煤炭产品：焦炭、煤焦油和煤气

我们使用各种材料来满足我们的基本需求。它们有些是在自然界中发现的，有些是人类努力制造的。根据自然界中各种资源的可获得性，自然资源可大致分为两类：

1. 取之不尽的自然资源：这些资源在自然界中数量无限，不太可能被人类活动耗尽。例如阳光、空气。
2. 可耗尽的自然资源：自然界中这些资源的数量是有限的。他们可能会因人类活动而筋疲力尽。这些资源的例子有森林、野生动物、矿产、煤炭、石油、天然气等。

在这里，我们将了解一些枯竭的自然资源，如煤炭、石油和天然气。这些是由活生物体的尸体残骸形成的。所以，这些都被称为化石燃料。

什么是煤炭？

Coal is one of the most useful fossil fuels. It is used in variety of things like production of heat for various purposes, domestic or commercial, firing of industrial generators, manufacturing of cast iron and many more. It is used in industries to get products like coke, tar and coal gas which benefits us in many ways.

煤炭的起源

大约 3 亿年前，地球在低洼湿地地区有茂密的森林。由于洪水等自然过程，这些森林被掩埋在土壤之下。随着更多的土壤沉积在它们上面，它们被压缩了。随着它们越来越深，温度也升高了。在高压和高温下，枯死的植物会慢慢转化为煤。由于煤主要含有碳，因此将枯死的植被转化为煤的缓慢过程称为碳化。

由于它是由植被的残骸形成的，因此煤也被称为化石燃料。当在空气中加热时，煤燃烧并主要产生二氧化碳气体。煤炭在工业中被加工以获得一些有用的产品，例如焦炭、煤焦油和煤气。

煤炭的性质

• 它是一种黑色的硬质物质。
• 它由碳、氢、氮、氧和少量硫组成。
• 无烟煤、烟煤、褐煤是主要的煤种。
  • 无烟煤：具有较高碳浓度和能量的最硬煤。
  • 褐煤：碳浓度低但氧和氢含量高的最软煤。
  • 烟煤：煤处于中等状态。

煤炭的用途

煤炭 用于多种用途，例如：

1. 发电：发电是煤炭的主要用途。动力煤燃烧产生蒸汽，驱动涡轮机和发电机发电。
2. 金属生产：冶金煤是炼钢的关键成分。转化为焦炭的煤炭用于生产全球约 70% 的钢铁。
3. 水泥生产：煤炭是水泥生产的关键能源。煤燃烧的副产品如飞灰在水泥制造和更广泛的建筑行业中也发挥着重要作用。
4. 气化和液化：煤通过蒸汽加热和加压，以生产用于家庭照明、取暖和烹饪的城市煤气。它被液化以制造类似于石油或柴油的合成燃料。
5. 化学和其他行业：合成气可以进一步加工生产甲醇、氨和尿素等化学构件。煤炭的其他主要用户包括造纸、纺织和玻璃行业。煤炭还用于制造碳纤维和特殊成分，例如金属硅。

煤炭产品

以下是在没有空气的情况下通过加热处理煤炭产生的许多有价值的产品：

1. 可乐，
2. 煤焦油和
3. 煤气。

在没有空气的情况下快速加热煤的过程称为煤的破坏性蒸馏。当煤在空气中燃烧时，它主要燃烧产生二氧化碳气体，不会产生其他有价值的产品。

可乐

高碳产品是通过煤的干馏得到的。焦炭中的碳含量非常高，因此被称为几乎是纯碳。它呈灰黑色，是一种坚硬的多孔固体。它在矿物提取、钢铁制造中用作还原剂，也用作燃料。

可乐的特点：

1. 几乎纯碳的形式，
2. 坚韧多孔和黑色，和
3. 燃烧不产生任何烟雾。

可乐的用途：

1. 在提取金属时用作还原剂，
2. 用于钢铁制造，以及
3. 也用作燃料。

焦油

煤焦油是制造焦炭过程中的副产品。它的颜色类似于可乐，但它是一种高度粘稠的液体，带有难闻的气味。它用于制造合成染料、药物、香水、塑料、油漆等。萘球也从中获得。它含有 42% 的碳、48% 的碳氢化合物，其余部分被水占据，并具有特殊的气味。

