
【建】 carbonization of coal
coal
【化】 coal
【医】 anthraco-
go; leave; of; somebody; something; this
carbonization; carbonize
【化】 carbonation; carbonization; carbonizing
【医】 carbonization; carbonize
煤之碳化(Coal Carbonization)是植物残体在缺氧地质环境中,经历生物化学分解与物理化学转化后形成高碳含量固态物质的自然过程。该过程可分为四个主要阶段:
泥炭阶段(peat stage)
植物纤维经微生物分解形成含碳量约50-60%的胶状有机物,主要积累于沼泽环境。美国地质调查局(USGS)研究显示,此阶段需经历数千年沉积作用。
褐煤形成(lignitization)
在地层压力与温度(45-55°C)作用下,泥炭脱氧缩合为含碳量60-70%的褐色煤岩。国际能源署(IEA)技术报告指出,该转化通常发生于200-1000米埋深。
烟煤阶段(bituminous coal)
当温度升至100-200°C时,有机分子发生芳构化反应,碳含量提升至75-90%。据《地球科学评论》实验数据,此过程伴随大量甲烷等挥发物释放。
无烟煤转化(anthracitization)
在300°C以上高温及构造应力作用下,煤体碳含量可达92-98%,形成镜质体与丝质体交织结构。剑桥大学地质系研究证实,该阶段需持续百万年级别的变质作用。
煤碳化程度可通过镜质体反射率($R_o$)量化: $$ R_o = 0.5e^{0.068T} $$ 式中$T$代表有效受热温度(℃),该公式源自Springer《化石燃料地质学》第三章。
根据《国语辞典》的解释,“炭化”指古代植物长期埋藏于地下,在一定的压力与温度作用下逐渐转变为煤的地质过程。具体到“煤之碳化”,其核心含义与煤的形成阶段密切相关,可分为以下要点:
基本定义
炭化是植物残体经过数千万至数亿年的地质作用,在缺氧环境中受高温高压影响,逐步分解并富集碳元素的过程。该过程导致植物中的氢、氧等元素减少,碳含量逐渐升高。
炭化强度与煤种分类
根据炭化程度差异,煤可分为四个主要类型:
影响因素
炭化进程受埋藏深度、地热梯度、压力持续时间等条件影响。例如,地层压力越大、温度越高,越容易形成高炭化程度的无烟煤。
需要说明的是,“碳化”与“炭化”在部分语境中易混淆,但在地质学领域,“炭化”特指煤的形成过程,而“碳化”更多指物质中碳元素富集的广义化学过程。
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