准格尔矿区主采煤层中铅和硒的异常高值与成因研究

1.煤中元素的分类

自Richardson于1848年发现煤中锌（Zn）和镉（Cd）以来，除了极稀少的钋（Po）、砹（At）、钫（Fr）、锕（Ac）、镤（Pa）外，其余的元素几乎在煤中都已被发现（Finkel-man，1994）。采用现有分析技术手段，可以从煤及其解吸气体样品中检测到86种元素，而地壳中可供统计的元素也只有88种（黎彤，1992）。国内外某些学者根据元素在煤中的浓度或含量，对煤中元素进行了分类：

——Юдович（1978）参照沉积岩中各类元素的克拉克值，将煤中元素分为造灰元素（含量＞0.5%）、次要元素（含量0.5%～0.01%）、稀有元素（含量0.01%～0.0001%）和超稀元素（含量＜0.00001%）四种类型。

——程介克（1986）根据元素在地壳中的丰度，提出元素的含量分类为常量元素（1%～100%）、微量元素（0.01%～1%）、痕量元素（0.0001%～0.001%）和超痕量元素（＜0.0001%）。

——一般认为，煤中元素可分为常量元素（＞0.1%）和微量元素（≤0.1%）两大范畴。常量元素在煤中主要为C，H，O，N，S，Si，Al，Fe，Ca，K，Na，Mg等，其他大多数元素以微量级浓度存在于煤中（唐修义等，2002a；代世峰，2002）。

本书采用后一种分类。此外，根据元素的毒害程度又可对煤中元素进行有害性与无害性分类。

2.煤中的有害元素

煤中有害元素是指煤炭资源在加工、利用、运输和存放过程中，能够以不同形式运移至大气圈、水圈或土壤圈，并对其中的环境造成污染，从而危害人类和其他生物正常生存安全的元素。

（1）煤中有害元素的种类

煤中常量有害元素S和N对环境造成的巨大危害已是众所周知。然而，对煤中有害微量元素的认识，即哪些微量元素对环境与人类健康具有危害潜势，目前还没有统一的认识。

——美国国家研究委员会根据危害程度将元素分为三类：一类污染物有As，B，Cd，Mo，Hg，Pb，Se；二类污染物包括Cr，Cu，F，Ni，V，Zn；三类污染物有Ba，Sb，Sr，Na，Mn，Co，Li，Br。

——美国《毒害性化学品手册》列出了29种毒害性元素，即As，B，Ba，Be，Br，Cd，Cl，Co，Cr，Cu，F，Hg，Hf，In，Mn，Mo，Ni，P，Pb，Sb，Se，Sn，Th，Tl，U，V，Y，Zn 及Zr（Sitting，1981）。

——美国国会1990年颁布的《洁净空气补充法案》列出了11种有害元素，包括Se，Ba，Cd，Hg，As，Cr，Pb，Ag等。

——王连生（1994）将金属元素的潜在毒性进行了排序，认为Ⅰ类元素有Hg，Cd，Tl，Pb，Cr，In，Sn，毒性大；Ⅱ类元素为Ag，Sb，Zn，Mn，Au，Cu，Pr，Ce，Co，Pd，Ni，V，Os，Lu，Pt，毒性中等。

就煤中有害微量元素种类而言，一些组织及学者作过研究：

——美国国家资源委员会（NRC）1980年根据危害程度将煤中元素分为六类（Finkelman，等，1999）。Ⅰ类为值得特别关注的元素，如As，B，C，Cd，Hg，Mo，N，Pb，Se，S；Ⅱ类为值得关注的元素，包括Cr，Cu，F，Ni，Sb，V，Zn；Ⅲ类为值得加以关注的元素，有Al，Ge，Mn；Ⅳ类为需要加以关注的放射性元素，如 Po，Ra，Rn，Th，U等；Ⅴ类是需要关注但在煤及其残余物中很少富集的元素，如Ag，Be，Sn，Tl；Ⅵ类为暂时不需要关注的元素，即上述五类之外的元素（图1-1）。

图1-1 煤中潜在有害元素

（据NRC，1980）

——Swaine（1995）认为：煤中有24种微量元素对生态环境有害，即As，B，Ba，Be，Cd，Cl，Co，Cr，Cu，F，Hg，Mn，Mo，Ni，P，Pb，Sb，Se，Sn，Th，Tl，U，V及Zn。

