书城童书化学家的困惑学生(最想知道的未解之谜)
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第5章 “黑宝石”之谜(2)

从15世纪到现在,人类至少已经采掘和使用了600亿~700亿吨煤。世界各国每年开采的煤量,19世纪初叶是1200万~1300万吨,末叶增加到7亿吨,1940年是15亿吨;目前全世界每年采掘和使用的煤量,都在20亿吨以上,这么多煤要用上百万列火车才能运走。

在人类开采的全部矿产原料中,煤占有很大的比重;在全世界主要能量的生产里,煤所占的比重也最大的。甚至可以说,煤炭生产是工业生产的“寒暑表”;煤的产量是衡量一个国家工业发达程度的重要指标。所以我们每个人都应该珍惜和节约用煤。

节约煤炭,人人有责。全国每年只要节约用煤1%,那就相当于每年多生产好几百万吨煤。

煤除了作为燃料,还有其他用途吗?

有人提出这样的疑问是不足为奇的。因为在一般人的脑海里,煤只不过是一种燃料,人们用它的目的只是为了从中取得必要的热能。

如果真是这样,那么煤还有什么前途呢?将来原子能利用了,海洋能利用了,地下热利用了,太阳能也利用了,煤里面那一点点的热量还有谁去稀罕呢?

40克铀里的原子能就抵得上100吨上等煤的发热量。

海洋像一个不知疲倦的巨人,一刻不停地运动着,产生无穷无尽的力量。海浪、潮汐都可以用来发电。海水本身蕴藏着大量热核反应的原料——重氢,可供人类使用几千亿年。

地下热、太阳能更是人类取之不尽、用之不竭的能源。

可是我们已经说过,目前烧煤是一种不正常不合理的现象。我们今天烧煤,我们的子孙后代将会埋怨我们浪费。因为我们烧煤的时候,把煤里面许多宝贵有用的东西都一古脑儿烧掉了。

尽管这在目前是不得已的事,但是我们将来决不会这样做,要好好利用煤,把煤里面一切有用的东西都取出来。

“人民群众有无限的创造力。他们可以组织起来,向一切可以发挥自己力量的地方和部门进军,向生产的深度和广度进军,替自己创造日益增多的福利事业。”

现在我们只是初步地做到了这一点。我们不能满足。“万能原料”嘛,吃的、穿的、用的,应有尽有,我们应该而且能够从煤里面取得更多有用的东西。

科学技术的发展永无止境,不烧煤的时代总有一天会到来的。不过那不是煤的“衰落时代”,而是它的“黄金时代”。作为一种极有价值的化工原料,煤将“物尽其用”,更好地在我们的生产和生活当中“大显身手”。

煤里面的许多无机物质也值得我们注意。稀有元素啦,贵金属啦,还有放射性元素啦,等等,从煤里面提取某些含量比较高的稀有元素,具有很大的经济价值。

我们将来只会更珍惜煤,而不会把它扔在一边。煤始终是我们的忠实助手,是我们的宝贵财富。

当然,到那时候,我们找煤、采煤的技术也一定大大地变样了,变得更先进了。

说到找煤和采煤的技术,不妨比喻:古人像是一个“小孩子”,现在我们也还不过是一个“少年”。这就是说,我们现在的找煤和采煤技术,水平还很低。我们对于地下矿床资源的了解还存在着很多尚未认识的“必然王国”。

为了弄清地下煤层的情况,过去人们依靠人力用凿子凿向地下,现在我们用钻机钻进地层,这在工作原理上并没有太大区别,只是用机器的力量代替人力罢了。

古人挖坑到地下,用铁镐把煤采落,采落下来的煤用小车运输,用辘轳提上地面;现在我们矿井里的生产情形也差不多,只是用联合采煤机代替铁镐,用矿车、运输机代替小车,用绞车代替辘轳,劳动不再像过去那样繁重,生产能力要比过去高得多而已。

不错,自动化的钻机已经开始出现了。自动化钻机来到预定地点,就能自动地进行工作。它不停地向地下钻进,自动地接长钻杆,并且把岩心取出来。

不错,自动化的矿井也正在开始成为现实。在自动化的矿井里,采煤地点没有人,人坐在地面上指挥着机器在地下干活。煤像黑流一样源源不断地涌上地面。

不错,还出现了不少找煤和采煤的新技术。人们研究和发展了物理探矿,重力、电力、磁力、地震波等都成了人们的探矿工具,甚至人造卫星也被我们用来寻找地下资源。人们利用水和火来开采矿床,这就是水力采煤和地下气化。人在同大自然的斗争中变得越来越强大了。

那么更远的将来又会怎么样呢?

