书城科普读物探索未知-丰富的地球宝藏
15664400000001

第1章 煤炭

煤炭的历史

元代初期,意大利旅行家马可·波罗(1254-1324年)到中国旅行,从公元1275年5月到内蒙古多伦西北的上都,至公元1292年初离开中国,游历了新疆、甘肃、内蒙、山西、陕西、四川、云南、山东、浙江、福建和北京。他在各地看到中国人用一种“黑乎乎”的石头烧火做饭,还用来炼铁,感到很新奇,后来还把它带回欧洲。因为欧洲人都是用木炭作燃料,还不知道这种黑石头为何物。马可·波罗回国后,在1228年威尼斯和热那亚战争中被俘,在狱中口述了在中国的见闻,由同狱的鲁思梯谦笔录成《马可·波罗游记》,其中专门谈到了中国这种可以炼铁的“黑石头”及其用法。这种“黑石头”就是人人皆知的煤。欧洲人那时不知道煤可以作燃料。直到16世纪,欧洲人才开始用煤炼铁。煤有很高的热值,能熔炼熔点很高的铁,欧洲炼铁比中国要晚1000多年,这和不知道煤的作用有很大关系。

考古学家证明,我国早在汉代就已普遍用煤作燃料。在河南巩县铁生沟和古荣镇等西汉冶铁遗址都发现了煤饼和煤屑。在《后汉书》中记载:“县有葛乡,有石炭二顷,可燃以爨。”意思是,该县有一处叫葛乡的地方,那里有二顷地的范围生产石炭,它可用来烧饭。可见,当时用煤烧火做饭在民间已经普及。

到晋代及十六国时期,采煤炼铁已传到边疆。古书《水经注·河水篇》记载:“屈茨北二百里有山(即突厥金山),人取此山石炭,冶此山铁,恒充三十六国用。”说明当时用煤来冶炼铁的规模之大。

古时,人们把煤称为石炭、石涅或石墨等,别看其貌墨黑,却也成为古人赋诗的对象。如南朝陈代的张居正写有“奇香分细雾,石炭捣轻纨”的诗句。唐代李峤存写有“长安分石炭,上党结松心”。

煤到现代,仍是社会生产生活中的主要能源之一。我国现在是世界产煤最多的国家,年产已超过11亿吨。煤不仅是钢铁生产、火力发电的主要燃料,也是重要的化工原料,它为人类作出了巨大的贡献,今后也仍会大有作为。

但是,近年来,烧煤给大气造成的严重污染已引起人们的抱怨。前几年,就在重庆和贵州地区发现,居民身穿的衣服遭雨淋之后,很容易损坏。分析证明,这是雨水中含有硫酸或碳酸而引起的,称为酸雨。雨中怎么会有酸呢?主要是因大量烧煤造成的。

目前,中国使用的煤炭占能源的70%以上,煤炭中含有硫,燃烧时这些硫变成二氧化硫气体,排放到大气中。下雨时,这些气体溶解在雨水中就变成硫酸,成为酸雨,排放的二氧化碳遇水也会变成碳酸。据环保部门监测,我国二氧化硫污染最严重的城市,平均浓度达到了0.12ppm,大大超过了安全标准。烧煤排放到空气中的粉尘也相当高,有些已达到每平方米1.433毫克。

1991年,我国因烧煤等烧料排出的污染物估计达10亿立方米,其中二氧化硫排出量达1600万吨,有些城市每平方千米的积尘少的有3吨多,最多的达到51吨多。

烧煤产生的大量二氧化碳还会使地球气温升高,产生所谓的温室效应。科学家们指出,温室效应会使南极大陆冰川融化,使海平面水位上升,世界上许多沿海城市可能遭到“水漫金山”之患,甚至遭没顶之灾。如果大气温度升高3℃~5℃,南极冰帽会基本消失,海平面会上升4~5米。美国大陆48个州将减少1.5%的陆地面积,有6%的人口必须搬迁。亚洲人口密集的沿海地区,包括恒河、湄公河、伊洛瓦底江、长江、珠江入海口及印度尼西亚的人口密集的岛屿,都会受到威胁。尽管温室效应造成的影响是缓慢的,但日积月累,在几十年至100年之内还是会造成严重的经济损失和财产的付之东流。因此节省燃料,减少有害气体和二氧化碳的排放,已成为当今世界环境保护中最重要的课题之一。

煤炭与工业

煤炭是一种可以用作燃料或工业原料的矿物。它是古代植物经过生物化学作用和地质作用而改变其物理、化学性质,由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。

煤作为一种燃料,早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料,是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用,煤被广泛地用作工业生产的燃料,给社会带来了前所未有的巨大生产力,推动了工业的向前发展,随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。煤炭热量高,标准煤的发热量为7000千卡/千克。而且煤炭在地球上的储量丰富,分布广泛,一般也比较容易开采,因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。

煤炭除了作为燃料以取得热量和动能以外,更为重要的是从中制取冶金用的焦炭和制取人造石油,即煤的低温干馏的液体产品——煤焦油。经过化学加工,从煤炭中能制造出成千上万种化学产品,所以它又是一种非常重要的化工原料,如我国相当多的中、小氮肥厂都以煤炭作原料生产化肥。我国的煤炭广泛用来作为多种工业的原料。大型煤炭工业基地的建设,对我国综合工业基地和经济区域的形成和发展起着很大的作用。

此外,煤炭中还往往含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等,这些放射性和稀有元素是半导体和原子能工业的重要原料。

煤炭对于现代化工业来说,无论是重工业,还是轻工业;无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业,还是轻纺工业、食品工业、交通运输业,都发挥着重要的作用,各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭,因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。

我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一,不仅储量大,分布广,而且种类齐全,煤质优良,为我国工业现代化提供了极为有利的条件。