煤的开采、加工和提炼过程。
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.三分之二以上的地下煤炭生产由使用连续采矿机械的房柱法开采。有钨合金钻头的连续开采机一面前一面从表面上破煤,然后再运输到等候接送的汽车上运送到输送带被转移到地面。采煤机前进一段距离,停止移动而后支撑被放入。这个过程反复,直到煤层开采完。不使用爆破手段。 另一种地下采煤方法,是长壁开采法,占了百分之二十左右的生产。这种方法使用横跨400至600英尺的煤层(长壁)的切割机。这台机器上有一个旋转缸钨钻头切下煤,而后煤炭送入输送系统,再由其带出来的矿井。屋顶由大型钢铁支持,附于机器。由于机器向前推动,屋顶支撑也前进。近80 %的煤炭开采可使用这种方法。 其余百分之十一的地下生产,是由传统的采矿用的炸药法,爆 破后煤炭被移除。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。
把富集了金的活性炭燃烧,灰和熔剂混合后提金。
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。是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。煤炭被人们誉为黑色的金子,工业的食粮,它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。
煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩,这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。因为后来暴露于升高的温度和压力下,较硬的形式的煤可以被认为是变质岩,例如无烟煤。煤主要是由碳构成,连同由不同数量的其它元素构成,主要是氢,硫,氧和氮。
在历史上,煤被用作能源资源,主要是燃烧用于生产电力和/或热,并且也可用于工业用途,例如精炼金属,或生产化肥和许多化工产品。作为一种化石燃料,煤的形成是古代植物在腐败分解之前就被埋在地底,转化成泥炭,然后转化成褐煤,然后为次烟煤,之后烟煤,最后是无烟煤。煤产生之碳氢化合物经过地壳运动空气的压力和温度条件下作用,产生的碳化化石矿物,亦即,煤炭就是植物化石。这涉及了很长时期的生物和地质过程。
煤的元素组成,是研究煤的变质程度,计算煤的发热量,估算煤的干馏产物的重要指标,也是工业中以煤作燃料时进行热量计算的基础。 煤中除无机矿物质和水分以外,其余都是有机质。
由于组成煤的基本结构单元是以碳为骨架得多聚芳香环系统,在芳香环周围有碳、氢、氧及少量的氮和硫等原子组成的侧链和官能团。如羧基(-COOH)、羟基(-OH)和甲氧基(-OCH3)。说明了煤中有机质主要由碳、氢、氧和氮、硫等元素组成。
煤的变质程度不同,其结构单元不同,元素组成也不同。碳含量随变质程度的增加而增加,氢、氧含量随变质程度的增加而减少,氮、硫与变质程度则无关系(但硫含量与成煤的古地质环境和条件有关)。
你说的提炼不会是说煤化工吧?那就得到专门的煤化工厂了。
煤液化:煤气。
煤干馏:焦炉气、粗氨水、粗苯(主要成分:苯、甲苯、二甲苯)、煤焦油(主要成分:苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青)、焦炭。
煤
煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩,这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。因为后来暴露于升高的温度和压力下,较硬的形式的煤可以被认为是变质岩,例如无烟煤。煤主要是由碳构成,连同由不同数量的其它元素构成,主要是氢,硫,氧和氮。
煤炭的优缺点
优点:煤炭资源量丰富,且因世界各地都有煤炭矿藏,因此开采及供给皆很稳定,价钱也较石油及天然气便宜。
缺点:煤炭的发热量比石油或天然气小,煤炭在燃烧时,所排放出的二氧化碳量高于石油及天然气。产量有限,是不可再生能源。
用途
煤做为燃料
