Каменные угли

Полезные ископаемые: Каменный уголь

Каменные угли

Каменный уголь – осадочная порода, которая образуется в земном пласте. Уголь – превосходное топливо. Считается, что это самый древний вид топлива, который использовали наши далекие предки.

Как образуется каменный уголь

Для образования угля необходимо огромное количество растительной массы. И лучше, если растения накапливаются в одном месте и не успевают разлагаться полностью. Идеальное место для этого – болота. Вода в них бедна кислородом, что препятствует жизнедеятельности бактерий.

В болотах накапливается растительная масса. Не успевая полностью сгнить, она спрессовывается следующими отложениями почвы. Так получается торф – исходный материал для угля. Следующие пласты почвы как бы запечатывают торф в земле.

В результате он полностью лишается доступа кислорода и воды и превращается в угольный пласт. Процесс этот длительный. Так, большая часть современных запасов каменного угля образовались в эпоху палеозоя, т. е. более 300 млн. лет назад.

Характеристики и виды каменного угля

(Бурый уголь)

Химический состав угля зависит от его возраста.

Самый молодой вид – бурый уголь. Он залегает на глубине порядка 1 км. Воды в нем еще много – около 43%. Содержит большое количество летучих веществ. Хорошо воспламеняется и горит, но тепла дает мало.

Каменный уголь – этакий «середнячок» в этой классификации. Залегает он на глубинах до 3 км. Так как давление верхних пластов больше, то и содержание воды в каменном угле меньше – около 12%, летучих веществ – до 32%, зато углерода содержится от 75% до 95%. Он также легко воспламеняется, но горит лучше. А за счет малого количества влаги дает больше тепла.

Антрацит – более древняя порода. Залегает на глубинах порядка 5 км. В нем больше углерода и практически нет влаги. Антрацит – твердое топливо, плохо воспламеняется, зато удельная теплота сгорания самая высокая – до 7400 ккал/кг.

(Уголь антрацит)

Впрочем, антрацит – это не конечная стадия преобразования органического вещества. Попадая в более жесткие условия, уголь трансформируется в шунтит. При более высоких температурах получается графит. А испытывая сверхвысокое давление, уголь превращается в алмаз. Все эти вещества – от растения до алмаза – состоят из углерода, только молекулярная структура разная.

Помимо основных «ингредиентов» в состав угля часто входят различные «породы». Это примеси, которые не сгорают, а образуют шлак. Содержится в угле и сера, причем ее содержание обуславливается местом образования угля. При сгорании она взаимодействует с кислородом и образует серную кислоту. Чем меньше примеси в составе угля, тем выше ценится его сорт.

Месторождение каменного угля

Место залегания каменного угля называют угольным бассейном. В мире известно свыше 3,6 тысяч угольных бассейнов. Их площадь занимает около 15% территории земной суши.

Самый большой процент залежей мирового запаса угля в США – 23%.На втором месте – Россия, 13%. Замыкает тройку стран-лидеров Китай – 11%. Самые крупные залежи угля в мире находятся в США.

Это Аппалачский каменноугольный бассейн, чьи запасы превышают отметку в 1600 млрд. тонн.

В России самый большой угольной бассейн – Кузнецкий, что в Кемеровской области. Запасы Кузбасса составляют 640 млрд. тонн.

Перспективна разработка месторождений в Якутии (Эльгинское) и в Тыве (Элегестское).

Добыча каменного угля

В зависимости от глубины залегания угля применяют либо закрытый способ добычи, либо открытый.

• Закрытый, или подземный метод добычи. Для этого метода строят шахтные стволы и штольни. Шахтные стволы строят, если глубина залегания угля 45 метров и выше. От нее ведут горизонтальный тоннель – штольню.

Существуют 2 системы закрытой добычи: камерно-столбовая и добыча длинными очистными забоями. Первая система менее экономична. Ее используют лишь в тех случаях, когда обнаруженные пласты мощные. Вторая система гораздо безопаснее и практичнее. Она позволяет извлекать до 80% породы и равномерно доставлять уголь на поверхность.

• Открытый метод применяют, когда уголь залегает неглубоко. Для начала проводят анализ твердости почвы, выясняют степень выветриваемости почвы и слоистость покрывающего слоя. Если грунт над пластами угля мягкий, достаточно использования бульдозеров и скреперов. Если верхний пласт толстый, то пригоняют экскаваторы и драглайны. Пролегающий над углем мощный слой твердой породы взрывают.

Применение каменного угля

Область использования каменного угля просто огромна.

• Из угля добывают серу, ванадий, германий, цинк, свинец.

• Сам уголь – превосходное топливо.

• Используется в металлургии для выплавки железа, при производстве чугуна, стали.

• Полученную после сжигания угля золу используют в производстве строительных материалов.

• Из угля после его специальной обработки получают бензол и ксилол, которые используют в производстве лаков, красок, растворителей, линолеума.

• Путем сжижения угля получают первоклассное жидкое топливо.

• Уголь – сырье для получения графита. А также нафталина и еще ряда ароматических соединений.

В результате химической обработки каменного угля на сегодняшний день получают свыше 400 видов промышленных продуктов.

