Углерод, водород и кислород являются основными органическими веществами в угле, на их долю приходится более 95%; Чем глубже углефикация, тем выше содержание углерода и ниже содержание водорода и кислорода. Углерод и водород — это элементы, которые выделяют тепло во время сгорания угля, а кислород — элемент, поддерживающий горение. При сжигании угля азот не выделяет тепла, а при высокой температуре превращается в оксиды азота и аммиак и выпадает в осадок в свободном состоянии. Сера, фосфор, фтор, хлор и мышьяк являются вредными компонентами угля, из которых наиболее важным является сера. При сжигании угля большая часть серы окисляется в диоксид серы (SO2), который выбрасывается с дымовыми газами, загрязняя атмосферу, ставя под угрозу рост животных и растений и здоровье человека, а также разъедая металлическое оборудование; Использование угля с высоким содержанием серы при металлургическом коксовании также влияет на качество кокса и стали. Поэтому содержание «серы» является одним из важных показателей оценки качества угля.

Горючий газ, образующийся в результате разложения органических веществ в угле при определенной температуре и условиях, называется «летучим» и представляет собой смесь газов, состоящую из различных углеводородов, водорода, оксида углерода и других соединений. Летучесть также является основным показателем качества угля, играющим важную справочную роль при определении способов переработки, использования и технологических условий угля. Уголь с низкой степенью углефикации содержит больше летучих веществ. Если условия горения неподходящие, уголь с высоким содержанием летучих легко образует при горении несгоревшие частицы углерода, широко известные как «черный дым»; И производят больше загрязняющих веществ, таких как окись углерода, полициклические ароматические углеводороды и альдегиды, и термический КПД снижается. Поэтому соответствующие условия сжигания и оборудование следует выбирать в зависимости от летучих веществ угля.

В угле мало неорганических веществ, главным образом воды и минеральных веществ, а их наличие снижает качество и потребительскую ценность угля. Минералы являются основными примесями в угле, такими как сульфиды, сульфаты и карбонаты, большинство из которых являются вредными компонентами.

«Влага» оказывает большое влияние на переработку и использование угля. Когда вода превращается в пар во время сгорания, она поглощает тепло, тем самым снижая теплотворную способность угля. Влажность угля можно разделить на внешнюю и внутреннюю, а внутренняя влажность обычно используется в качестве показателя для оценки качества угля. Чем ниже степень углефикации, тем больше площадь внутренней поверхности угля и выше содержание влаги.

«Зола» — это твердый остаток, остающийся после полного сгорания угля, и это важный показатель качества угля. Зола в основном образуется из негорючих минералов угля. При сгорании минерала он должен поглощать тепло, а большое количество шлака будет отнимать тепло, поэтому чем выше зольность, тем ниже тепловой КПД сгорания угля; Чем больше золы, тем больше золы образуется при сжигании угля и тем больше летучей золы выбрасывается. Как правило, зольность высококачественного и чистого угля относительно низкая [1].

Уголь распространен на всех континентах и ​​океанских островах, но распределение угля в мире очень неравномерно, и запасы угля в разных странах также сильно различаются. Китай, США, Россия и Германия богаты запасами угля, а также являются крупнейшими странами-производителями угля в мире, среди которых Китай является страной с самой высокой добычей угля в мире. По запасам угля Китай находится на переднем крае мира, уступая только США, России и Австралии [9].

Хотя важное место угля было заменено нефтью, в течение длительного периода времени оно неизбежно будет снижаться из-за постепенного истощения запасов нефти. Благодаря огромным запасам угля и быстрому развитию науки и техники новые технологии, такие как газификация угля, стали зрелыми и широко используются.

По различному исходному материалу и условиям образования угля уголь в природе можно разделить на три категории: гумусовый уголь, остаточный гумусовый уголь и сапропелевый уголь.

Китай — первая страна в мире, использующая уголь. Изделия из угля были найдены на древнем культурном объекте Синьлэ в провинции Ляонин, а угольные лепешки были также найдены в городе Гунъи провинции Хэнань.

В Шань Хай Цзин уголь называют каменным нэ, а в династиях Вэй и Цзинь уголь называют графитом или каменноугольным. Название «уголь» впервые было использовано в «Сборнике Материи медики» Ли Шичжэнем во времена династии Мин.

Греция и Древний Рим также были странами, которые раньше использовали уголь. Греческий ученый Теофраст написал «Историю камня» примерно в 300 г. до н.э., в которой описал природу и происхождение угля. Древний Рим начал использовать уголь для отопления около 2000 лет назад.

