
【化】 coal carbonization; coal carbonizing
coal
【化】 coal
【醫】 anthraco-
【化】 carbonification; carbonization
煤的碳化作用(Coalification)是指植物殘體在高溫、高壓及缺氧的地質環境中,經過複雜的生物化學和物理化學變化,逐步轉化為煤炭的自然過程。這一過程貫穿于煤炭形成的不同階段,是煤質演化的核心機制。
根據地質學研究,煤的碳化作用可分為四個階段:
該過程符合熱力學熵變規律,可用以下公式表示煤化程度: $$ Delta S = kln{frac{W_2}{W_1}} $$ 式中W₁、W₂分别代表不同煤化階段的物質排列狀态。
現代煤化工領域常利用碳化作用原理,通過模拟地質條件開發煤炭清潔利用技術。中國礦業大學2023年實驗證明,人工加速碳化可使褐煤熱值提升27%(《燃料化學學報》第51卷)。
煤的碳化作用是指古代植物在地質演化過程中,經過長期埋藏、高溫高壓作用,逐漸轉化為煤的自然過程。這一過程主要分為以下兩個層面:
地質學角度的碳化作用
植物殘體(如森林、沼澤植物)被沉積物覆蓋後,在缺氧環境下,通過生物化學作用逐漸分解。隨着地殼運動,埋藏深度增加,溫度和壓力持續升高(通常需經曆數百萬年),植物中的纖維素、木質素等有機物逐漸脫去揮發成分,碳元素比例逐步升高,最終形成不同種類的煤。
碳化程度與煤的分類
碳化強度(煤化程度)直接影響煤的種類:
需要說明的是,工業領域的“碳化”可能指人工隔絕空氣加熱含碳物質的過程(如木材幹餾制炭),但煤的形成屬于自然地質碳化作用,兩者機制相似但時間尺度差異顯著。
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