人造火箭不仅遨游于空中,而且也能奔驰在地下;地下的宝藏将被人们揭露无遗。

人们还将请到更多的帮手,不仅请机械帮手,还要请物理、化学帮手。也许人们可以派遣“万能溶剂”到地下去,把煤溶化在溶剂里,然后吸上地面。

煤找到了,而且采出来了,最后被送进综合利用加工厂里,在那里经过复杂的化学加工,出来的时候就面目全非,已经是各种各样人造的贵重材料、衣着用品和可口食物了。

这将是一幅多么美好的图景啊!

是否有“万能的原料”

仅仅在近百年以前,人们还只知道把煤当燃料。近几十年来,随着社会生产和科学技术的进步,人们已经越来越多地注意到了煤在化工方面的用途。

现在煤已经不仅是一种能量的主要来源,而且也是一种十分重要的有机化工原料了。

也许你会感到很奇怪,但这完全是事实——煤的分子是一些结构极其复杂的大分子,采取化学加工的方法,可以使煤的大分子分解,得到各种简单的化合物,再用这些简单的化合物作原料,就能生产出许许多多宝贵有用的东西,这些东西同我们人类的生产和生活有着极其密切的关系。

橡胶制品

比方说吧,前面我们已经讲到过炼焦。1吨好的炼焦煤,经过高温焦化,可以得到700~800千克焦炭;除了固体的焦炭之外,还能得到30~40千克的液体产物——焦油(煤焦油)和100多千克的气体产物——焦炉气(焦炉煤气)。

先不提焦炭和焦炉气的用途,且说那黑褐色的粘乎乎的焦油吧,它有些什么用处?

100多年前,人们都把这种油质当做无用的废物而扔掉。19世纪中叶以来,有机合成化学工业兴起,人们才发现焦油的成分原来非常复杂,目前已经测定出来的成分就有480种,焦油于是一下子成了有机合成化学工业珍贵的“原料仓库”。

是啊,有谁能想象得到,在这种黑色的焦油里,会含有那么多用来制造千百种宝贵化工产品的原料呢!

有那些能把我们衣服染成各种各样颜色——紫红色、晚樱色、蓝色、绿色、黑色、黄色等的2000多种合成染料,真是色彩鲜艳,色谱齐全。

有那些能够丰富和美化我们日常生活的各种各样不同香味——薄荷香、玫瑰香、麝香、茴香、果子香等的香料,真是香飘千里,沁人心肺。

有那些性能比天然橡胶还要优良、用途比天然橡胶还要广泛的合成橡胶,它们有的弹性足,有的耐磨,有的不怕冷和热,有的能抗油和酸,真是神通广大,用途多样。

塑料制品

有那些像金属般的坚牢、棉花般的轻盈、玻璃般的透明、橡皮般的弹性、黄金般的稳定、云母般的绝缘的各种各样的塑料,用来制成凉鞋、雨衣、台布、唱片、电话机、绝缘材料、建筑材料、管道、容器以及各种机器零件等,真是品种繁多,式样新颖。

有那些我们大家都很熟悉和喜爱的锦纶、涤纶、维纶等合成纤维,它们可以用来制成质轻保暖、挺括美观、耐洗耐穿、不霉不蛀的衬衣、外衣、袜子等织物,也可以用来做成坚韧、牢固、有弹性、不怕火烧、不怕腐蚀的绳索、渔网、筛子、传动带、降落伞等,真是五光十色,应有尽有。

有那些用来医治人体疾病和帮助我们同农作物病虫害进行斗争的许多药剂和农药,真是药到病除,用途广泛。

合成纤维制造机

还有那保证农业增产的化学肥料,威力强大的梯恩梯炸药,洗涤衣物用的洗涤剂,杀灭杂草用的除草剂,铺路用的沥青,此外还有溶剂、油漆、糖精、樟脑丸……制造这些化工产品的原料都可以从焦油里获得。

你看,从煤里面竟可以得到这么多宝贵有用的东西,怪不得它会被有些人称誉为“万能的原料”呢!

所以说,从科学的观点来看,直接烧煤是很不合算的。这不仅是因为目前烧煤的热能利用率很低,比如每燃烧100千克煤,实际上只有10~20千克煤的热能得到了利用,其余80~90千克煤的热能都白白地浪费了;而且还把大量宝贵的化工原料也都付之一炬,万分可惜。

那怎么办呢?难道我们可以听任一缕缕一团团的浓烟,把那些对我们非常有用的合成纤维织物、塑料用具、橡胶制品以及合成药物等白白带走吗?当然不能!相信人类将很快找到解决途径。