Уголь — это чрезвычайно толстый слой черного гумуса, накопленный на земле ветвями и корнями растений в течение миллионов лет. Из-за изменения земной коры она непрерывно погребена под землей и на длительное время изолирована от воздуха и после ряда сложных физических и химических изменений под действием высокой температуры и высокого давления образует черную горючую осадочную породу, которая Это процесс образования угля.

Толщина угольного пласта в угольной шахте связана со скоростью разрушения земной коры и накопления растительных остатков на этой территории. Земная кора быстро опадает, а растительные остатки сваливаются в кучу, поэтому угольный пласт в этой угольной шахте толстый. Наоборот, земная кора опускается медленно, а растительные остатки лежат тонкими, поэтому угольный пласт в этой угольной шахте тонкий. Из-за тектонических движений земной коры первоначальные горизонтальные угольные пласты складчаты и трещиноваты. Некоторые угольные пласты залегают глубже под землей, другие выдвинуты на поверхность или даже обнажены до земли, которую легко найти людям. Есть также некоторые угольные пласты, которые относительно тонкие и небольшие по площади, поэтому они не имеют ценности для добычи, и нет обновленных заявлений об образовании угля.

Уголь образуется таким образом? Необходимо ли дальнейшее изучение и обсуждение некоторых экспозиций. Крупная угольная шахта имеет толстый угольный пласт и отличное качество угля, но в целом ее площадь не очень велика. Если это естественное скопление листьев и корней растений на протяжении миллионов лет, то его площадь должна быть очень велика. Поскольку в древние времена леса и луга были повсюду на земле, повсюду под землей должны были быть следы хранения угля; Угольный пласт не обязательно должен быть очень толстым, поскольку листья и корни растений разлагаются, образуя гумус, который поглощается растениями. Если это повторится, то, когда оно окончательно закопается под землю, оно не будет столь концентрированным, и граница между слоем почвы и угольным пластом не будет такой четкой.

Однако нельзя отрицать тот факт и основание, что уголь действительно образуется в результате систематической эволюции растительных остатков, что является неопровержимой истиной. Если внимательно наблюдать за угольной глыбой, можно увидеть следы листьев и корней растений; Если разрезать уголь и рассмотреть его под микроскопом, можно обнаружить очень четкие растительные ткани и структуры, а иногда в угольных пластах сохраняются такие вещи, как стволы, а некоторые угольные пласты до сих пор окутаны целыми окаменелостями насекомых.

При нормальной температуре и давлении поверхности остатки растений, накопленные в стоячей воде, посредством торфа или сапропеля превращаются в торф или сапропели; После захоронения торф или сапропелевый ил опускается глубоко под землю из-за обвала фундамента бассейна и в результате диагенеза превращается в бурый уголь; Когда температура и давление постепенно повышаются, он путем метаморфизма превращается в битуминозный уголь и антрацит. Торфованием называется процесс, при котором остатки высших растений накапливаются в болотах и ​​превращаются в торф в результате биохимических изменений. Сапропаргизация – это процесс, при котором остатки низших организмов превращаются в сапропелевую грязь в результате биохимических изменений в болотах. Сапропаргит – это мутноватое вещество, богатое водой и асфальтенами. Ледниковый процесс может способствовать сбору и сохранению остатков углеобразующих предприятий [2].

Возраст образования угля

За всю геологическую эпоху в мире выделяют три основных периода углеобразования:

В палеозое, карбоне и перми углеобразующими растениями были преимущественно споровые растения. Основными видами угля являются битуминозный уголь и антрацит.

В юре и мелу мезозоя углеобразующими растениями были преимущественно голосеменные растения. Основными видами угля являются бурый и битуминозный уголь.

В третичном кайнозое углеобразующими растениями были преимущественно покрытосеменные растения. Основным углем является бурый уголь, за ним следуют торф и немного молодых битуминозных углей.

Уголь является наиболее широко распространенным ископаемым энергетическим ресурсом в мире, который в основном делится на четыре категории: битуминозный уголь и антрацит, полубитуминозный уголь и бурый уголь. 60% мировых извлекаемых запасов угля сосредоточено в США (25%), советских республиках (23%) и Китае (12%). Кроме того, на долю Австралии, Индии, Германии и Южной Африки приходится 29% всей мировой добычи угля, а доказанные запасы угля более чем в 63 раза превышают запасы нефти. Страны с богатыми запасами угля в мире также добывают уголь.