Уголь каменный: свойства. Каменный уголь: происхождение, добыча, цена

Каменные угли

С древних времен каменный уголь человечество использует в качестве одного из источников энергии. И в наши дни это полезное ископаемое применяется достаточно широко. Иногда его называют солнечной энергией, которая законсервирована в камне.

Применение

Уголь сжигают, получая тепло, которое идет для горячей воды и обогрева домов. Полезное ископаемое применяют в технологических процессах выплавки металлов. На тепловых станциях уголь путем сжигания преобразуется в электричество.

Научные достижения позволили использовать это ценное вещество иначе.

Так, в химической промышленности успешно освоена технология, позволяющая получить из каменного угля жидкое топливо, а также такие редкие металлы, как германий и галлий.

Из ценного ископаемого в настоящее время извлекаются углеграфитовые композиционные материалы с выскокой концентрацией углерода. Также отработаны методы получения пластмассы и газообразного топлива высокой калорийности из угля.

Очень низкую фракцию низкосортного угля и его пыль после переработки прессуют в брикеты. Этот материал отлично подходит для отопления частных домов и производственных помещений. В целом выпускают более четырехсот наименований различной продукции после химической переработки, которой подвергается уголь. Цена на все эти продукты в десятки раз превышает стоимость исходного сырья.

На протяжении нескольких последних столетий человечество активно использует каменный уголь в качестве топлива, необходимого для получения, а также преобразования энергии. Причем потребность в этом ценном ископаемом в последнее время возрастает.

Этому способствует развитие химической промышленности, а также необходимость в получаемых из него ценных и редких элементов.

В связи с этим в России на сегодняшний день ведется интенсивная разведка новых месторождений, создаются шахты и карьеры, строятся предприятия для переработки этого ценного сырья.

Происхождение ископаемого

В давние времена на Земле был теплый и влажный климат, в котором бурно развивалась разнообразная растительность. Из нее в дальнейшем и образовался каменный уголь. Происхождение этого ископаемого кроется в скоплении миллиардов тонн отмершей растительности на дне болот, где они покрывались наносами. С той поры прошло около 300 млн. лет.

Под мощным прессом песка, воды и различных пород растительность медленно разлагалась в бескислородной среде. Под воздействием высоких температур, которые давала близко расположенная магма, происходило затвердевание этой массы, которая постепенно превращалась в каменный уголь.

Происхождение всех существующих месторождений имеет только такое объяснение.

Запасы полезного ископаемого и его добыча

На нашей планете имеются большие залежи каменного угля. Всего, по подсчетам специалистов, земные недра хранят в себе пятнадцать триллионов тонн этого полезного ископаемого. Причем добыча каменного угля по своему объему стоит на первом месте. В год она составляет 2,6 миллиарда тонн, или 0,7 тонны на одного жителя нашей планеты.

Месторождения каменного угля в России находятся в различных регионах. Причем в каждом из них полезное ископаемое обладает различными характеристиками и имеет свою глубину залегания. Ниже приведен перечень, в который входят самые крупные месторождения каменного угля в России:

  1. Эльгинское месторождение. Оно располагается в юго-восточной части Якутии. Глубина залегания угля в этих местах позволяет осуществлять открытую добычу ископаемого. Это не требует особых затрат, что сказывается на снижении стоимости конечного продукта.
  2. Тувинское месторождение. По оценкам экспертов, на его территории находится около 20 млрд. тонн полезного ископаемого. Месторождение весьма привлекательно для разработки. Дело в том, что восемьдесят процентов его залежей располагается в одном пласте, имеющем толщину в 6-7 метров.
  3. Минусинские месторождения. Они располагаются в республике Хакассия. Это несколько месторождений, самыми крупными из которых являются Черногорское и Изыхское. Запасы бассейна невелики. По оценкам специалистов, они составляют от 2 до 7 млрд тонн. Здесь добывают очень ценный по своим характеристикам уголь каменный. Свойства полезного ископаемого таковы, что при его сгорании фиксируется очень высокая температура.
  4. Кузнецкий угольный бассейн. Это месторождение, расположенное на западе Сибири, дает продукт, используемый в черной металлургии. Уголь, который добывают в этих местах, идет для коксования. Объем залежей здесь просто огромен.
  5. Кузнецкий Алатау. Это месторождение дает продукт самого высокого качества. Наибольшая глубина залегания пластов полезного ископаемого достигает пятисот метров. Добыча ведется как в открытых разрезах, так и в шахтах.

Каменный уголь в России добывают в Печорском угольном бассейне. Активно разрабатываются месторождения и в Ростовской области.

Выбор угля для производственного процесса

В различных отраслях промышленности существует потребность в разных марках полезного ископаемого. Какие же отличия имеет уголь каменный? Свойства и качественные характеристики этого продукта колеблются в широких пределах.

Это происходит даже в том случае, если уголь имеет одинаковую маркировку. Дело в том, что характеристики ископаемого зависят от места его добычи. Именно поэтому каждое предприятие, выбирая уголь для своего производства, должно ознакомиться с его физическими характеристиками.