——Finkelman（1995）讨论了煤中25种对环境敏感的微量元素，即上述的24种元素加上Ag元素。

——赵峰华（1997）通过对比国内外环境标准所列出的元素，认为当前环保关心的有19种元素，即Ag，As，Ba，Be，Cd，Cl，Co，Cr，Cu，F，Hg，Mn，Mo，Ni，Pb，Se，Sb，V，Zn，并把煤中有害元素限定为22种元素，即上述的19种加上Tl，Th，U。其中Tl，Be，Cd，Hg，Pb为有毒元素，Be，Cd，Cr，Ni，Pb，As为致癌元素。

——PECH（1980）根据危害程度将煤中微量元素分为六类（Swaine，1990）。Ⅰ类需要特别关注的元素为As，B，Cd，Hg，Mo，Pb，Se；Ⅱ类需要关注的元素为Cr，Cu，F，Ni，V，Zn；Ⅲ类需要加以关注的元素为Ba，Br，Cl，Co，Ge，Li，Mn，Sr；Ⅳ类放射性元素有 Po，Ra，Rn，Th，U；Ⅴ类是在煤及其残余物中很少富集的元素，如 Ag，Be，Sn，Tl；Ⅵ类为对环境基本无害的元素，上述五类之外的元素。

——Swaine（2000）认为，煤中有26种微量元素应引起环境关注（Enviornmental in-terest），并据其危害性分为三类，从Ⅰ类到Ⅲ类危害程度降低。Ⅰ类元素有As，Cd，Cr，Hg，Pb，Se；Ⅱ类元素有B，Cl，F，Mn，Mo，Ni，Be，Cu，P，Th，U，V，Zn；Ⅲ类元素有Ba，Co，I，Ra，Sb，Sn，Tl。

（2）本项目重点研究的煤中有害元素

上述文献资料显示，各研究者或组织对煤中有害元素的界定不尽相同，但大都包括As，Be，Cd，Cl，Co，Cr，F，Hg，Mo，Mn，Ni，Pb，Sb，Se，Th及U16种元素。Br虽在上述文献中出现的次数不多，但其本身具有毒害性，且在煤燃烧时对锅炉有较强的腐蚀性。

然而，在上述文献资料中没有被包括的某些元素，在煤的利用过程中也可能产生危害。例如，稀土元素致癌是人们极为关注的研究课题，因长期吸入稀土粉尘而引起肺的纤维性病变称为“稀土尘肺”。稀土元素以口、呼吸道和皮肤为途径，可与体内多种组织成分起反应，如轻稀土可与氨基酸络合，重稀土易与蛋白质结合。吸入的稀土元素在体内的半衰期可长达一年至十几年，长期吸入稀土元素对人体是有害的。接触稀土烟雾和尘粒的生产工人，可产生频繁的头疼、恶心、咳嗽、过敏热等，稀土引起的最重要的病理学和生化效应之一是形成脂肪肝（陈清等，1989）。

目前，已制定有关稀土元素卫生标准的国家很少。前苏联提出车间空气中各种稀土元素氧化物气溶胶的最高允许浓度为：氧化钇2mg/m3，氧化铈5mg/m3，铈族6mg/m3，钇族4mg/m3，还提出镧在地面水中最高允许浓度推荐值为0.01mg/L。美国于1960年推荐钇的阈限值（TLV）为5mg/m3，后因前苏联报道给动物气管滴入氧化钇可致严重肺损伤，故将此值修订为1mg/m3。不少研究者总结认为：稀土粉尘的最高允许浓度为4～6mg/m3，人体从食物中摄入稀土硝酸盐的允许量为12～120 mg/（日·人）（赵志根等，2002a）。我国目前正在探讨稀土生产及应用车间空气、地面水以及食品中稀土的最高允许浓度（陈清等，1989）。我国人类食用的植物性食品中稀土限量的国家标准（GB13107-91）已颁布实施。

美国曾对炼油厂稀土污染进行过研究（彭安等，1995）。然而，关于煤中稀土元素是否可列入有害元素的范畴，目前未见文献报道。但在有些煤中、特别是洗选后的煤泥以及燃煤后的粉煤灰、飞灰中，稀土元素丰度较高，有的甚至达到或超过了工业品位（500×10-6）。彭安等（1995）计算了不同排放源对大气元素的贡献，发现煤的燃烧对城市大气中稀土的含量贡献最大。

