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煤炭使用促进生产力的发展
浏览: 发布日期:2020-01-07

    人类生产力发展史上的一大飞跃,是对“火”的利用,从来没有一项发明能像“火”的影响之大。从钻木取火到柴草烧火,再到煤炭燃料、油气燃料,在人类文明前进的每一步,火的作用和影响都极为重要。恩格斯说:“人类学会了摩擦取火以后,人才第一次使无生命的自然力为自己服务。”

    火的本质是燃烧产生热量和能量。从原始人到现代人,人类智慧成长的每一步都离不开对燃烧的认识和控制。人类智慧启迪的第一步是在火光中获得光明,在寒冷中取得温暖。第二步是钻木取火、保存火种而且加以控制地运用火。偶然发现掉人火堆的动物具有烧烤香味,进而掌握了用火烧烤食物,摆脱了茹毛饮血的时代,促进人的大脑更加智慧。第三步是发掘自然界赋存的化石燃料,利用其能量替代人力劳动,煤炭、石油和天然气开采即为这第三步的重大突破。

    中国最早的煤炭使用已可追溯到六七千年前,在沈阳新乐遗址中发现了大量的煤精雕刻品、煤块、半成品。在西汉至南北朝时期,中国采煤井、煤洞已达一定规模。魏晋时期已有深达八丈的煤井(立井)和可容纳一百多人的煤洞(平})。在汉代,煤炭已成为冶铁业的燃料。另外,当时已有专用模具制作煤饼,这是最早的煤炭加工利用。河南鹤壁宋元时期的古煤井遗址发掘显示,当时的凿井、开拓、巷道布置、凿煤、井下运输、排水、提升、通风、照明等技术成熟且配套,形成了系统的采煤技术体系。在唐代就出现了焦炭雏形,至宋代炼焦技术臻于完善,炼焦技术是煤炭加工利用的进步,成为中国古代科技史上的重大成果。

    在明代宋应星所著《天工开物》中,第一次详细描述了中国古代采煤技术:“凡取煤经历久者,从土面能辨有无之色,然后掘挖。深至五丈许,方始得煤。初见煤端时,毒气灼人〔。有将巨竹凿去中m-h,尖锐其末,插人炭中,其毒烟从竹中透上,人从其下施镬拾取者。或一井而下,炭纵横广有,则随其左右阔取。其上支板,以防压崩耳。”它不但记述了找矿、采矿的情况,而且记述了排除瓦斯和防止塌陷的措施。

    英国在公元9世纪、德国在公元10世纪先后发现了煤,并于12世纪用作家庭燃料,13世纪英国国王准许开采煤矿,14世纪初开始有组织地开采和利用煤。但是,16世纪中叶之前不论在中国还是欧洲,煤炭在人类所用能源构成中只占极小比例,煤炭开采一直沿
用人力作业方法,开采技术处于落后的原始水平。
    从16世纪中tr十到18世纪末,英国的燃料构成发生了重大变化,称之为燃料革命。在这期间,英国手工业和建筑业的迅速发展导致当时的燃料木材供不应求,价格急剧攀升,且危及英国森林保有量。为此,1858年英国议会对铁生产者颁布了森林保护法,并在此后儿十年中相继颁布了多项保护森林法规。在这种情况下,人们积极寻找木柴的替代燃料,发现煤是英国储量丰富且高效的替代燃料,因此开始改用煤炭。例如,玻璃制造业、酿造业、制陶业、制碱业等高耗热工业,都开始用煤代替木柴燃料。到1615年,英国法律明确规定玻璃熔炉不允许使用木材燃料。
    在燃料革命历程中,煤炼铁技术的成功起到了决定性的作用。当时英国的炼铁业发展最快,1490-1500年间,英国出现了高炉炼铁技术,此后的一百多年的产量增长和技术改进,没有解决炼铁工业烧掉大量木材的问题。到18一世纪初时,炼铁业已使英国的森林濒于绝境,甚至吞噬欧洲大陆的森林,铁锭的价格优势逐步被瑞典和俄国的木材资源优势所排挤,为此英国炼铁业不得不认真地研究煤的替代使用问题。
    实际上,用煤炼铁的想法早在1612年就被提出,但由于煤中含硫和其他杂质,直接燃烧冶炼的铁质较脆,强度无法达到使用要求。1735年,达比父子首次研究成功焦炭炼铁技术并应用于工业化生产;1773年,科特发明了搅炼钢技术。从此,炼钢逐渐开始使用焦炭作为燃料,解决了英国炼铁业所面临的燃料短缺问题。

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