2012-03-21 22:37:59

知識 為什麼蕨類植物長年埋於地下會變成煤炭?

在恐龍時期的高大樹蕨,
死亡後就埋在土裡,
經過砂土堆積,
承受高壓,
過了很久很久,
就變成黑黑的煤炭。
這到底是為什麼呢?



煤炭的由來
煤炭是由植物遺體轉變而來,這是一個普通的常識。當人們習以爲常地燒著煤炭,使用著用煤炭生産的電能時,有多少人會想到煤炭生成於距今幾千萬年甚至幾億年這樣久遠的年代呢?“石炭紀”(地質年代)是地史時期中重要的成煤期之一,始於3.5億年前。由於這一時期形成的地層中含有豐富的煤炭,因而得名“石炭紀”。我國著名的山西煤炭,包括煙煤和無煙煤就主要生成於“石炭紀”和“二叠紀”(距今2.85億年)。當時氣候溫暖濕潤,植物繁茂,形成大規模的森林和沼澤。隨著時間的推移,植物漸漸死亡,並在微生物作用下,演變成黑色有機質,日積月累形成厚厚的泥炭,隨地殼變遷,泥炭被深深埋於地下,與空氣隔絕;在地球內部高溫高壓的條件下,年復一年,由泥炭轉變成褐煤,再進一步轉變成煙煤和無煙煤。


煤炭的化學組成和煤質
煤炭的化學組成和煤質與煤炭燃燒的環境影響密切相關。由植物到煤炭經歷了漫長的地球化學、生物化學和物理化學過程,因此煤炭的化學組成很複雜。煤中存在的元素有數十種之多,但主要的元素有五種,即碳、氫、氧、氮和硫;其他種類繁多、含量很少的元素,則屬於煤中伴生元素或微量元素,如鐵、鋅、鉛、鈣、釩、釷、鈾等。
煤碳中的元素以有機物質和無機物質兩種形態存在,以有機形態爲主,有機質構成了煤炭的主體。

1.有機物質:構成煤炭有機質的元素主要有碳、氫、氧、氮和硫等,此外,還有極少量的磷、氟、氯和砷等元素。碳、氫、氧是煤炭有機質的主體,占95%以上;煤化程度越深,碳的含量越高,氫和氧的含量越低。碳和氫是煤炭燃燒過程中産生熱量的元素,氧是助燃元素。煤炭燃燒時,氮不産生熱量,在高溫下轉變成氮氧化合物和氨,以游離狀態析出。硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分,其中以硫最爲重要。煤碳燃燒時絕大部分的硫被氧化成二氧化硫(SO2),隨煙氣排放,污染大氣,危害動、植物生長及人類健康,腐蝕金屬設備;當含硫多的煤用於冶金煉焦時,還影響焦炭和鋼鐵的質量。所以,“硫分”含量是評價煤質的重要指標之一。

煤中的有機質在一定溫度和條件下,受熱分解後産生的可燃性氣體,被稱爲“揮發分”,它是由各種碳氫化合物、氫氣、一氧化碳等化合物組成的混合氣體。揮發分也是主要的煤質指標,在確定煤炭的加工利用途徑和工藝條件時,揮發分有重要的參考作用。煤化程度低的煤,揮發分較多。如果燃燒條件不適當,揮發分高的煤燃燒時易産生未燃盡的碳粒,俗稱“黑煙”;並産生更多的一氧化碳、多環芳烴類、醛類等污染物,熱效率降低。因此,要根據煤的揮發分選擇適當的燃燒條件和設備。

2.無機物質:煤中的無機物質含量很少,主要有水分和礦物質,它們的存在降低了煤的質量和利用價值。礦物質是煤炭的主要雜質,如硫化物、硫酸鹽、碳酸鹽等,其中大部分屬於有害成分。

“水分”對煤炭的加工利用有很大影響。水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱,因而降低了煤的發熱量。煤炭中的水分可分爲外在水分和內在水分,一般以內在水分作爲評定煤質的指標。煤化程度越低,煤的內部表面積越大,水分含量越高。  

“灰分”是煤碳完全燃燒後剩下的固體殘渣,是重要的煤質指標。灰分主要來自煤炭中不可燃燒的礦物質。礦物質燃燒灰化時要吸收熱量,大量排渣要帶走熱量,因而灰分越高,煤炭燃燒的熱效率越低;灰分越多,煤炭燃燒産生的灰渣越多,排放的飛灰也越多。一般,優質煤和洗精煤的灰分含量相對較低。





參考文獻:http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1105050309620

回應(1)

  • A ( 訪客 ) (2012-03-27 12:55:32) :
    謝謝你的分享

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