四、煤化学的发展

煤化学学科诞生于19世纪。起初，人们对于煤炭的应用只限于用做燃料，煤化学的研究也主要是在煤的工业分析、元素分析和发热量等简单数据的测定方面。随着煤炭应用日趋广泛，煤化学的研究越来越深入和全面。在科学技术日新月异、飞速发展的当今时代，煤化学的研究已经深入到煤的化学组成、岩石组成、结构及工艺过程机理等一些本质问题及煤炭深加工的新方法和新用途等方面。整个煤化学的发展可以分为以下四个阶段。

1.萌芽阶段（1780～1830年）

在这一时期，人们争论的主要问题是煤的起源。在19世纪前，人们还不能正确解释煤的形成过程，而只能做种种设想。其主要论点有：

①煤是由岩石转化而来的；

②煤是和地球一起形成的，有地球就有煤的出现和存在；

③煤是由植物转变而成的。

人们通过长期的生产实践，从不同的角度证明：煤是由植物转变而成的，并且主要是由陆生植物生成的。例如，常常可以看到煤层顶板有植物叶部化石，有时还能看到由直立树干变成的煤，并保留了原来断裂树干的形状；人们应用显微镜来研究成煤的原始物质，将年轻煤制成薄片，放在显微镜下观察，可以清楚看到植物原有构造，如细胞结构、年轮、孢子、角质层和木栓层等；从元素分析得知，煤和植物的主要元素组成相同。于是在1830年左右，人们普遍认同了该结论。这时，产生了煤化学和煤岩学两个煤炭科学研究的支柱。因此可以认为，1831年是煤炭科学研究的诞辰，至今已有160年。

2.启蒙阶段（1831～1912年）

这个阶段，英国和法国几乎同时开展了用显微镜对煤进行的最早的系统研究。1837年，在法国展开了对煤的系统化学研究，提出了以元素组成为基础的煤的分类。这些研究为后来的煤岩学和煤化学的发展打下了良好的基础。

3.经典阶段（1913～1962年）

在这一时期，煤几乎是唯一的热源和能源，煤炭广泛应用于机车、航行、炼焦、气化、液化、低温干馏和发电等领域。人们对煤的研究不再停留在外部特征、个别性质的研究上，而是逐步深入到组成、岩相、结构及工艺过程机理等一些本质问题的研究，并且以煤的生成过程来探索引起煤性质和组成多样性的原因，力求把外部性质和现象与内在的组成、岩相及结构紧密联系起来。使煤岩学和煤化学这两门学科逐渐发展并成熟起来。

①在煤岩学方面，美国主要发展了薄片（透射光）技术，德国和法国主要发展了光片（反射光）技术。两种技术都精益求精，日臻完善。后来，德国又开发了薄光片技术，使得两种技术可在同一试样上进行比较。到1940年左右，纯定性的煤炭岩石学逐渐向更为定量的煤炭岩相学转化，发展了测定镜质组反射率的显微光度计法，完善了煤岩定量方法，使煤岩学研究达到了相当高的水平。

②在煤化学方面，德国费舍尔首先开发了F-T合成法，同时德国伯吉乌斯开发了煤的直接加氢液化法。这两种具有重大意义的煤的转化方法对煤化学的研究起到了巨大的推动作用。

因此，在这个时期，世界各国涌现出许多著名的煤化学家和煤岩学家；出版了大量的重要出版物，对取得的成果进行了科学的总结；也建立了一大批高水平的煤炭研究机构。他们的研究工作涉及煤化学和煤岩学的各个领域。特别是在煤的性质随煤化程度的统计变化方面进行了大量的经验关联工作。通过这种关联可以从煤的工业分析和元素分析数据来预测煤的多种性质。直到19世纪50年代，人们对煤的化学和物理结构有了比较全面的了解，可以用一些如H/C和O/C原子比、芳碳率和芳氢率等无量纲参数来描述煤的结构，并且查明各主要微成分组的各种参数随煤化程度的变化关系。

4.煤炭研究的衰落和复兴（1963～1990年）

20世纪60年代中期，中东等地区大量的廉价石油和天然气动摇了煤炭经济，使煤化学的研究几乎停滞不前。到70年代以后，由于石油、天然气价格猛涨及国外某些国家和地区的石油资源日趋枯竭，世界各个国家对煤化学和煤化工的研究重新重视起来。许多国家组织起大量人力、财力来进行有计划的系统研究，并采用了最现代化的科学研究仪器和方法来研究煤。例如，煤质检测中使用的数控仪器准确、快速、方便，大大提高了工作效率，加快了信息反馈速度；基础理论研究中使用的色谱仪、红外光谱仪、X射线衍射仪、核磁共振仪、电子显微镜、电子计算机等仪器，这些技术的相互配合在每个重要的实验室都发挥了重大作用；同时建立了完善的煤化工实验装置和中间实验厂。因此，无论是在煤化学基础理论研究方面，还是在煤的焦化、气化、液化等新技术、新工艺、新产品等的研制方面都获得了重大的突破。这些都将使人们对煤这样复杂的固体的认识更加深刻，更加切合实际，这些新知识还将指导人们对煤进行更有效、更合理的利用。