剛挖出來的煤,為什麼要水洗過後才能用?煤炭即將枯竭是真的嗎?

科普王醫生 發佈 2022-05-12T16:39:48.631737+00:00

對於很多人來說,小時候的冬天都是圍在火爐旁,吃著火爐中的烤紅薯,跟家裡人聊著天,冬天雖然很冷,但是煤炭的出現讓家家戶戶冬天都充滿了溫暖。在大家的印象中煤炭都是乾的,一旦沾上水就無法繼續燃燒,然而剛挖出來的煤卻必須要用水清洗過後才能用,這到底是因為什麼原因呢?

對於很多人來說,小時候的冬天都是圍在火爐旁,吃著火爐中的烤紅薯,跟家裡人聊著天,冬天雖然很冷,但是煤炭的出現讓家家戶戶冬天都充滿了溫暖。

在大家的印象中煤炭都是乾的,一旦沾上水就無法繼續燃燒,然而剛挖出來的煤卻必須要用水清洗過後才能用,這到底是因為什麼原因呢?「洗煤」又是怎樣洗的呢?

中國在很早以前就已經在使用煤炭,可以說是世界上挖煤,用煤最早的國家。

根據相關的資料記載,中國早在漢朝時就已經開採煤礦使用,距今已經過去2000多年,同時也產生了一個問題,開採了兩千多年的煤礦是不是即將枯竭了?

01 「洗煤」的原因

相信很多人看到煤炭需要水清洗時,會下意識認為被水清洗過的煤炭,就像廢紙殼被水打濕會增重一樣,能夠多賣點錢。

實際上用水清洗煤炭不僅不能增加煤炭重量,還會減少煤炭重量,甚至會增加用水成本並不划算。

之所以要用水清洗煤炭,主要是因為我國每年開採的煤炭有60%是用地下連續採礦機開採的。

這種機器是一種專門採礦的設備,主要用於中硬礦岩,比傳統的爆破採礦要安全得多,需求的人員也會少很多。

被機器開採到地面的煤炭叫做原煤,這種煤炭雜質多,材質乾燥,容易起塵,含有雜質的煤炭不僅無法賣出,還會導致利用率下降。

使用清水清洗煤炭是煤炭加工環節中必不可少的存在,經過水流的沖刷,可以將不同成分不同比重的原煤進行劃分。

除去塵土和廢石後,能夠降低灰分和硫分的含量,從而提高煤炭的利用率。

原煤中含有的灰塵和雜質,在燃燒的過程中會對環境造成嚴重的污染,清洗煤炭也是降低煤炭對環境污染的步驟。

除了清洗煤炭中的雜質外,水和煤炭還有一個重要作用,那就是防止運輸過程中因為溫度升高導致煤炭發生自燃。

以前沒有用水清洗煤炭之前,煤炭都是用敞開的火車貨箱運輸,即便是這樣經常會發生煤炭在車廂自燃的情況,甚至導致整個列車都被燃燒。

煤炭自燃也是因為混雜在煤炭中的粉塵和雜質導致的,經過清水清洗後的原煤已經帶有一定的濕度,其中的粉塵也被清洗掉,在運輸過程中,即便是密封空間都很難發生燃燒,從而避免安全隱患和事故的發生。

02 「洗煤」後會影響煤炭的使用嗎?

不少人都會思考煤炭被水清洗過會影響它的正常使用嗎?答案是不會。

經過水洗後的煤炭叫做精煤,如果進行細分會有乙級精煤,甲級精煤等等,經過層層的劃分,不僅將煤炭劃分等級,還會讓運輸變得方便。

被清洗過後的煤炭只是減少了雜質和灰塵,在使用的過程中相比剛開採出來的原煤,利用率會更高,因此不但不會影響煤炭使用,還會使煤炭的效率更好。

被水洗過的煤炭每降低1%的灰分,煉鐵時焦炭耗量就會降低2.66%,合成氨生產使用洗選的無煙煤生產可降低20%的用煤量。

反而是沒有洗過的,煤炭直接燃燒的話會降低利用效率,造成嚴重的資源浪費,加速煤炭資源的枯竭。

另外不能充分燃燒的原煤會釋放大量的二氧化碳和硫化物等有害氣體,在使用的過程中會讓使用者煤氣中毒,不僅造成空氣污染和環境污染,還會影響到人體的健康。

03 「洗煤」是怎麼洗的?

首先從礦井裡挖出的煤炭會被送入車間,經過人工篩選或機器篩選後,將品質好灰分記得煤炭進行選擇出來。

之後會將挖出的煤進行一個大致的分級,這個分級的標準是根據煤炭顆粒大小進行,這時候進行分級的主要原因是為了洗煤。

因為洗煤設備有不同的限制,太大的煤炭無法進入機器,就需要工作人員將尺寸較大的煤炭打碎到相應的大小放到機器中進行清洗。

另外還有一些煤是煤炭和矸石夾雜到一起形成的夾矸煤,這種時候需要把這種煤炭打成更小的顆粒才能進行挑選並清洗。

最後就是將分選後的原煤送入重選車間進行重力選礦,重力選礦是根據煤和矸石不同的密度將它們進行區分的重要步驟,煤炭和矸石在遇水後因為不同的重力,會導致煤炭上浮下沉的就是矸石。

通常來說,動力煤經過這幾步後,已經被挑選出清洗後的煤炭,可以直接送入儲煤倉中,如果是煉焦煤的話,需要進行再次的分揀,儘可能回收當中的煉焦煤。

我國煤炭資源雖然豐富,但是煉焦煤卻極其匱乏,因此堅決不能浪費煉焦煤。

看到這裡就會有人提出疑問,我國煤炭開採量巨大,如果通過這樣的步驟進行洗煤,是不是需要花費大量的水資源?

