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煤炭论文参考文献：
文／杜君立
在人类出现之前的史前时代,即3亿年前的石炭纪,地球上覆盖着茂密的原始森林,还有种类极多的植物.它们因地壳运动而被大量掩埋,经过长期高温高压等地质作用后,在地下形成为一种可燃的有机矿产,这就是煤炭.
1851年,如日中天的大英帝国在海德公园举办了“万国工业成就大博览会”,即首届世*.在屠格涅夫所说的“一种所有展品都是由人的创造力设计出来的展览会”中,有一大块未经任何雕琢和设计、重达24吨的原煤,它带给人们的深刻印象和象征意义,或许超过了其他所有展品.
钢铁时代
人类利用煤炭的历史非常悠久.因为同样重量的煤炭比木柴具有更高的燃烧值,煤炭常常被作为木柴燃料的替代品.在欧洲,英国人很早就以煤为燃料,他们不仅用煤来取暖做饭,还用来烧砖、铸铜和酿造啤酒.唯独冶铁业对木炭的依赖始终难以被煤取代,因为煤的燃烧会在铁的冶炼过程中引起化学反应,导致炼出的生铁质量较差.这个难题始终无法克服,木炭一直是冶铁的唯一燃料；冶炼出1万吨铁,需要砍伐10万英亩的林地,而铁器的加工还需要同样多的木炭.16世纪时期,随着森林的消耗殆尽,英国冶铁业走入绝境,这时,技术突破使煤炭成功拯救了冶铁业,也拯救了森林.来源充足的煤,大大降低了炼铁的成本,钢铁成为一种比木材更加廉价和易得的东西；而且钢铁和煤炭一样,其生产速度远远超过森林的再生速度,甚至它不受任何大自然的制约.不仅如此,煤炭和钢铁的大爆发催生了人类历史上前所未有的工业革命.
18世纪中期,英国一个小炼铁厂主达比最先发明了焦炭炼铁法,他使普通粗制铁的因为采用廉价的煤而大大降低.随后出现的搅拌炼铁法彻底解决了煤与铁的矛盾,它所引发的燃料革命影响深远,“取之不尽用之不竭”的煤和丰富的铁矿石相结合,使英国率先进入钢铁时代.随着革命性的坩埚炼钢法的广泛采用,英国迅速由一个钢铁进口国崛起成为全球最大的钢铁出口国.1788年的英国年产生铁不过6800吨,短短16年之后,年产量就翻了两番,达到25万吨.廉价的煤炭和钢铁全面替代了已经枯竭的木材,建立在煤与铁之上的工业时代全面来临.
英国钢铁产量的迅速增长和下降,使铁已丰富和便宜到足以用于一般的建设.铁很快就占领了木器主宰的传统领域,从桥梁、车辆、船舶到建筑.1865年,英国铁产量为481.9万吨,遥居世界第一.极盛时期的联合王国成为第一个钢铁王国,它生产了全世界53%的钢铁、50%的煤.
蒸汽机时代
炮与蒸汽机的原理非常接近.在某种意义上,正如大炮是的产物,蒸汽机完全是煤的产物.与相比,控制煤炭燃烧的难度无疑要小得多.
进入18世纪,煤炭已经成为英国主要燃料来源,人们纷纷投资煤矿.这些煤矿大多位于海岸和河流附近,随着矿井越挖越深,排水越来越难,人们先是用马转动辘轳排水,马需要饲料,这使排水费用居高不下,一些煤矿因此失去了开采价值.
为了解决矿井排水问题,英国人纽可门发明了蒸汽机水泵.它利用水蒸气推动活塞来排水.不长时间,英国大部分煤矿都安装了这种蒸汽机.蒸汽机使深层煤矿也得到开采.蒸汽机只需要水和煤,就可以提供巨大的动力.对于被水淹困扰的煤矿来说,水和煤几乎都是免费的东西；但对远离煤矿的工厂来说,仍然难以支付蒸汽机对煤的巨大消耗.即使在煤矿,虽然煤是免费的,但供应蒸汽机运转的煤炭还是要马来运送,养马成本也不低.
纽可门蒸汽机对燃料消耗非常巨大,只有25%的蒸汽被用来作功,机械工瓦特对此进行了改进.改进后的瓦特蒸汽机将效率提高了4倍,并且把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动.旋转的轮轴可以通过齿轮或链条带动任何工作机.在蒸汽机效率相同的情况下,瓦特将每年的耗煤量从1.9吨减少到0.6吨.它可以为矿主们节约2/3的燃料消耗,这使得不少之前因燃煤费用高昂而废弃生产的煤矿又重新开始运营.
事实上,瓦特蒸汽机与纽可门蒸汽机已经不是一回事：如果说纽可门蒸汽机只是一台煤矿专用的抽水机的话,那么瓦特蒸汽机就是一台万能的动力机,虽然它同样离不开煤.
从焦炭炼铁到蒸汽机出现,煤炭成为工业革命的基础因素,从这个意义上,这也是一场煤炭革命——“煤炭革命释放了来自动植物化石遗体中的能量,改变了19世纪全球的物质能源文化,并且成了一个分界点,将世界分成了现代世界和现代之前的世界.”
瓦特蒸汽机改变了英国.1750 年英国煤产量不到48万吨,1790 年增至762万吨,1795 年超过1000万吨.1776年,瓦特蒸汽机正式投产销售,到1800年,已有500台瓦特蒸汽机投入商业运营,其中38%的蒸汽机用于抽水,其余的为纺织厂、炼铁炉、面粉厂和其他工业提供动力.
一台“博尔顿—瓦特”公司制造的60匹马力的蒸汽机,每天工作8小时,一年的花费仅为1565英镑,约为同一时间内养一匹马的费用的1/5；也就是说,同样成本下,蒸汽机效率是马匹的300倍.有人对当时英国采煤业做过计算,一磅优质烟煤蕴含3500大卡的热量.一个矿工如果摄入3500大卡的食物热量,用手工工具一天可以挖出500磅煤；一部纽可门蒸汽机如果只把1%的热能转化为机械能,500磅煤就可以做27马力时的功,而一个矿工一天只能做1马力时.也就是说,一个人可以借助蒸汽机将自己功率放大27倍,而且蒸汽机永远不需要休息.
根据经济史学家霍布斯鲍姆估计,从1850年到1870年,世界蒸汽动力从400万马力猛增到1850万马力.1870年,英国人口只有3100万,但却燃烧了整整1亿吨煤；这相当于800万亿大卡的热量,足以供养8.5亿成年男人.
瓦特蒸汽机掀起了工业革命的浪潮,并成为自300年前谷登堡掀起印刷革命以来最为重要的技术革新.也许只有蒸汽机的发明可以和火的使用相提并论,蒸汽机将火变成“力”,从根本改变了人类在自然界的地位.当人们不再靠着自身和家畜肌肉收缩的微薄力量从事生产活动,并且变得越来越“力大无穷”时,征服自然的雄心和创造财富的便与日俱增.
蒸汽机诞生之后,煤和铁成为这个时代最显赫的商品；接下来,铁路将这两种商品整合在一起,从而产生了不可思议的奇迹.马克思称之为“世界的加冕式”.对煤炭这种大重量低价值的商品来说,运输成本往往构成最大的制约因素,尤其是普通陆运,每运输10公里,其成本就翻一番.铁路成为解决煤炭运输难题的最佳方案.1738年,最早的铁路就出现在英国怀特黑文煤矿.当蒸汽机取代马之后,火车就诞生了.
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