O carbono, o hidróxeno e o osíxeno son a principal materia orgánica do carbón, representando máis do 95%; Canto máis profunda é a coalificación, maior será o contido de carbono e menor será o contido de hidróxeno e osíxeno. O carbono e o hidróxeno son os elementos que xeran calor durante a combustión do carbón, e o osíxeno é o elemento de soporte da combustión. Cando se queima carbón, o nitróxeno non xera calor, senón que transfórmase en óxidos de nitróxeno e amoníaco a alta temperatura, e precipitouse en estado libre. O xofre, o fósforo, o flúor, o cloro e o arsénico son compoñentes nocivos do carbón, dos cales o xofre é o máis importante. Cando se queima carbón, a maior parte do xofre oxídase en dióxido de xofre (SO2), que se descarga cos gases de combustión, contaminando a atmosfera, poñendo en perigo o crecemento de animais e plantas e a saúde humana e corroíndo os equipos metálicos; Cando se usa carbón con alto contido en xofre na coque metalúrxica, tamén afecta a calidade do coque e do aceiro. Polo tanto, o contido de "xofre" é un dos índices importantes para avaliar a calidade do carbón.

O gas combustible producido pola descomposición da materia orgánica no carbón a determinadas temperaturas e condicións chámase "volátil", que é un gas mesturado composto por varios hidrocarburos, hidróxeno, monóxido de carbono e outros compostos. O volátil tamén é o principal índice de calidade do carbón, que xoga un importante papel de referencia na determinación das formas de procesamento e utilización e das condicións tecnolóxicas do carbón. O carbón con baixo grao de coalición ten máis materia volátil. Se as condicións de combustión non son axeitadas, o carbón con alto contido volátil producirá facilmente partículas de carbono sen queimar ao arder, coñecidas comunmente como "fume negro"; E producir máis contaminantes como monóxido de carbono, hidrocarburos aromáticos policíclicos e aldehídos, e a eficiencia térmica redúcese. Polo tanto, deben seleccionarse as condicións e os equipos de combustión adecuados segundo a materia volátil do carbón.

Hai poucas substancias inorgánicas no carbón, principalmente auga e minerais, e a súa existencia reduce a calidade e o valor de utilización do carbón. Os minerais son as principais impurezas do carbón, como o sulfuro, o sulfato e o carbonato, a maioría dos cales son compoñentes nocivos.

A "humidade" ten unha gran influencia no procesamento e utilización do carbón. Cando a auga se transforma en vapor durante a combustión, absorbe calor, reducindo así o poder calorífico do carbón. A humidade do carbón pódese dividir en humidade externa e humidade interna, e a humidade interna úsase xeralmente como índice para avaliar a calidade do carbón. Canto menor sexa o grao de coalición, maior será a superficie interna do carbón e maior será o contido de humidade.

A "cinsa" é o residuo sólido que queda despois da queima completa do carbón, e é un importante índice de calidade do carbón. A cinza provén principalmente de minerais incombustibles do carbón. Cando se incinera o mineral, debe absorber calor e unha gran cantidade de escoura quitará calor, polo que canto maior sexa a cinza, menor será a eficiencia térmica da combustión do carbón; Cantas máis cinzas, máis cinzas producidas pola combustión do carbón e máis cinzas volantes descargadas. En xeral, o contido de cinzas do carbón de alta calidade e do carbón limpo é relativamente baixo [1].

O carbón distribúese en todos os continentes e illas oceánicas, pero a distribución do carbón no mundo é moi desigual e as reservas de carbón en diferentes países tamén son moi diferentes. China, Estados Unidos, Rusia e Alemaña son ricos en reservas de carbón, e tamén son os principais países produtores de carbón do mundo, entre os que China é o país con maior produción de carbón do mundo. Os recursos de carbón de China están á vangarda mundial, superados só por Estados Unidos, Rusia e Australia [9].

Aínda que a importante posición do carbón foi substituída polo petróleo, durante un longo período de tempo, inevitablemente diminuirá debido ao esgotamento gradual do petróleo. Debido ás enormes reservas de carbón e ao rápido desenvolvemento da ciencia e da tecnoloxía, as novas tecnoloxías como a gasificación do carbón maduraron e foron moi utilizadas.

Segundo os diferentes materiais orixinais e as condicións de formación do carbón, o carbón na natureza pódese dividir en tres categorías, a saber, carbón humus, carbón humus residual e carbón sapropélico.

China é o primeiro país do mundo en utilizar carbón. Atopáronse artesanías de carbón no antigo sitio cultural de Xinle, na provincia de Liaoning, e tamén se atoparon bolos de carbón na cidade de Gongyi, na provincia de Henan.

En Shan Hai Jing, o carbón chámase pedra nie, mentres que nas dinastías Wei e Jin, o carbón chámase grafito ou carbonífero. O nome de carbón foi usado por primeira vez no Compendio de Materia Médica por Li Shizhen na dinastía Ming.