实际上，元素周期表中的任何一种元素如果高度富集或贫乏，都会对环境和人类健康造成危害（Finkelman等，1999），而且煤中元素有其特殊性，它们在煤的利用（主要是燃烧、洗选、淋滤）过程中的迁移性在很大程度上决定了其危害性。有的元素虽然本身具有毒害性，但在煤利用过程中以及在利用后固体废物受风化或雨水淋滤等作用过程中表现为惰性，基本不向外界环境迁移，那么它就是相对无害的。有的元素，虽在煤中含量不高，但在煤的利用过程中有较大排放量，或虽有较小的迁移量，但能生成毒性更大的化合物，难以降解，具有积累性，那么它就是有害的。

因此，煤中元素的有害性或无害性是相对的，评价其危害性，不但要考虑其含量水平以及本身具有的毒害性，还要考虑其迁移特性。同时，人的认识能力随科学技术的发展而不断提高，在现有认识水准下认为是无害的元素，将来可能被确定为是有害元素。因此，单纯地限定煤中有害元素种类的做法并不科学，重要的是要查明它们的含量水平、分布特征、赋存状态及其在煤利用前、利用过程中、利用后的迁移行为。此外，在煤中有些元素之间存在依存或共生关系，因此单独研究某几种元素也具有较大的片面性。

综合以上考虑，本书除了研究有害常量元素S以外，对煤中砷（As）、铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）、硒（Se）、氟（F）、氯（Cl）、镍（Ni）、锰（Mn）、钴（Co）、钼（Mo）、铍（Be）、锑（Sb）、铀（U）、钍（Th）、溴（Br）17种有害微量元素也应进行重点研究，对其他有害或潜在有害微量元素以及在现今认识水准下认为无害的元素作一般性讨论，即在充分利用现有资料的情况下，尽可能达到不遗漏、不放过有害元素的目的。

指以有机或无机形态富集于煤层及其围岩中的元素。有些元素在煤中富集程度很高，可以形成工业性矿床，如富锗煤、富铀煤、富钒石煤等，其价值远高于煤本身。

根据煤中伴生元素的性质和用途，可分为有益元素、有害元素和指相元素3类。有益元素主要 有锗、镓、铀、钒等，可被利用。有害元素 主要有硫 、磷、氟、氯、砷、铍、铅、硼、镉、汞、硒、铬等。硫是煤中常见的有害成分，其他有害元素在煤中含量一般不高，但危害极大，如砷是一种有毒元素。煤在燃烧中，硫是造成城镇环境污染的主要物质源。当然，对有害元素如果收集、处理得当也可变成对人有用的财富。煤中伴生元素，有各自的地球化学性质，形成于不同的沉积环境中。因此，可根据元素的相对含量、元素的共生组合关系及元素的比值，来判断相和沉积环境。

是可在人体和动物组织中积蓄的有毒金属。主要来源于各种油漆、涂料、蓄电池、冶炼、五金、机械、电镀、化妆品、染发剂、釉彩碗碟、餐具、燃煤、膨化食品、自来水管等。它是通过皮肤、消化道呼吸道进入体内与多种器官亲和，主要毒性效应是贫血症、神经机能失调和肾损伤，易受害的人群有儿童、老人、免疫低下人群。铅对水生生物的安全浓度为0.16mg/L，用含铅0.1～4.4mg/L的水灌溉水稻和小麦时，作物中铅含量明显增加

镉污染

不是人体的必要元素。镉的毒性很大，可在人体内积蓄，主要积蓄在肾脏，引起泌尿系统的功能变化；镉主要来源有电镀、采矿、冶炼、燃料、电池和化学工业等排放的废水；废旧电池中镉含量较高、也存在于水果和蔬菜中，尤其是蘑菇，在奶制品和谷物中也有少量存在，镉能够取代骨中钙，使骨骼严重软化，骨头寸断，会引起胃脏功能失调，干扰人体和生物体内锌的酶系统，导致高血压症上升。易受害的人群是矿业工作者、免疫力低下人群。水中含镉0.1mg/L时，可轻度抑制地面水的自净作用，镉对白鲢鱼的安全浓度为0.014mg/L,用含镉0.04Mg/L的水进行灌溉时，土壤和稻米受到明显污染，农灌水中含镉0.007mg/L时，即可造成污染。

汞污染

汞及其化合物属于剧毒物质，可在人体内蓄积。主要来源于仪表厂、食盐电解、贵金属冶炼、化妆品、照明用灯、齿科材料、燃煤、水生生物等。血液中的金属汞进入脑组织后，逐渐在脑组织中积累，达到一定的量时就会对脑组织造成损害，另外一部分汞离子转移到肾脏。进入水体的无机汞离子可转变为毒性更大的有机汞，由食物链进入人体，引起全身中毒作用；易受害的人群有女性，尤其是准妈妈、嗜好海鲜人士；天然水中含汞极少，一般不超过0.1μg/L。