煤用于炼焦,可以产生煤焦油及氨水。焦碳是用于炼铁的重要原料。煤焦油可提取多种工业用的重要化合物。很多人以为煤气是从煤制造出来的,但事实是煤气是从原油提炼出来的石脑油再加以提炼而成的。煤也可以直接汽化,生成水煤气(一氧化碳和氢的混合物),直接用做清洁燃料。
煤,尤其是烟煤(任何挥发分较高的煤)直接作为燃料会冒出黑烟,浪费其中挥发分并造成大气污染,英国由于气候多雾,对污染尤其敏感,早在20世纪初即颁布法律禁止将原煤直接作为燃料,只能燃烧焦碳或半焦。
焦煤和焦炭利用
焦碳作为炼铁的重要原料,对生铁的质量有关键的作用,如果含硫和磷高,会严重降低生铁质量,灰分高会降低热值。因此用于炼焦的煤必须经过洗选,以降低其灰分和硫含量。炼出的焦碳必须选大块坚实的,不能在高炉中被压碎,以便可以通风。选出的碎焦只能做燃料,碎焦做燃料发热量大,不冒烟,是很好的燃料。
煤的气化
煤气化可用于产生合成气,这是一种一氧化碳(CO)和氢气(H2)气体的混合物。通常合成气被用于燃烧于燃气轮机产生电力,但是,通过费托合成工艺,合成气的通用性也允许它被转换成运输燃料如汽油和柴油。煤气化联合费托技术被南非的萨索尔化学公司使用,从煤和天然气生产汽车用的燃料。
煤的液化
煤液化被用来从煤生产液体合成燃料: 甲烷,和石油化工产品。煤液化分为直接液化和间接液化两种。直接液化意味着碳化和氢化。间接液化就是先把煤进行气化,生成水煤气,再合成乙烷、乙醇等燃料,也可以进一步合成燃油。
化工品的生产
煤炭是生产许多化肥及其它化工产品的重要原料。生产这些产品的主要途径是煤气化产生合成气。直接从合成气生产初级化学产品包括甲醇,氢气和一氧化碳,它们是化工产品的基本成分,从中可以继续生产衍生化学产品的整个化工产品频谱的制造,包括烯烃,乙酸,甲醛,氨,尿素等。作为初级化学品和高价值的衍生产品的前体,合成气的通用性提供了的一种选择,使用相对便宜的煤炭,以产生广泛的有高价值的商品。
从历史上看,煤的化工品生产已经自1950年代已经被使用,并已建立市场。根据2010年的全球气化数据库,在当前的和计划中的气化炉的调查,2004年至2007年化工生产提高了产品的气化份额从37%到45%。从2008年到2010年,22%新增气化炉是被用于化工生产。
煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海等地方,经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素。在显微镜下可以发现煤中有植物细胞组成的孢子、花粉等,在煤层中还可以发现植物化石,所有这些都可以证明煤是由植物遗体堆积而成。
科学家们在地质考察研究中发现,在地球上曾经有过气候潮湿、植物茂盛的时代,如石炭纪、二迭纪(距今约3亿年)、侏罗纪(距今约1.3亿~1.8亿年)等。当时大量繁生的植物在封闭的湖泊、沼泽或海湾等地堆积下来,并迅速被泥砂覆盖,经过亿万年以后,植物变成了煤,泥砂变成了砂岩或页岩。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多煤层,每层煤都被岩石分开。
由植物变为煤的过程可以分为三个阶段:
(1)菌解阶段,即泥炭化阶段。当植物堆积在水下被泥砂覆盖起来的时候,便逐渐与氧气隔绝,由嫌气细菌参与作用,促使有机质分解而生成泥炭。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。泥炭质地疏松、褐色、无光泽、比重小,可看出有机质的残体,用火柴烧可以引燃,烟浓灰多。
(2)煤化作用阶段,即褐煤阶段。当泥炭被沉积物覆盖形成顶板后,便成了完全封闭的环境,细菌作用逐渐停止,泥炭开始压缩、脱水而胶结,碳的含量进一步增加,过渡成为褐煤,这称为煤化作用。褐煤颜色为褐色或近于黑色,光泽暗淡,基本上不见有机物残体,质地较泥炭致密,用火柴可以引燃,有烟。
(3)变质阶段,即烟煤及无烟煤阶段。褐煤是在低温和低压下形成的。如果褐煤埋藏在地下较深位置时,就会受到高温高压的作用,使褐煤的化学成分发生变化,主要是水分和挥发成分减少,含碳量相对增加;在物理性质上也发生改变,主要是密度、比重、光泽和硬度增加,而成为烟煤。这种作用是煤的变质作用。烟煤颜色为黑色,有光泽,致密状,用蜡烛可以引燃,火焰明亮,有烟。烟煤进一步变质,成为无烟煤。无烟煤颜色为黑色,质地坚硬,有光泽,用蜡烛不能引燃,燃烧无烟。