Свойства

Уголь различается по следующим свойствам:

  1. Плотность. Это одна из самых важных характеристик, которая колеблется в районе от 1,28 до 1,53 грамм на кубический сантиметр. При повышении значений плотности увеличивается удельная теплота сгорания каменного угля.
  2. углерода. Этот показатель находится в пределах от 75 до 97 процентов. При большем содержании углерода в топливе остается меньше объема для посторонних примесей. Это позволяет получить максимальное количество энергии при сгорании продукта.
  3. Механическая прочность. Эта характеристика определяет способность ископаемого переносить транспортировку. Данный параметр находится в пределах от 40 килограмм на квадратный сантиметр (у бурых углей) до 300 (у антрацитов).
  4. серы. В угле ее может находиться от 0,5 до 5,4 процента. При меньшем значении данной величины применять топливо безопаснее.
  5. Выход летучих компонентов (2-45%).
  6. Влажность. Топливо может содержать от 4 до 15 процентов влаги. От данного показателя напрямую зависит, эффективен ли при сжигании уголь каменный. Свойства более влажного продукта в корне отличаются от сухого. Такой уголь крошится и подвергается быстрому выветриванию.
  7. Зольность. Эта характеристика указывает на количество негорючих смесей, содержащихся в ископаемом. При меньшей зольности возрастает удельная теплоемкость. Самый низкий процент содержания негорючих смесей имеют антрациты. Он находится в пределах 2%. Для отопления приемлема зольность в пределах тридцати процентов. Наиболее высокое значение данной характеристики – 45%.
  8. Удельная теплота сгорания. Этот показатель находится в пределах от 6500 до 8600 ккал/кг. Он характеризует то количество тепла, которое образуется при сгорании одного килограмма топлива.

Степень обогащения

В зависимости от цели использования может быть приобретен различный уголь каменный. Свойства топлива при этом становятся понятны, исходя из степени его обогащения. Выделяют:

1. Концентраты. Такое топливо находит применение при получении электро- и теплоэнергии.

2. Промышленные продукты. Их используют в металлургии.

3. Шлам. Это мелкая фракция угля (до шести миллиметров), а также пыль, образующаяся в результате дробления породы. Из шлама формируют брикеты, имеющие хорошие эксплуатационные свойства для бытовых твердотопливных котлов.

Степень углефикации

По данному показателю различают:

1. Бурый уголь. Это тот же каменный уголь, только частично сформированный. Свойства его несколько хуже, чем у более качественного топлива. Бурый уголь выдает низкую теплоту при сгорании и крошится при транспортировке. Кроме того, у него есть склонность к самовозгоранию.

2. Каменный уголь. Этот вид топлива имеет большое количество сортов (марок), свойства которых различны. Его широко применяют в энергетике и металлургии, ЖКХ и химической промышленности.

3. Антрациты. Это наиболее качественный вид каменного угля.

Свойства всех этих форм полезного ископаемого значительно отличаются друг от друга. Так, самой низкой теплотой сгорания характерен бурый уголь, а самой высокой – антрациты.

Какой же лучше всего приобрести уголь? Цена должна быть экономически целесообразной.

Исходя из этого, стоимость и удельная теплота в оптимальном соотношении находятся у простого каменного угля (в пределах 220 долларов за тонну).

При выборе угля важно знать его размеры. Этот показатель зашифрован в марке полезного ископаемого. Итак, уголь бывает:

— «П» – плитный, который представляет собой большие куски свыше 10 см.

— «К» – крупный, размеры которого составляют от 5 до 10 см.

— «О» – орех, он также достаточно крупный, с размерами фрагментов от 2,5 до 5 см.

— «М» – мелкий, с небольшими кусками в 1,3-2,5 см.

— «С» – семечко – дешевая фракция для длительного тления с размерами в 0,6-1,3 см.

— «Ш» – штыб, представляющий собой по большей части угольную пыль, предназначенный для брикетирования.

— «Р» – рядовой, или бесстандартный, в котором могут быть фракции различных размеров.

Свойства бурого угля

Это наименее качественный каменный уголь. Цена у него самая низкая (около ста долларов за тонну). Бурый уголь образовывался в древних болотах путем прессования торфа на глубине около 0,9 км. Это наиболее дешевое топливо, содержащее большое количество воды (около 40%).

Кроме того, бурый уголь имеет довольно низкую теплоту горения. В нем находится большое количество (до 50%) летучих газов. Если использовать бурый уголь для топки печи, то он по своим качественным характеристикам напомнит сырые дрова.

Продукт тяжело разгорается, сильно дымит и оставляет после себя большое количество золы. Часто из этого сырья готовят брикеты. Они обладают неплохими эксплуатационными характеристиками.

Их цена находится в пределах от восьми до десяти тысяч рублей за тонну.

Свойства каменного угля

Данное топливо более качественное. Каменный уголь – это горная порода, имеющая черный цвет и матовую, полуматовую или блестящую поверхность.

В этом виде топлива содержится всего пять-шесть процентов влаги, из-за чего оно обладает высокой теплотой сгорания. По сравнению с дубовыми, ольховыми и березовыми дровами каменный уголь дает тепла в 3,5 раза больше.

Минусом такого вида топлива является его большая зольность. Цена на каменный уголь летом и осенью находится в пределах от 3900 до 4600 рублей за тонну.