砷污染

是人体的非必需元素，元素砷的毒性极低，而砷的化合物均有剧毒，三价砷化合物比其它砷化合物毒性更强。砷通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体，如摄入量超过排泄量，砷就会在人体的肝、肾、肺、子宫、胎盘、骨骼、肌肉等部位蓄积，与细胞中的酶系统结合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，特别是在毛发、指甲中蓄积，从而引起慢性砷中毒，潜伏期可达几年甚至几十年，慢性中毒有消化系统症状、神经系统症状和皮肤病变等。砷还有致癌作用，能引起皮肤癌，在一般情况下，土壤、水、空气、植物和人体都含有微量的砷，对人体不会构成危害。主要来源于采矿、冶金、化化学制药、玻璃工业中的脱色剂、各种杀虫剂、杀鼠剂、砷酸盐药物、化肥、硬质合金、皮革、农药等；危害的人群有农民、家庭主妇、特殊职业工人群体。地面水中含砷量因水源和地理条件不同而有很大差异，淡水为0.2～230μm/L，平均为0.5μm/L，海水为3.7μm/L。

铬污染

主要来源于劣质化妆品原料、皮革制剂、金属部件镀铬部分，工业颜料以及鞣革、橡胶和陶瓷原料等；如误食饮用，可致腹部不适及腹泻等中毒症状，引起过敏性皮炎或湿疹，呼吸进入，对呼吸道有刺激和腐蚀作用，引起咽炎、支气管炎等。水污染严重地区居民，经常接触或过量摄入者，易得鼻炎、结核病、腹泻、支气管炎、皮炎等。

环境污染

从环境污染方面，重金属是指汞、镉、铅以及“类金属”-----砷等生物毒性显著的重金属。对人体毒害最大的有5种：铅、汞、砷、镉。这些重金属在水中不能被分解，人饮用后毒性放大，与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。 土壤污染，可以用耐重金属的植物修复，可以用来做游乐园等，非农业耕地，美国有这样的例子，安徽铜陵铜尾矿与澳大利亚合作，进行植物修复，效果已初见端倪 。

人体伤害

重金属对人体的伤害极大。常见的有： 汞：食入后直接沉入肝脏，对大脑、神经、视力破坏极大。天然水每升水中含0.01毫克，就会导致人中毒。 镉：导致高血压，引起心脑血管疾病；破坏骨骼和肝肾，并引起肾衰竭 铅：是重金属污染中毒性较大的一种，一旦进入人体将很难排除。能直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经系统，可造成先天智力低下 钴：能对皮肤有放射性损伤。美国进口普卫欣天 猫 钒：伤人的心、肺，导致胆固醇代谢异常。 锑：与砷能使银手饰变成砖红色，对皮肤有放射性损伤。 铊：会使人多发性神经炎。 锰：超量时会使人甲状腺机能亢进。也能伤害重要器官。 砷：是砒霜的组分之一，有剧毒，会致人迅速死亡。长期接触少量，会导致慢性中毒。另外还有致癌性。 这些重金属中任何一种都能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神精错乱、关节疼痛、结石、癌症

防止意识

以上大多是人为造成的污染，只有通过人类自身行为改变这一状况，首先，从思想上重视了解重金属对人类及环境造成的危害，提高环境保护意识，只有保护好生存环境，才能保护人类自己；从行为上，要从个人做起，配合国家法律、法规的环境保护的规定，企业要加强管理，并且做好监督管理机制，使措施落到实处，不能只以人为本，还要考虑动植物及环境所能承受的压力，这样，人类才有立足之地。总之，只要以保护环境为出发点，重金属污染问题就能降到最低点。

别称:煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。

一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成。俗称煤炭。中国是世界上最早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址中，就发现有煤制工艺品 ，河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤为石涅，魏、晋时称煤为石墨或石炭 。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。希腊和古罗马也是用煤较早的国家，希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有 《石史》 ，其中记载有煤的性质和产地；古罗马大约在2000年前已开始用煤加热。

煤炭是一种可以用作燃料或工业原料的矿物。它是古代植物经过生物化学作用和地质作用而改变其物理、化学性质，由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。

煤作为一种燃料，早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料，是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用，煤被广泛地用作工业生产的燃料，给社会带来了前所未有的巨大生产力，推动了工业的向前发展，随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。煤炭热量高，标准煤的发热量为 7000大卡／千克。而且煤炭在地球上的储量丰富，分布广泛，一般也比较容易开采，因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。

