煤炭是怎么形成的煤炭所含的元素
煤炭是古代植物埋藏在地下經歷了復雜的生物化學和物理化學變化逐漸形成的固體可燃性礦物。那煤炭具體是如何形成的呢?以下是由學習啦小編整理關于煤炭的形成原因的內容，希望大家喜歡!
煤炭的形成原因
煤炭是千百萬年來植物的枝葉和根莖，在地面上堆積而成的一層極厚的黑色的腐植質，由于地殼的變動不斷地埋入地下，長期與空氣隔絕，并在高溫高壓下，經過一系列復雜的物理化學變化等因素，形成的黑色可燃沉積巖，這就是煤炭的形成過程。 一座煤礦的煤層厚薄與這地區的地殼下降速度及植物遺骸堆積的多少有關。地殼下降的速度快，植物遺骸堆積得厚，這座煤礦的煤層就厚，反之，地殼下降的速度緩慢，植物遺骸堆積的薄，這座煤礦的煤層就薄。又由于地殼的構造運動使原來水平的煤層發生褶皺和斷裂，有一些煤層埋到地下更深的地方，有的又被排擠到地表，甚至露出地面，比較容易被人們發現。還有一些煤層相對比較薄，而且面積也不大，所以沒有開采價值，有關煤炭的形成至今尚未找到更新的說法。
煤炭是這樣形成的嗎?有些論述是否應當進一步加以研究和探討。一座大的煤礦，煤層很厚，煤質很優，但總的來說它的面積并不算很大。如果是千百萬年植物的枝葉和根莖自然堆積而成的，它的面積應當是很大的。因為在遠古時期地球上到處都是森林和草原，因此，地下也應當到處有儲存煤炭的痕跡;煤層也不一定很厚，因為植物的枝葉、根莖腐爛變成腐植質，又會被植物吸收，如此反復，最終被埋入地下時也不會那么集中，土層與煤層的界限也不會劃分得那么清楚。
但是，無可否認的事實和依據，煤炭千真萬確是植物的殘骸經過一系統的演變形成的，這是顛簸不破的真理，只要仔細觀察一下煤塊，就可以看到有植物的葉和根莖的痕跡;如果把煤切成薄片放到顯微鏡下觀察，就能發現非常清楚的植物組織和構造，而且有時在煤層里還保存著像樹干一類的東西，有的煤層里還包裹著完整的昆蟲化石。在地表常溫、常壓下，由堆積在停滯水體中的植物遺體經泥炭化作用或腐泥化作用，轉變成泥炭或腐泥;泥炭或腐泥被埋藏后，由于盆地基底下降而沉至地下深部，經成巖作用而轉變成褐煤;當溫度和壓力逐漸增高，再經變質作用轉變成煙煤至無煙煤。泥炭化作用是指高等植物遺體在沼澤中堆積經生物化學變化轉變成泥炭的過程。腐泥化作用是指低等生物遺體在沼澤中經生物化學變化轉變成腐泥的過程。腐泥是一種富含水和瀝青質的淤泥狀物質。冰川過程可能有助于成煤植物遺體匯集和保存。
煤炭所含的元素
構成煤炭有機質的元素主要有碳、氫、氧、氮和硫等，此外，還有極少量的磷、氟、氯和砷等元素。
碳、氫、氧是煤炭有機質的主體，占95%以上;煤化程度越深，碳的含量越高，氫和氧的含量越低。碳和氫是煤炭燃燒過程中產生熱量的元素，氧是助燃元素。煤炭燃燒時，氮不產生熱量，在高溫下轉變成氮氧化合物和氨，以游離狀態析出。硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分，其中以硫最為重要。煤炭燃燒時絕大部分的硫被氧化成二氧化硫(SO2)，隨煙氣排放，污染大氣，危害動、植物生長及人類健康，腐蝕金屬設備;當含硫多的煤用于冶金煉焦時，還影響焦炭和鋼鐵的質量。所以，“硫分”含量是評價煤質的重要指標之一。
煤中的有機質在一定溫度和條件下，受熱分解后產生的可燃性氣體，被稱為“揮發分”，它是由各種碳氫化合物、氫氣、一氧化碳等化合物組成的混合氣體。揮發分也是主要的煤質指標，在確定煤炭的加工利用途徑和工藝條件時，揮發分有重要的參考作用。煤化程度低的煤，揮發分較多。如果燃燒條件不適當，揮發分高的煤燃燒時易產生未燃盡的碳粒，俗稱“黑煙”;并產生更多的一氧化碳、多環芳烴類、醛類等污染物，熱效率降低。因此，要根據煤的揮發分選擇適當的燃燒條件和設備。
煤中的無機物質含量很少，主要有水分和礦物質，它們的存在降低了煤的質量和利用價值。礦物質是煤炭的主要雜質，如硫化物、硫酸鹽、碳酸鹽等，其中大部分屬于有害成分。
“水分”對煤炭的加工利用有很大影響。水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，因而降低了煤的發熱量。煤炭中的水分可分為外在水分和內在水分，一般以內在水分作為評定煤質的指標。煤化程度越低，煤的內部表面積越大，水分含量越高。
“灰分”是煤炭完全燃燒后剩下的固體殘渣，是重要的煤質指標。灰分主要來自煤炭中不可燃燒的礦物質。礦物質燃燒灰化時要吸收熱量，大量排渣要帶走熱量，因而灰分越高，煤炭燃燒的熱效率越低;灰分越多，煤炭燃燒產生的灰渣越多，排放的飛灰也越多。一般，優質煤和洗精煤的灰分含量相對較低。
煤炭的應用歷史
雖然煤炭的重要位置已被石油所替代，但在相當長的一段時間內，由于石油的日漸枯竭，導致它必然走向衰敗，而煤炭因儲量巨大，加之科學技術的飛速發展，煤炭汽化等新技術日趨成熟，并得到廣泛應用，煤炭必將成為人類生產生活中的無法替代的能源之一。
根據成煤的原始物質和條件不同，自然界的煤可分為三大類，即腐植煤、殘植煤和腐泥煤。
中國是世界上最早利用煤的國家。遼寧省新樂古文化遺址中，就發現有煤制工藝品，河南鞏義市也發現有西漢時用煤餅煉鐵的遺址。《山海經》中稱煤為石涅，魏、晉時稱煤為石墨或石炭。明代李時珍的《本草綱目》首次使用煤這一名稱。希臘和古羅馬也是用煤較早的國家，希臘學者泰奧弗拉斯托斯在公元前約300年著有《石史》，其中記載有煤的性質和產地;古羅馬大約在2000年前已開始用煤加熱。
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