煤焦油的用途：

1. 早期的煤焦油被广泛用于金属化道路。但如今，沥青已取代煤焦油来实现这一目的。
2. 储存区用作驱虫剂的萘球是煤焦油的衍生物。
3. 它被广泛用作制造合成染料、炸药、药物、油漆、香水、照相材料等工业的起始材料。

煤气

就像煤焦油一样，它也是生产焦炭时的副产品。它有一种难闻的气味。它是一种高度易燃气体，因此很容易着火，其主要成分是甲烷。因此，应该仔细调节它，因为它可以与可能导致爆炸的空气结合。它在许多行业中用作燃料，是重要的热源和光源。

生产过程在物理和化学上都不同于用于制造一系列气体燃料的过程，这些气体燃料被称为人造气体、合成气、hygas、Dowson 气体和生产者气体。

天然气能代替煤气吗？

在大多数地方，如果可以的话，天然气正在取代煤炭。在美国，天然气比煤炭便宜，而且与燃煤电厂相比，新建燃气发电厂的成本更低。污染法的存在也使天然气成为更好的选择。然而，煤炭的全球使用量仍在增加，因为天然气并非无处不在，而且成本也很高。

什么是石油？

Petroleum is a mineral oil that is found under the ground or sea and is used to make petrol, plastic and other types of chemical substances. Various by-products of petroleum are kerosene, Liquified Petroleum Gas (LPG), petrol, bitumen, lubricating oil, wax and diesel.

石油的起源：石油是由生活在海洋中的生物形成的。随着这些生物的死亡，它们的尸体沉入海底，被沙子和粘土层覆盖。数百万年来，没有空气、高温和高压将死去的生物转化为石油和天然气。

天然气：天然气易于通过管道运输，并以压缩天然气 (CNG) 的形式在高压下储存。 CNG用于发电。它现在被用作运输车辆的燃料，因为它污染较少。它也是一种清洁燃料。

示例问题

问题 1：定义化石燃料。举个例子。

解决方案：

Fossil fuels are those natural fuels that are made up by burial of living organisms deep down the earth for long period of time. For example, coal, petroleum, natural gas.

问题 2：描述死去的植被是如何形成煤的？

解决方案：

Coal is obtained by natural process about 300 million years ago. The earth had dense forests in low lying wetland areas. Due to natural processes like flooding, these forests got buried under the soil. As soil deposited over them, they were compressed. Temperature rose as they sank deeper. Under high pressure and temperature, dead plants got slowly converted to coal.

问题3：煤焦油的各种性质是什么？

解决方案：

Coal tar is used as starting materials for manufacturing substances used in everyday life like synthetic dyes, drugs, explosives, perfumes, plastics, paints etc. It is used to make synthetic dyes, drugs, perfumes, plastic, paints etc. Naphthalene balls is also obtained from it. 

问题4：可乐是无烟燃料吗？

解决方案：

Smokeless fuels do not produce smoke when burned and this term is generally used for solid fuels like anthracite, coke, and charcoal. Thus, coke is a smokeless fuel. 

问题 5：讨论不同种类的煤。

解决方案：

Depending upon the amount of carbon content, coal may be of four types:

1. Peat: Most inferior and softest form of coal with low carbon content. It has a large amount of moisture and is not much suitable to be used as fuel.
2. Lignite: Comparatively harder than peat, but still very soft. Its carbon content is more than that of peat.
3. Bituminous: Its carbon content is higher, as it is free from moisture and other impurities.
4. Anthracite: Highest grade coal. This is also known as hard coal. It has maximum amount of carbon. It produces a very little smoke.

问题6：煤气的混合物有哪些成分？它在哪里使用？

解决方案：

It is a mixture of methane, hydrogen and carbon monoxide. It is used in variety of things like production of heat for various purposes, domestic or commercial, firing of industrial generators, manufacturing of cast iron and many more.

问题7：燃烧化石燃料会造成空气污染。解释。

解决方案：

The burning of fossil fuels causes a lot of air pollution and produces gases like carbon dioxide, carbon monoxide, sulphur dioxide which can lead to undesirable changes in climate due to increase greenhouse effect. The major air pollutants produced by the burning of petrol in automobiles are carbon monoxide, sulphur dioxide, unburnt hydrocarbons, etc. 

问题 8：能量对我们有什么用处？

解决方案：

Some of the uses of energy are:

1. To generate electricity and to run vehicles.
2. To run our electrical appliances like refrigerator, TV, radio, computer, etc.
3. We need energy at construction sites to construct houses, buildings, etc.
4. To cook our food and other domestic use.