Зимой стоимость данного топлива увеличивается на двадцать-тридцать процентов.

Хранение угля

Если топливо предполагается использовать на протяжении длительного срока, то его необходимо разместить в специальном сарае или бункере. Там оно должно быть защищено от прямых солнечных лучей и от осадков.

Если кучи угля большие, то при хранении нужно постоянно контролировать их состояние. Мелкие фракции в сочетании с высокой температурой и влагой могут самовозгораться.

Каменный уголь

Каменные угли

Каменный уголь – вид энергетических углей, обладающий высокой калорийностью. Именно благодаря ему в наших домах есть электричество, тепло и горячая вода.

Каменный уголь широко используется не только в энергетике, но и в химической промышленности, металлургии. Российский каменный уголь соответствует экспортным стандартам и пользуется большим спросом за рубежом.

Компания «Русский Уголь» добывает каменный уголь в Республике Хакасия и Красноярском крае. На разрезе Саяно-Партизанский осуществляется добыча высококалорийных каменных углей, калорийность которых превышает 6000 ккал.

Обогащение угля с разреза Степной Минусинского каменноугольного месторождения производится на собственной обогатительной фабрике компании.

«Русский Уголь» готов оперативно доставить высококачественный каменный уголь в нужный вам регион по низким ценам.

Все о каменном угле

Ископаемые угли – ряд горючих окаменелых остатков растений или планктона, подвергшихся при формировании в той или иной степени метаморфизму, то есть воздействию высокого давления и температуры в земной толще. В зависимости от условий формирования различают бурые угли, каменные угли и антрациты.

Происхождение слова «уголь» ученые возводят к древнеиндийскому «agni» (др. инд. Agni, букв. «огонь»), этимология слова указывает на свойство угля – высокую степень горючести.

В общем случае уголь состоят из органического вещества, иногда сохранившего первоначальную структуру растительного материала, из которого образовались. Это вещество большей частью состоит из углерода, в сопровождении кислорода, серы и водорода.

Так же уголь содержит минеральные примеси, варьирующие по составу, и влагу, частично связанную, а большей частью заполняющую микропустоты в толще породы.

Ископаемые угли могут залегать на разных глубинах, от нескольких километров до непосредственного залегания вблизи к дневной поверхности.

Условия формирования каменного угля

Близкими родственниками угля являются нефть, природный газ, алмазы и торф. Строго говоря, торф является прародителем практически всех видов ископаемых углей. Временем максимального накопления угленосных толщ считается Карбон, иначе именуемый Каменноугольным периодом, хотя в природе известны угленосные толщи, сформировавшиеся в другие геологические эпохи.

Богатая растительность низменных заболоченных равнин, процветавшая в это время, со временем была погребена под более новыми отложениями. В условиях, способствовавших слабому разложению, формировались специфические торфяные толщи, которые в зависимости от дальнейших условий, преобразовывались сначала в бурый уголь, а потом и в более высококалорийные формы каменного угля.

Использование угля от древности до наших дней

С древних времен уголь использовался как горючее, хотя известны резные фигурки из угля времен неолита. Китайцы уже за тысячу лет до Рождества выплавляли металл на угле, не отставали от них и европейцы. Марко Поло в 13 веке завидовал тем же китайцам, исправно топившим углем, и принимавшим горячие ванны по три раза в неделю.

Впрочем, еще во времена Римской империи горячая вода в банях Британии так же не переводилась именно благодаря использованию угля, в те времена добывавшегося открытым способом. Однако, постепенно месторождения, подходящие для открытой формы добычи вырабатывались, и сейчас шахтерам подчас приходится опускаться в шахты глубже километра.

Самая глубокая угольная шахта сейчас уходит на 2 километра вглубь земной толщи.

Традиционно уголь используется в энергетике, до 40% всей вырабатываемой энергии в мире по-прежнему приходится на угольные ТЭС, несмотря на то, что этот вид энергетики считается не самым экологичным. В последние годы зафиксирован рост доли угольной энергетики в общемировом энергопотреблении, после некоторого спада.

Виды угля

Классификация углей основана на учете содержащегося в сырье углерода (С), а также выделяемой при сгорании теплоте, учитываемой в килокалориях, (ккал/кг). В разных странах существуют свои классификации.

В России принято следующее деление:

• Бурые угли, содержащие менее 76% углерода, с теплотой сгорания до 7500 ккал/кг.

Далее следуют собственно, каменные угли, которые разделяются на:

• Длиннопламенные и газовые — применяемые в основном как топливо

• Жирные – ориентированные на коксохимическое производство,

• Коксовые – для получения металлургического кокса

• Отощенно-спекающиеся и тощие, используемые как в энергетике, так и в ряде промышленных производств.

И замыкают этот ряд:

• Антрациты, содержащие более 91% углерода, выделяющие при горении более 8100 ккал/кг.

Используются они в основном для бездымного отопления бытовых и коммерческих объектов.

Приведенная классификация угля является базовой. В зависимости от состава и физико-химических свойств сырья выделяют еще вариации различных сортов и марок угля.

