“保护地球 精彩地质”作品选登——煤 的 故 事

煤是一种极其缺乏魅力的日用品。它脏、过时、老土，而且廉价。在煤实实在在地成为我们日常生活的一部分之后，很长一段时间里，人们仍然认为煤是不值一提的。前人们因过于熟悉煤的身世而对它嗤之以鼻，后来的人们虽然没有那么熟悉它的历史了，但对煤的轻蔑却一如从前。但是，如果把煤放在古代历史的文化里，煤的名声也许会大大不同。在那样的文化里，不起眼的煤块会像化石一样，受到人们的尊重。事实上，煤确实是一种能源类化石。

一、煤的本质

数十亿年来，地球上几乎所有的生物都依赖太阳供给的新鲜能量而存活，这些能量通过地质作用不间断地改造着地球的表面，或者由植物暂时储存于自身之中。散布在地球各处的植物仿佛专事收集太阳能，它们吸收阳光，并将其转化成化学能量，供动物享用。此外，它们还把太阳能储存在自己的细胞里，直到这些植物腐烂、燃烧，或者被吃掉。另外，这些能量还有一种不常见却很重要的命运，那就是被深深地埋藏在地下，经过上千万年的逐步浓缩，成为一种作古的燃料。

食草动物在吃下这些植物时，也吸收了其中蕴涵的能量。动物不仅把这些能量高度浓缩地储存在体内，而且还将其散发到周围的空间里。在某种程度上，一群鹅、一群鲸或者一群驯鹿，都是移动的蓄能群体。它们在某一个地方吸收了太阳能，然后通过迁徙，把能量带到别的地方。这样，即使是在万木凋残的严冬，它们的天敌一旦捕获它们，就能靠这些能量得以生存。简而言之，地球上的生物是一个庞大而复杂的系统，它们对太阳能进行吸收、转化、储存和运移，每一个物种的成功进化都有赖于该物种在这个系统中的有效运作。

　　在动物王国里，人类是最有效地把食物中的热量转化为机械能的物种之一。这么说吧，要产生同样的物理能量，一个人需要的热量只是一匹马所需热量的大约一半。我们的新陈代谢能极其高效地产生能量，这无疑使我们拥有了一种物种优势。也许，这种优势也赋予了我们智慧，使我们得以从另一个途径探索植物所获取的太阳能。

　　消化系统和新陈代谢系统为人类获取能量设置了障碍，但人类却通过燃烧植物——特别是我们不吃的植物，比如树，获得了更多的太阳能。当然，这一进步具有非凡的意义，使用火成了人类区别于其他物种的特征之一。在漫长的冰川期，人类一次次地受制于大自然，但正是这种获取能量的新方法改变了人类的恶劣处境，并使人类逐步走向完善。

　　最终，人们停下了四处游猎的脚步，也不再收集食物，而开始培育植物、养殖动物。考古学家们通常认为这标志着人类进入了文明社会。人们用火来清理土地，这与今人砍伐并烧毁热带雨林的做法颇有些相似，但古人这样做的目的是使谷物长得更好。以后人们逐步学会了一些基本的生产技能，比如制陶、烧砖、冶金等。

　　许多这些早期的工匠开始使用一种燃料—木炭。把木头高高地堆起来，或者部分地燃烧，然后放在缺氧的环境里慢慢闷烧。几千年来，人们就是用这种方法得到了近乎纯粹的木炭。与木材相比，这样得到的木炭燃烧起来可以释放出更多的热量，而且燃烧得更为彻底。但是，这种制作木炭的方法浪费了不少木材最初的燃烧能量，这就大大加重了森林的负担。

　　随着文明的演进和人类生产能力的提高，人们竞相使用燃料和木材，并为种植谷物而大量开发土地，于是导致树木逐渐减少，直至消耗殆尽。相应地，所有这些需要也消耗着植物所吸收的太阳能，使得这些能量储备日趋贫乏。终于，人们发现了数亿年前储存在地下大量的植物性能量——煤。

二、植物怎么变成煤

早在远古时代，地球上生长着大量高大茂密的森林，他们不断地吸收着太阳能量，在消化二氧化碳的同时，释放氧气。这些森林一批批生长，又一批批地死亡。经过许多次的不断反复之后，植物遗体越堆越多。其中一部分被氧化或燃烧，其能量又重新释放回大气中，而另一部分在厌氧细菌的作用下，植物遗体逐步变成一种黑褐色或褐色的淤泥状物质———泥炭。我们把这一过程叫"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，即使有植物的遗体，也基本上被氧化挥发到大气之中，无法形成煤。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，植物由于水太深而被分解，那么，煤同样难以形成。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。我们把这一过程叫做"岩化作用"。褐煤在高温高压下，将继续失去水分和可挥发气体，碳的比例会进一步增加，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提高，其他成分逐渐减少。

三、煤的其他用途

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。但一百多年来，随着社会的发展和科技的进步，人们才发现煤浑身都是宝。它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。比如，变质程度最差的褐煤，虽然其发热量最低,但它却是很好的化工原料。变质程度最深的无烟煤，它的发热量最高，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，但它却是最有出息的一种，因为它不仅可以用来炼焦冶炼钢铁，而且还可以被气化或液化，用于生产和生活的许多方面。

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，首先它是很好的气体燃料，同时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彩，极为广泛。现在我们知道，煤焦油原来成分极为复杂，多达500种以上。用它可以制造出数百种用途各异，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。

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，今天也都成了"宝贝"。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，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"万能的原料和黑色的金子"呢!。

然而，随着工业的发展，煤炭的消耗越来越大，另外，因运输和烧煤产生的大量飘尘、烟灰和有害气体，污染了环境。人们逐渐转向比它更优越的新能源——石油。