煤炭被人們譽(yù)為黑色的金子,工業(yè)的食糧,它是十八世紀(jì)以來(lái)人類世界使用的主要能源之一。雖然它的重要位置已被石油所代替,但在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),由于石油的日漸枯竭,必然走向衰敗,而煤炭因?yàn)閮?chǔ)量巨大,加之科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,煤炭汽化等新技術(shù)日趨成熟,并得到廣泛應(yīng)用,煤炭必將成為人類生產(chǎn)生活中的無(wú)法替代的能源之一。
煤炭是千百萬(wàn)年來(lái)植物的枝葉和根莖,在地面上堆積而成的一層極厚的黑色的腐植質(zhì),由于地殼的變動(dòng)不斷地埋入地下,長(zhǎng)期與空氣隔絕,并在高溫高壓下,經(jīng)過一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化等因素,形成的黑色可燃沉積巖,這就是煤炭的形成過程。
一座煤礦的煤層厚薄與這地區(qū)的地殼下降速度及植物遺骸堆積的多少有關(guān)。地殼下降的速度快,植物遺骸堆積得厚,這座煤礦的煤層就厚,反之,地殼下降的速度緩慢,植物遺骸堆積的薄,這座煤礦的煤層就薄。又由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使原來(lái)水平的煤層發(fā)生褶皺和斷裂,有一些煤層埋到地下更深的地方,有的又被排擠到地表,甚至露出地面,比較容易被人們發(fā)現(xiàn)。還有一些煤層相對(duì)比較薄,而且面積也不大,所以沒有開采價(jià)值,有關(guān)煤炭的形成至今尚未找到更新的說法。
煤礦生產(chǎn)排放量最大的固體廢物,
也是中國(guó)工業(yè)固體廢物中產(chǎn)生量和堆積量最大的固體廢物,
產(chǎn)生量一般為煤炭產(chǎn)量的10%左右。中國(guó)煤矸石年排放量大約在1.5
億~2.0 億t之間。截止2002 年底,
全國(guó)煤矸石積存量約34億t, 占地2.6 萬(wàn)公頃,
是中國(guó)工業(yè)固體廢物中產(chǎn)出量和累計(jì)積存量最大的固體廢物。2004
年, 全國(guó)煤矸石綜合利用量為1.35 億t,
利用率54%。
傳統(tǒng)煤炭開采忽略其它共生、伴生礦物的開采、加工、利用,
造成了資源的浪費(fèi)。中國(guó)煤系共生、伴生20
多種礦產(chǎn), 目前絕大多數(shù)沒有利用,
另外礦物的隨意存放丟棄還會(huì)造成環(huán)境污染,
破壞生態(tài)環(huán)境。
生態(tài)破壞:
煤炭開采破壞了地殼內(nèi)部原有的力學(xué)平衡狀態(tài)。引起地表塌陷,
原有生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。這種破壞使原有土地收益的減少或喪失,
同時(shí)也造成地表水利設(shè)施的破壞和生態(tài)環(huán)境惡化。每年因開采引起的地表塌陷面積已達(dá)40萬(wàn)hm2,
且平均每年以1.5 萬(wàn)hm2 的速度增加。
煤炭的用途十分廣泛,可以根據(jù)其使用目的總結(jié)為兩大主要用途:(1)動(dòng)力煤,(2)煉焦煤。
中國(guó)是焦炭生產(chǎn)大國(guó),也是世界焦炭市場(chǎng)的主要出口國(guó)。2003
年,全球焦炭產(chǎn)量是3.9
億噸,中國(guó)焦炭產(chǎn)量達(dá)到1.78
億噸,約占全球總產(chǎn)量的46%。在出口方面,2003
年我國(guó)共出口焦煤1475 萬(wàn)噸,其中出口歐盟458
萬(wàn)噸,約占1/3。2004 年,中國(guó)共出口焦炭1472
萬(wàn)噸,相當(dāng)于全球焦炭貿(mào)易總量的56%,國(guó)際焦炭市場(chǎng)仍供不應(yīng)求。
煤中的有機(jī)質(zhì)在一定溫度和條件下,受熱分解后產(chǎn)生的可燃性氣體,被稱為“揮發(fā)分”,它是由各種碳?xì)浠衔、氫氣、一氧化碳等化合物組成的混合氣體。揮發(fā)分也是主要的煤質(zhì)指標(biāo),在確定煤炭的加工利用途徑和工藝條件時(shí),揮發(fā)分有重要的參考作用。煤化程度低的煤,揮發(fā)分較多。如果燃燒條件不適當(dāng),揮發(fā)分高的煤燃燒時(shí)易產(chǎn)生未燃盡的碳粒,俗稱“黑煙”;并產(chǎn)生更多的一氧化碳、多環(huán)芳烴類、醛類等污染物,熱效率降低。因此,要根據(jù)煤的揮發(fā)分選擇適當(dāng)?shù)娜紵龡l件和設(shè)備。
中國(guó)煤炭資源豐富,除上海以外其它各省區(qū)均有分布,但分布極不均衡。在中國(guó)北方的大興安嶺-太行山、賀蘭山之間的地區(qū),地理范圍包括煤炭資源量大于1000億噸以上的內(nèi)蒙古、山西、陜西、寧夏、甘肅、河南6省區(qū)的全部或大部,是中國(guó)煤炭資源集中分布的地區(qū),其資源量占全國(guó)煤炭資源量的50%左右,占中國(guó)北方地區(qū)煤炭資源量的55%以上。在中國(guó)南方,煤炭資源量主要集中于貴州、云南、四川三省,這三省煤炭資源量之和為3525.74億噸,占中國(guó)南方煤炭資源量的91.47%;探明保有資源量也占中國(guó)南方探明保有資源量的90%以上。
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