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不下矿井也能采煤吗?

很久以来,采煤是一项既辛苦又危险的工作。煤矿工人深入到几十米甚至数百米的地下矿井采掘,不仅要忍受恶劣环境的影响,还要冒着瓦斯爆炸、地下水涌入、坍方等危险。有什么办法能使我们既获得这些被称为“乌金”的宝贵能源,又尽量降低付出沉重代价的风险呢?

露天采矿或许是一种好办法,它能最大限度地避免煤矿安全事故的发生。然而,露天采矿受煤层埋藏深度的限制,对于那些埋藏较深的煤矿则不现实。至于将煤转化成为运输、使用都更加方便的煤气,也只是在煤从地下开采出来以后才能完成。如果能把这一过程转移到地下去,让煤在地下直接转化成为煤气就好了。

100多年前,化学元素周期律的发现者门捷列夫就曾提出过让煤在地下气化的设想,他建议通过有控制的燃烧,使煤在热作用和化学作用下转化成为可燃性气体,把建井、采煤和气化三大步骤合而为一,变物理采煤为化学采煤。遗憾的是,如何才能做到让煤在地下受到有控制的燃烧,却是人们长期以来无法解决的难题。

2008年,中国矿业大学与一家气化采煤公司合作,在内蒙古乌兰察布市马沟煤矿成功地采用了一种被称为“纯氧——水蒸气连续气化工艺”的技术,把地下的煤炭直接转化成为煤气,而无需矿工们冒着危险下井作业。经过几个月的试验,已获得从煤层转化而来日产15万立方米的甲醇、甲烷等有机燃料气体的成果,且其煤炭利用率达到75%以上。经过继续改进,这一技术的产气规模有望达到日产150万立方米燃料气体,可用于发电达每年3240万千瓦时,并同时可获得优质甲醇10万吨。

当然,这还仅仅是气化采煤的初步尝试,在技术上还有许多有待成熟和完善的地方。但可以预期,随着“无人采煤技术的进一步发展和实施,那些曾使采煤工人“危在旦夕”的井下事故,终将会不再令人心痛地发生。

【知识点】早期的煤气

1667年,一个叫托马斯·雪莱的英国人发现,在一个水池里,池水沸腾,不断有气体逸出水面,用火一点,火焰竟然在水面上熊熊燃烧起来。池水为什么会燃烧?后来人们知道,那是由于水池的下面蕴藏着煤,其中一部分在自然作用下分解产生出可燃烧的煤气。1670年,英国传教士约翰·克莱顿为此做了一项实验。他把煤放在蒸馏瓶里加热,将收集得到的气体灌装在不透气的囊中,然后用针在气囊上扎一个针孔,把点燃的蜡烛凑近针孔,针孔中泄出的气体果然燃烧了起来。

【发散思维】把煤液化后使用好不好?