煤炭除了作为燃料以取得热量和动能以外，更为重要的是从中制取冶金用的焦炭和制取人造石油，即煤的低温干馏的液体产品——煤焦油。经过化学加工，从煤炭中能制造出成千上万种化学产品，所以它又是一种非常重要的化工原料，如我国相当多的中、小氮肥厂都以煤炭作原料生产化肥。我国的煤炭广泛用来作为多种工业的原料。大型煤炭工业基地的建设，对我国综合工业基地和经济区域的形成和发展起着很大的作用。

此外，煤炭中还往往含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等，这些放射性和稀有元素是半导体和原子能工业的重要原料。

煤炭对于现代化工业来说，无论是重工业，还是轻工业；无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业，还是轻纺工业、食品工业、交通运输业，都发挥着重要的作用，各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭，因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。

我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，不仅储量大，分布广，而且种类齐全，煤质优良，为我国工业现代化提供了极为有利的条件。

【煤的生成】

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。

【用途】

煤是重要能源，也是冶金、化学工业的重要原料。主要用于燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等。①燃烧。煤炭是人类的重要能源资源，任何煤都可作为工业和民用燃料。②炼焦。把煤置于干馏炉中，隔绝空气加热，煤中有机质随温度升高逐渐被分解，其中挥发性物质以气态或蒸气状态逸出，成为焦炉煤气和煤焦油，而非挥发性固体剩留物即为焦炭。焦炉煤气是一种燃料，也是重要的化工原料。煤焦油可用于生产化肥、农药、合成纤维、合成橡胶、油漆、染料、医药、炸药等。焦炭主要用于高炉炼铁和铸造，也可用来制造氮肥、电石。电石是塑料、合成纤维、合成橡胶等合成化工产品。③气化。气化是指转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料的煤气。④低温干馏。把煤或油页岩置于 550℃左右的温度下低温干馏可制取低温焦油和低温焦炉煤气，低温焦油可用于制取高级液体燃料和作为化工原料。⑤加氢液化。将煤、催化剂和重油混合在一起，在高温高压下使煤中有机质破坏，与氢作用转化为低分子液态和气态产物，进一步加工可得汽油、柴油等液体燃料。加氢液化的原料煤以褐煤、长焰煤、气煤为主。

综合、合理、有效开发利用煤炭资源，并着重把煤转变为洁净燃料，是人们努力的方向。

【产地】

在各大陆、大洋岛屿都有煤分布，但煤在全球的分布很不均衡，各个国家煤的储量也很不相同。中国、美国、俄罗斯、德国是煤炭储量丰富的国家，也是世界上主要产煤国，其中中国是世界上煤产量最高的国家。中国的煤炭资源在世界居于前列，仅次于美国和俄罗斯。

【煤的开采】

煤的开采是一项最艰苦的工作,当前正在花较大的力量来改善工作条件.由于煤炭资源的埋藏深度不同,开采方式一般相应地也有矿井开采(埋藏较深)和露天开采(埋藏较浅)之分.其中,可露天开采的资源量在总资源中的比重大小,是衡量开采条件优劣的重要指标,中国可露天开采的储量仅占7.5%,美国为32%,澳大利亚为35%矿井开采条件的好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比,中国煤矿中含瓦斯比例高,高瓦斯和有瓦斯突出的矿井占40%以上.中国采煤以矿井开采为主,如山西\山东\徐州及东北地区大数采用这一开采方式,也有露天开采,如朔州平朔煤矿——全国最大的露天煤矿.

煤可以创造沥青、煤气、煤焦油和焦炭

煤当原料使用煤在1200℃的密闭炉(称为炼焦炉)中干馏,可得固定碳很高含量之煤焦,俗称焦炭

【煤的分类】

煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种。云南常用的是褐煤、烟煤、无烟煤三种。煤的种类不同，其成分组成与质量不同，发热量也不相同（表4-15）。单位重量燃料燃烧时放出的热量称为发热量，人为规定以每公斤发热量7000千卡的煤作为标准煤，并以此标准折算耗煤量。

（1）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。

（2）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。

（3）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等6项分类指标，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。

【化学组成】

煤中有机质是复杂的高分子有机化合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95％以上；煤中的无机质也含有少量的碳、氢、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的组分，其含量随煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量为50％～60％，褐煤为60％～70％，烟煤为74％～92％，无烟煤为 90％～98％。煤中硫是最有害的化学成分。煤燃烧时，其中硫生成SO2，腐蚀金属设备，污染环境。煤中硫的含量可分为 5 级：高硫煤，大于4％；富硫煤，为2.5％～4％；中硫煤，为1.5％～2.5％；低硫煤，为1.0％～1.5％；特低硫煤 ，小于或等于1％。煤中硫又可分为有机硫和无机硫两大类。

