煤炭的形成、成分和资源分布
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,被誉为黑金,工业食粮,是目前人类世界使用的主要能源之一。
煤炭是地球上蕴藏量最丰富,分布地域最广的化石燃料。
一、煤炭形成
1.成因
根据成煤的原始物质和条件不同,自然界的煤有三大类别,即腐植煤、残植煤和腐泥煤。尽管有争议,但是,无可否认的事实和依据,煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的,这是颠扑不破的真理,只要仔细观察一下煤块,就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹;如果把煤切成薄片放到显微镜下观察,就能发现非常清楚的植物组织和构造,而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西,有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。
2.形成的两个阶段
第一阶段:泥炭化阶段,生物地球化学起主导作用。最终低等植物形成腐泥,高等植物形成泥炭。
第一阶段:煤化阶段,物理化学过程起主导作用。
3.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:
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。
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。
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。
二、煤炭成分
构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧(三者占95%以上)以及氮和硫等。煤化程度越深,碳含量越高,氢和氧含量越低。
碳和氢是燃烧过程产生热量的元素,每吨标准煤燃烧后产生2.6吨温室气体CO2。
氮不产生热量,在高温下转变成氮氧化合物和氨;硫、磷、氟、氯和砷等是有害成分,其中以硫为最,燃烧时绝大部分变成二氧化硫(SO2),随烟气排放,腐蚀金属设备,污染环境,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%。因此,“硫分”含量是评价煤质的重要指标之一。
SO2污染
还有以有机或无机形态富集于煤层及其围岩中的伴生元素。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。除硫以外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。
三、煤炭资源分布
1.全球分布
世界煤炭可采储量的60%集中在美国(25%)、前苏联加盟共和国(23%)和中国(12%),此外,澳大利亚、印度、德国和南非4 个国家共占29%,上述7 国或地区的煤炭产量占世界总产量的80%,已探明的煤炭储量是石油储量的63倍以上。中国煤炭资源在世界居于前列,仅次于美国和俄罗斯。
全球煤炭资源分布图
2.中国分布储存
有资料说,中国煤炭探明可采储量应在2000亿吨以上,资源量可达3万亿吨。其中,无烟煤和烟煤5094.91亿吨,次烟煤和褐煤4747.20亿吨。
中国煤炭资源分布图
主要有十四个基地组成:
(1)神东基地:神东、万利、准格尔、包头、乌海、府谷矿区
(2)陕北基地:榆神、榆横矿区
(3)黄陇基地:彬长(含永陇)、黄陵、旬耀、铜川、蒲白、澄合、韩城、华亭矿区
(4)晋北基地:大同、平朔、朔南、轩岗、河保偏、岚县矿区
(5)晋中基地:西山、东山、汾西、霍州、离柳、乡宁、霍东、石隰矿区
(6)晋东基地:晋城、潞安、阳泉、武夏矿区
(7)蒙东(东北)基地:扎赉诺尔、宝日希勒、伊敏、大雁、霍林河、平庄、白音华、胜利、阜新、铁法、沈阳、抚顺、鸡西、七台河、双鸭山、鹤岗矿区
(8)两淮基地:淮南、淮北矿区
(9)鲁西基地:兖州、济宁、新汶、枣滕、龙口、淄博、肥城、巨野、黄
河北矿区
(10)
河南基地:鹤壁、焦作、义马、郑州、平顶山、永夏矿区
(11)冀中基地:峰峰、邯郸、邢台、井陉、开滦、蔚县、宣化下花园、张家口北部、平原大型煤田
(12)云贵基地:盘县、普兴:、水城、、六枝、织纳、黔北、老厂、小龙潭、昭通、镇雄、恩洪、筠连、古叙矿区
(13)宁东基地:石嘴山、石炭笋、灵武、鸳鸯湖、横城、韦州、马家滩、积家并、萌城矿区