常是由减去前三个values-moisture的总和,从100%灰,多变的重量百分数件麻烦事。)是很重要的经济原因了解煤的水分和灰分含量,因为他们不会导致煤的热值。在大多数情况下灰成为一个不受欢迎的残留和污染的来源,但对于一些目的(例如,使用化学或来源煤的液化)矿物质的存在可能是可取的。热值的煤大部分来自其挥发性物质,除去水分,和固定碳含量。对于大多数煤需要测量的实际热量释放在燃烧(表示每公斤或磅的炮弹英国热量单位每磅)。

最终分析是用来确定碳,氢,硫、氮、灰、氧气,煤的水分含量。为特定的应用程序,其他化学分析可能被雇佣。这些可能包括,例如,确定硫的形式存在。可能发生硫硫化矿物的形式(黄铁矿和白铁矿),硫酸盐矿物(石膏),或有机硫。在其他情况下分析可能涉及确定微量元素(例如,汞,氯),这可能会影响煤为特定目的的适用性或帮助建立的方法减少环境污染等等。

煤的起源

成煤物质

植物

人们普遍认为大部分煤形成的植物在和毗邻沼泽在温暖潮湿的地区。材料来源于这些植物积累在低洼地区,大部分时间保持湿润,并转换为泥炭通过微生物的活性。(需要注意的是,泥炭可以发生在温带地区(如。、爱尔兰和密歇根州美国(如)甚至在亚北极地区。北欧国家]。)在某些情况下,这种有机材料继续积累,后来转化成煤。大部分的植物表面的积累地球永远不会转化为泥炭或煤炭,因为它是被火或有机分解。因此,广大煤矿必须代表时期期间发现的古老岩石中的几个有利的生物和物理过程发生在同一时间。

无烟煤(最高的煤阶)材料,这似乎是来源于藻类,是已知的元古宙(大约25亿到5.41亿年前)。

证据表明,煤是来源于植物来自三个主要来源。首先,褐煤,最低的煤阶,通常含有的植物遗骸。第二,沉积岩层上方,下方,邻近煤层含植物化石印象和碳化电影的形式(例如,叶子和茎等)和投下更大的部分根、树枝和树干。第三,甚至煤炭先进的排名可能揭示前体植物材料的存在。当检查镜下薄片或抛光块,细胞壁,角质层(树叶的外墙),孢子和其他结构仍然可以识别(见下文显微组分)。藻和真菌也仍然可能存在。(藻类是主要的组件泥煤,一种腐泥煤)。

化石记录

无烟煤(最高的煤阶)材料,这似乎是来源于藻类,是已知的元古宙(大约25亿到5.41亿年前)前寒武纪的时间。硅质岩同年龄的化石藻类和包含真菌。这些早期的植物为主原生生物(单独或合计包括的单细胞生物黄绿色藻类,金藻类,硅藻),生活在水环境中。由志留纪(4.438亿至4.192亿年前),工厂已经开发了陆地上的生存能力和入侵了行星的沿海地区。

证据保存在沿海森林地层的奥陶纪(4.854亿至4.438亿年前)。后者的一半古生代,植物经历了广泛的进化并占领了许多以前空环境(有时被称为这一现象适应辐射)。

有两个煤炭地质历史上形成的主要时期。年长的包括石炭纪(从3.589亿年到2.989亿年前,通常分为密西西比人和宾夕法尼亚州的亚纪)和二叠纪(从大约2.989亿到2.519亿年前)的古生代。大部分的烟煤东部的北美和欧洲石炭纪时代。大部分煤在西伯利亚东部亚洲,澳大利亚二叠纪的起源。

年轻时代的煤在大约1.35亿年前开始形成白垩纪和达到顶峰大约6600万到260万年前,在早第三纪的和新第三纪时期的新生代。大部分的煤形成褐煤,后来在这个时代亚烟煤的(布朗)煤。这些都是普遍在西方北美(包括阿拉斯加),南部法国和欧洲中部,日本,印尼。

晚古生代植物包括sphenopsids,石松,pteropsids,科达目。的sphenopsid芦木树木在沼泽。芦木一直,有节的茎和稀疏的树叶。石松包括物种Lepidodendron和封印木属(30米(100英尺)高)生长在干旱地区。Pteropsids既包括真蕨类植物(真蕨纲)和灭绝种子蕨类植物(Pteridospermaphyta)生长在相对干燥的环境中。的科达目高茎和长,狭窄,有叶子,也有利于干旱地区。在白垩纪和新生代被子植物(有花植物)的发展,生产多样化的植物群的年轻煤发展。

形成过程

泥炭

虽然泥炭作为能量的来源,它通常不被认为是煤炭。它是煤的前体物质,并研究了泥炭形成的过程在现有沼泽在世界的许多地方(例如,在奥克弗诺基沼泽乔治亚州,美国,along the southwestern coast of新几内亚)。泥炭的形成是由多种因素,包括(1)植物的进化发展,(2)气候条件(温暖足以维持植物生长和湿足以允许部分植物材料和保护泥炭的分解),和(3)的物理条件区域(地理位置相对大海或其他身体的水,利率的沉降或隆起等等)。温暖潮湿的气候被认为产生广泛的乐队明亮的煤,一种烟煤的细带和高浓度的特点氮,硫和水分。冷温带气候,另一方面,被认为产生碎屑煤(这被认为是既存的遗骸煤层)与亮煤相对较少。

最初,未来的区域煤层可能开发必须上升,这样可以建立植物生长。海滩附近地区或附近的低洼地区泥炭形成流保持足够湿润,但升高沼泽(一些沼泽和摩尔人)可以产生只有一年一度的泥炭降水超过年度蒸发和渗透或排水。厚泥炭沉积所需煤的形成发展在网站存在下列条件:缓慢、连续沉降;等自然结构的存在堤坝,海滩从频繁的洪水和酒吧,提供保护;和供应的限制沉积物这将中断泥炭的形成。等领域的水可能会变得很停滞不前(除了少数河流遍历沼泽),植物可以继续积累。微生物攻击植物物质,把它转换成泥炭。非常接近的表面氧仍可用(有氧或氧化条件),植物产生的分解主要是气体和液体产品。然而,随着深度增加,条件越来越厌氧(减少),模具和泥炭开发。泥炭formation-biochemical的过程煤化作用——最活跃的在上几米的泥炭沉积。真菌是没有找到下面约0.5米(约18英寸),和大多数形式的微生物消除深度低于10米(30英尺)。如果沉降的速度或新的泥沙涌入的速度增加,泥炭将被埋葬,不久,煤化作用process-geochemical coalification-begins。周期可能会重复很多次,占大量的煤层中发现一些沉积盆地。

煤化作用

煤化作用的一般顺序是褐煤来亚烟煤的来沥青来无烟煤(见上图煤炭类型和等级)。因为微生物活动停止在几米之内的地球表面,煤化作用过程必须控制主要是通过物理条件发生随深度的变化。一些煤特征是由泥炭formation-e.g期间发生的事件。木炭——材料煤炭是由于火灾发生在干旱期当泥炭还形成。

三个主要物理factors-duration,增加温度,并增加压力可能影响煤化作用过程。在实验室实验中人为准备煤受到实验的持续时间的影响,但在本质上的时间长很多,整体效果的时间仍未确定。煤煤(即褐煤)在莫斯科盆地沉积石炭系时间但不是埋深,从来没有达到更高的等级。最被广泛接受的解释是,煤化作用发生在反应温度增加。在一般情况下,温度随深度增加。这个平均地温梯度约30°C (85°F)每公里,但是梯度范围从低于10°C (50°F)每公里的地区进行快速沉降超过100°C (212°F)每公里地区的火成岩活动。测量沉积盖层的厚度和相应的煤炭排名显示,温度低于200°C (390°F)是足够生产煤炭的无烟煤。由于埋藏深度的影响越来越大的压力并不是认为造成煤化作用。事实上,增加上覆岩层压力可能产生相反的效果,如果等挥发性化合物甲烷必须逃避在煤化作用过程中被保留。压力可能会影响煤的孔隙度和含水率。

