
【建】 carbonization of coal
coal
【化】 coal
【醫】 anthraco-
go; leave; of; somebody; something; this
carbonization; carbonize
【化】 carbonation; carbonization; carbonizing
【醫】 carbonization; carbonize
煤之碳化(Coal Carbonization)是植物殘體在缺氧地質環境中,經曆生物化學分解與物理化學轉化後形成高碳含量固态物質的自然過程。該過程可分為四個主要階段:
泥炭階段(peat stage)
植物纖維經微生物分解形成含碳量約50-60%的膠狀有機物,主要積累于沼澤環境。美國地質調查局(USGS)研究顯示,此階段需經曆數千年沉積作用。
褐煤形成(lignitization)
在地層壓力與溫度(45-55°C)作用下,泥炭脫氧縮合為含碳量60-70%的褐色煤岩。國際能源署(IEA)技術報告指出,該轉化通常發生于200-1000米埋深。
煙煤階段(bituminous coal)
當溫度升至100-200°C時,有機分子發生芳構化反應,碳含量提升至75-90%。據《地球科學評論》實驗數據,此過程伴隨大量甲烷等揮發物釋放。
無煙煤轉化(anthracitization)
在300°C以上高溫及構造應力作用下,煤體碳含量可達92-98%,形成鏡質體與絲質體交織結構。劍橋大學地質系研究證實,該階段需持續百萬年級别的變質作用。
煤碳化程度可通過鏡質體反射率($R_o$)量化: $$ R_o = 0.5e^{0.068T} $$ 式中$T$代表有效受熱溫度(℃),該公式源自Springer《化石燃料地質學》第三章。
根據《國語辭典》的解釋,“炭化”指古代植物長期埋藏于地下,在一定的壓力與溫度作用下逐漸轉變為煤的地質過程。具體到“煤之碳化”,其核心含義與煤的形成階段密切相關,可分為以下要點:
基本定義
炭化是植物殘體經過數千萬至數億年的地質作用,在缺氧環境中受高溫高壓影響,逐步分解并富集碳元素的過程。該過程導緻植物中的氫、氧等元素減少,碳含量逐漸升高。
炭化強度與煤種分類
根據炭化程度差異,煤可分為四個主要類型:
影響因素
炭化進程受埋藏深度、地熱梯度、壓力持續時間等條件影響。例如,地層壓力越大、溫度越高,越容易形成高炭化程度的無煙煤。
需要說明的是,“碳化”與“炭化”在部分語境中易混淆,但在地質學領域,“炭化”特指煤的形成過程,而“碳化”更多指物質中碳元素富集的廣義化學過程。
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