A szén, a hidrogén és az oxigén a fő szerves anyag a szénben, több mint 95%-kal; Minél mélyebb a koalizáció, annál magasabb a széntartalom és annál alacsonyabb a hidrogén- és oxigéntartalom. A szén és a hidrogén azok az elemek, amelyek hőt termelnek a szénégetés során, az oxigén pedig az égést támogató elem. A szén elégetésekor a nitrogén nem termel hőt, hanem magas hőmérsékleten nitrogén-oxiddá és ammóniává alakul, és szabad állapotban kicsapódik. A kén, a foszfor, a fluor, a klór és az arzén káros összetevői a szénben, amelyek közül a kén a legfontosabb. A szén elégetésekor a kén nagy része kén-dioxiddá (SO2) oxidálódik, amely a füstgázzal távozik, szennyezi a légkört, veszélyezteti az állatok és növények növekedését, valamint az emberi egészséget, korrodálja a fémberendezéseket; Ha magas kéntartalmú szenet használnak a kohászati ​​kokszoláshoz, az befolyásolja a koksz és az acél minőségét is. Ezért a „kén”-tartalom az egyik fontos mutató a szén minőségének értékeléséhez.

A szénben bizonyos hőmérsékleten és körülmények között szerves anyagok bomlása során keletkező éghető gázt "illékonynak" nevezik, amely különféle szénhidrogénekből, hidrogénből, szén-monoxidból és egyéb vegyületekből álló kevert gáz. Az illékonyság a fő szénminőségi mutató is, amely fontos referencia szerepet játszik a szén feldolgozási és hasznosítási módjainak, technológiai feltételeinek meghatározásában. Az alacsony koalizációs fokú szénben több az illékony anyag. Ha az égés körülményei nem megfelelőek, a nagy illékonyanyag-tartalmú szén égéskor könnyen termel el nem égett szénrészecskéket, amelyeket „fekete füstnek” neveznek; És több szennyező anyagot, például szén-monoxidot, policiklusos aromás szénhidrogéneket és aldehideket termelnek, és csökken a termikus hatásfok. Ezért a megfelelő égési körülményeket és berendezéseket a szén illékony anyagának megfelelően kell kiválasztani.

A szénben kevés szervetlen anyag van, elsősorban víz és ásványi anyagok, ezek megléte csökkenti a szén minőségét és hasznosulási értékét. Az ásványi anyagok a fő szennyeződések a szénben, mint például a szulfid, szulfát és karbonát, amelyek többsége káros összetevő.

A "nedvesség" nagy hatással van a szén feldolgozására és hasznosítására. Amikor a víz égés közben gőzzé változik, hőt vesz fel, így csökken a szén fűtőértéke. A szén nedvességtartalma külső és belső nedvességre osztható, és a belső nedvességet általában indexként használják a szén minőségének értékelésére. Minél alacsonyabb a koalizáció foka, annál nagyobb a szén belső felülete és annál nagyobb a nedvességtartalma.

A "hamu" a szén teljes elégetése után visszamaradt szilárd maradék, és fontos szénminőségi mutató. A hamu főként a szénben lévő éghetetlen ásványokból származik. Amikor az ásványt elégetik, hőt kell felvennie, és nagy mennyiségű salak vonja el a hőt, így minél magasabb a hamu, annál alacsonyabb a szénégetés hőhatékonysága; Minél több hamut, annál több hamut termel a szénégetés, és annál több pernye távozik. A jó minőségű szén és a tiszta szén hamutartalma általában viszonylag alacsony [1].

A szén minden kontinensen és óceáni szigeten megoszlik, de a szén eloszlása ​​a világon nagyon egyenetlen, és a szénkészletek is nagyon eltérőek az egyes országokban. Kína, az Egyesült Államok, Oroszország és Németország gazdag széntartalékokban, és egyben a világ jelentős széntermelő országai is, köztük Kína a világ legmagasabb széntermelésű országa. Kína szénkészletei a világ élvonalában állnak, csak az Egyesült Államok, Oroszország és Ausztrália után [9].

Bár a szén fontos pozícióját az olaj váltotta fel, hosszú időn keresztül ez elkerülhetetlenül hanyatlik az olaj fokozatos kimerülése miatt. A hatalmas széntartalékok, valamint a tudomány és a technológia gyors fejlődése miatt olyan új technológiák váltak érettté és széles körben használtakká, mint például a szénelgázosítás.

A különböző eredeti anyagok és a szénképződés körülményei szerint a természetben lévő szén három kategóriába sorolható, nevezetesen humuszos szénre, maradék humuszos szénre és szapropelikus szénre.

Kína az első ország, amely szenet használ a világon. Liaoning tartományban található Xinle ősi kulturális lelőhelyen szénkézműves tárgyakat találtak, a Henan tartománybeli gongyi városban pedig szénsüteményt is találtak.

A Shan Hai Jingben a szenet stone nie-nek, míg a Wei és Jin-dinasztiákban a szenet grafitnak vagy széntartalmúnak nevezik. A szén elnevezést a Ming-dinasztia idején Li Shizhen a Materia Medica gyűjteményében használta először.

Görögország és az ókori Róma is korábban szenet használó országok voltak. Theophrasztosz görög tudós Kr.e. 300 körül megírta A kő történetét, amely feljegyezte a szén természetét és eredetét. Az ókori Róma körülbelül 2000 évvel ezelőtt kezdett szenet használni fűtésre.

