■古代挖煤時出現天然氣。
■中國古代石油的發現。
煤、石油、天然氣三大重要能源,在人們的日常生活及工農業生產中運用廣泛。 當今世界,能源短缺成為一些國家共同面臨的問題。2014年5月21日,中俄籤訂《中俄東線天然氣合作項目備忘錄》、《中俄東線供氣購銷合同》。雙方商定,從2018年起,俄羅斯開始通過中俄天然氣管道東線向中國供氣,累計30年。在此,讓我們共同回顧一下中國古代能源利用和開發的進程。
50萬年前「北京人」會用火
在距今170萬年以前的雲南元謀人遺址和大約同一時期山西芮城西侯度遺址中,發現了人類最早的用火遺蹟。在距今50萬年以前的北京周口店「北京人」居住的巖洞裡,上、中、下部都找到了「灰燼層」。在「灰燼層」中,草木灰中夾雜著木炭、石頭和獸骨,灰燼按一定部位成堆分布,這說明北京人已有意識地用火。在長期的生產和生活實踐中,古人類不斷總結經驗,尋找著人工取火的方法,終於發現鑽木可以取火。一般認為人工取火大約出現在舊石器時代的晚期。
西漢開始用煤冶鐵
煤炭,中國古代稱「石炭」、「烏薪」、「黑金」、「燃石」等。最早記載煤的名稱和產地的著作是戰國時期的《山海經》。《漢書·地理志》上也記載:「豫章郡出石可燃,為薪。」說明煤已用於江西南昌附近人民的日常生活中。
1975年,根據對河南鄭州古滎鎮冶鐵遺址的挖掘,發現當地從西漢中葉至東漢前期,是以煤為動力冶鐵的。北魏地理學家酈道元的《水經注·河上》是首次在文獻中記載用煤冶鐵。三國時期的曹操在鄴都興建冰井臺,井深50米,貯煤數十萬公斤。南北朝時我國北方家庭已廣泛使用煤取暖、燒飯,唐朝時我國南方也廣泛使用煤了。宋朝時,煤炭在京都汴梁已是家用燃料。莊季裕在《雞肋篇》云:「數百萬家,盡仰石炭,無一家燃薪柴火者」即是明證。元朝時,義大利的馬可·波羅看到中國用煤盛況,並在他寫的《馬可·波羅遊記》一書中做了記載,致使歐洲人把煤當成奇聞傳頌。
明朝時,煤炭已是冶鐵的主要燃料。著名科學家宋應星在他的《天工開物》一書中就有關於「冶鐵」的記載,提到用煤的約佔十分之七。他還記述了當時採煤時以長竹筒伸向井底,以排除毒氣的方法。
中國宋朝時已用焦炭煉鐵,1961年在廣東新會縣發掘出的南宋煉鐵遺址中,除發現有爐渣、石灰石、鐵礦石外,還發現焦炭。目前所知,這是世界上用焦炭煉鐵的最早實例,說明中國用煤煉焦,比歐洲早了500多年。
公元1世紀出現「石油」
石油在古代又稱「石漆」、「水肥」、「石脂」、「猛火油」、「雄黃油」、「石腦油」等。最早記載石油的文獻是公元1世紀的《漢書·地理志》。書中云:「高奴,有淆水可燃。」高奴即今陝北延長縣一帶。《後漢書·郡國志注》對石油產地、性質作了較詳細的描述:①石油產於石下;②比水輕,像肉汁一樣浮在水面,但不能吃,有毒性;③燃燒時,發出明亮的光焰;④有了正式名稱——石漆。
到了晉時,石油不但用作燃料,還用於機械潤滑。北魏至隋唐時代,中國西北多處發現石油,勞動人民用石油塗牛皮,既可潤澤皮革又可防水。宋朝時,勞動人民開始用含蠟量極高的固態石油製成蠟燭,用以照明。宋朝著名科學家沈括發明用石油作墨,最早把石油用作石油化工原料,他在《夢溪筆談》中明確提出「石油」一名。
現代人們對石油的利用,是根據它的物理性質、化學性質、化學成分和其他特點來決定的。
石油是液體,比重小於水,比其它燃料容易開採,並且佔有容積小,容易運輸。同時,和一般燃料比較,它的可燃性好,發熱量高。石油還有易燃燒、燃燒充分和燃燒後不留灰燼的特點,正符合內燃機的要求。所以,不論在陸地、海上或空中交通運輸,石油都是重要的動力燃料。在軍事上,石油是重要的戰略物資之一,許多新型武器,如超音速飛機、有些飛彈和火箭,也都是用石油提煉出的產品作燃料的。石油在工業燃料和現代農業機械燃料中所佔的比重,也正在不斷上升。
