Каменный уголь — полезное ископаемое сообщение доклад

Город призрак без угля. Таковым стал японский Хасима. В 1930-е его признали самым густонаселенным. На крошечном клочке земли уместились 5 000 человек. Все они работали на угольном производстве.

Остров оказался буквально сложенным из каменного источника энергии. Однако, к 1970-ым запасы угля истощились.

Есть только попытки ее найти. Поэтому, уделим внимание современному герою, а не туманным перспективам.

Описание и свойства

Каменный уголь – это горная порода органического происхождения. Это значит, что камень образован из разложившихся остатков растений, животных. Чтобы они сформировали плотную толщу, требуется постоянное накопление и спрессовывание.

Подходящие условия на дне водоемов. Там, где есть месторождения каменного угля, когда-то были моря, озера. Отмершие организмы опускались на дно, придавливались толщей воды. Так образовывался торф. Каменный уголь – последствие его дальнейшего сжатия под давлением уже не только воды, но и новых слоев органики.

Основные запасы каменного угля относятся к эре Палеозоя. С ее окончания минуло 280 000 000 лет. Это эра гигантских растений и динозавров, обилия жизни на планете. Не удивительно, что именно тогда органические отложения накапливались особенно активно.

Чаще всего, уголь образовывался в болотах. В их водах мало кислорода, что препятствует полному разложению органики.

Внешне залежи каменного угля напоминают обгоревшую древесину. По химическому составу порода является смесью углеродных ароматических соединений высокомолекулярного типа и летучих веществ с водой.

Минеральные примеси незначительны. Соотношение компонентов не стабильно. В зависимости от преобладания тех, или иных элементов, выделяют виды каменного угля. К основным относится бурый и антрацитовый.

Бурая разновидность угля насыщенна водой, а посему, отличается низкой теплотой сгорания. Получается, в качестве топлива порода не годиться, как каменная. И бурый уголь нашел иное применение. Какое?

Этому будет уделено отдельное внимание. Пока же, разберемся, почему водонасыщенную породу зовут бурой. Причина в цвете.

Уголь коричневатый, без блеска, рыхлый. С геологической точки зрения массу можно назвать молодой. То есть, в ней не завершены процессы «брожения». Поэтому, у камня низкая плотность, при сгорании образуется много летучих веществ.

Естественно, что теплоотдача у черного угля на высоте, а значит, камень можно использовать в качестве топлива.

Образования каменного угля чаще всего находятся в болоте

Бурый вид в этой роли используют лишь для обогрева частных домов. Им не нужны рекордные показатели энергии.

Нужна лишь простота обращения с топливом, а антрацит в этом плане проблематичен. Разжечь черный каменный уголь непросто. Производственники, железнодорожники, приноровились. Трудозатраты стоят того, ведь антрацит не только энергоемок, но и не спекается.

Каменный уголь – топливо, от сгорания которого остается зола. Из чего она, если органика переходит в энергию? Помните заметку о минеральной примеси? Именно неорганическая составляющая камня и остается на дне печей.

Немало золы осталось и на китайском месторождении в провинции Люхуангоу. Залежи антрацита там горели без малого 130 лет. Пожар потушили лишь в 2004-ом году. Каждый год сгорали 2 000 000 тонн породы.

Вот и посчитайте, сколько каменного угля пропало даром. Сырье могло пригодиться не только в качестве топлива.

Применение каменного угля

Уголь называют солнечной энергией, заключенной в камень. Энергию можно преобразовывать. Она не обязательно должна быть тепловой.

Энергию, получаемую при сгорании породы, переводят, к примеру, в электричество. Температура сгорания каменного угля бурого типа чуть не доходит до 2 000 градусов. Дабы получить электричество из антрацита, потребуется уже около 3 000 по шкале Цельсия.

Каменный уголь применяют в качестве топлива

Если же говорить о топливной роли угля, он используется не только в чистом виде.

В лабораториях из органической породы научились получать жидкое и газообразное топливо, а на металлургических заводах уже давно пользуются коксом.

Он получается при нагреве каменного угля до 1 100 градусов без доступа кислорода. Кокс – бездымное топливо. Важна для металлургов и возможность применения брикетов в роли восстановителей железной руды. Так, кокс пригождается при отливке чугуна.

Кокс применяют и в качестве разрыхлителя шихты. Так именуют смесь исходных элементов будущего сплава. Будучи разрыхленной коксом, шихта легче переплавляется. Кстати, некоторые компоненты для сплавов тоже получают из антрацита.

В качестве примесей в нем могут содержаться германий и галлий – металлы редкие и мало где еще встречающиеся.

Купить уголь стремятся, так же, для производства композиционных материалов углеграфитового толка. Композитами называют массы из нескольких составляющих, с четкой границей между ними.

Искусственно созданные материалы применяют, к примеру, в авиации. Здесь композиты увеличивают прочность деталей.

Карбоновые массы выдерживают, как очень высокие, так и низкие температуры, используются в стойках опоры контактных сетей.

А вообще, композиты прочно вошли уже во все сферы жизни. Железнодорожники устилают ими новые платформы.

Из наномодифицированного сырья делают опоры строительных конструкций. В медицине с помощью композитов предлагают заполнять сколы на костях и прочие повреждения, не подлежащие металлическому протезированию. Вот какой каменный уголь многоликий и многофункциональный.

Химики разработали метод получения из угля пластмасс. При этом, не пропадают отходы. Низкосортная фракция прессуется в брикеты.

Они служат топливом, которое подходит, как для частных домов, так и производственных цехов. В топливных брикетах остается минимум углеводородов. Они, собственно, и есть самок ценное в угле.

Из него можно получить чистые бензол, толуол, ксилолы, куморановые смолы. Последние, к примеру, служат основой для лакокрасочной продукции и такого материала внутренней отделки помещений, как линолеум.

Часть углеводородов ароматические. Людям знаком запах нафталина. Но, немногие знают, что производят его из каменного угля.

В хирургии нафталин служит антисептиком. В домашнем хозяйстве вещество борется с молью. Кроме того, нафталин способен защитить от укусов ряда насекомых. Среди них: мухи, оводы, слепни.

В общей сложности, уголь каменный в мешках закупают для производства более чем 400-от видов продукции.

Многие из них – побочные товары, получаемые на коксохимическом производстве. Интересно, что стоимость  дополнительных линий, как правило, больше, чем у кокса.

Если же рассматривать среднюю разницу между каменным углем и товарами из него, она составляет 20-25 раз.

То есть, производство весьма выгодное, быстро окупается. Поэтому, неудивительно, что ученые ищут все новые и новые технологии переработки осадочной породы. На растущий спрос должно быть предложение. Ознакомимся с ним.

Добыча каменного угля

Месторождения угля называют бассейнами. В мире их свыше 3 500. Общая площадь бассейнов – около 15% от суши. Больше всего угля в США.

Там сосредоточенны 23% от мировых запасов. Каменный уголь в России – это 13% общих запасов. Бронза у Китая. В его недрах сокрыто 11% породы.

Большинство из них – антрациты. В России соотношение бурого угля к черному примерно одинаково. В США преобладает бурый вид породы, что снижает значение залежей. Не смотря на обилие бурого угля, месторождения США поражают не только объемами, но и масштабами.

Запасы одного только Аппалачского каменноугольного бассейна составляют 1 600 миллиардов тонн. В самом крупном бассейне России, для сравнения, хранятся лишь 640 миллиардов тонн породы. Речь о Кузнецком месторождении.

Оно находится в Кемеровской области. Еще пара перспективных бассейнов обнаружены в Якутии и Тыве. В первом регионе залежи назвали Эльгинскими, а во втором – Элегетскими. Месторождения Якутии и Тывы относятся к закрытому типу. То есть, порода находиться не у поверхности, на глубине.

Нужно строить шахты, штольни, стволы. Это поднимает цену каменного угля. Но, масштабы залежей стоят затрат. Что же касается Кузнецкого бассейна, в нем работают по смешенной системе. Около 70% сырья извлекают с глубин гидравлическим способом.

30% угля добывают открыто, используя бульдозеры. Их достаточно, если порода залегает у поверхности, а прикрывающие слои рыхлые.

Открыто уголь добывают и в Китае. Большинство месторождений КНР находятся далеко за пределами городов. Однако, это не помешало одной из залежей доставить неудобства населению страны. Это произошло в 2010-ом.

Пекин резко увеличил запросы на уголь из Внутренней Монголии. Она считается провинцией КНР. В путь отправилось столько грузовиков с товаром, что 110-е шоссе встало почти на 10 дней. Пробка началась 14-го августа, а рассосалась лишь 25-го.

Правда, не обошлось и без проведения дорожных работ. Грузовики с углем усугубили ситуацию. 110-е шоссе относится к дорогам государственного значения. Так что, не только уголь в пути задержался, но и прочие контракты оказались под угрозой.

В интернете можно найти ролики, где водители, ехавшие в августе 2010-го по китайскому шоссе, сообщают, что 100-километровый отрезок преодолевали около 5-ти дней.



Источник: https://tvoi-uvelirr.ru/kamennyy-ugol-svoystva-dobycha-i-primenenie-kamennogo-uglya/

Каменный уголь: что это, состав, виды, применение

Уголь – порода, образующаяся в толще земли за счет отложения остатков органических соединений, минеральных веществ. Основное предназначение – топливо, в том числе энергетическое и жидкое. Уголь используется в металлургии, деревообрабатывающем и химическом производстве.

Процесс образования и состав

Запас породы сформировался в палеозойскую эру и залегает в толще земли более, чем на километр вглубь. Для образования необходимо наличие торфа в грунте. Однако торф не сразу превращается в пласт угля, для этого нужны определенные условия:

• длительное время;
• высокие температуры;
• отсутствие кислорода;
• давление на породу в почве.

В таких условиях естественные природные газы испаряются, как и влага. Взамен этого образуется углерод, преобразующийся в бурый или каменный уголь.

Химический состав угля включает в себя:

• углерод;
• кислород;
• водород;
• серу;
• азот.

Процентное соотношение составляющих компонентов напрямую зависит от возраста породы:

1. Молодой уголь – бурый, состав: до 60% углерода, 20% кислорода, 6% водорода, 4% серы и 3% азота.
2. В каменной породе содержание кислорода снижено до 30%, а углерод возрастает до 70%.
3. Старый уголь – антрацит, содержит в себе свыше 95% углерода с минимальным количеством влаги и примесей.

Чем старше возраст ископаемой породы, тем выше температура сгорания.

Добыча угля

В зависимости от того, на какой глубине прослеживается залегание породы, добыча осуществляется тремя способами:

• гидравлическим;
• шахтным;
• карьерным угольным или открытым.

У каждого метода имеются преимущества и недостатки, влияющие на цену и качество материала.

Гидравлический способ

Метод добычи отличается простотой и относительной безопасностью. Доставка каменного угля на поверхность производится за счет водной струи, подаваемой под сильным давлением.

Недостатком является постоянный контакт воды с инструментами, техникой и самой породой, вследствие чего возникают регулярные поломки механизмов.

Если порода твердая, а угол наклона шахты не разрешает направить струю в нужном направлении, добыть уголь будет затруднительно.

Шахтный способ

Такой метод позволяет добывать породу на большой глубине. Преимущество угля в шахтах – высокое качество и отсутствие примеси посторонних материалов. Для разработки бурят вертикальные и горизонтальные штольни, по которым спускаются рабочие и поднимается порода. Самая большая глубина шахты 1500 метров. Такой способ добычи несет в себе ряд опасностей:

• внезапное затопление объекта подземными водами;
• выброс в штольни сопутствующих разработке газов, которые способны воспламеняться, взрываться и вызывать отравления людей;
• подъем высокой температуры, приводящий к несчастным случаям на производстве.

Неукоснительное соблюдение техники безопасности минимизирует риск аварий и чрезвычайных происшествий.

Открытый способ

Такой метод добычи безопасный и наиболее распространенный. Над залежами породы снимают верхний слой земли. С помощью бульдозеров, экскаваторов и других специальных машин дробят и транспортируют ископаемые. Недостаток таких разработок – нанесение вреда окружающей природе, поскольку снятие плодородного слоя земли производится на огромной площади.

Виды угля

Существует несколько видов, отличающихся друг от друга составом и удельной теплотворной способностью. Одни используются на производстве, другие для отопления бытовых строений. Типы угля:

• Лигнит – черного цвета с коричневыми оттенками, применяется в энергетической промышленности. Малопригоден для хранения в бытовых условиях. Его отличительная черта – минимум влажности и максимум теплоотдачи.
• Суббитоминозный вид – содержит до 30% влажности, легко крошится, обладает высокой теплотворностью. Применяют уголь для отопления в жилых домах.
• Битуминозный вид – плотный материал, более пригодный для перевозки. При сжигании выделяет много тепла, применяется для коксования.
• Антрацит – качественный и дорогой уголь, отличается твердостью, плотностью и высоким содержанием углеводорода. Черного или серо-черного цвета с глянцевым блеском, с хорошей электропроводностью. При горении не коптит, подходит для отопления жилых помещений.
• Длиннопламенный – с хорошей теплотворностью, быстро сгорает, образуя длинное пламя. Используется для обогрева общественных зданий, отличается низкой себестоимостью.

В отдельную группу относят древесный уголь, содержащий органические вещества. Он долго горит, выделяя много тепла, подходит для каминов и мангалов. Древесная зола применяется как удобрение и питательное вещество для растений. Древесный вид используют в производстве чугуна из-за его устойчивости к коррозии.

Выделяют активированный уголь, имеющий пористую структуру и содержащий до 97% углерода. Применяется в быту для очищения воды через угольный фильтр, ухода за мебелью, удаления неприятных запахов. В медицине используется как адсорбирующее вещество при отравлении и вздутии живота.

Применение угля

В старые времена уголь использовали только как топливо, теперь область применения значительно шире. Можно из тепловой энергии, выделяемой при сгорании, получать электрическую и преобразовывать в жидкое топливо.

Каменный уголь – уникальная порода, содержащая металлы германия и галлия. Из него же получают коксовый газ, преобразуют в бензол, который применяется для изготовления лаков, красок, резины.

Переработанные субстанции направляют на производство цинка, графита, свинца и других, необходимых для промышленности, материалов.

Антрацит применяют:

• В металлургии, как компонент для спекания известняка и железа, для восстановления металла и дополнительного насыщения углеводородами. Использование в доменных печах позволяет снизить загрязнение атмосферы при выбросе в воздух летучих химических соединений.
• Как фильтр для сточных и питьевых вод. Такое применение возможно из-за высоких адсорбирующих свойств антрацита.
• В химической промышленности для производства таких веществ, как сера, графит, цинк.
• В электроэнергетике, сжигая в печах специальной конструкции с хорошим доступом кислорода. Обычно принудительно нагнетают воздух в топку для того, чтобы антрацит полностью сгорал, не оставляя твердых отходов.
• В коммунальном хозяйстве, для обогрева жилых домов.

Бурый уголь дешевле каменного, хотя и не так популярен. Основное его применение – обогрев жилых домов и общественных зданий.В процессе перегонки получают топливо в жидком виде и сажу. Вытяжки в виде горного воска используют на предприятиях по деревообработке и в текстильном производстве.

Из этого же полезного ископаемого получают газ, состоящий из метановых, водородных и углеродных соединений. Процесс перегонки происходит в газогенераторах, где жар достигает 1000 градусов.

Из бурого угля методом гидрогенизации получают бензин высокого качества. Сырье соединяют с тяжелым маслом и водородом и доводят до температуры свыше 400 градусов. После промежуточных этапов перегонки достигается конечный результат – бензин.

Источник: https://glavnerud.ru/sfery-primeneniya-kamennogo-uglya-i-sposoby-ego-dobychi/

Все о каменном угле: описание, свойства и подробная классификация, добыча, применение

Главная › Виды камней

12.08.2019

Для обогрева помещений, получения химических соединений, редких элементов, производства лаков, красок, пластмассы и прочих нужных продуктов используется каменный уголь. Он недорог, несложен в обработке и незаменим в промышленности.

Что такое каменный уголь

Каменный уголь – это полезное ископаемое, добыча которого необходима для жизнедеятельности человека. С его помощью осуществляются многие процессы, где требуется тепловое воздействие, добываются редкие химические элементы. Ранее им топили печи, но это уходит все дальше в прошлое.

Внешне это блестящий или матовый, неровный черный или темно-бурый экземпляр, напоминающий камень, но не являющийся таковым. В отличие от камня, он крошится в руках при нажиме и горит.

Классификация каменных углей

В основе классификации лежат химические и физические свойства ископаемого. Общее разделение:

1. Бурый уголь – образовался позднее других видов. Отличается низкой температурой сгорания.
2. Каменный – самый распространенный и используемый вид. Добывается открытым способом или в шахтах.
3. Антрацит – наиболее древний и твердый представитель. Имеет самую большую температуру сгорания из всех видов.

Бурый уголь отличается от каменного:

• цветом;
• меньшим содержанием азота и углерода;
• тем, что легче горит;
• дает больше дыма;
• выделяет меньше тепла.

Минерал разделяется по степени углефикации и размерам. На основе этих параметров была придумана и внедрена маркировка, отражающая характеристики конкретного сорта ископаемого. Это удобно для использования в промышленности.

Смотрите познавательный видеообзор про минерал:

По степени обогащения

Перед использованием добытую породу подвергают обработке – обогащению. Это увеличение содержания углерода за счет очищения от минеральных примесей, что повышает горючесть.

Часто применяется мокрый способ – ископаемое загружают в водную среду, в которой идет расслоение на примеси и камень. Это происходит из-за того, что минеральные добавки имеют меньшую плотность. Машины для такого обогащения называются отсадочными.

Промышленное разделение по степени обогащения минерала:

1. Промпродукты. Используются в металлургии.
2. Концентраты. Из них получают энергию для электростанций, отопления.
3. Шламы – мелкая угольная пыль. Идет для нужд населения, для этого ее прессуют в брикеты.

По степени углефикации

Углефикация – процесс превращения торфа в бурый уголь или каменного – в антрацит. Это степень насыщения углеродом конкретного куска ископаемого, определяющая его свойства – горючесть, спекаемость, теплоту сгорания. Зависит от возраста – чем он меньше, тем ниже степень углефикации.

Наивысшей степенью углефикации обладает антрацит, низкой – блестящие угли марок М и Д, остальные типы относятся к средней степени.

По размерам

Добываемые ископаемые отличаются по длине и ширине (это называется фракция), потому существует классификация, где куски определенного размера имеют свое название, сокращенно обозначаемое одной буквой.

Иногда такое разделение называется сортом. Хотя используется буквенное обозначение, к маркам это не имеет отношения.

Классификация по размерам (фракциям):

Название	Размер, мм
Плитный (П)	Более 100
Крупный (К)	51–99
Орех (О)	25–50
Мелкий (М)	13–24
Семечко (С)	6–12
Штыб (Ш)	Менее 6
Рядовой (Р)	Несортированный, имеющий в составе куски разного размера

Марки каменного угля

Минерал подразделяют на марки, деление основано на составе и способности к горению:

• длиннопламенные (Д);
• газовые (Г);
• газовые жирные (ГЖ);
• жирные (Ж);
• коксовые жирные (КЖ);
• коксовые (К);
• отощенные спекающиеся (ОС);
• тощие (Т);
• слабоспекающиеся (СС);
• полуантрациты (ПА);
• антрациты (А).

Каменный уголь марки Д чаще других используется в ЖКХ и энергетике благодаря следующим свойствам:

• много летучих веществ (от 39 %);
• мало серы (менее 0,5 %);
• мало золы;
• теплота сгорания 4700–5400 ккал/кг – это хороший показатель;
• содержание воды – 15–16 %;
• высокая теплоотдача.

Камень отличается ярким блеском, добывается на территориях Красноярского края и Хакасии.

Происхождение каменного угля

Минерал начал образовываться задолго до появления человека. Примерный возраст – 400–200 миллионов лет. До сих пор у ученых нет однозначного мнения касательного того, растения какой группы образовали залежи каменного угля. Большинство считают, что это папоротниковидные.

Существуют 4 основные теории, пытающиеся объяснить, как образовался каменный уголь:

1. Самая распространенная – образование торфа, а затем угля произошло из-за распада папоротников, плаунов, хвощей. Однако эта теория не может объяснить пласты ископаемых толщиной в 400–700 метров. Ведь для образования 500 метров ископаемых требуется 2000 метров торфа, т. е. растения одних видов должны были произрастать на территории миллионы лет без изменений погодных условий.
2. Термическая теория – медленное тление растительных остатков в условиях среды с малым содержанием кислорода с постепенным превращением в обычный уголь, а затем – в каменный. Однако при этом внутри ископаемых не сохранились бы части растений.
3. Версия с морской водой. Упав в океан, растения подвергались длительному процессу углефикации, находясь под давлением и без кислорода. Теория подтверждается морскими находками – водорослями, песком.
4. Абиогенная – уголь появлялся путем нагревания метана в присутствии водорода и углекислого газа. По этой теории, находки в пластах являются не остатками растений, а пиролитическим графитом, потому нельзя достоверно определить возраст добываемых ископаемых.

При добыче и обработке в пластах ископаемого иногда встречаются удивительные находки:

• вертикально стоящие стволы деревьев;
• огромные каменные глыбы весом до 73 кг, имеющие метаморфическое или вулканическое происхождение;
• изделия из золота и металла, что указывает на продолжающийся процесс углеобразования;
• моллюски, раковины, кольчатые черви;
• округлые предметы, напоминающие яйца динозавров.

За происхождение каменный уголь называют консервами солнечной энергии – растения способны накапливать ее в листьях, побегах.

Месторождения и добыча породы

Ископаемое широко распространено – его запасы составляют 15 % от всей суши. Тройка стран-лидеров по добыче каменного угля:

1. США – мировой лидер. Процент залежей составляет 23 – это более 1600 миллиардов тонн.
2. Россия. Залежи оцениваются в 13 %.
3. Китай. Показатель стремится к 11 %.

В России каменный уголь добывают в Кемеровской области, в Кузнецком месторождении, где находится 640 миллиардов тонн ископаемых. Открытие произошло в 1721 году М. Волковым. В 1842 году П. Чихачев оценил запасы бассейна. Во 2-й половине XIX века в Кузбассе начали добывать каменный угль.

В Якутии находится Эльгинское месторождение, его запасы составляют около 2 миллиардов тонн, в Тыве перспективны для разработки Элеготсткие залежи. Другие бассейны – Ленский, Тунгусский, Иркутский, Южно-Якутский, Печерский.

В США самые большие залежи расположены в штате Иллинойс (запас более 360 миллионов тонн).

В Казахстане находится 162 миллиарда тонн ископаемого. Одно из самых крупных месторождений – Экибастузское, другие бассейны:

• Шубарколь и Кызылтал – по 2 миллиарда тонн;
• Шоптыколь, Мамыт и Эгинсай – по 1 миллиарду тонн;
• Каражыра – 890 миллионов тонн.

Месторождения каменного угля обозначают на карте в виде определенного символа – черного квадрата, а бурого – заштрихованного.

В республике Хакассия основное месторождение находится в Минусинской котловине. Разработки ведутся с 1904 г. Хакасский каменный уголь добывают в Изыхском и Черногорском бассейнах.