Grecia e a antiga Roma tamén foron países que usaron carbón antes. O erudito grego Theophrastos escribiu The History of Stone cara ao ano 300 a.C., que rexistraba a natureza e orixe do carbón. A Roma antiga comezou a usar carbón para quentar hai uns 2000 anos.

O carbón é unha capa extremadamente grosa de humus negro acumulada no chan polas ramas e raíces das plantas durante millóns de anos. Debido ao cambio da codia terrestre, está continuamente enterrada baixo terra e illada do aire durante moito tempo, e despois dunha serie de complicados cambios físicos e químicos a alta temperatura e alta presión, forma unha rocha sedimentaria combustible negra, que é o proceso de formación do carbón.

O grosor dunha veta de carbón nunha mina de carbón está relacionado coa velocidade de descenso da codia e a acumulación de restos vexetais nesta zona. A codia terrestre está caendo rapidamente e os restos vexetais amontoanse grosos, polo que a capa de carbón nesta mina de carbón é espesa. Pola contra, a codia terrestre está caendo lentamente e os restos vexetais amontoanse finos, polo que a capa de carbón nesta mina de carbón é fina. Debido ao movemento tectónico da codia terrestre, as capas orixinais de carbón horizontais están dobradas e fracturadas. Algunhas vetas de carbón están enterradas máis profundamente baixo terra, outras son empurradas cara á superficie ou mesmo expostas ao chan, o que é fácil de atopar pola xente. Tamén hai algunhas vetas de carbón que son relativamente finas e pequenas en superficie, polo que non hai valor mineiro e non hai unha declaración actualizada sobre a formación de carbón.

O carbón fórmase deste xeito? Se algunhas exposicións deberían ser máis estudadas e discutidas. Unha gran mina de carbón ten unha capa de carbón grosa e unha excelente calidade de carbón, pero a súa área non é moi grande en xeral. Se se trata dunha acumulación natural de follas e raíces das plantas durante millóns de anos, a súa área debería ser moi grande. Debido a que os bosques e os prados estaban en todas partes da terra na antigüidade, debería haber rastros de almacenamento de carbón en todas partes baixo terra; A costura de carbón non é necesariamente moi espesa, porque as follas e raíces das plantas podrecen en humus, que serán absorbidos polas plantas. Se se repite, non estará tan concentrado cando finalmente sexa enterrado baixo terra, e o límite entre a capa de solo e a veta de carbón non será tan claro.

Non obstante, non se pode negar o feito e a base de que o carbón está realmente formado pola evolución sistemática dos restos vexetais, o que é unha verdade irrefutable. Sempre que observes atentamente o bloque de carbón, podes ver vestixios de follas e raíces das plantas; Se cortas carbón e observas ao microscopio, podes atopar tecidos e estruturas vexetais moi claras, e ás veces consérvanse cousas como troncos en vetos de carbón e algunhas vetas de carbón aínda están envoltas con fósiles completos de insectos.

Baixo a temperatura e presión normal da superficie, os restos vexetais acumulados en auga estancada transfórmanse en turba ou sapropélico por turba ou sapropélico; Despois de ser soterradas, a turba ou o lodo sapropélico afúndese ao fondo subterráneo debido ao declive do soto da conca e transfórmase en lignito mediante a diaxénese; Cando a temperatura e a presión aumentan gradualmente, transfórmase en carbón bituminoso en antracita por metamorfismo. A turba refírese ao proceso polo que os restos de plantas superiores se acumulan nos pantanos e se transforman en turba mediante cambios bioquímicos. A saproparxización refírese ao proceso polo que os restos dos organismos inferiores se transforman en lodos sapropélicos mediante cambios bioquímicos nos pantanos. A sapropargita é unha especie de substancia fangosa rica en auga e asfalteno. O proceso glaciar pode contribuír á recollida e preservación de restos vexetais que forman carbón [2].

A era da formación do carbón

En toda a era xeolóxica, hai tres grandes períodos de formación de carbón no mundo:

No Paleozoico Carbonífero e Pérmico, as plantas que formaban carbón eran principalmente plantas de esporas. Os principais tipos de carbón son o carbón bituminoso e o antracita.

No Xurásico e Cretácico do Mesozoico, as plantas que formaban carbón eran principalmente ximnospermas. Os principais tipos de carbón son o lignito e o carbón bituminoso.

No terciario do Cenozoico, as plantas que formaban carbón eran principalmente anxiospermas. O carbón principal é o lignito, seguido da turba e algún carbón bituminoso novo.

O carbón é o recurso enerxético fósil máis distribuído no mundo, que se divide principalmente en catro categorías: carbón bituminoso e antracita, carbón subbituminoso e lignito. O 60% das reservas mundiais de carbón recuperables concéntranse en Estados Unidos (25%), repúblicas soviéticas (23%) e China (12%). Ademais, Australia, India, Alemaña e Sudáfrica representan o 29% da produción total de carbón do mundo, e as reservas probadas de carbón son máis de 63 veces as reservas de petróleo. Os países con ricas reservas de carbón no mundo tamén son carbón.