煤的结构和性能

有机化合物

的植物材料的煤是派生的由一个复杂的混合物有机化合物,包括纤维素,木质素,脂肪蜡,丹宁酸。泥炭的形成和煤化作用进行,这些化合物,或多或少的开放结构,分解,新的compounds-primarily芳香(benzenelike)和hydroaromatic-are生产。这些化合物在镜质组通过交联氧,硫和分子如亚甲基。在煤化作用过程中,丰富的不稳定阶段氢和氧气(例如,水,二氧化碳,甲烷)生产和逃避质量;因此,煤变得越来越富裕碳。煤的分类是基于这些changes-i.e排名。,as coalification proceeds, the amount of volatile matter gradually decreases and the amount of fixed carbon increases. As volatiles are expelled, more carbon-to-carbon linkages occur in the remaining coal until, having reached the无烟煤排名,需要许多的特点最终炭质材料做成的变质作用的产物,石墨。煤通过结构性的几个州之间的债券芳香核增加。

属性

许多煤的性质强烈rank-dependent,尽管等其他因素煤素质成分和矿物质的存在也影响它的属性。许多技术已经发展为研究煤的物理和化学性质,包括密度测量,x射线衍射、扫描和传输电子显微镜、红外分光光度法,质量光谱学,气相色谱法,热分析、电子、光学和磁性测量。

密度

煤的物理性质的知识是很重要的在选煤和利用率。例如,煤的密度范围从约1.1到1.5兆克每立方米,或克每立方厘米(1兆克每立方米等于1克/立方厘米)。煤是密度比水每立方米(1.0兆克)和密度明显小于最大岩石和矿物物质(例如,页岩的密度约为每立方米2.7兆克和黄铁矿每立方米5.0兆克)。密度差异可以提高煤的质量通过移除大部分的岩石物质和硫化物片段通过重液分离(碎片密度大于每立方米1.5兆克沉淀,而煤炭漂浮在液体)。设备,如飓风和瓶表也从岩石和黄铁矿分离煤颗粒的基础上他们的不同密度。

孔隙度

煤的密度控制部分的存在毛孔在煤化作用,坚持。测量孔隙尺寸和孔隙分布是很困难的;然而,似乎是三个孔的大小范围:(1)大孔隙(直径大于50纳米),(2)中孔(直径2 50纳米),和(3)微孔隙(直径小于2纳米)。(一纳米等于10⁻⁹米)。大多数的有效表面积coal-about 200平方米/克不是一块煤炭的外表面,但坐落在煤的毛孔。孔隙空间的存在是重要的生产可口可乐、气化、液化和净化的代high-surface-area碳水和气体。从安全的角度来看,煤孔隙可能包含大量的吸附甲烷可能被释放在采矿作业,与空气形成爆炸性混合物。爆炸的风险可以减少足够的通风矿业或者之前删除煤层气。

反射率

煤的一个重要属性是它的反射率(或反射),即:,its ability to reflect光。用一束单色光照射反射率测量(波长546纳米)的抛光面煤镜质组显微组分的样品和测量光反射光度计的百分比。镜质组使用,因为它的反射率变化逐渐增加。丝质体反射率太高由于其起源木炭,和类脂组倾向于增加排名消失。虽然小的入射光被反射(从百分之一到12%)的百分之几十,随等级值,可以用来确定大多数煤的排名没有测量挥发性物质的百分比。

