[科普中國]-煤

成分

煤其主要成分為碳、氫、氧和少量的氮、硫或其它元素。硫是煤最主要雜質(zhì)之一，其通常以硫化物之形式出現(xiàn)于煤的燃燒生成物中。于某些國家，例如美國已設(shè)立規(guī)范管制硫化物之排放量，因除去此類有害雜質(zhì)花費不低，故政府均獎勵生產(chǎn)低硫煤以減少污染。

煤被認為是遠古植物遺骸埋在地層下經(jīng)過泥炭→褐煤→煙煤→無煙煤的轉(zhuǎn)變所形成的，無煙煤還可以進一步轉(zhuǎn)化為石墨。

分類根據(jù)其碳化程度不同分類，可以依次分為泥炭、褐煤（棕褐煤、黑赫煤）、煙煤（生煤）、無煙煤、亞煤(褐煤的一種，是日本的特有分類）。無煙煤碳化程度最高，泥炭碳化程度最低。

根據(jù)其巖石結(jié)構(gòu)不同分類，可以分為燭煤、絲炭、暗煤、亮煤和鏡煤。含有95%以上鏡質(zhì)體的為鏡煤，煤表面光亮，結(jié)構(gòu)堅實，含有鏡質(zhì)體和亮質(zhì)體的為亮煤，含粗粒體的為暗煤，含絲質(zhì)體的為絲炭，由許多小孢子形成的微粒體組成的為燭煤。

根據(jù)煤中含有的揮發(fā)性成分多少來分類，可以分為貧煤（無煙煤，含揮發(fā)分低于12%）、瘦煤（含揮發(fā)分為12-18%）、焦煤（含揮發(fā)分為18-26%）、肥煤（含揮發(fā)分為26-35%）、氣煤（含揮發(fā)分為35-44%）和長焰煤（含揮發(fā)分超過42%）。其中焦煤和肥煤最適合用于煉焦碳，揮發(fā)分過低不粘結(jié)，過高會膨脹都無法用于煉焦，但一般煉焦要將多種煤配合。

1989年10月，中華人民共和國國家標準局發(fā)布《中國煤炭分類國家標準》（GB5751-86），依據(jù)干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf、粘結(jié)指數(shù)G、膠質(zhì)層最大厚度Y、奧亞膨脹度b、煤樣透光性P、煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量Qgr，maf等6項分類指標，將煤分為14類。即褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、氣煤、氣肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧瘦煤、貧煤和無煙煤。

按終端用途，一般生產(chǎn)的煤炭可分為兩種：焦煤與電煤，均屬于廣義范圍的煙煤與次煙煤。焦煤與電煤市場的經(jīng)營彼此相對獨立。1

品質(zhì)鑒定對煤的品質(zhì)鑒定，還要根據(jù)其發(fā)熱量、灰分（不能燃燒的部分）和含硫量等因素，根據(jù)起用途來確定。如果用做燃料，含硫高則會燃燒產(chǎn)生二氧化硫污染大氣，必須要增加脫硫的成本，用做煉焦，膨脹系數(shù)也是一個主要因素。2

煤炭的優(yōu)缺點優(yōu)點：煤炭資源量豐富，且因世界各地都有煤炭礦藏，因此開采及供給皆很穩(wěn)定，價錢也較石油及天然氣便宜。

缺點：煤炭的發(fā)熱量比石油或天然氣小，煤炭在燃燒時，所排放出的二氧化碳量高于石油及天然氣。產(chǎn)量有限，是不可再生能源。

用途煤做為燃料煤用于煉焦，可以產(chǎn)生煤焦油及氨水。焦碳是用于煉鐵的重要原料。煤焦油可提取多種工業(yè)用的重要化合物。很多人以為煤氣是從煤制造出來的，但事實是煤氣是從原油提煉出來的石腦油再加以提煉而成的。煤也可以直接汽化，生成水煤氣（一氧化碳和氫的混合物），直接用做清潔燃料。

