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“工业的粮食”--煤

        人类发现煤的历史相当长,我国是世界上最早用煤作燃料的国家。远在3000 多年前,我们的祖先就已开始采煤,并用这种“黑石”来取暖、烧水煮饭了。在汉唐时代,就已经建立了手工煤炭业,煤在冶铸金属(利用热能)方面得到了广泛的应用。可这时,世界上的大多数国家还不知道煤是什么东西呢!煤在古代除了叫黑石之外,还有其他许多名称。如石涅啦,黑金啦,石墨啦,石炭啦,等等都是。
        那么,煤又是怎样形成的呢?
        人类发现和使用煤炭,虽然已有 3000 多年的历史了,但煤是怎样生成的,却是近几百年来才逐步弄清的。
        煤是由植物变来的,这已是我们谁也不会怀疑的事实。但煤里面的热能是从哪里来的呢?这就需要从植物说起了。
        原来,绿色植物中的叶绿素,能够从空气中吸收二氧化碳,同时吸收太阳光;依靠太阳光的能量,把根部送来的水分解,放出氧气,而把氢气同二氧化碳发生一系列的复杂的化学反应,变成为植物生存所必需的物质??各种各样的糖类。这个奇妙的过程就是我们通常所说的“光合作用”,正因为有了光合作用,植物才会越长越高。那么,绿油油的树枝、粗大的树干,是怎么变成黑色的像石头一样的煤呢?
        早在远古时代,地球上还没有人类。气候比现在也要温暖湿润得多,因而地面上到处生长着茂密高大的造煤植物。特别是在海边和内陆湖沼地带,由于这里终年积水,营养丰富,植物尤其茂盛。一开始,这些地方生长着的植物并不高大,但随着植物不断地生长和死亡,这些植物的遗体越堆越多,使得水越来越浅,养料也越来越丰富。最后,这些地方发育了高大茂密的森林。
        森林一批批生长,又一批批地死亡。经过许多次的不断反复之后,植物遗体在这些地方越堆越多。在细菌的作用下,植物的遗体最终变成一种黑褐色或褐色的淤泥状物质??泥炭。由植物遗体变成泥炭,我们把这一变化过程叫“泥炭化阶段”,它是煤即将形成的前奏。
        如果地球的表面和地壳真是永远不变的话,即使有了很多的植物遗体,煤仍是无法形成的。但我们知道,地球的表面从来没有安静过,常常发生频繁的地壳运动。
        如果地壳上升了,低洼的地方变成平地甚至高山,由于水分减少,植物将生长得少而慢,一般是无法形成煤的。
        如果地壳下降了,而且下降得很快的话,特别是当地壳下降的速度超过植物遗体堆积的速度时,植物由于水太深而无法继续生长下去,那么,煤同样也是难以形成的。
        只有当地壳缓慢地下降时,植物才能不断地生长和死亡,泥炭层也才能不断地形成和加厚。而且有可能形成很厚的煤层。