A szén egy rendkívül vastag fekete humuszréteg, amelyet a növények ágai és gyökerei halmoztak fel a földön évmilliók óta. A földkéreg változása miatt folyamatosan a föld alá temetve, a levegőtől hosszú ideig elszigetelődve, magas hőmérsékleten és nagy nyomáson bonyolult fizikai és kémiai változások sorozata után fekete éghető üledékes kőzetet képez, amely a szén képződési folyamata.

A szénbányák széntelepének vastagsága összefügg a kéregpusztulás sebességével és a növényi maradványok ezen a területen történő felhalmozódásával. A földkéreg gyorsan hullik, a növényi maradványok pedig vastagon felhalmozódnak, ezért vastag a széntelep ebben a szénbányában. Éppen ellenkezőleg, a földkéreg lassan omlik le, és a növényi maradványok vékonyra halmozódnak fel, így a szénbányában a szénréteg vékony. A földkéreg tektonikus mozgása miatt az eredeti vízszintes szénvarratok meggyűrődnek és megrepednek. Egyes széntelepek mélyebben a föld alá vannak temetve, mások a felszínre szorulnak, vagy akár a földre is ki vannak téve, amit az emberek könnyen megtalálnak. Vannak olyan széntelepek is, amelyek viszonylag vékonyak és kis területűek, így nincs bányászati ​​érték, és nincs frissített kimutatás a szén kialakulásáról.

Ilyen módon keletkezik a szén? Érdemes-e továbbtanulmányozni és megvitatni egyes kitételeket. Egy nagy kőszénbánya vastag szénréteggel és kiváló szénminőséggel rendelkezik, de a területe általában véve nem túl nagy. Ha ez a növények leveleinek és gyökereinek természetes felhalmozódása több millió éven keresztül, akkor a területe nagyon nagy kell legyen. Mivel az ókorban mindenütt erdők és gyepek voltak a földön, a föld alatt mindenütt a széntároló nyomainak kell lennie; A szénréteg nem feltétlenül túl vastag, mert a növények levelei és gyökerei humuszba rothadnak, amit a növények felszívnak. Ha megismétlődik, akkor nem lesz olyan koncentrált, amikor végül a föld alá temetik, és nem lesz olyan egyértelmű a határ a talajréteg és a szénréteg között.

Tagadhatatlan azonban az a tény és alap, hogy a szén valóban a növényi törmelék szisztematikus evolúciója során keletkezik, ami megdönthetetlen igazság. Amíg figyelmesen figyeli a széntömböt, láthatja a növények leveleinek és gyökereinek nyomait; Ha szeleteljük a szenet, és mikroszkóp alatt megfigyeljük, nagyon tiszta növényi szöveteket és struktúrákat találhatunk, és néha olyan dolgok, mint a törzsek, megőrződnek a széntelepekben, és néhány szénréteget még mindig teljes rovarkövületek borítanak be.

A felszín normál hőmérséklete és nyomása mellett az állóvízben felhalmozódott növényi maradványok a tőzeggel vagy szapropeliummal tőzeggé vagy szapropelikussá alakulnak; A tőzeg vagy a szapropelikus iszap eltemetése után a medence aljzatának hanyatlása miatt a mélybe süllyed, és diagenezis útján lignitté alakul; Amikor a hőmérséklet és a nyomás fokozatosan növekszik, metamorfózis útján bitumenes szénné antracittá alakul. A tőzegesedés azt a folyamatot jelenti, amelyben a magasabb rendű növények maradványai mocsarakban halmozódnak fel, és biokémiai változások révén tőzeggé alakulnak. A szapropargizáció azt a folyamatot jelenti, amelyben az alacsonyabb rendű élőlények maradványai a mocsarak biokémiai változásai révén szapropelikus iszapká alakulnak. A szapropargit egyfajta iszapos anyag, amely vízben és aszfalténben gazdag. A gleccserfolyamat hozzájárulhat a szénképző növényi maradványok összegyűjtéséhez és megőrzéséhez [2].

A szénképződés kora

A teljes geológiai korszakban három fő szénképző periódus van a világon:

A paleozoikum karbon és perm korszakban a szénképző növények főként spóranövények voltak. A fő szénfajták a bitumenes szén és az antracit.

A mezozoikum jurában és krétában a szénképző növények főként gymnospermek voltak. A fő szénfajták a lignit és a bitumenes szén.

A kainozoikum harmadkorában a szénképző növények főleg zárvatermők voltak. A fő szén a lignit, ezt követi a tőzeg és néhány fiatal bitumenes szén.

A szén a világ legszélesebb körben elterjedt fosszilis energiaforrása, amely főként négy kategóriába sorolható: bitumenes szén és antracit, szubbitumenes szén és lignit. A világ kitermelhető szénkészleteinek 60%-a az Egyesült Államokban (25%), a szovjet köztársaságokban (23%) és Kínában (12%) koncentrálódik. Emellett Ausztrália, India, Németország és Dél-Afrika a világ teljes széntermelésének 29%-át adja, és a bizonyított szénkészletek több mint 63-szorosa az olajkészleteknek. A világ gazdag széntartalékaival rendelkező országok is szén.