Мировые запасы и добыча каменного угля

Мировые запасы угля сосредоточены на территории трех стран – США, России и Китая, которым принадлежит совокупно около 60% всех разведанных запасов угля, в то врем как Великобритания, дымившая всю промышленную революцию, сейчас занимает третье с конца место, слегка опережая Вьетнам и Республику Корею.

Качественные характеристики каменного угля от компании Русский Уголь

Если вы заинтересованы в поставках каменного угля, обратить к специалистам нашей компании.

Связаться с нашими специалистами можно по телефону +7 (495) 225-25-05

6. Применение

Каменный уголь – полезное ископаемое, которое люди используют в качестве топлива. Он представляет собой плотную каменистую породу черного (иногда серо-черного) цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью.
Существует две основные точки зрения на происхождение угля.

Первая утверждает, что каменный уголь создавался вследствие гниения растений в течение многих миллионов лет. Но этот процесс не всегда приводил к залежам угля. Дело в том, что доступ кислорода должен быть ограничен, чтобы гниющие растения не смогли отдать углерод в атмосферу.

Подходящая среда для этого процесса – болото. Стоячая вода с минимальным содержанием кислорода не дает бактериям полностью разрушать растения. А в определенный момент выделяются кислоты, которые полностью останавливают работу бактерий.

Таким образом формируется торф, который трансформируется сначала в бурый уголь, потом в каменный и, наконец, в антрацит. Но образование угля обусловлено еще одним важным моментом – вследствие движения земной коры слой торфа должен быть накрыт другими слоями грунта.

Таким образом, испытывая давление, повышенные температуры, оставаясь без воды и газов, образуется каменный уголь.

Есть и вторая версия. Она предполагает, что каменный уголь – результат перехода углерода из газообразного состояния в кристаллическое. Основывается она на том, что в недрах Земли может содержаться большое количество углерода в газообразном состоянии. В процессе охлаждения он осаждается в виде каменного угля.

В России находится 5,5 % мирового запаса угля, на данном этапе он составляет 6421 млрд. тонн, из которых 2/3 – запасы каменного угля.

Залежи по территории страны распределены неравномерно: 95 % располагаются в восточных регионах, а из них более 60 % принадлежит Сибири.

Основные угольные бассейны: Кузнецкий, Канско-Ачинский, Печорский, Донецкий. По добыче угля Россия занимает 5 место в мире.

Простейшая добыча ископаемого каменного угля известна с древних времен и зафиксирована в Китае и Греции. В России же впервые увидел уголь Петр I в 1696 году в районе нынешнего г. Шахты. А с 1722 г. начали снаряжаться экспедиции с целью разведки залежей угля по территории России.

В это время уголь начинают использовать при солеварении, в кузнечном деле и для отопления домов.
Существует два основных способа добычи каменного угля: открытый и закрытый. Способ добычи зависит от глубины залегания породы.

Если залежи находятся на глубине до 100 метров, то способ добычи открытый (снимается верхний слой почвы над месторождением, то есть образуется карьер или разрез). Если глубина залегания больше, то создаются шахты, а в них специальные подземные ходы. К слову, каменный уголь обычно образуется на глубине 3 и более километров.

Но в результате подвижек земных слоев происходит поднятие пластов ближе к поверхности или их опущение на более нижний уровень. Залегает каменный уголь в форме пластов и линзовидных залежей. Структура слоистая или зернистая. А средняя толщина пласта угля равна примерно 2 метрам.

Каменный уголь – не просто полезное ископаемое, а представляет собой собрание высокомолекулярных соединений с большим содержанием углерода, а также воды и летучих веществ с небольшим количеством минеральных примесей.

Химический состав каменного угля включает в себя:
Углерод % 75..97
Водород % 1,5..5,7
Кислород % 1,5..15
Азот % до 1,5
Сера % 0,5..4

Вещественный состав:
Летучие вещества % 2..45
Влага % 4..15
Зола % 2..45

Удельная теплота сгорания (калорийность) — 6500 — 8600 ккал/кг.

Цифры приведены в процентном соотношении, точный же состав зависит от местоположения залежей и климатических условий. Чтобы понять качество угля определяют несколько важных моментов. Во-первых, степень его рабочей влажности (меньше влаги — лучше энергетические свойства).

ее в каменном угле 4-14%, что дает теплоту сгорания 10-30 МДж/кг. Во-вторых, это зольность угля. Зола образуется за счет присутствия в угле минеральных примесей и определяется по выходу остатка после сжигания при температуре 800ºС.

Каменный уголь считается пригодным к использованию, если после сгорания зола составляет 30 % и меньше.
В отличие от бурого угля каменный не содержит гуминовых кислот, в нем они преобразованы в карбоиды (уплотненные соединения углерода).

Соответственно плотность и содержание углерода у него больше чем у бурого угля.

Физический состав и свойства каменного угля:
Плотность (удельный вес) г/см3 1,2..1,5
Механическая прочность кг/см² 40..300
Удельная теплоемкость ккал/г*град 0,26..0,32
Коэффициент преломления света 1,82..2,04

Говоря о свойствах, различают следующие разновидности каменного угля: блестящий (витрен), полублестящий (кларен), матовый (дгорен) и волнистый (фюзен).