如果这里的地壳反复地上升和下降,则有可能形成许多煤层。
        在浅海和内陆湖沼,由于地壳下降,泥炭层会被陆地上的河流带来的泥沙掩埋,而且随着地壳的不断下降,覆盖在泥炭层上的泥沙会越来越厚,泥炭层会被掩埋得越来越深。这些被掩埋的植物遗体,经过长期的高温高压和细菌的作用,形成了褐煤。由泥炭变成褐煤的作用,我们把它叫做“岩化作用”。
        褐煤在高温高压下,将继续失去水分和挥发水分,碳会进一步增加,慢慢地变成了烟煤:烟煤进一步变化,最后变成了无烟煤。
        由褐煤、烟煤到无烟煤的过程,最主要的变化就是煤里面碳的含量在不断地增多,所以这种作用又叫做“碳化作用”或者“变质作用”。
        所以说,只有大量的植物是不够的;适当的、有节奏的地壳运动也是造煤的一个必要前提,二者缺一不可。说到这里,你对为什么把煤叫做“太阳石”这个问题应该弄清楚了吧!
        在地球形成和演化的整个地质历史上,曾多次出现过有利于成煤的地质条件。例如我国在石炭纪、二叠纪(距今 2.5~3.3 亿年)和侏罗纪(距今1.4~1.95 亿年)等时期,对煤的形成就很有利,我国的煤大都是这些时期形成的。
        把煤作为燃料烧掉,多少年来我们都认为这是天经地义的事情。近几十年来,随着社会的发展和科技的进步,人们才发现煤浑身都是宝。不仅是一种重要的能源,而且是一种十分重要的有机化工原料。
        那么,煤究竟有哪些用处呢?
        从前面的叙述中我们已经知道,“煤氏三兄弟”中变质程度最深的是无烟煤,它的发热量也最高。烧起来火力很强,烟尘很少,燃烧后灰渣也不多,是一种很好的燃料;烟煤虽说变质程度比无烟煤差,发热量中等,但它却是三兄弟中最有出息的一个,因为它不仅可以用来炼焦冶炼钢铁,而且还可以被气化、液化用于生产和生活的许多方面;褐煤变质程度最差,发热量也最低,但它却是很好的化工原料!
        那么,把煤作为化工原料又能干什么呢?要想知道这些,我们就首先必须知道煤焦油的来历。
        我们把煤放到炼焦炉里,隔绝空气,加热到 1000℃左右时,就可得到焦炭、煤焦油和焦炉气这些产品。1 吨优质炼焦煤,经焦化,可得到 700~800kg焦炭,30~40kg 的煤焦油和 100 多 kg 的焦炉气。其中,焦炭是冶金工业的“粮食”,而且还可以用来生产煤气、电极、合成氨、电石等。电石除用于照明、切割和焊接金属外,还是生产塑料、合成纤维、合成橡胶等重要化工产品的原料。至于焦炉气么,首先它是很好的气体燃料,使用煤气这在许多城市里已是很普遍的了。其次它也是重要的化工原料。
        说来说去,最有用处的还是要数煤焦油了。它的用途真是丰富多采,极为广泛。说来话长,100 多年前,由于人们对它知之甚少,当时是把它当做
废物倒掉的。光阴似箭,日月如梭,到了 19 世纪中叶,随着化学工业的发展,人们才发现煤焦油原来成分极为复杂,多达 500 种以上。用它可以制造出千百种用途各异、色彩缤纷的化工产品。于是,煤焦油一下子成了有机化学工业珍贵的“原料仓库”。比如染料、香料、合成橡胶、塑料、合成纤维、农药、化肥、炸药、洗涤剂、除草剂、溶剂、沥青、油漆、糖精、卫生球等等。制造这些产品的原料都可以从煤焦油中获得。
        除煤焦油、煤气、焦炭外,就是一向被我们看作是废物的许多东西,今天也都是“宝贝”了。如燃烧煤过程中产生的硫氧化物,现在用它可以生产出优质硫酸;煤灰和煤渣,现在可以用来制造水泥等建筑材料。
        在煤灰里甚至还可以提取出大量的被誉为“电子工具的粮食”的半导体材料??锗和镓。
        噢!从煤里竟能得到这么多宝贵的东西,怪不得它被人们称誉为“万能的原料,黑色的金子”呢!
        可以说,从 18 世纪末到 20 世纪初的 100 年时间里,以煤为主要能源的世界,发生了科学技术、经济和社会的巨变,今天这个高度现代化的世界经济,就是在以煤为主要能源的基础上建立起来的。
        新中国成立 40 年来,我国的煤炭工业发展十分迅速。1990 年我国原煤产量达 10.8 亿吨,比 1949 年增长了 32 倍,是世界上产煤最多的国家。
        我国的煤炭资源分布十分广泛而又不均匀。
        主要分布在山西、内蒙古、陕西、河南、山东、河北一带,以及安徽、江苏两省北部、新疆、贵州、云南、黑龙江等省、区也不少。其中,尤以山西、内蒙古、新疆、陕西最为集中,北方仅山西、内蒙古两省区的煤炭储量就占全国煤炭总储量的 60%以上。
        由于我国的煤炭资源主要分布在北方,因而我国的煤炭基地也主要在北方。全国年产量超过 1000 万吨的 12 个大煤矿,有 10 个在北方。
        目前,我国最大的煤矿是山西的大同,年产量达 3500 万吨以上,被誉为“煤都”。在大同的西南,有我国也是世界最大的露天煤矿--山西平朔的安太堡露天煤矿,年产量达 1533 万吨。它是我国现代化水平最高的煤矿,从剥离到采煤,从运输到选煤,全部是现代化设备。在这里,你可以看到世界上最大的斗容 25m3的特大电铲,不停地把土和岩石剥掉,把煤挖出来。然后,通过我国第一条现代化铁路--大秦铁路线,将煤运到我国最大的煤炭转运 港--秦皇岛港。由此再转运到我国的东北、华东和华南等地区,支持着那里的社会主义建设。
        总之,我国不仅煤炭资源极为丰富,而且质地优良,品种齐全。通过广大煤矿工人的辛勤劳动,为我国的经济发展提供了充足的“粮食”。
        然而,随着工业的发展,煤炭的消耗越来越大。因烧煤产生的大量烟灰、飘尘和有害气体,污染了环境,人们逐渐转向比它更优越的新能源:石油。


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