书城科普煤炭能源:知道这些就够了
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第4章 如何开采煤炭

许多世纪以前,早期的人类已经知道,地上捡到的煤是很好的火源和热源。后来,我们就只能在地表以下寻找煤炭了。获得煤炭的最简单的方法之一是检视山坡。

然后我们又发现,跟随煤层,我们就能探明位于更深处的煤矿。如今一些美国的采矿点距地面接近五百英尺。

开采是指为了达到煤层所需的方法。当煤靠近地表,并且取走其上的地层花费不多时,我们使用露天开采来去除表层物质,暴露煤炭资源。

如果煤炭在远离地表的地层中,需要使用地下采矿技术。倾斜或垂直孔道被开至要开采的区域,这些孔道被称为竖井,用来实现煤矿的通风,并运送矿工、煤炭及所需设备。地下采矿的常见技术是竖井,横坑和斜坡采矿方法。

在矿区,煤炭被装载在小型车辆或输送带上,被运送到煤矿外面。然后,它们会被装载到卡车中,运去压碎成较小尺寸的煤块。较小的煤块更容易被切屑,清洁以及燃烧。

压碎的小煤块可以通过船,卡车,驳船或铁路运送。你会惊讶地发现煤炭能够通过管道运输。碎煤能够与水或油混合,并通过管道送到工业用户那里去。

煤是储量最丰富的化石燃料。美国的煤炭比其他任何地方的石油都要多,其储量仍然能够满足二、三百年的需求。然而,煤并不是最完美的燃料。

煤中含有杂质,比如氮元素和硫元素。在煤炭燃烧时,这些杂质会被释放到空气中。当杂质在空气中飘浮时,将与云层的水汽(比如云)相结合,形成小液滴,以硫酸、硝酸的形式降落到地面,就是通常所说的“酸雨”。

煤炭中还混有少量矿物质和尘土。这些颗粒不能燃烧,它们构成了煤燃烧后留下的灰分。一些颗粒被吸入旋转的燃烧气体,和蒸汽一起,形成从工厂烟囱出来的烟雾。一些颗粒实在是太小了,三十个颗粒挤在一起也不及一根头发粗。

而且,就像所有的化石燃料一样,煤是一种碳基物质。当煤燃烧时,碳与空气中的氧气结合,形成二氧化碳。二氧化碳是无色无臭的,但它是能够在大气中集聚地表热量的气体之一。许多科学家相信这会导致地球温度升高,而这种变暖会改变气候,也就是所谓的温室效应。

煤燃烧起来会很脏。更久以前烧煤更脏。但是,事情确实已经有所改变,特别是二十年来。科学家们已经创造出很多种方法来收集煤中的污染物,不让这些杂质逃逸到大气中。现在的技术能够提供过滤99%颗粒的小颗粒过滤器,这样可以除去酸雨中95%以上的污染物。

还有更新的技术用来降低燃煤造成的二氧化碳排放。许多技术属于清洁煤技术。自20世纪80年代以来,美国政府投入了三十多亿美元开发和测试这些技术。

露天开采

露天开采是地表采矿。为了挖掘表面,开采公司将砍伐所有的树木,清除土地上的一切东西,便于移走土层。

清理土地后,开采公司将采用大型设备将土层推走。一旦他们碰到煤层,他们就会进行开采,然后把煤运到工厂。

竖井开采

竖井采矿是地下采矿。这要比露天开采危险得多,但是对地球更加友好,因为土地没有被清除,而得以保留。开采公司通过管道进行通风和运输,可以找到地下深处的煤炭。

矿工使用通气口罩和其他设备保护他们的肺部免受伤害。