煤炭是什么时候形成的?科学家们根据煤炭矿床中的地层,用放射性同位素测定地层的地质年代,测定得知这种地层一般为石炭纪的地层,于是判断在石炭纪的地球生长着茂盛的森林,结果才有煤炭的形成。石炭纪距离现在已经30亿多年了。
砍伐下来的木头暴露在环境中,由于气候和微生物的作用,很快就会霉烂。埋在土里的木头会演化为煤炭吗?我看是不可能的!深埋在土里、隔绝空气的木头只会演化为木的化石,而不是煤炭。
请看2012年2月的报道,在内蒙古贺兰山西北角、内蒙古乌达煤田发现的3亿年前植物庞贝城,展现了大量的植物化石。化石中的树叶树枝清晰可见。而煤炭据说是由树干演化而成的,有树木的年轮。我注意观看不少的煤炭,无论怎么看,总也找不出树干的年轮,还有树干中辐射的线条。而树木的化石,其年轮和辐射的线条则是很明显的。凭这一点,我们就可以怀疑煤炭与树木的演化无关。
埋在深土中隔绝空气的树木,也不可能象书上说的受到高温高压的作用。至少那种高温高压的强度不足以使潮湿的树木碳化。我们知道煤矿在地下并不很深,有的还是露天的,一般几米到1000多米不等。在这个地壳的深度,地温不会超过100℃,地下温度一般是25——30℃。怎么算高温呢?怎么能使木质碳化呢?假设有高温的影响是不成立的。
那么,树木被深埋在地下隔绝空气后,会有什么样的化学变化呢?树木的主要化学成分是纤维素,是碳氢化合物。泥土岩石中则以钙和硅含量较高。硅和碳的外层原子结构是相同的,都是4个价电子。树木中的纤维素,由于长时间的自身发酵分解,碳链断裂,以单个碳原子的二氧化碳释放出来。碳原子流走后留下了的空穴,则有环境中微溶的钙离子,硅酸根离子进来填充。这是一种非常缓慢的化学置换反应的过程。因此树干中的年轮和辐射线条得以有序的保留下来。树干中的碳,要么以碳酸盐的形式留下,要么就流走了,因此是不会以碳氢化合物的形式留下来的。这样,树木在深埋的土中经长时间的演化,将生成硅质木化石,而不是煤炭。
行星和卫星,在绕恒星运行的过程中,不断积聚恒星喷发出来的物质而增长。星体增长到一定的程度,其内部就具有合成化学元素的功能。星体内部合成化学元素的历程是按原子序数的顺序逐个增加的。地球内部在具有合成氢、氦、锂、铍和硼元素后,就进入合成碳元素的历程。由于碳原子的结构是一个稳定性的结构,在进入合成碳元素后,地球内部就会在较长的时间内维持在大量合成碳元素的阶段。这时的地球内部就同时具有合成氢,锂、铍、硼和碳元素的功能。而合成氢和碳的量则是比较大的。地球内部的氢和碳在透出地幔后,进入地球的软流层,温度降至2000摄氏度以下。软流层中的矿物质有的则起着催化剂的作用,从而促进碳和氢合成碳氢化合物,如甲烷、乙烷。软流层的高温,迫使甲烷往地面溢出。地面的温度大大的降低,在当时的地球环境中,地面的温度有可能降低到0摄氏度以下。低温下的甲烷、乙烷则凝聚为液态或膏状软流体渗透出地面。时间长了以后,甲烷、乙烷则聚合为多碳链的碳氢化合物。这种碳氢化合物被以后的土层覆盖,就形成了现在我们见到的煤炭。地球跟随太阳在太空中绕银河中心运行,太阳的运行轨道也有季节性,这样会影响地球内部碳的合成产量,致使地球内部合成的碳氢化合物出现时多时少的间歇性现象。这样就导致碳氢化合物一批一批的出来,又一层一层的被土层覆盖。所以我们现在看到的煤矿是分层结构的。在地球没有合成硫元素的功能时,所生成的煤炭是无硫的煤炭,即无烟煤炭。过了相当长的时间后,地球内部具有合成硫的功能时,所生成是煤炭就含有硫的成分了。
地球中的石墨矿,石油,都是地球内部合成的碳的产物。
煤炭是由地球内部产生的碳形成的,因此推断古地球石炭纪时代有大量茂盛的森林则是错误的。我们不能找到石炭纪时期的植物化石,也证明该推断是错误的。
有没有更强有力的证据证明煤炭是由地球内部合成的而不是树木演化而成的呢?当然有!那就是现在的天文学家们观测到土卫六的表面有大量的沥青状河流和湖泊。同时也观测到土卫六现在还没有任何生命的迹象。这些沥青是从何而来的呢?现在的土卫六,就是32亿前古地球的形象。
远古植物遗骸。
煤其主要成分为碳、氢、氧和少量的氮、硫或其它元素。硫是煤最主要杂质之一,其通常以硫化物之形式出现于煤的燃烧生成物中。于某些国家,例如美国已设立规范管制硫化物之排放量,因除去此类有害杂质花费不低,故政府均奖励生产低硫煤以减少污染。
煤被认为是远古植物遗骸埋在地层下经过泥炭→褐煤→烟煤→无烟煤的转变所形成的,无烟煤还可以进一步转化为石墨。
扩展资料:
煤的用途:
1、煤做为燃料
煤用于炼焦,可以产生煤焦油及氨水。焦碳是用于炼铁的重要原料。煤焦油可提取多种工业用的重要化合物。很多人以为煤气是从煤制造出来的,但事实是煤气是从原油提炼出来的石脑油再加以提炼而成的。煤也可以直接汽化,生成水煤气(一氧化碳和氢的混合物),直接用做清洁燃料。
2、煤的气化
煤气化可用于产生合成气,这是一种一氧化碳和氢气气体的混合物。通常合成气被用于燃烧于燃气轮机产生电力,但是,通过费托合成工艺,合成气的通用性也允许它被转换成运输燃料如汽油和柴油。煤气化联合费托技术被南非的萨索尔化学公司使用,从煤和天然气生产汽车用的燃料。
参考资料来源:百度百科-煤
煤炭的形成:
煤碳是地壳运动的产物。远在3亿多年前的古生代和1亿多年前的中生代以及几千万年前的新生代时期,大量植物残骸经过复杂的生物化学、地球化学、物理化学作用后转变成煤,从植物死亡、堆积、埋藏到转变成煤经过了一系列的演变过程,这个过程称为成煤作用。
一般认为,成煤过程分为两个阶段泥炭化阶段和煤化阶段。前者主要是生物化学过程,后者是物理化学过程。
泥炭化阶段
第一阶段泥炭化阶段是植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖,其遗骸在微生物参加下不断分解、化合和聚积,在这个阶段中起主导作用的是生物地球化学作用。低等植物经过生物地球化学作用形成腐泥,高等植物形成泥炭,因此成煤第一阶段可称为腐泥化阶段或泥炭化阶段。
煤化阶段
煤化阶段包含两个连续的过程:
第一个过程,在地热和压力的作用下,泥炭层发生压实、失水、肢体老化、硬结等各种变化而成为褐煤。褐煤的密度比泥炭大,在组成上也发生了显著的变化,碳含量相对增加,腐植酸含量减少,氧含量也减少。因为煤是一种有机岩,所以这个过程又叫做成岩作用。
第二个过程,是褐煤转变为烟煤和无烟煤的过程。在这个过程中煤的性质发生变化,所以这个过程又叫做变质作用。地壳继续下沉,褐煤的覆盖层也随之加厚。在地热和静压力的作用下,褐煤继续经受着物理化学变化而被压实、失水。其内部组成、结构和性质都进一步发生变化。这个过程就是褐煤变成烟煤的变质作用。烟煤比褐煤碳含量增高,氧含量减少,腐植酸在烟煤中已经不存在了。烟煤继续进行着变质作用。由低变质程度向高变质程度变化。从而出现了低变质程度的长焰煤、气煤,中等变质程度的肥煤、焦煤和高变质程度的瘦煤、贫煤。它们之间的碳含量也随着变质程度的加深而增大。
温度对于在成煤过程中的化学反应有决定性的作用。随着地层加深,地温升高,煤的变质程度就逐渐加深。高温作用的时间愈长,煤的变质程度愈高,反之亦然。在温度和时间的同时作用下,煤的变质过程基本上是化学变化过程。在其变化过程中所进行的化学反应是多种多样的,包括脱水、脱羧、脱甲烷、脱氧和缩聚等。
压力也是煤形成过程中的一个重要因素。随着煤化过程中气体的析出和压力的增高,反应速度会愈来愈馒,但却能促成煤化过程中煤质物理结构的变化,能够减少低变质程度煤的孔隙率、水分和增加密度。
煤的形成年代
在整个地质年代中,全球范围内有三个大的成煤期:
(1)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)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)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。
煤中的矿物质:
按来源分为:
原生矿物质(成煤植物本身)
次生矿物质(成煤过程混入)
外来矿物质(采煤过程混入)
按性质分为:
[1]粘土类矿物:高岭石Al4[Si4O10](OH)8、水云母K21Al2[(Si2Al)4O10](OH)2·nH2O
[2]硫化物类矿物:黄铁矿FeS2、白铁矿FeS2
[3]碳酸盐类矿物:方解石CaCO3等
[4]氧化物类矿物:石英SiO2
[5]硫酸盐类矿物:石膏CaSO4·2H2O
煤的工业分析:水分、灰分、挥发分、固定炭
煤的元素分析:C、H、O、N、S