По степени обогащения каменные угли делятся на концентраты, промпродукты и шламы. Концентраты используются в котельной и для получения электроэнергии. Промпродукты идут на нужды металлургии. Шламы подходят для изготовления брикетов и продажи в розницу для населения.

Существует также и классификация угля по размеру кусков:

Классификация угля Обозначение Размер
Плитный П более 100 мм
Крупный К 50..100 мм
Орех О 25..50 мм
Мелкий М 13..25 мм
Горошек Г 5..25 мм
Семечко С 6..13 мм
Штыб Ш менее 6 мм
Рядовой Р не ограничен размерами

Главные технологические свойства каменного угля – спекаемость и коксуемость. Спекаемость – это способность угля формировать при нагревании (без поступления воздуха) сплавленный остаток. Это свойство уголь приобретает на стадиях своего формирования.

Коксуемость – это способность угля при определенных условиях и высокой температуре образовывать кусковый пористый материал – кокс. Это свойство придает углю дополнительную ценность.

При формировании каменного угля происходят изменения, касающиеся содержания в нем углерода и уменьшение количества кислорода, водорода и летучих веществ, а также изменяется теплота сгорания. Из этого исходит классификация каменного угля по маркам:

* — Антрациты иногда их выделяют в отдельную группу

Применение:

Длиннопламенные и Газовые обычно применяются в котельной, так как они могут гореть без поддува. Газовые Жирные и Жирные эксплуатируются в черной металлургии для производства стали и чугуна. Отощенные Спекающиеся, Тощие и Слабоспекающиеся используют для получения электроэнергии, так как обладают большой теплотой сгорания. В то же время их сжигание связано с технологическими трудностями.

Область применение каменного угля очень обширна, тогда как на первых порах добычи в России его применяли в основном для отопления домов и в кузнечном деле. На данный момент существует много направлений, использующих каменных уголь. Например, металлургическая промышленность.

Здесь для плавки металла нужна большая температура, а, следовательно, такой вид каменного угля, как кокс. Химическая промышленность использует каменный уголь для коксования и дальнейшего получения коксового газа, из которого получают углеводороды. В процессе переработки углеводородов получает толуол, бензол и др.

вещества, благодаря которым производят линолеум, лаки, краски и пр.

Каменный уголь также используется как источник тепла. Как для населения, так и для получения энергии на тепловых станциях.

Также из каменного угля в процессе нагревания образуется некоторое количество сажи (качественная сажа получается из Газовых и Жирных углей), из которой производят резину, краски для типографии, тушь, пластмассу и пр.

Таким образом, возвращаясь к высказыванию Эдварда Мартина, можно смело утверждать, что скромный вид каменного угля нисколько не умаляет его свойств и полезных качеств.

fro.ru

Каменный уголь — общая характеристика

Каменные угли

На сегодняшний день каменный уголь является одним из самых необходимых полезных ископаемых.

Данный ресурс образуется естественным путем, имеет огромные запасы и массу полезных свойств.

  • Что такое каменный уголь и как он выглядит
  • Образование каменного угля
  • Виды каменного угля, их состав и свойства
  • Месторождения каменного угля в России
  • Крупнейшие месторождения каменного угля в мире
  • Добыча каменного угля
  • Применение каменного угля
  • Заключение

Что такое каменный уголь и как он выглядит

Строительство шахты является очень дорогостоящим вложением, однако по истечении времени все затраты полностью окупаются. При добыче угля на поверхность попадают и другие ресурсы.

Есть вероятность добычи драгоценных металлов и редко встречающихся земных элементов, которые впоследствии возможно продать и получить дополнительную прибыль.

Нефть является практически самым драгоценным ресурсом и основным источником топлива на сегодняшний день. Однако, ни одна фирма или страна, добывающая каменный уголь, не пренебрежет его добычей во имя нефти, ибо твёрдое топливо также имеет большое значение и высокую ценность.

Образование каменного угля

Уголь в природе образовывается путем изменения поверхностного рельефа. Ветки деревьев, растения, листья и другие природные остатки, не успевшие перегнить, насыщаются влагой от болот, из-за чего преобразовываются в торф.

Далее на сушу попадает морская вода, когда она уходит, она также оставляет слой отложений. После реки вносят свои коррективы, земля заболачивается, опять образуется или покрывает почву. Поэтому состав каменного угля сильно зависит от возраста.

Каменный уголь — средний по возрасту между бурым, самым молодым, и антрацитом, самым старшим.

Виды каменного угля, их состав и свойства

Существует несколько разновидностей каменного угля:

  • длиннопламенные;
  • газовые;
  • жирные;
  • коксовые;
  • слабоспекающиеся;
  • тощие.

Также распространены виды, состоящие из нескольких, так называемые смешанные, обладающие свойствами двух групп.

Каменный уголь отличается черной окраской, твердой, слоистой, легко разрушаемой структурой, обладает блестящими вкраплениями. Горючие свойства довольно высоки, так как материал используется, как топливо.

Рассмотрим физические характеристики:

  1. Плотность (или удельный вес) сильно варьируется (максимальная может достигать 1500 кг/м³).
  2. Удельная теплоемкость составляет 1300 Дж/кг*К.
  3. Температура горения — 2100°С (при переработке 1000°С).