В Африке добывают минерал на территориях:

• Зимбабве;
• Мозамбика;
• ЮАР.

Страны-экспортеры каменного угля по рейтингу, объем указан в миллионах тонн в год:

• Австралия – 193;
• Китай – 91;
• ЮАР – 69,3;
• Индонезия – 66,4;
• США – 44,1;
• Россия – 41;
• Колумбия – 37,1;
• Канада – 30,6;
• Казахстан – 28;
• Польша – 23.

Смотрите передачу о добыче камня в России:

Физико-химические свойства камня

Основной элемент камня – углерод, потому он хорошо и долго горит. Помимо этого, в нем содержится вода. Соотношение элементов зависит от возраста минерала:

Название угля	% воды	% углерода	% летучих веществ	Как воспламеняется	Как горит	Теплоотдача
Бурый	До 43	До 45	До 50	Хорошо	Хорошо	Низкая
Каменный	До 12	75–95	До 32	Отлично	Хорошо	Средняя
Антрацит	1–3	85–95	Менее 9	С трудом	Слабо, без дыма из-за малого объема летучих примесей	Высокая

Свойства:

• удельный вес – 1,5–1,7 г/см2;
• температура горения в печи – 700–1100 °С;
• блеск – выраженный, с металлическим оттенком, реже – золотистый;
• удельная теплоемкость – 1300 Дж/(кг × К);
• удельная теплота сгорания – 5700 ккал/кг;
• излом – неровный, раковистый;
• твердость угольной золы по шкале Мооса – 2;
• срок хранения каменного угля – 6–18 месяцев.

К просмотру передача, где ученый в занимательной форме рассказывает про свойства минерала:

Применение каменного угля в промышленности

В отношении каменного угля, используемого в промышленности, применяется ГОСТ 32464-2013 – постановление, в котором описаны технические требования, методы определения химического состава, классификация по разным параметрам.

В основе использования ископаемого лежит реакция пиролиза каменного угля – нагревание без каких-либо реагентов. В современной промышленности все чаще используются различные химические добавки, ускоряющие реакцию. Этапы пиролиза:

• конденсация;
• полимеризация;
• ароматизация;
• алкилирование.

Отдельно выделяют:

1. Низкотемпературный пиролиз, протекающий при 500–600 °С. Это полукоксование.
2. Высокотемпературный процесс, или коксование. Идет при 900–1100 °С.

Все продукты коксования делятся на 3 группы:

1. Твердые – кокс. Используется в черной и цветной металлургии.
2. Жидкие – каменноугольная смола. Из нее получают более 250 химических соединений. Основные – технические масла, синтетическое топливо, нафталин, бензол, аммиак. Из толуола делают красители, тротил и сахарин.
3. Газообразные – пиролизный газ. Альтернативный источник энергии и тепла.

При переработке ископаемого можно получить следующие продукты, используемые в промышленности:

• ванадий, серу, цинк, свинец;
• ксилол и бензол – используются в лакокрасочной промышленности;
• твердое топливо, идущее на обогрев домов и обеспечивающее работу предприятий;
• жидкое топливо – получается при сжижении твердого;
• светильный газ, применяемый для освещения;
• золу – применяется в строительстве.

Ископаемое относится к 4-му классу опасности, как легковоспламеняющееся вещество, способное к нагреву.

Для личного использования ископаемые применяют с целью получения тепла. Там, где мало древесины или сложно заготовить дрова, можно топить баню углем. Во многих домах до сих пор стоят печи. Помещения, отапливаемые с помощью каменного угля, хорошо прогреваются и приемлемы даже для суровых зим.

Разжечь каменный уголь непросто – нужны охапка дров, древесная щепа или лучины, солома, бумага. Сначала укладывают несколько дров, на них – щепу (лучины), сверху – солому. Поджигают бумагу, с ее помощью – солому.

В качестве удобрения золу каменного угля не применяют – в ней мало питательных веществ, могут быть примеси тяжелых металлов. Единственное приемлемое решение – использование на высоко щелочных почвах для нормализации кислотности – зола закисляет грунт.

Некоторые люди предлагают жарить шашлык на нем, но делать этого не стоит.

Предлагаем посмотреть зарубежную передачу о том, какая ситуация сложилась с полезным ископаемым в Европе:

Стоимость ископаемого

Каменный уголь – недорогое ископаемое. Антрацит стоит от 8000 до 11000 рублей за тонну, длиннопламенный уголь мелкой фракции можно купить за 4000–6000 рублей.

Каменный уголь – универсальное и удивительное по функциональности для человека творение природы. Он помогает производить много используемых повседневно вещей, а также топить дома и бани.

Вам доводилось использовать каменный уголь? Поделитесь статьей с друзьями и знакомыми.

Все о каменном угле: описание, свойства и подробная классификация, добыча, применение Ссылка на основную публикацию

Источник: https://zakamnem.ru/vidy/kamennyj-ugol

Интересные факты о каменном угле, характеристика, виды, добыча, применение

Каменный уголь человек использует в качестве топлива еще с древних времен. С периода первого поиска угля он использовался для самых различных целей. Это были и приготовление пищи, и промышленное производство. За счет использования угля возможным стало и создание стали. С углем связано множество интересных фактов, а его роль в нашей жизни колоссальна.

Именно благодаря каменному углю человечество смогло ощутимо продвинуться вперёд в плане промышленности, ведь это полезное ископаемое считается более энергоэффективным топливом, нежели древесина.

До открытия методов перегонки нефти и перевоплощения её в бензин, мазут и другие горючие жидкости, именно каменный уголь служил главным источником энергии и тепла в целом.

Характеристики каменного угля

• Каменный уголь — это осадочная порода, которая образована за счет разложения остатков таких растений как: все древовидные папоротники, хвощи, плауны и голосеменная растительность. Основные угольные запасы, что добываются на сегодня в мире, были образованы в палеозойской эре. Это произошло примерно 300-350 миллионов лет назад. Каменный уголь добывают уже несколько столетий, и именно он считается важным для человечества полезным ископаемым.
• Состоит каменный уголь из смеси высокомолекулярных ароматических соединений, преимущественно углерода, а также из воды и летучих веществ с малым содержанием в них примесей. В зависимости от разновидности угля состав его и количество выделяемой теплоты может меняться. Также меняться может и количество возникающей золы. От такого соотношения будет зависеть и ценность угля, и его месторождения.
• Плотность угля составляет 1,28-1,53 г/см3. Это немаловажная характеристика, ведь чем больше плотность ископаемого, тем большей будет и удельная теплота сгорания.
• Содержание углерода в угле составляет 75-97%. Чем больше углерода имеется в топливе, тем меньше посторонних примесей там есть. Следовательно, при сжигании угля получится и большее количество выделяемого тепла.
• Механическая прочность определяет, насколько хорошим является тот или иной каменный уголь, и как он перенесет транспортировку. Данный критерий может измениться в пределах 40 кг/см2.
• Содержание серы в таком виде топлива 0,5-5,4%. Чем меньше там серы содержится, тем более безопасным будет его использование.
• Выход летучих составляющих угля составляет от 2 до 45%.
• Влажность топлива может меняется в пределах от 4 до 15%. Чем меньше влаги в каменном угле, тем более эффективным будет его сжигание. Влажные угли подвергаются выветриванию сильнее и крошатся быстрее.
• Зольность угля — это та характеристика, которая определяет количество негорючих примесей. Чем меньшей будет зольность, тем большей станет удельная теплоемкость. Самая малая зольность у такого вида, как антрацит. Самые лучшие из антрацитов могут дать только 2% золы от общей массы. Приемлемым для использования является зольность до 30%. Самым низким показателем считается – 45%.
• Удельная теплота сгорания каменного угля достигает 6500-8600 ккал/кг.

Виды угля

• По собственному обогащению каменный уголь делится на: концентраты, промышленные продукты и шлам. Концентраты сжигаются для получения электроэнергии и отопления в паровых котлах, промышленные продукты используют в металлургии, а шлам – это фактически мелкая фракция  и пыль после дробления полезного ископаемого.
• По содержанию в себе углерода уголь делится на такие виды, как бурый и каменный. Бурый уголь — это частично сформированный каменный уголь, у которого невысокая теплота от сгорания. При перевозке и хранении он крошится и может самовозгораться. Каменный уголь бывает разных сортов и с разными характеристиками. Антрацит — это на сегодня самая качественная разновидность такого угля.
• По сортовой принадлежности каменный уголь делится на антрациты и полуантрациты, на длиннопламенный и газовый длиннопламенный, на жирный и газовый жирный, на тощий и отощенный, на спекающийся и слабоспекающийся, на коксующийся и жирный коксующийся.
• Антрациты и полуантрациты — это самый качественный, но недешевый уголь. Выделяется от него много тепла, но он нелегко разгорается. В обыкновенные отопительные котлы этот сорт угля засыпают лишь после того, как котел разгорелся. 
• Длиннопламенный и газовый длиннопламенный уголь – это оптимальное решение для отопления. Выбирая такой уголь по приемлемой цене можно получить длительное сгорание и отличное выделение тепла.
• Жирный и газовый жирный уголь применяют для отопления в ограниченном количестве. Более широко его используют в металлургической промышленности.
• Тощий и отощенный спекающийся уголь отличаются большой зольностью и низкой теплотворностью. Используют эти сорта в отоплении, но не они не очень эффективные: часто придется после них чистить котел от золы.
• Слабоспекающиеся сорта каменного угля имеют характеристики, зависящие от месторождения. Это топливо тяжело разгорается, но горит долго и выделяет много тепла. Не существует особенных требований по объему топки или количеству загружаемого угля, но потребуется постоянный доступ достаточного количества воздуха без избытка.
• Коксующиеся жирные сорта угля обладают достаточно высокой температурой сгорания. Для бытовых котлов применять их не желательно, ведь они не рассчитаны на подобные температуры и могут лопаться и оплавляться.

Месторождения каменного угля

• Эльгинское месторождение в Сахе считается самым перспективным для открытой разработки. Площадь его составляет 246 км2. Месторождения угольные такого типа представляют собой пологую асимметричную складку. Угленосными будут отложения нижнего мела и верхней юры. Ключевые угольные пласты данного месторождения угля заложены в отложениях нерюнгринской и ундыктанской свиты. Угли там в основном полублестящие и с достаточно большим содержанием самого ценного компонента — витринита. Эльгинский каменный уголь при помощи специальной техники можно обогащать, что позволяет получить продукцию с более высоким качеством. Сильные пологие пласты такого каменного угля перекрываются отложениями маленькой мощности, что необычайно важно при добывании ископаемого открытым способом.
•  Элегестское месторождение в Туве имеет запасы примерно на 20 миллиардов тонн. И это подтверждают интересные факты о каменном угле. Огромная часть запасов располагается в одном пласте толщиной 6,4 м. Освоение данного месторождения на сегодня продолжается.
• Минусинский угольный бассейн расположен в Республике Хакасия. Добывать каменный уголь там начали ещё в 1904 году. К самым крупным месторождениям относят Черногорское и Изыхское. Если верить оценкам геологов, то запасы угля на той территории составляют 2,7 миллиарда тонн. В бассейне преобладают каменные длиннопламенные угли с высокой теплотой сгорания. Уголь такого типа относят к среднезольному. Максимальная зольность является характерной для углей Изыхского месторождения, а минимальная – для углей Бейского месторождения. Добывать ископаемые там помогают как разрезы, так и шахты.
• Кузнецкий угольный бассейн – это одно из самых крупных месторождений угля в мире. Кузбасс расположен в южной части Западной Сибири в неглубокой котловине между горами Алатау, Горной Шорией и Салаирским кряжем. Данная территория отнесена к Кемеровской области. Сокращение «Кузбасс» — это второе название области. Там добывают каменный уголь разными методами. На территории этого бассейна расположено 58 шахт и больше 30 разрезов. По качеству топливо «Кузбасса» разнообразное и отнесено к числу лучших углей. Мощность пластов угля, которая преобладает там, от 1,3 до 4,0 метров, но есть и более мощные пласты в 9-15 и даже в 20 метров, а в некоторых местах и до 30 метров. Максимальная глубина таких угольных шахт не превышает 500 метров. Средняя мощность разрабатываемых угольных пластов составляет 2,1 м, но до 25 % шахтной добычи угля приходится на пласты более 6,5 м. 
• Третье место по добыче угля занимает Китай. Крупными месторождениями этого государства считаются те, что расположены в угольном бассейне Шаньсина, в Великой Китайской равнине, в Датун и в Янцзы.
• Большое количество каменного угля добывают и в Австралии – в штатах Новый Южный Уэльс и Квинсленд.
• Крупный добытчик такого полезного ископаемого — Индия, и месторождения там расположены в северо-восточной части страны.
• В месторождениях Саксонии и Саара, Рейн-Вестфалии и Бранденбурга в Германии добывают бурый и каменный уголь на протяжении 150 лет.
• В Украине тоже есть 3 угольных бассейна: Донецкий, Днепровский и Львовско-Волынский. Там добывают антрациты, коксующийся и газовый уголь.
• Достаточно масштабными месторождениями угля считают те, что находятся на территории Канады, Узбекистана, Колумбии, Турции, Северной Кореи, Таиланда, Казахстана, Польши, Чехии и ЮАР.

Как образуется каменный уголь?

Есть 2 теории появления каменного угля.

Читай также:  Первый светофор появился в Лондоне, и он был двухцветным

Самой популярной из них считается та, которой придерживается множество геологов.

Она подразумевает под собой то, что растения, из которых состоит каменный уголь, скапливались в огромных пресноводных или торфяных болотах на протяжении множества тысяч лет.

Эта теория говорит о росте растительности в местах обнаружения ископаемого и называется «автохтонной».

Вторая теория основана на том, что пласты каменного угля накапливались из перенесенных из других мест растений, которые и отложились на новом участке при затоплении. Другими словами, уголь возник из перенесенного растительного мусора. Данную теорию называют «аллохтонной».

В любом случае, чтобы образовался каменный уголь, нужно много растительной массы. И лучше, если растительность будет накапливаться в одном месте и не успевать полностью разлагаться. Идеальным местом для этого считается болото. Вода там не обогащена на кислород, в связи с чем возникает препятствие для развития и жизнедеятельности бактерий.

Растительная масса, которая есть в болоте, не успевая полностью сгнивать, спрессовывается отложениями почвы. Таким образом получается торф, который и есть исходным материалом для получения угля.

Следующие пласты почвы будто бы запечатывают торф в земле. В результате этого он полностью лишен доступа кислорода и воды, что превращает его в угольный пласт. Процесс такого типа достаточно длительный.

 

Добыча каменного угля

Добывают уголь закрытым или подземным методом. И это происходит вне зависимости от того, сколько тонн угля находят. Так строятся шахтные стволы и штольни. Шахтные стволы строятся, если глубина залегания каменного угля 45 метров и более. От нее ведутся горизонтальные тоннели в виде штольни.

Есть 2 системы закрытой добычи угля: камерно-столбовая и добыча длинными очистными забоями. Первая система является менее экономичной. Она используется только в тех ситуациях, когда обнаруженные угольные пласты мощные. Вторая система будет намного безопаснее и практичнее. Она позволит извлечь до 80% ископаемого и равномерно доставить уголь на поверхность.

Читай также:  Факт детей с зеленой кожей документально зафиксирован

Открытый метод применяется в тех ситуациях, когда уголь залегает неглубоко. При этом вначале проводится анализ твердости почвы, выясняется уровень выветриваемости и слоистость покрывающего слоя.

Если грунт над угольными пластами мягкий, то достаточно будет применения бульдозера и скрепера. Если верхний пласт толстый, то пригоняются экскаваторы и драглайны. Пролегающий над каменным углем мощный слой твердой породы взрывается.

Это простое объяснение добычи угля для детей.

Применение каменного угля

• Сам уголь считается хорошим топливом.
• В металлургической промышленности используют уголь для выплавки железа.
• Также делают из угля сталь и чугун.
• Полученная после сжигания каменного угля зола используется при производстве строительных материалов, что доказано учеными.
• Из угля после его специальной обработки получается бензол и ксилол, которые используются в производстве лакокрасочных веществ, растворителя и линолеумов.
• Интересным для детей будет то, что при помощи сжижения угля получается первоклассное жидкое топливо.
• Уголь – это также сырье для получения графита и нафталина.

Интересные факты про уголь

1. У чёрного и довольно мягкого сорта каменного угля и у самого твёрдого полезного ископаемого на Земле – алмаза, в основе есть одинаковое вещество – углерод. Отличие их состоит только в расположении атомов в строении вещества.
2. Уголь на дне воды начинается как растительное вещество. В результате он покрывается и глубоко захороняется отложениями, где с течением долгого времени происходят метаморфозные процессы.
3. Примерно 70% всей электроэнергии Китая поступает из каменного угля. В целом, уголь считается производителем около 40% мировой электроэнергии. И об этом говорят не только про уголь интересные факты.
4. Первой мировой угольной шахтой считается та, которая была открыта в Нидерландах в 1113 году. Интересным является то, что она до сегодняшнего момента еще функционирует, потому как запасы данного месторождения ещё не исчерпаны.
5. В Российских недрах есть примерно 4 триллиона тонн каменного угля, что составляет треть от всех его мировых запасов.
6. Есть специальная методика перевоплощения угля в жидкое топливо. Для этого полезное ископаемое насыщается водородом.
7. Каменный уголь используют не только в виде топлива. Из него добываются такие минералы как: свинец и сера.
8. Именно каменный уголь считается первым полезным ископаемым топливом, которое и стало использоваться человечеством.
9. В угле обычно присутствуют и морские ископаемые, такие как: моллюски, брахиоподы и рыбы. В угольных пластах также можно встретить и шарики — округлые скомканные массы, которые прекрасно сохранились от ископаемых растений и животных. К примеру, маленький морской червь кольчатый часто обнаруживается прикрепленным к растениям в каменном угле, добытом на территории Европы и Северной Америки. 
10. Самые интересные находки в слоях угля — это стволы деревьев, которые залегают вертикально. Они часто пересекают большие толщи пород перпендикулярно к напластованию угля. Деревья в данном необычном для них вертикальном положении часто встречаются в угольных пластах, связанных с угольными отложениями, а несколько реже — в самом угле. Множество людей придерживаются того мнения, что уголь и стволы деревьев имеют способность перемещаться.
11. На территории Украины сосредотачивается до 5% всего мирового запаса каменного угля.

Читай также:  Интересные факты о зиме, снег, снежинки, снежные лавины Загрузка… «Гармонии морей» – самый большой корабль в мире в пять раз тяжелее «Титаника»Интересные факты о самолетах, история авиации, первые самолеты, видыМрамор, состав, виды, свойства, применение, интересные фактыВ США закон разрешал отправлять маленьких детей по почтеИнтересные факты о сне и сновидениях, как спали гении, бессонницаКто и зачем организовал кладбище трамваев в Пенсильвании и чем оно привлекательноИнтересные факты о минералах, происхождение, применение, свойстваИнтересные факты о зиме, снег, снежинки, снежные лавины

Источник: https://fanfact.ru/kamennyi-ugol/

Каменный уголь: происхождение, виды и свойства

В результате переработки из этого материала получают редкие и ценные металлы, коксовый газ, фенолы, ароматические углеводороды, медикаменты и множество другой важной для человека продукции.

Происхождение

Так откуда же на Земле появился каменный уголь?

Для образования этого природного богатства понадобились миллионы лет. Исходным сырьем для него послужили различные органические остатки отмерших растений и животных, которые накапливались на дне крупных доисторических водоемов.

В условиях высокой влажности и недостатка кислорода они постепенно разлагались и превращались в торф, прессовавшийся под толщей воды и песка, а затем отвердевали, образуя залежи угля. Процесс этот происходил в течение длительного времени – по оценкам ученых, возраст самого «молодого» пласта каменного угля составляет не менее 40 миллионов лет.

Сегодня самые крупные месторождения этого ископаемого в России разрабатывают на юго-востоке Якутии, в республиках Тыва и Хакассия. Активная добыча ведется у горного хребта Алатау, в Кузнецком и Печорском угольных бассейнах, а также в Ростовской области. Конечно, запасы каменного угля не безграничны, но по мнению экспертов их хватит еще минимум на 270 лет.

Виды угля

Каменный уголь – это промежуточное полезное ископаемое, которое находится между бурым углем и антрацитом. Он залегает на глубине около 3 км и содержит около 70-80% углерода, благодаря чему выделяет большое количество тепла при горении. Именно в эту категорию входит широко использующийся для отопления длиннопламенный уголь.

Антрацит представляет собой самую твердую и плотную породу с максимальным содержанием углерода. Он гораздо древнее, чем каменный уголь: возраст таких пластов превышает 280 миллионов лет, а глубина залегания достигает 6 км. Антрацит обладает самой высокой температурой горения, а содержание углерода в нем максимально и может доходить до 98%.

Бурый уголь – это частично сформированная молодая порода, залегающая на глубине около 1 км. Она имеет более низкие эксплуатационные свойства и невысокую температуру горения. Структура этого ископаемого рыхлая и нестойкая, а счет чего его фракции часто крошатся во время транспортировки.

• Уголь также классифицируют по размерам. В зависимости от маркировки он может быть:
• П (плитным) – разделенным на крупные куски более 10 см.

К (крупным) – в кусках размером 5-10 см.О (орех) – уголь в фракциях средней (от 2,5 до 5 см) величины.М (мелкий) – поделен на фракции от 1,3 до 2,5 см.С (семечко) – уголь длительного тления размером от 0,6 до 1,3 см.Ш (штыб) – угольная пыль, из которой обычно делают брикеты.

Если продукт маркирован буквой Р (рядовой), это означает, что в мешке находится несортированная порода, состоящая из фракций разного размера.

Свойства

К наиболее важным характеристикам каменного угля относятся:

• Теплота сгорания.
• Зольность.
• Влажность.

Теплоту сгорания также называют калорийностью угля. Этот параметр измеряется в кКал/кг и показывает, сколько тепла выделяет единица топлива в процессе горения. Самый низкий показатель свойственен бурому углю, а самый высокий – антрацитам. У них теплота сгорания может достигать 8600 кКал/кг.

Зольность – измеряющаяся в процентах величина, отражающая количество содержащихся в породе негорючих примесей. Чем больше золы остается в печи после сжигания угля, тем ниже он считается по качеству. Как правило, у каменного угля этот параметр составляет 15-18%.

Если влажность фракций выше, материал будет более тяжелым, что напрямую скажется на расходах на его транспортировку. Кроме того, зимой он может смерзаться, а из-за выделяющихся при горении испарений для отопления потребуется увеличить количество топлива.

Рекомендации по хранению

Чтобы уголь не потерял свои первоначальные свойства, хранить его следует в прохладном и сухом помещении, вдали от прямых солнечных лучей. Во время хранения необходимо контролировать и температуру окружающей среды: если она превысит 40 градусов, в породе запустятся окислительные процессы, которые могут привести к самопроизвольному возгоранию топлива.

1. Обзор был подготовлен Ногинским Топливным Предприятием уголь-москва.рф
2. Для вас подготовлена скидка 500р по промокоду УГОЛЬМОСКВАРФ2019

Источник: https://expert.ru/2019/03/29/kak-vyibrat-ugol-dlya-otopleniya/