事實上洗煤用的水資源是可以循環利用的。

不過儘管洗煤有很大的優點,但同樣也會存在缺點,在洗煤之後會產生大量的廢水,清洗過煤炭後的水中會含有大量的有害成分,包括懸浮物和顆粒物,這些東西都無法輕易過濾,甚至幾個月都沒辦法沉澱。

洗煤後的水對環境的迫害卻極大隨意,排放不僅會對環境造成危害,還會對人體的健康造成影響。

我國絕大多數的煤場,會將污水處理到排放標準後排放,但是有一些黑心作坊會將污水直接排放到自然環境中。

目前對於洗煤後的廢水使用最多的是凝聚沉澱和氣浮法,利用無機鹽絮凝劑,中和廢水中雜質表面的電性。

用有機高分子的凝固劑,將廢水中的顆粒進行凝固沉澱,從而使廢水中的雜質顆粒和水能夠進行分離,這樣就能把水和雜質進行分別處理。

這是目前我國對洗煤後廢水使用最多的處理方法,洗煤後的廢水如果直接排放,會對環境造成很大的污染。

我國洗煤率其實很低,因為我們不使用化學品洗煤,根據相關資料顯示我國在2008年煤炭清洗率僅有31.43%,遠遠超過發達國家的標準。

為了減少資源浪費和環境污染,我國已經出現了新的選煤技術,比如干法煤矸石分選設備,這個方法可以實現污水分離,污水分離開煤與矸石。

它在節約水資源減少污染排放的同時還讓我國一些乾燥地區和高寒地區成為了煤場的最優選擇。

干法煤矸石分選主要使用於煤礦井下排矸及除雜,也就是說我們在將原煤運到地面之前,就可以在礦井內將矸石與其分離,這樣做的好處是很多的。

一來可以避免地表塌陷,二來可以減少工人工作量,三來還可以減少環境污染。

04 煤炭即將枯竭是真的嗎?

煤炭是化石燃料,需要經過長時間的演變才能誕生,自從18世紀的工業革命以來,人類每天都在消耗巨量的煤炭,有傳言稱煤炭資源即將枯竭,是否屬實呢?

煤炭是不可再生資源之一,我國煤炭儲存量雖然位居全球第四,但是經過多年的使用和過度開發,現存的煤炭儲量也僅僅夠使用37年。

2014年年底,中國國土資源部數據顯示,現查明的煤炭儲量為15317億噸,其中包括質量低下的煤炭,能夠滿足人類使用的標準煤,僅僅在7658.5億噸。

如果將這些煤炭全部用於發電,可以發電2297.55萬億度電,2016年的中國電力使用為5.92萬億度換算下來,煤炭全部用於發電可以供電388年。

別看300多年時間很長,但這僅僅是滿足我國的發電使用,要知道煤炭的作用不僅僅是在發電工業生活中都需要用到大量的煤,這樣一來中國目前已有的煤炭,並不能使用很多年。

在2019年時,英國公司曾經統計過全球煤炭數據,美國煤炭儲產比是390年,俄羅斯是369年,而中國只有37年,中國雖然煤炭資源豐富,但是對於持續開採的時間要比其他國家少很多。

目前我國已經進行資源調整,逐漸讓其他可再生能源取代煤炭的使用,讓各個產業都減少對煤炭的使用和依賴,從而達到新能源替代煤炭能源的作用。

對於北方地區來說,到了冬天需要集中供暖,集中供暖,使用的是鍋爐供暖,煤炭是主要的燃料,如果能夠使用新能源替代煤炭作為燃料,能夠減少很多煤炭的消耗。

唯一值得慶幸的是我國沒有開採的煤炭資源含量比較多,目前開採出來的較少,因此短時間內並不會徹底將煤炭用完,但是由於煤炭的不可再生性,需要積極調整能源結構,減少煤炭的依賴。

比如發電,不再單純地依靠煤炭發電,還能依靠水力,風力太陽能等發電,有了清潔能源的使用和支持,就能減少煤炭的需求。

儘管清潔能源已經逐漸在取代煤炭資源,但是煤炭總會有枯竭的那一天,因此我們要減少對資源的浪費,要減少對不可再生資源的依賴,加強對可再生資源的使用。

參考資料

[1]顏丙磊.煤炭採選業能源消費及節能形勢分析[J].煤炭加工與綜合利用,2022(01):43-46.DOI:10.16200/j.cnki.11-2627/td.2022.01.007.

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