Месторождения каменного угля в России

На российской территории находится около трети мировых запасов.

Месторождения угля и горючих сланцев в России (для увеличения нажмите)

Самым крупным месторождением угля на территории России является Эльгинское. Оно располагается в районе Якутии.

Запасы по примерным расчетам составляют более 2 млрд. тонн.

Рельеф, приближенный к Кузнецкому угольному бассейну (Кузбассу), был сильно поврежден из-за масштабных ресурсодобывающих работ.

Крупнейшие месторождения каменного угля в мире

Первой страной в рейтинге по количеству добываемого ежегодно каменного угля являются США, на втором месте находится Россия.

Карта месторождений угля в мире (для увеличения нажмите)

В США самым известным угольным бассейном считается Иллинойский. Общий запас залежей в данном месторождении насчитывает 365 млрд. тонн.

Дальше следует Рурский бассейн, находящийся на территории современной Германии. Все месторождения и места разработки бассейнов находятся под строгой охраной.

Добыча каменного угля

Каменный уголь в наше время добывается тремя основополагающими способами. Такими как:

  • карьерный метод;
  • добыча через штольни;
  • метод добычи в шахтах.

Способ добычи через карьеры используется, когда пласты угля залегают на поверхности, примерно на ста метрах в глубину и выше.

Карьеры подразумевают простое разрытие земли или песочной ямы, из которой и ведётся добыча, обычно в таких случаях угольный пласт имеет достаточно большую толщину, что делает его добычу проще.

Штольни подразумевают под собой скважины, с большим углом наклона. По нему все добытые ископаемые доставляются наверх, при этом нет необходимости задействовать серьезную технику или вырывать котловину.

Обычно залежи в таких местах имеют небольшую толщину и зарыты не особенно глубоко. Поэтому метод добычи через штольни позволяет быстро производить добычу без особых затрат.

Добыча через шахты — самый распространённый метод добычи ископаемых, вместе с тем самый продуктивный, но в то же время и опасный. Шахты пробуриваются на большую глубину, достигающую нескольких сотен метров. Однако на это требуется разрешение, подтверждающее обоснования для таких масштабных работ, доказательства наличия залежей.

Порой шахты могут достигать километра, а то и больше в глубину, и протягиваться на несколько километров в длину, образуя связанные между собой паутины коридоров под землёй. В 20 веке вокруг шахт со временем образовывались даже поселения и небольшие города, в которых жили шахтеры с семьями.

Именно из-за условий добычи, работа в шахтах считается очень трудной и опасной, ведь огромное количество раз шахты обрушивались, погребая под собой десятки, а то и сотни людей, работающих там.

Применение каменного угля

Каменный уголь применяется в самых различных сферах. Он широко используется как твердое топливо (основное предназначение), в металлургии и в химической промышленности, плюс из него производятся многие иные составляющие.

Именно из каменного угля производят некоторые ароматические вещества, металлы, химические вещества, получается больше 360 других продуктов переработки.

В свою очередь производимые из него вещества имеют рыночную стоимость в десятки раз выше, самым дорогим считается метод переработки угля в жидкое топливо.

Для изготовления 1 тонны жидкого топлива потребуется переработать 2-3 тонны угля. Все промышленные отходы, получаемые при переработке, нередко направляются на производство стройматериалов.

Заключение

На земле существует множество месторождений угля, активно разрабатываемых по сей день. На уроках биологии в 5 классе и ещё раньше, на уроках природоведения во втором классе, дети знакомятся с этим понятием. В данной работе мы повторили кратко основные факты о каменном угле — происхождение, формула, марки, химический состав и использование, добыча и многое другое.

Уголь является одним из важнейших ресурсов, широко используемых в промышленности. Однако все же стоит быть осторожными при нарушении естественного хода веществ, ведь разработка нарушает рельеф и постепенно истощает природные запасы.

Добыча каменного угля в мире и опасности применения

Каменные угли

Каменный уголь — это горная порода, образовавшаяся при разложении растительной жизни. Она в основном состоит из углерода со многими другими микроэлементами.

Высокая плотность этого ископаемого и его обширные запасы в природе делают его полезным в качестве топлива для выработки электроэнергии на угольных электростанциях, а в некоторых местах и для отопления.

Добывают каменный уголь из-под или с земли и стоимость энергии ниже чем от других источников. Этого топлива достаточно много, есть большой запас во всем мире. Это привело к тому, что на протяжении столетий люди сжигают много каменного угля, что мы продолжаем делать и сегодня.

Формирование полезного ископаемого

Формирование каменного угля началось несколько сотен миллионов лет назад в условиях окружающей среды значительно отличающейся от тех, что присутствуют сегодня.

Кислые воды замедляли распад органического вещества и позволили этому мертвому органическому веществу, в основном планктону, накапливаться в слоях.

Этот материал затем оказался глубоко в земле, будучи покрыт осадком и в конечном итоге образовался в коричневый материал называемый торф. Этот торф содержит часть энергии, которая была произведена фотосинтезом, когда растения были живы.

Геологические процессы сдвинули этот торф глубже, высокие давления и температуры привели к тому, что материал терял большую часть своих атомов водорода и кислорода, в результате чего обогащенный углеродом материал преобразовался в каменный уголь.

