煤炭的形成、成分和資源分布
煤炭是古代植物埋藏在地下經歷了復雜的生物化學和物理化學變化逐漸形成的固體可燃性礦物,被譽為黑金,工業食糧,是目前人類世界使用的主要能源之一。
煤炭是地球上蘊藏量最豐富,分布地域最廣的化石燃料。
一、煤炭形成
1.成因
根據成煤的原始物質和條件不同,自然界的煤有三大類別,即腐植煤、殘植煤和腐泥煤。盡管有爭議,但是,無可否認的事實和依據,煤炭千真萬確是植物的殘骸經過一系統的演變形成的,這是顛撲不破的真理,只要仔細觀察一下煤塊,就可以看到有植物的葉和根莖的痕跡;如果把煤切成薄片放到顯微鏡下觀察,就能發現非常清楚的植物組織和構造,而且有時在煤層里還保存著像樹干一類的東西,有的煤層里還包裹著完整的昆蟲化石。
2.形成的兩個階段
第一階段:泥炭化階段,生物地球化學起主導作用。最終低等植物形成腐泥,高等植物形成泥炭。
第一階段:煤化階段,物理化學過程起主導作用。
3.形成年代
在整個地質年代中,全球范圍內有三個大的成煤期:
古生代的石炭紀和二疊紀,成煤植物主要是孢子植物。主要煤種為煙煤和無煙煤。
中生代的侏羅紀和白堊紀,成煤植物主要是裸子植物。主要煤種為褐煤和煙煤。
新生代的第三紀,成煤植物主要是被子植物。主要煤種為褐煤,其次為泥炭,也有部分年輕煙煤。
二、煤炭成分
構成煤炭有機質的元素主要有碳、氫、氧(三者占95%以上)以及氮和硫等。煤化程度越深,碳含量越高,氫和氧含量越低。
碳和氫是燃燒過程產生熱量的元素,每噸標準煤燃燒后產生2.6噸溫室氣體CO2。
氮不產生熱量,在高溫下轉變成氮氧化合物和氨;硫、磷、氟、氯和砷等是有害成分,其中以硫為最,燃燒時絕大部分變成二氧化硫(SO2),隨煙氣排放,腐蝕金屬設備,污染環境,硫的含量可分為5級:高硫煤,大于4%;富硫煤,為2.5%~4%;中硫煤,為1.5%~2.5%;低硫煤,為1.0%~1.5%;特低硫煤,小于或等于1%。因此,“硫分”含量是評價煤質的重要指標之一。
SO2污染
還有以有機或無機形態富集于煤層及其圍巖中的伴生元素。有些元素在煤中富集程度很高,可以形成工業性礦床,如富鍺煤、富鈾煤、富釩石煤等,其價值遠高于煤本身。
根據煤中伴生元素的性質和用途,可分為有益元素、有害元素和指相元素3類。有益元素主要有鍺、鎵、鈾、釩等,可被利用。有害元素主要有硫、磷、氟、氯、砷、鈹、鉛、硼、鎘、汞、硒、鉻等。除硫以外有害元素在煤中含量一般不高,但危害極大,如砷是一種有毒元素。
三、煤炭資源分布
1.全球分布
世界煤炭可采儲量的60%集中在美國(25%)、前蘇聯加盟共和國(23%)和中國(12%),此外,澳大利亞、印度、德國和南非4 個國家共占29%,上述7 國或地區的煤炭產量占世界總產量的80%,已探明的煤炭儲量是石油儲量的63倍以上。中國煤炭資源在世界居于前列,僅次于美國和俄羅斯。
全球煤炭資源分布圖
2.中國分布儲存
有資料說,中國煤炭探明可采儲量應在2000億噸以上,資源量可達3萬億噸。其中,無煙煤和煙煤5094.91億噸,次煙煤和褐煤4747.20億噸。
中國煤炭資源分布圖
主要有十四個基地組成:
(1)神東基地:神東、萬利、準格爾、包頭、烏海、府谷礦區
(2)陜北基地:榆神、榆橫礦區
(3)黃隴基地:彬長(含永隴)、黃陵、旬耀、銅川、蒲白、澄合、韓城、華亭礦區
(4)晉北基地:大同、平朔、朔南、軒崗、河保偏、嵐縣礦區
(5)晉中基地:西山、東山、汾西、霍州、離柳、鄉寧、霍東、石隰礦區
(6)晉東基地:晉城、潞安、陽泉、武夏礦區
(7)蒙東(東北)基地:扎賚諾爾、寶日希勒、伊敏、大雁、霍林河、平莊、白音華、勝利、阜新、鐵法、沈陽、撫順、雞西、七臺河、雙鴨山、鶴崗礦區
(8)兩淮基地:淮南、淮北礦區
(9)魯西基地:兗州、濟寧、新汶、棗滕、龍口、淄博、肥城、巨野、黃
河北礦區
(10)
河南基地:鶴壁、焦作、義馬、鄭州、平頂山、永夏礦區
(11)冀中基地:峰峰、邯鄲、邢臺、井陘、開灤、蔚縣、宣化下花園、張家口北部、平原大型煤田
(12)云貴基地:盤縣、普興:、水城、、六枝、織納、黔北、老廠、小龍潭、昭通、鎮雄、恩洪、筠連、古敘礦區
(13)寧東基地:石嘴山、石炭筍、靈武、鴛鴦湖、橫城、韋州、馬家灘、積家并、萌城礦區