【工业分析】

通过工业分析可大致了解煤的性质。又称技术分析。是指煤的水分、挥发分、灰分的测定以及固定碳的计算。水分可分为外在水分、内在水分以及与煤中矿物质结合的结晶水、化合水。外在水分为煤炭在开采、运输、储存及洗选过程中，附着在煤颗粒表面和大毛细孔中的水分。内在水分为吸附或凝聚在煤颗粒内部的毛细孔中的水分，温度超过100℃时可将煤中内在水分完全蒸发出来 。灰分是指煤完全燃烧后残留的残渣量。灰分来自煤的矿物质。挥发分是指煤中有机质可挥发的热分解产物。挥发分随煤化程度增高而降低，可用于初步估测煤种。固定碳是指煤中有机质经隔绝空气加热分解的残余物。固定碳随变质程度的加深而增高，可作为鉴定煤变质程度的指标。

【工艺性质】

煤的工艺性质是工业评价合 理 用 煤的依据，主要包括粘结性、结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、焦油产率和可选性等。粘结性是指煤在高温干馏中产生胶质体，使煤粒相互粘结成块的性能。粘结性是评价炼焦用煤的主要指标。结焦性是指在炼焦炉中能炼出适合高炉用的有足够强度的冶金焦炭的性质。发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量。煤的发热量是煤质的重要指标，是计算热平衡、耗煤量、热效率等的依据。

【煤中伴生元素】

指以有机或无机形态富集于煤层及其围岩中的元素。有些元素在煤中富集程度很高，可以形成工业性矿床，如富锗煤、富铀煤、富钒石煤等，其价值远高于煤本身。

根据煤中伴生元素的性质和用途，可分为有益元素、有害元素和指相元素3类。有益元素主要 有锗、镓、铀、钒等，可被利用。有害元素 主要有硫 、磷、氟、氯、砷、铍、铅、硼、镉、汞、硒、铬等。硫是煤中常见的有害成分，其他有害元素在煤中含量一般不高，但危害极大，如砷是一种有毒元素。煤在燃烧中，硫是造成城镇环境污染的主要物质源。当然，对有害元素如果收集、处理得当也可变成对人有用的财富。煤中伴生元素，有各自的地球化学性质，形成于不同的沉积环境中。因此，可根据元素的相对含量、元素的共生组合关系及元素的比值，来判断相和沉积环境。

一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成。俗称煤炭。中国是世界上最早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址中，就发现有煤制工艺品 ，河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤为石涅，魏、晋时称煤为石墨或石炭 。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。希腊和古罗马也是用煤较早的国家，希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有 《石史》 ，其中记载有煤的性质和产地；古罗马大约在2000年前已开始用煤加热。

煤炭是一种可以用作燃料或工业原料的矿物。它是古代植物经过生物化学作用和地质作用而改变其物理、化学性质，由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。

煤作为一种燃料，早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料，是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用，煤被广泛地用作工业生产的燃料，给社会带来了前所未有的巨大生产力，推动了工业的向前发展，随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。煤炭热量高，标准煤的发热量为 7000大卡／千克。而且煤炭在地球上的储量丰富，分布广泛，一般也比较容易开采，因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。

煤炭除了作为燃料以取得热量和动能以外，更为重要的是从中制取冶金用的焦炭和制取人造石油，即煤的低温干馏的液体产品——煤焦油。经过化学加工，从煤炭中能制造出成千上万种化学产品，所以它又是一种非常重要的化工原料，如我国相当多的中、小氮肥厂都以煤炭作原料生产化肥。我国的煤炭广泛用来作为多种工业的原料。大型煤炭工业基地的建设，对我国综合工业基地和经济区域的形成和发展起着很大的作用。

此外，煤炭中还往往含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等，这些放射性和稀有元素是半导体和原子能工业的重要原料。

煤炭对于现代化工业来说，无论是重工业，还是轻工业；无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业，还是轻纺工业、食品工业、交通运输业，都发挥着重要的作用，各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭，因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。

我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，不仅储量大，分布广，而且种类齐全，煤质优良，为我国工业现代化提供了极为有利的条件。