另外,石油具有粘性,可以煉製出優質的潤滑材料。我們知道,如果沒有潤滑劑來減少摩擦和磨損,機器就無法運轉。特別是在尖端科學技術,如原子彈、宇宙航行等方面,更需要具有耐高溫或低溫、防水、抗輻射、抗腐蝕、抗氧化、耐高壓、高真空等特殊性能的潤滑材料,這也都離不開石油。
人們利用石油是有機化合物的這個特點,來煉製各種石油化學產品,在人們的吃、穿、用等生活各方面加以利用。根據目前所知道的,用石油做原料或部分原料製成的產品,如人造橡膠、塑料、染料、香料、炸藥、醫藥用品、糖精、肥皂、合成纖維、合成洗滌劑等等,已經有五千種以上。
石油在農業上除了做農業機械的燃料之外,還可以製成合成農藥、合成肥料、土壤覆蓋劑、噴灑劑以及動植物的生長刺激劑等。這對促進農業增產有著重要作用。
石油全身都是寶,就是提煉剩下的殘渣──瀝青(柏油),也可以用來鋪柏油馬路。
兩千多年前我國就有史料記載天然氣的使用
最先記載中國用火井煮鹽的是晉朝張華所著《博物志》,這在人類能源史上記下了光輝一頁,它比英國十七世紀使用天然氣約早十三個世紀以上。中國古代天然氣的開採和掘井技術與鹽井開採緊密相連。四川開鑿的許多鹽井,同時也是天然氣井,當時叫火井。
中國古代人民採集石油和天然氣有十分悠久的歷史,從發現「澤中有火」,我國人民開始了利用石油天然氣的歷史,特別是通過鑽鑿油井合併來開採石油和天然氣的技術,在世界上也是最早的。
天然氣是石油的共生物。它的發現時間,當在開鑿鹽井的同時或稍後。從兩千多年以前的秦代就開始鑿井取氣煮鹽的情況。公元一、二世紀,四川成都的製鹽者,已成熟地掌握用天然氣熬製食鹽的技術。
晉朝人常璩寫的《華陽國志》裡,描述秦漢時期應用天然氣有一段話:臨邛縣「有火井,夜時光映上昭。民欲其火,先以家火投之。頃許如雷聲,火焰出,通耀數十裡。以竹筒盛其火藏之,可拽行終日不滅也。」
這段話向後人透露了兩條消息:早在兩千多年前,人們就用竹筒裝著天然氣,當火把點火走夜路。用天然氣煮鹽,火力比普通火力大得多,出鹽多。
「火井沉熒於幽泉,高煙飛煽於天垂」。這是晉代人對四川火井的詩意描寫。比這更早些,西漢楊雄在《蜀都賦》中,已把火井列為四川的重要名跡之一,可見火井由來已久。從出土文物東漢畫像磚上刻畫的「煮鹽圖」中可以看到當時天然氣利用的實例。至於利用天然氣煮鹽,人們在實踐中,認識到天然氣能自燃而不助燃的性能,漢代就已克服了火井爆炸的困難,並且還用竹筒盛裝天然氣,類似今天的儲存天然氣的氣罐,創造利用天然氣的方法。關於利用火井煮鹽更詳細的記述,則見於《天工開物》,書中還繪有火井煮鹽圖。
南宋時期,成都邛崍縣天台山的一片山坡上,常常有一縷縷帶臭味的怪氣冒出來,燻得周圍的莊稼全都枯萎了。當地百姓不知是什麼妖怪作祟,修了座寶塔鎮住氣眼,從此再不冒氣影響莊稼了。這怪氣就是天然氣。
為了開發石油和天然氣,中國勞動人民在生產實踐中逐步發明創造了一整套鑽井技術。遠在二千二百多年前的戰國時代,中國人的祖先就已開鑿較深的井,自漢代以來,勞動人民進而推廣和改進了鑽井機械。據《蜀中廣記》記載,東漢時期,「蜀始開筒井,用環刃鑿如碗大,深者數十丈」。到宋代深井鑽掘機械已形成一項相當複雜的機械組合。普遍廢棄了大口淺井,鑿成了筒井。到了明代,鑽井機械設備和技術有了更進一步的發展。
中國在公元前211年鑽了第一個天然氣氣井,據有關資料記載深度為150米(500英尺)。在今日重慶的西部,人們通過用竹竿不斷的撞擊來找到天然氣。天然氣用作燃料來乾燥巖鹽。後來鑽井深度達到1000米,至1900年已有超過1100口鑽井。
到1659年在英國發現了天然氣,歐洲人才對它有所了解,然而它並沒有得到廣泛應用。從1790年開始,煤氣成為歐洲街道和房屋照明的主要燃料。在北美,石油產品的第一次商業應用是1821年紐約弗洛德尼亞地區對天然氣的應用。他們通過一根小口徑導管將天然氣輸送至用戶,用於照明和烹調。
——本報綜合