是经济可开采的煤层必须有一个最小厚度(约为0.6米;2英尺)和葬不到一些最大深度(大约2000米;6600英尺)地球表面以下。

研究煤沉积盆地(和煤的粒子称为煤植体)在含有油和/或气显示煤化作用之间的密切关系和成熟的液体和气体碳氢化合物。在煤化作用的初始阶段(0.5几乎的反射率和亚烟煤的和出C之间的边界附近烟煤),主要生烃产生甲烷。的最大代液体石油的发展发生在出沥青煤(反射率范围从约0.5到1.3)。随着深度和温度增加,石油液体分解,最后,只剩下天然气(甲烷)。地质学家可以使用煤反射率预测潜在的发现液态或气态的碳氢化合物勘探石油。

其他属性

其他属性,比如硬度易磨性,ash-fusion温度和free-swelling指数(视觉测量的肿胀发生在煤样品加热坩埚),可能影响煤炭开采和准备,以及煤的使用。硬度及易磨性决定的各种设备用于采矿、破碎,磨煤除了电力消耗的数量在他们的操作。Ash-fusion温度的影响炉设计和操作条件。free-swelling指数提供初步信息的适用性焦炭生产的煤炭。

全球分布的煤炭

一般出现

煤是一种广泛的资源能源和化学物质。虽然地面植物必要的发展煤炭之前并不丰富石炭系时间(3.589亿至2.989亿年前),大型沉积盆地包含石炭系岩石的年龄和几乎所有年轻是已知的大陆,包括南极洲(在地图上没有显示)。大型煤矿的存在,现在北极和亚北极地区气候(如阿拉斯加和西伯利亚)是由于气候变化和构造运动地壳板块移动的古老的大陆民众在地球表面,有时甚至通过亚热带和热带地区。煤是缺席在某些领域(如格陵兰和加拿大北部的大部分),因为岩石发现早在石炭纪和这些地区,被称为大陆盾牌,缺乏丰富的陆生植物所需的主要煤炭矿床的形成。

资源和储备

世界煤炭储量和资源是很难评估的。尽管一些困难源于对个别国家缺乏准确的数据,使这些估计困难和主观的两个基本问题。第一个问题涉及的差异等术语的定义已探明储量(通常只有那些可回收的数量)地质资源(一般的煤炭总量,目前是否可恢复)。

任何商品的探明储量应该提供一个合理准确的估计量,可以恢复下现有的经营状况和经济状况。是经济可开采的煤层必须有一个最小厚度(约为0.6米;2英尺)和葬不到一些最大深度(大约2000米;6600英尺)地球表面以下。这些值不是固定的而是厚度和深度变化与煤炭质量、需求的上覆岩石可以删除(在地表采矿)或轴沉没到煤层在地下采矿(),等等。新采矿技术的发展可能会增加煤炭的数量可以相对于中提取的金额不能被删除。例如,在地下矿业(约占世界煤炭产量的60%),传统的采矿方法留下大煤炭支柱支撑上覆岩石和恢复只有大约一半的煤。另一方面,长壁开采,煤的设备删除连续平行的乐队,可能恢复几乎所有的煤。

第二个问题,担忧储备的估计,是一种商品消费的速度。当考虑全球的煤炭储量,年煤炭将可用的数量可能比煤炭资源的总量更重要。目前的消费速度,全球煤炭储量应持续超过300 - 500年。大量的额外煤炭存在于地球上,但不能恢复。这些资源,有时被称为“地质资源”,更加难以估计,但他们被认为是15倍大于探明储量的数量。

已探明煤炭储量的数量通常显示在数百万吨的煤当量(MTCE)。一吨煤当量= 1吨(2205磅)的煤热值为29.3每公斤(12600磅的炮弹英国热量单位每磅)。这些值表明,美国最多的可采煤炭。近80%的世界可采煤炭资源是由七个国家:美国(大约27%),俄罗斯(约18%),中国(约13%),印度(约7%),乌克兰(约4%),哈萨克斯坦(大约4%)南非(约3%)。

写的奥托·c·科普,地质科学院名誉教授,诺克斯维尔,田纳西州大学百科全书的编辑yabo亚博网站首页手机。

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