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。

煤是重要能源，也是冶金、化学工业的重要原料。主要用于燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等。①燃烧。煤炭是人类的重要能源资源，任何煤都可作为工业和民用燃料。②炼焦。把煤置于干馏炉中，隔绝空气加热，煤中有机质随温度升高逐渐被分解，其中挥发性物质以气态或蒸气状态逸出，成为焦炉煤气和煤焦油，而非挥发性固体剩留物即为焦炭。焦炉煤气是一种燃料，也是重要的化工原料。煤焦油可用于生产化肥、农药、合成纤维、合成橡胶、油漆、染料、医药、炸药等。焦炭主要用于高炉炼铁和铸造，也可用来制造氮肥、电石。电石是塑料、合成纤维、合成橡胶等合成化工产品。③气化。气化是指转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料的煤气。④低温干馏。把煤或油页岩置于 550℃左右的温度下低温干馏可制取低温焦油和低温焦炉煤气，低温焦油可用于制取高级液体燃料和作为化工原料。⑤加氢液化。将煤、催化剂和重油混合在一起，在高温高压下使煤中有机质破坏，与氢作用转化为低分子液态和气态产物，进一步加工可得汽油、柴油等液体燃料。加氢液化的原料煤以褐煤、长焰煤、气煤为主。

综合、合理、有效开发利用煤炭资源，并着重把煤转变为洁净燃料，是人们努力的方向。

煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种。云南常用的是褐煤、烟煤、无烟煤三种。煤的种类不同，其成分组成与质量不同，发热量也不相同（表4-15）。单位重量燃料燃烧时放出的热量称为发热量，人为规定以每公斤发热量7000千卡的煤作为标准煤，并以此标准折算耗煤量。

（1）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。

（2）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。

（3）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等6项分类指标，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。

煤中有机质是复杂的高分子有机化合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95％以上；煤中的无机质也含有少量的碳、氢、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的组分，其含量随煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量为50％～60％，褐煤为60％～70％，烟煤为74％～92％，无烟煤为 90％～98％。煤中硫是最有害的化学成分。煤燃烧时，其中硫生成SO2，腐蚀金属设备，污染环境。煤中硫的含量可分为 5 级：高硫煤，大于4％；富硫煤，为2.5％～4％；中硫煤，为1.5％～2.5％；低硫煤，为1.0％～1.5％；特低硫煤 ，小于或等于1％。煤中硫又可分为有机硫和无机硫两大类。

飘尘和降尘是空气中的颗粒物。他们的区别在于颗粒物直径的不同和在重力作用下沉降的速度不同。飘尘直径小于10微米，能在空气中长期漂浮，短则数月，长则数年。降尘量超过每月每平方千米100吨以上，就是严重大气污染。

降尘固然可恶，飘尘更加可恨。颗粒细微，能长期在空气中漂浮的飘尘中含有多种有毒金属和致癌物质，它随人体进入呼吸道，引起慢性气管炎，进入肺部引起尘肺和矽肺，甚至造成肺癌等严重呼吸系统疾病。飘尘还会减弱日照、降低大气能见度，使空中多云、多雾等。伦敦烟雾事件主要就是由煤飘尘引起的。

降尘

大气中粒径大于10微米的固体颗粒的总称。

这是其中的主要污染物，以及对人体的主要危害，但是煤的成分比较复杂，很多对人体的危害还在争议之中。因此说鼻尖其主要危害的方式，比如说带防尘口罩最好是湿式口罩，使用手套等，避免肌肤与之直接接触。

铅是柔软和延展性强的弱金属，有毒，也是重金属。接下来我为你整理了铅的物理化学性质，一起来看看吧。

铅的物理性质

铅为带蓝色的银白色重金属，熔点327.502°C，沸点1740°C，密度11.3437克/厘米3，硬度1.5，质地柔软，抗张强度小。

没有氧化层的铅色泽光亮，密度高，硬度非常低，延伸性很强。它的导电性能相当低，抗腐蚀性能很高，因此它往往用来作为装腐蚀力强的物质(比如硫酸)的容器。加入少量锑或其它金属可以更加提高它的抗腐蚀力。

金属铅在空气中受到氧、水和二氧化碳作用，其表面会很快氧化生成保护薄膜

在加热下，铅能很快与氧、硫、卤素化合

铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用，能与热或浓盐酸、硫酸反应铅与稀硝酸反应，但与浓硝酸不反应铅能缓慢溶于强碱性溶液。

铅的化学性质

【元素名称】铅(lead)

