煤炭故事

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簡介

煤炭似乎是一種富含碳的緻密物質，通常呈棕色/黑色，起源於層狀沉積岩。它是最重要的主要化石燃料之一。據描述，它含有 50% 的總碳含量（按重量計），是由經過改造的植物殘留物，主要是泥炭沉積物的壓縮和硬化產生的。由於植物物質、煤化程度和雜質譜的差異，存在多種型別的煤。在 17 世紀，法國探險家和皮毛商人在新不倫瑞克省南部大湖海岸附近發現了北美煤層。煤礦床出現在河流流入湖泊的任何地方，但也可以用手從地表以及從岩石中挖出的洞穴中挖掘出來。煤炭並非我們最豐富的化石燃料，但它也擁有最悠久的歷史。

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什麼是煤炭？

煤炭似乎是一種閃閃發光的黑色岩石。煤炭蘊藏著巨大的能量。一旦煤炭燃燒，它就會釋放熱能和光能。洞穴居民使用煤炭取暖，後來也用於烹飪。因為它比木材燃燒效果更好，而且不需要經常補充，所以使用起來非常簡單。在 19 世紀，人們開始使用煤炭來取暖。煤炭被用作火車和船舶的燃料。如今，我們主要用煤炭發電。泥炭、無煙煤、褐煤和煙煤是煤炭的四種主要型別或等級。

煤炭的故事是什麼？

植物死亡後沉入溼地的底部。多年來，大量的植被被泥土和水覆蓋。重量使它們壓縮。熱量和壓力最終將這些植物進一步轉化為煤炭。由於煤炭是由植物形成的，而植物從太陽獲取能量，因此煤炭中的能量也來源於太陽。如今使用的煤炭形成於數百萬年前。我們不可能在這麼短的時間內產生那麼多。這就是為什麼煤炭被稱為不可再生資源。

煤炭是如何形成的？

煤炭的形成分為四個階段：泥炭、褐煤、煙煤和無煙煤。這個步驟取決於植物殘骸沉積的環境 - 壓力和熱量越大，煤的等級越高。等級較高的煤比等級較低的煤密度更大，水分和氣體含量很少，但熱值很高。

步驟 1 - 泥炭

煤炭形成的第一階段是泥炭。泥炭確實是一種纖維狀、泥濘、海綿狀的物質，包含可見的植物殘骸。它含有大量的水，但在使用前必須徹底乾燥。因此，它很少被用作加熱材料。泥炭繼續以強烈的火焰燃燒，併產生大量煙霧。

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步驟 2 - 褐煤

第二步是褐煤，當泥炭因沉積物積累而受到更大的垂直載荷時，就會產生褐煤。褐煤確實是一種深褐色的物質，與泥炭相同，並且包含植物殘骸。它可以在許多地區獲得，並且僅在沒有足夠有效的燃料時才會使用。它很容易碎裂，而且在使用前可能從未被運輸或處理過。

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步驟 3 - 煙煤

第三階段是煙煤。額外的壓力使其壓縮，幾乎所有植物生命的跡象都消失了。煙煤有時被稱為“軟煤”，是開普布雷頓島上存在的型別，也是我們最豐富的燃料。它被廣泛用作工業中的熱能形式。

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步驟 4 - 無煙煤

無煙煤，煤炭合成的第四步，由於其硬度和強烈的光澤，通常被稱為“硬煤”。它似乎是由於壓力和溫度的共同增加而形成的。無煙煤燃燒時會產生短暫的火焰和少量煙霧。

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煤炭是如何開採的？

• 它來自地下礦床，這些礦床要麼是礦石層，要麼足夠寬，可以盈利地開採。

• 採礦可以透過兩種方式之一進行：地下或露天。礦床的總深度決定了開採型別。

• 採礦過程使用垂直隧道到達資源，而地表和露天採礦則清除礦藏上方的泥土和岩石。

• 地表採礦比地下采礦成本更低。這就是為什麼地表採礦更為普遍的原因。

煤炭的用途

• 煤炭現在被用作烹飪燃料以及熱源，特別是在寒冷的氣候和發展中國家。它提供了一種更便宜的烹飪和熱量生產方式，在液化石油氣和沼氣不可用的地方。

• 它通常作為日常商品（如鋼鐵和鐵）製造中的基本元素。在鋼鐵行業，煤炭已被間接用於生產鋼鐵。

• 它存在於多個行業中，用於生產各種各樣的產品。煤炭用於各種行業，包括水泥、造紙、化工和製藥生產。化工行業使用煤炭生產一系列原材料，包括苯、硫酸鈉等。

• 碳纖維是由煤炭合成的。它確實是製造穩定器、運動器材甚至山地摩托車中最堅固、最輕便的材料。

• 它有助於發展氧化鋁廠。

• 它可以轉化為氣體或液體，可以用來為汽車、摩托車和船舶等車輛提供動力。

• 它主要用作燃燒過程中的燃料以產生能量。熱煤通常用於發電廠發電。

• 煤炭用於製造活性炭。活性炭用於空氣和水淨化過濾器，以及腎臟透析技術。

• 活性炭已被用於製造化妝品和麵部護理產品。

結論

煤炭，一種富含碳的物質，通常呈黑色，也可能是棕色，在多層岩石沉積物中被觀察到。它是最重要的化石燃料之一，並且可能在全球各地被發現。煤炭透過數千年的熱量和壓力作用於古老沼澤溼地中積累的植物而形成。它的體積、厚度、硬度和密度各不相同。它不斷被用作燃料、灰燼來源以及生產各種化學物質，這些化學物質用於染料、潤滑劑和藥品的合成。對其他能源形式的探索有時會重新引發人們對將煤炭加工成液體燃料的關注；煤液化方法在 20 世紀初也被人們認識到。

常見問題

Q1. 煤炭對環境的影響是什麼？

A1. 顆粒物汙染、地表臭氧、酸雨和煙霧都是使用煤炭作為能源形式的所有生態弊端。在使用燃油燃燒煤炭後，飛灰顆粒物被排放到大氣中，導致空氣汙染問題。

Q2. 煤炭的化學式是什麼？

A2. 無煙煤、煙煤、次煙煤和褐煤是煤炭的四種類型。化學研究產生了煙煤的經驗式，如 $\mathrm{C_{137}H_{97}O_{9}NS}$，以及無煙煤的經驗式，如 $\mathrm{C_{240}H_{90}O_{4}NS}$。

Q3. 煤炭含有哪些汙染物？

A3. 煤炭中含有硫和氮等雜質。這些汙染物在煤炭燃燒時會排放到空氣中。

Q4. 印度增長最快的煤炭行業是哪個？

答：塔爾切爾煤田是印度主要的煤炭儲備地，經常被稱為印度的“黑色鑽石”。塔爾切爾地區以擁有全國最高品質的動力煤而聞名。

Q5. 為什麼煤被稱為“黑色黃金”？

答：這似乎是由於高壓和高溫造成的。它也是一種易燃物質，用於合成當今60%的電力。煤炭與黃金一樣，不可再生且需求量很大。由於類似的特性，煤炭通常被稱為“黑色黃金”。