煤，尤其是煙煤（任何揮發(fā)分較高的煤）直接作為燃料會冒出黑煙，浪費其中揮發(fā)分并造成大氣污染，英國由于氣候多霧，對污染尤其敏感，早在20世紀初即頒布法律禁止將原煤直接作為燃料，只能燃燒焦碳或半焦。

焦煤和焦炭利用焦碳作為煉鐵的重要原料，對生鐵的質(zhì)量有關(guān)鍵的作用，如果含硫和磷高，會嚴重降低生鐵質(zhì)量，灰分高會降低熱值。因此用于煉焦的煤必須經(jīng)過洗選，以降低其灰分和硫含量。煉出的焦碳必須選大塊堅實的，不能在高爐中被壓碎，以便可以通風。選出的碎焦只能做燃料，碎焦做燃料發(fā)熱量大，不冒煙，是很好的燃料。3

煤的氣化煤氣化可用于產(chǎn)生合成氣，這是一種一氧化碳(CO)和氫氣(H2)氣體的混合物。通常合成氣被用于燃燒于燃氣輪機產(chǎn)生電力，但是，通過費托合成工藝，合成氣的通用性也允許它被轉(zhuǎn)換成運輸燃料如汽油和柴油。煤氣化聯(lián)合費托技術(shù)被南非的薩索爾化學公司使用，從煤和天然氣生產(chǎn)汽車用的燃料。

煤的液化煤液化被用來從煤生產(chǎn)液體合成燃料: 甲烷，和石油化工產(chǎn)品。煤液化分為直接液化和間接液化兩種。直接液化意味著碳化和氫化。間接液化就是先把煤進行氣化，生成水煤氣，再合成乙烷、乙醇等燃料，也可以進一步合成燃油。

化工品的生產(chǎn)煤炭是生產(chǎn)許多化肥及其它化工產(chǎn)品的重要原料。生產(chǎn)這些產(chǎn)品的主要途徑是煤氣化產(chǎn)生合成氣。直接從合成氣生產(chǎn)初級化學產(chǎn)品包括甲醇，氫氣和一氧化碳，它們是化工產(chǎn)品的基本成分，從中可以繼續(xù)生產(chǎn)衍生化學產(chǎn)品的整個化工產(chǎn)品頻譜的制造，包括烯烴，乙酸，甲醛，氨，尿素等。作為初級化學品和高價值的衍生產(chǎn)品的前體，合成氣的通用性提供了的一種選擇，使用相對便宜的煤炭，以產(chǎn)生廣泛的有高價值的商品。

從歷史上看，煤的化工品生產(chǎn)已經(jīng)自1950年代已經(jīng)被使用，并已建立市場。根據(jù)2010年的全球氣化數(shù)據(jù)庫，在當前的和計劃中的氣化爐的調(diào)查，2004年至2007年化工生產(chǎn)提高了產(chǎn)品的氣化份額從37%到45%。從2008年到2010年，22%新增氣化爐是被用于化工生產(chǎn)。4

采礦方法大部分煙煤和無煙煤均利用深度采煤法所取得，而近代技術(shù)已可使用露天采煤法。露天采煤法需動用每小時能移除數(shù)百公噸之大型挖土機，移走數(shù)百英尺深之表面土層。雖然成本較低及較快擴挖速度，但會破壞環(huán)境景觀。一般深度采煤法之深度為數(shù)百呎至數(shù)千呎，通常需要數(shù)個直井作為坑道通風，抽走甲烷并減少礦坑內(nèi)部之熱與濕度。大約90﹪以上的煤田利用機械方式采煤和輸送，因而坑道內(nèi)之運輸主要依賴輸送帶，其將煤輸送至直井，然后再送出地面予以清洗、分類等處理。

煤礦稀薄程度的形成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。

主要煤炭進口國和地區(qū)最大的進口國為日本、中國及韓國。5