【CAS号】7439-92-1

【元素符号】Pb

【原子序数】82

【周期序数】6

【族-序数】IVA

【晶体结构】晶胞为面心立方晶胞。

【相对原子质量】207.2

【元素类型】金属元素

【物理性质】带蓝色的银白色重金属，熔点327.502°C，沸点1740°C，密度11.3437克/立方厘米，比热容0.13 kJ/(kg·K)，硬度1.5，质地柔软，抗张强度小。

【原子体积】18.17立方厘米/摩尔

【元素在太阳中的含量】0.01ppm

【元素在海水中的含量】太平洋表面 0.00001ppm

【氧化态】Main Pb+2, Pb+4

【晶胞参数】

a = 495.08 pm

b = 495.08 pm

c = 495.08 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

【莫氏硬度】1.5

【声音在其中的传播速率】1190m/S

【电离能(kJ /mol) 】

M - M+ 715.5

M+ - M2+ 1450.4

M2+ - M3+ 3081.5

M3+ - M4+ 4083

M4+ - M5+ 6640

M5+ - M6+ 8100

M6+ - M7+ 9100

M7+ - M8+ 11800

M8+ - M9+ 13700

M9+ - M10+ 16700

铅的健康危害

儿童中毒

儿童发生铅中毒的概率是成年人的30多倍!其原因与儿童正处在生长发育阶段，许多器官尚不成熟，解毒功能不完善，对铅较敏感，以及接触机会较多有关。[4] 2007年3月24日北京儿科研究所报告，由世界卫生组织儿童卫生合作中心牵头，历时3年的中国部分城市儿童铅中毒调查结果显示，中国6岁儿童的血铅值位居各年龄组儿童之首，北京7%的孩子血铅含量超标。

国际上普遍认为儿童血铅达到或超过100微克/升为血铅偏高。铅超标会影响儿童的智力，包括说话能力、记忆力和注意力等。孩子血铅超标告一般不会有明显的症状，主要表现为注意力不集中，会有攻击性，有时肚子会疼。由于这些症状不具有特异性，因此往往会被家长忽略。

儿童是室内空气铅污染的首要受害者。室内环境铅污染主要有以下四个方面：一是来源于室内某些装饰品。如使用含铅油漆或涂料进行住房墙壁、地板和家具等装饰，造成室内尘土含铅量升高。新装修的住宅最好在有效通风换气3个月后入住要加强儿童房间的通风换气，减少儿童在污染环境里的活动时间。二是来源于煤及煤制品。煤在燃烧过程中会释放出铅尘。

另外两个铅污染因素分别是：三是来源于室内吸烟。孩子被动吸烟能增加血铅水平过高的危险性。每克香烟中含0.8微克的铅。研究表明，有被动吸烟史的儿童发生血铅水平过高的危险性要高于没有被动吸烟史的儿童。有人对在吸烟家庭中长大的孩子与在不吸烟家庭中长大的孩子进行对比发现，前者患铅中毒的比例比后者要高出10倍以上。这说明，香烟燃烧时，烟雾中含有的铅颗粒虽然量很少，但儿童长期被动吸入也会引起蓄积中毒。对被动吸烟与幼儿血铅水平关系的研究也表明，幼儿的血铅水平和铅中毒率随家庭中吸烟量的增加及吸烟时间的延长而升高，年龄越小血铅水平和铅中毒率越高，2岁左右为最高。一般认为，年龄越小越对烟雾铅污染易感和脆弱，2岁时可能是儿童被动吸烟铅吸收的关键时期。四是来源于空气污染。室外大气铅浓度会直接影响室内铅污染水平。

如何远离危害

1、勤洗手，勤剪指甲，养成饭前洗手好习惯

2、经常清洗儿童的玩具和其他一些有可能被孩子放到口中的物品

3、应经常用湿布抹去儿童能触及到的部位的灰尘，食品和奶瓶的奶嘴上要加上罩子

4、直接从事铅作业劳动的工人下班前必须按规定洗澡、更衣后才能回家

5、注意室内通风，特别是以煤为燃料的家庭应尽量多开窗通风

6、家长不要在室内吸烟

7、少食某些含铅较高的食物，如松花蛋、爆米花等

8、自来水中含铅量不容忽视，每天早上用自来水时，应将水龙头打开约1～5分钟，以减少水中铅污染，最好使用家用净水器。推荐RO反渗透水过滤器。

9、儿童应定时进食，空腹时铅在肠道的吸收率可成倍增加

10、要保证儿童的日常膳食中含有足够量的钙、铁、锌等元素，以促进铅的排出

11、不要从地摊或者不正规的渠道购买了含铅量超过规定标准的油画棒或者蜡笔。

12、少带孩子逛大街，减少汽车尾气铅污染危害。