Основные виды ископаемого: антрацит, бурый, суббитуминозный и битуминозный. Тип и качество зависит когда и как давно образовывался, антрацит является наиболее востребованным видом и, следовательно, почти полностью состоит из углерода. Антрацит иногда называют карбункул, строго черного блестящего цвета является самым качественным за счет высокой теплотворности.

Химическая формула угля  проста – С, молекулярная масса  — 12,0116 г/моль

История каменного угля

Каменный уголь используется в качестве источника энергии на протяжении почти 2000 лет. Например, уголь широко использовался для отопления домов в начале XVII века в Европе. Но промышленная революция резко увеличила спрос на ископаемое.

В частности, усовершенствования Джеймса Уатта парового двигателя сделали каменный уголь полезным для выполнения работ. К 1830-м годам добыча ископаемого была бурно развивающейся промышленностью, где каменный уголь поставлялся для промышленности и паровозов на вновь разработанных железнодорожных дорогах.

Каменный уголь в современном мире является наиболее широко используемым и распространенным ископаемым топливом. Это топливо имеет 100-летний запас к уровню сегодняшней добычи. Общий объем запасов  составляет примерно 10 в 12 степени тонн.

Их основным недостатком является, то что  они вызывают загрязнение земли, морей и атмосферы.

Мировое потребление каменного угля

Мировая добыча угля за последние полтора века увеличилась.

Мировое потребление каменного угля приумножилось со 100 миллионов тонн нефтяного эквивалента энергии в 1860 году, 330 эквивалента в 1900 году, 1300 в 1950 году и 2220 в 2000 году.

До 1970 года каменный уголь был  крупнейшим в мире источником энергии, но к 2000 году применение природного газа и нефти как источника энергии стало больше.

Время жизни мировых запасов каменного угля часто рассчитывается путем деления запасов  на ежегодное потребление и это дает около 250 лет.

Однако установлено, что этот показатель, как представляется, остается таким же из года в год, так как появляется  сбалансированность  путем открытия новых запасов.

Это не может продолжаться бесконечно, но можно заключить, что показатель занижен. Существует много этого топлива в обозримом будущем.

  • Китай — 3700 млн. т. в год
  • США — 900 млн. т. в год
  • Индия — 600 млн. т. в год
  • Австралия — 480 млн. т. в год
  • Индонезия — 420 млн. т. в год
  • Россия — 350 млн. т. в год

.

Самый дешевый способ добычи угля открытый способ который практикуется в этих странах.

Загрязнение при сжигании угля

Основная обеспокоенность в отношении этого типа топлива является загрязнение, которое оно вызывает.

Типичная угольная электростанция производит как твердые отходы более миллиона тонн золы, 21 000 тонн осадка, половину миллиона тонн гипса и вбросов в атмосферу одиннадцать миллионов тонн двуокиси углерода, 16 000 тонн двуокиси серы, 29 000 тонн оксидов азота и тысячи тонн пыли, а также определенное количество алюминия, кальция, железа, калия , никель, титана и мышьяка.

Это антропогенное загрязнение можно сравнить  из-за естественных причин, таких, как лесные пожары из-за ударов молнии и извержения вулканов. Хотя краткосрочные эффекты могут быть серьезными, земля имеет большие природные рекуперативные силы для удаления последствий на земле, озерах и морях, чтобы вернуться в предыдущее состояние.

В отличие от этих природных явлений загрязнение от энергии накапливается непрерывно, и поэтому земля не может восстановиться.

Твердые отходы должны храниться где-то, часто в море, влияя на водную жизнь. Атмосферные отходы производят кислотные дожди и влияют на изменения климата. Кислотные дожди влияют на растения и деревья, чтобы их ослабить, на озерах убивают рыбу. В 80-х годах около 4000 озёр в Скандинавии были мертвы и 5000 потеряли большую часть своих рыб.

Было высказано предположение о том, что углекислый газ, который является основным ингредиентом в загрязнении атмосферы, может быть поглощен в жидкую форму и закачан в пустые нефтяные скважины. Этот процесс является дорогостоящим и может увеличить цену этого топлива. Даже если это будет сделано, будет по-прежнему оставаться опасности других атмосферных влияний.

Окрестности угольной электростанции чаще всего не являются объектом красоты. Отходы от сжигания обычно хранятся поблизости и образуют большие, неприглядные и опасные кучи шлака. Они опасны, потому что после сильного дождя могут размякнуть. Это произошло некоторое время назад в деревне Аберфан, Уэльс, Великобритания. Сельская школа стояла на шлаке и рухнула причинив вред людям.

Опасность применения

Это топливо является на сегодняшний день наиболее опасным источником энергии.

Добыча грязная и опасная: более 90 000 шахтеров погибли в странах лидерах по добыче угля в результате несчастных случаев, в период от 1873 по 2015.

Детальное исследование установило, что около сорока шахтеров погибают для производства тысячи мегаватт энергии, и многие сотни тысяч губят свое здоровье, постоянно получая силикоз и другие заболевания. По всем этим причинам необходимо как можно скорее отказаться от применения каменного угля для использования энергии  на электростанциях.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть