Полезные ископаемые: каменный уголь

Каменный уголь – полезное ископаемое сообщение доклад

Каменный уголь – первое полезное ископаемое, которые человек начал использовать в качестве топлива. Вплоть до 60-х годов прошлого века каменный уголь являлся основным источником энергии. В настоящее время его используют на металлургических предприятиях для получения чугуна.

Каменный уголь представляет собой изменившееся в природных условиях органическое вещество. Это осадочная порода, образовавшаяся из остатков растений: древовидных папоротников, плаунов, хвощей и первых представителей голосеменных. Для того, чтобы образовался каменный уголь, растительная масса должна оседать без доступа к ней кислорода. Такие условиями обладали торфяные болота.

Более 300 млн лет назад болотистые низины покрывали густые леса. В ходе наводнений такие леса часто оказывались похоронены под землей. Растения лишались доступа кислорода, и не были переработаны бактериями гниения. Вследствие чего образовывался торф, который постепенно оседали под толщей земли.

Чем больше становился слой почвы над ним, тем сильнее было давление, сложившиеся внутри растительной массы. Также вместе с давлением росла и температура. Таким образом, углерод, который растения поглощали при жизни, был погребен глубоко в недрах земли. А сильное давление и высокая температура превратили остатки частей растений в каменный уголь.

Так как процесс образование угля имеет растительное происхождение, он называется карбонизацией.

Древние торфяные болота в настоящее время стали местом добычи угля в промышленных масштабах. Чем глубже залежи полезного ископаемого, тем его качество выше. Однако хороший уголь может залегать и на расстоянии всего лишь в километр. Происходит это там, где в течение времени многие слои лежащие поверх угля разрушились.

Каменный уголь добывают двумя основными способами: открытым и шахтовым. Первый способ применяется в том случае, если осадочная порода залегает на небольшом расстоянии от поверхности.

Верхний слой почвы снимают и добывают уголь. Чаще всего качественный уголь добывают в шахтах. Несколько крупных месторождений, находящихся в сравнительно небольших расстояниях друг от друга, называют бассейном.

Самый крупный угольный бассейн в России – Кузбасский.

Доклад 2

Уголь, являющийся одним из важнейших первичных видов топлива, представляет собой полезное ископаемое, в составе которого имеется большое количество углерода. Обычно он бывает коричневого или черного цвета и чаще всего встречается в стратифицированных отложениях. Следует также отметить, что уголь – это горючее вещество растительного происхождения.

Это ископаемое содержит в своем составе около 50% – 70% углеродистого вещества, получаемого путем прессования и затвердевания остатков древних растений, а именно торфяных отложений. Различные типы угля возникают из-за особенностей растительных отложений, из которых он образуется, степени угольной обработки (ранга угля) и количества примесей в его составе.

Хотя большинство углей образуется из слоистых осадочных горных пород, впоследствии они могут подвергаться повышенной температуре и сильному давлению, вызванными магматическими интрузиями или деформациями во время орогенеза, что приводит к развитию антрацита или даже графита.

Хотя концентрация углерода в земной коре не превышает 0,1 %, он необходим для жизни и является основным источником энергии для человечества.

Уголь – богатый природный ресурс, который может быть использован в качестве источника энергии, химического источника, из которого могут быть получены многочисленные синтетические соединения (например, красители, масла, воски, фармацевтические препараты и пестициды), а также в производстве кокса для металлургических процессов. Кроме того, газификация и сжижение угля приводят к появлению газообразного и жидкого топлива, которое можно легко транспортировать (например, по трубопроводу) и свободно хранить в резервуарах.

Каменный уголь изобилует. Если текущие темпы его использования и производства не изменятся, то данный вид ископаемого можно спокойно использовать еще 200 лет. Однако, существует множество проблем, связанных с использованием угля.

К примеру, горные работы, из-за которых каждый год сотни шахтеров теряют жизни или получают серьезные травмы. К числу опасностей также относятся падения крыш, всплески горных пород, пожары и взрывы.

Горючие газы (такие как метан), попавшие на уголь, могут случайно зажечься во время работ. Метан может быть извлечен из угольных пластов посредством процесса гидравлического разрыва.

Кроме того, шахтеры, работающие под землей, часто вдыхают угольную пыль в течение продолжительных периодов времени, что может привести к серьезным проблемам со здоровьем, например, к пневмокониозу.

Вариант 3

В геохронологической истории есть период, называемый «карбон» (углерод). Сотни миллионов лет назад на Земле существовал очень влажный и теплый климат, ставший золотым веком для древесных папоротников. Растения отмирали, падали в неглубокие водоемы, где в условиях недостатка кислорода постепенно гнили.

Со временем влажные участки сменились сухими, покрытыми слоями песка и прочих осадочных пород. Под давлением и воздействием температуры торф превращался в каменный или бурый уголь.

Характеристика:

Горная порода осадочного происхождения обладает высокой плотностью вещества черного, серо-черного цвета. В составе преобладает углерод 75-92%, 15% O2 (кислород) и 1,5% Н (водород). Влажность не превышает 12% отметки.

Угольные пласты линзовидной формы могут залегать на глубины от 10 см 10-100 (и больше) метров. Уголь не обладает магнитными свойствами, но по тепловым близок к теплоизоляторам.

Месторождения:

Донецкий угольный бассейн, Кузбасс (Кемеровская область), Рурский (Германия), Печорский (Европейский север России), Тунгусский (Красноярский край), Ленский (в основном Якутия – Россия), Иллинойский (США), Аппалачский (США).

На территории России наиболее качественный уголь разрабатывают в месторождении Кузнецкий Алатау, где пласты залегают на глубину до 500 м. Ведется добыча открытым и закрытым способом.

Разработка:

1-й способ: карьеры разрабатываются в том случае, когда залежи угля расположены близко к поверхности. Затраты на добычу снижаются, что удешевляет ресурс.

2-й способ: шахты необходимы при глубоком залегании угля. Для шахтеров огромный риск представляет потенциальная возможность обрушения тоннелей и взрыв метана, скапливающегося внизу.

Применение.

Используется в изготовление кокса (сырья для доменных печей металлургических заводов), производстве химической продукции (неафталин, фенол и др.). В дальнейшем удается получить азотные удобрения, пластмассы, синтетические волокна и лакокрасочные изделия.

Новейшее направление в области угольной промышленности – создание жидкого топлива (гидрогенизация угля).

Перевозят уголь железнодорожным транспортом, баржами. Нерентабельность перевозки характерна для бурого угля, сжигаемого зачастую на месте добычи ближайшими ТЭС или ТЭЦ.

Источник: http://sochinite.ru/otvety/okruzhayushchij-mir/kamennyj-ugol-poleznoe-iskopaemoe-soobshchenie-doklad

Доклад-сообщение Уголь полезные ископаемые 3, 4, 5 класс

Уголь – полезное ископаемое, образовавшееся вследствие разложения погибших растений. Углём пользовались ещё наши предки. И до сих пор это полезное ископаемое широко используется. Образно считают, что в чёрном камне законсервирована солнечная энергия.

Виды угля

Существует три вида угля. Все они залегают пластами в недрах Земли.

  1. Антрациты. По своей структуре этот вид очень твёрдый, имеет самую высокую температуру сгорания. Залежи этого угля находятся очень глубоко под землёй.

  2. Каменный уголь. Это самая распространённая разновидность угля в деятельности человека. Им топят печки, из него получают искусственный графит, жидкое топливо, краски, смазочные масла. Добывается как открытым способом, так и закрытым, в шахтах.

  3. Бурый уголь. Сорт образовался из остатков торфа позже всех, поэтому он считается самым молодым. Особенность его в том, что у него очень низкая температура сгорания.

Методы добычи угля

Насколько глубоко под землёй находятся пласты, напрямую будет влиять на способ его добычи. Всего два способа:

  • Открытый способ применяется, когда порода находится не глубоко. Перед тем, как приступить к добыче, проводится анализ почвы на твёрдость, выясняется, насколько выветриваема почва и толщина покрывающего слоя. Отталкиваясь от этого, пригоняется техника для копания. Бульдозеры и скреперы пригоняют для вскапывания мягкого грунта. Экскаваторы и драглайны для толстого слоя. Производят взрыв мощного слоя породы.
  • Закрытый способ применяют, когда уголь находится глубоко. Для добычи строят штольни и шахты. Если глубина достигает более 45 метров, строят шахтные стволы. От неё ведут штольни – горизонтальные тоннели.

Такой способ имеет две системы добычи ископаемого: длинными очистными забоями или же камерно-столбовая. Вторая система менее экономична. Первая гораздо безопаснее и эффективнее. Благодаря ей можно извлекать до 79 процентов угля и равномерно доставить его на поверхность.

Происхождение полезного ископаемого

Когда давно на нашей планете был влажный тёплый климат, в котором развивалась разная растительность. Именно из неё и образовался каменный уголь. Под мощным прессом воды, пород и песка, растительность медленно разлагалась. Вся эта масса начала затвердевать под воздействием огромных температур, после чего всё превратилось в привычный для нас каменный уголь.

Крупные месторождения угля

Угольным бассейном называют место, где залегает уголь. Во всём мире насчитывается свыше 3,5 тыс. угольных бассейнов. Суммарно площадь всех бассейнов занимает 14,9 % земной суши. Страной, в которой больше всего находится залежей угля, является США.

Мировой запас там составляет 23%. Следующей страной является Россия, в которой находится около 13% мирового запас. С 11 процентами следующим третьим лидером идёт Китай. В Соединённых Штатах, Аппалачский бассейн – место, с самыми крупными залежами во всём мире.

1600 миллиардов тонн – запасы этого месторождения.

В нашей стране самым большим бассейном является Кузнецкий. Место положения – Кемеровская область. По его запасам насчитывают около 640 млрд. тонн.

Использование угля

Область использования полезного ископаемого огромна

  • Из него добывают свиней, серу, ванадий, цинк.
  • Его применяют в качестве топлива.
  • Расходуется для выплавки металлов.
  • Из угля выводятся вещества, которые необходимы для производства лаков и красок, а так же других продуктов – бензол и ксилол.
  • Его сжигают и получают жидкое топливо.

На сегодняшний день, в результате хим. обработки, изготавливают более 400 различных видов промышленных продуктов.

Доклад Уголь полезные ископаемые сообщение

Природное полезное ископаемое, такое как уголь, использовали, с древних времен и по сей, день в качестве незаменимого топлива. Цвет характерный ему от черного к серо-черному, иного преобладает глянцевый блеск. Размер и форма преобладает разнообразная от мелкого размера к крупному размеру угля.

Как образуется уголь?

Начало его лежит глубоко под землей. А начало образования угля произошло из-за остатков древних растений, которые находились очень глубоко под земле, это было более 300 миллионов лет тому назад.

Так как растения находились, под толстым слоем земли без поступления воздуха и на него воздействовала, довольно большая температуры, постепенно эти растения начинали приобретать вид в торфа.

По истечению не малого времени, торф терял влагу и газ, и подвергался прессованию, постепенно приобретал вид и свойства угля.

Из чего состоит уголь?

В состав угля входит углерод, водород, кислород, зола и сера. Уголь хоть и выглядит довольно крепким, но являться очень хрупким и легко разбивается на маленькие кусочки. Для того чтобы уголь дошел до людей, для этого понадобиться приложить не мало усилий и времени.

В случае если уголь расположен не глубоко под землей, а можно сказать что на поверхности, то его могли, добывать на поверхности не подгружаясь, под землю. Его вывозят при помощи специальной техники.

А если уголь находиться на глубине более одного километра, то в таком случае его добывают при помощи подземных шахт, где с помощью шахтеров уголь добывается и отправляется в реализацию для дальнейшего его использования по назначению.

Делая вывод, можно сказать, что такое природное ископаемое как уголь, очень ценное и нужное. Его используют в бытовых условия для отопления многих помещений, а так же государственных предприятий, а так же это ископаемое применяют в металлургии и химической промышленности. Это черное золото для человечества просто незаменимое.

3, 4, 5 класс, окружающий мир

Читайте также:  Минералы: изумруд (драгоценный камень)

Популярные доклады

  • Сообщение-доклад Белый носорог красная книга 4 классНаверное, каждый из нас знает кто такой белый носорог. Видеть его приходилось, к сожалению не многим. Это связано с тем, что данный вид встречается на сегодняшний день очень редко. Еще до недавнего времени белые носороги обитали в Африке, Судане, Намибии,
  • Доклад на тему Ладожское озеро сообщениеВсем известно, что многие уголки России славятся прекрасным природным ландшафтом, состоящим из красивейших рек, озер и морей. Ладожское озеро является одним из таких притягательных мест.
  • Сообщение-Доклад Япония 2, 3, 4 класс, окружающий мир, краткоЯпония – группа состоящая из 6800 островов (Японский архипелаг), которая находится на востоке Азии. Несмотря на относительно маленькие размеры (377 000 км²) эта страна занимает 10-ое место в мире по населению.

Источник: https://more-dokladov.ru/doklad-soobshchenie/geografiya/poleznyie-iskopaemyie-ugol-3-4-5-klass

Как образовался каменный уголь?

Каменный уголь – природное топливо, которым природа щедро наградила человечество.

Каждый знает, что при горении “черное золото” выделяет большое количество тепла и используется для отопления, а добывают уголь в шахтах глубоко под землей.

Попробуем разобраться, как полезное ископаемое органического происхождения оказалось в недрах земной коры? Как, в результате каких процессов, образовался каменный уголь?

1

Образование торфа

Большая часть залежей каменного угля начало свое формирование в далеком палеозое. В это время на Земле царствовали древовидные папоротники, хвощи, плауны, голосеменные растения, их отпечатки и окаменелости до сих пор встречаются в земной коре, поэтому растения с прошлых геологических периодов называют ископаемыми.

Растения палеозоя, пройдя жизненный цикл скапливались в виде органических остатков на дне водоемов, которыми была покрыта большая часть земной поверхности.

 Они накрывались землей, пеплом, лавой, подвергались полному или частичному разложению под действием физических и химических процессов, превращаясь в торф, а затем в каменный уголь.

 Растения с большой вегетативной массой разлагались с выделением газа метана и сероводорода, которые способствовали слеживанию и отвердению растительных останков. Под слоем воды и осадочных пород кислорода было незначительное количество, что являлось одним из основных факторов образования угля.

2

Процесс углеобразования – бурый уголь

Понадобилось свыше 300 миллионов лет, чтобы осуществился процесс углефикации. И сейчас на земле есть огромные залежи торфа, но чтобы образовался каменный уголь, необходимы определенные условия:

  • высокое давление
  • высокая температура
  • сотни миллионов лет

Первоначально из торфа формировался бурый уголь – лигнит с малым содержанием углерода, еще не уголь, но уже не торф. Рыхлый, бурого цвета уголь больше напоминал торф и до сегодняшнего времени образуется на болотистых местностях из камыша, осоки внутри огромных торфяников.

В нем можно найти останки ископаемых и современных растений, которые не успели окончательно разложиться. Это самый молодой уголь, тот самый, который мы используем, как активированный уголь в таблетках.

Его применяют в качестве топлива для котлов, как минеральное удобрение и добавка для производства асфальта.

Бурый уголь с большим содержанием углерода до 70% – твердая порода черно-бурого цвета, без следов ископаемых растений. Под действием термо- и бародинамических процессов, при высокой температуре и давление, лигнин превращается в более крепкий и теплоемкий бурый уголь, сгорающий с выделением большое количество тепла.

3

Процесс углеобразования – каменный уголь

Каменный уголь формируется из бурого, правда не всегда, а только тогда, когда возникают тектонические движения земной коры и пласты бурого угля погружаются глубоко под землю. Здесь происходит его встреча с магмой под высоким давлением.

В результате количество углерода в угле увеличивается, а попутных природных газов и влаги уменьшается. Если посмотреть его под микроскопом можно найти мельчайшие частички растений. Таким образом, в течение многих миллионов лет бурый уголь превращался в каменный с большим содержанием углерода.

Самый лучший каменный уголь – антрацит, он блестящий, черного цвета. При его горении выделяется большое количество тепла.

По всему миру ведется большая добыча каменного угля. Самая мощная угольная промышленность в КНР, но также много добывают угля в США, Индии, России. Существует открытый и закрытый шахтный способ добычи угля.

Несмотря на современное оборудование и технику, без тяжелой и опасной работы шахтера невозможно обойтись. Работа в шахте связана с травматизмом и болезнями, а добыча открытым путем наносит вред природе.

Есть альтернативные виды топлива – мазут, газ, электричество, но добыча угля до наших дней – выгодное производство, приносящее большую прибыль.

Источник: https://sovetclub.ru/kak-obrazovalsya-kamennyj-ugol

Каменный уголь: образование в недрах Земли. Источники и процесс образования каменного угля :

В данной статье представлена информация об одной интересной осадочной породе, являющейся источником большого экономического значения. Эта удивительная по истории своего возникновения порода называется “каменный уголь”.

Образование его довольно любопытно. Следует отметить, что, несмотря на то, что порода эта составляет менее одного процента всех существующих на земле осадочных пород, она имеет большое значение во многих сферах жизни людей.

Общая информация

Каким образом формировался каменный уголь? Образование его включает в себя многие процессы, происходящие в природе.

Появился каменный уголь на Земле примерно 350 млн лет назад. Если объяснить по-простому, произошло это следующим образом. Стволы деревьев, падая в воду с прочей растительностью, постепенно образовывали огромные слои органической неразложившейся массы.

Ограниченный доступ кислорода не давал разложиться и сгнить этому месиву, которое постепенно под своим весом погружалось все глубже.

В течение длительного времени и в связи со смещением пластов земной коры эти слои ушли на значительную глубину, где под воздействием повышенных температур и большого давления произошло преобразование данной массы в уголь.

Ниже более подробно рассмотрим, как появился каменный уголь, образование которого очень интересно и любопытно.

Виды угля

На современных угольных месторождениях мира добывают разные виды каменного угля:

1. Антрациты. Это самые твердые сорта, добываемые с больших глубин и имеющие самую большую температуру сгорания.

2. Каменный уголь. Многие его сорта добываются открытым способом и в шахтах. Данный вид самый распространенный в сферах деятельности человека.

3. Бурый уголь. Это самый молодой вид, образовавшийся из остатков торфа и обладающий самой низкой температурой сгорания.

Все перечисленные формы каменного угля залегают пластами, а места их скопления называют угольными бассейнами.

Теории происхождения угля

Что такое каменный уголь? Проще говоря, данная осадочная порода представляет собой накопленные, со временем уплотненные и переработанные растения.

Существуют две теории, более популярной из которых является та, которой придерживаются многие геологи. Она заключается в следующем: растения, из которых состоит каменный уголь, скапливались в больших торфяных или пресноводных болотах в течение многих тысяч лет. Данная теория предполагает рост растительности в месте обнаружения пород и имеет название “автохтонная”.

Другая теория основывается на том, что угольные пласты накопились из перенесенных из других мест растений, которые и отложились на новом участке в условиях затопления. Иными словами, уголь произошел из перенесенного растительного мусора. Вторая теория называется аллохтонной.

В обоих случаях источник образования каменного угля – растения.

Почему этот камень горит?

Основной химический элемент в угле, обладающий полезными свойствами, – углерод.

В зависимости от условий образования, процессов и возраста пластов каждое месторождение каменного угля содержит свой определенный процент углерода.

Данный показатель и определяет качество природного топлива, поскольку уровень теплоотдачи связан напрямую с количеством окисляемого в процессе горения углерода.

Чем выше теплота сгорания данной породы, тем она наиболее пригодна в качестве источника тепла и энергии.

Что такое каменный уголь для людей всего мира? В первую очередь это самое лучшее топливо, пригодное для разных сфер жизнедеятельности.

Об окаменелостях в угле

Виды растений ископаемых, обнаруживаемых в угле, не подтверждают автохтонную теорию происхождения.

Почему? Например, деревья плауны и папоротники гигантские, характерные для угольных отложений Пенсильвании, могли произрастать в болотистых условиях, в то время как другие ископаемые растения того же бассейна (хвойное дерево или гигантский хвощ и пр.) предпочитали более просушенные почвы, а не болотистые места. Выходит, что они были перенесены каким-то образом в эти места.

Как появился каменный уголь? Образование в природе его удивительно. В угле часто встречаются и морские ископаемые: моллюски, рыбы и брахиоподы (или плеченогие).

В пластах угля также встречаются угольные шарики (округлые скомканные массы прекрасно сохранившихся ископаемых растений и животных, в том числе и морских).

Например, маленький морской червь кольчатый обычно обнаруживается прикрепленным к растениям в углях Северной Америки и Европы. Относятся они к каменноугольному периоду.

Залегание в угольных осадочных породах морских животных вперемежку с неморскими растениями говорит о том, что смешались они в процессе перемещения. Удивительные и длительные процессы происходили в природе, прежде чем окончательно сформировался каменный уголь. Образование его именно таким образом подтверждает аллохтонную теорию.

Удивительные находки

Наиболее интересные находки в слоях угля – это стволы деревьев, вертикально залегающих. Они часто пересекают огромные толщи пород перпендикулярно к напластованию угля. Деревья в таком вертикальном положении нередко встречаются в пластах, связанных с угольными отложениями, а чуть реже – в самом угле. Многие придерживаются мнения о перемещении и стволов деревьев.

Удивительным является то, что осадочные породы должны были настолько быстро накапливаться, чтобы покрыть эти деревья до того, как они испортились (сгнили) и упали.

Вот такая довольно интересная история формирования породы под названием каменный уголь. Образование в недрах земли подобных слоев является поводом для дальнейших исследований в поисках ответов на многочисленные вопросы.

Откуда глыбы в угле?

Впечатляющей внешней особенностью угля является содержание в нем огромных глыб. Эти крупные глыбы на протяжении уже более ста лет обнаруживаются в угольных пластах многих месторождений.

Средний вес 40 глыб, собранных в месторождении угля Западной Вирджинии, составлял около 12 фунтов, а крупнейший – 161 фунт.

Причем многие из них представляли собой метаморфическую или вулканическую породу.

Исследователь Прайс предположил, что они могли перенестись в месторождение каменного угля в Вирджинии издалека, вплетаясь в корни деревьев. И данное заключение тоже поддерживает аллохтонную модель образования угля.

Заключение

Множество исследований доказывают истинность именно аллохтонной теории формирования каменного угля: наличие останков наземных и морских животных и растений подразумевает их перемещение.

Также исследования доказали, что метаморфизм данной породы не требует длительного времени (миллионы лет) воздействия давления и тепла – он может образоваться и в результате быстрого нагревания. А вертикально расположенные в угольных осадках деревья подтверждают довольно быстрое накопление остатков растительности.

Источник: https://www.syl.ru/article/292247/kamennyiy-ugol-obrazovanie-v-nedrah-zemli-istochniki-i-protsess-obrazovaniya-kamennogo-uglya

Каменный уголь. Свойства, добыча и применение каменного угля

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.

Уехали все. Остался лишь перерытый остров и постройки на нем. Туристы и японцы зовут Хасиму призраком.

Остров наглядно показывает важность каменного угля, невозможность человечества жить без него. Альтернативы нет.

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

Описание и свойства каменного угля

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 каменного 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.

Ископаемый каменный уголь антрацитового типа – полностью сформировался. Он плотнее, тверже,  чернее, блестит.

Чтобы бурая порода стала такой, требуются 40 000 000 лет. В антраците велика доля углерода – около 98%.

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

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 проблемен. 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.

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.

Каменный уголь купить 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/kamennyj-ugol-svojstva-dobycha-i-primenenie-kamennogo-uglya/

Каменный уголь

«Таят в себе недра Земли: синий лазурит, зелёный малахит, розовый родонит, сиреневый чароит… В пёстрой гамме этих и многих других минералов ископаемый уголь выглядит, конечно, скромно».

Так пишет Эдвард Мартин в своем труде «История кусочка каменного угля», и с ним нельзя не согласиться. Но учитывая пользу, которую уголь приносит людям с незапамятных времен, на это высказывание смотришь совсем другим взглядом.

Содержание:

1. Происхождение

2. Запасы

3. Добыча. Способы добычи

4. Свойства

5. Классификация. Маркировки

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).

Содержание 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.

Источник: www.defro.ru

Источник: http://ecogoroshek.ru/kamennyj-ugol

Как образуется каменный уголь

Почти 200 лет назад гениальный русский ученый М. В. Ломоносов совершенно правильно объяснил образование ископаемого угля из растительных остатков подобно тому, как образуется теперь торф.

Ломоносов указал и условия, необходимые для превращения торфа в уголь: разложение растительности «без вольного воздуха», высокая температура внутри Земли и «тягость кровли», т. е.

давление горных пород.

Нужно очень много времени, чтобы торф превратился в каменный уголь. Торф накапливается в болоте, а сверху болото зарастает все новыми и новыми слоями растений. На глубине торф постоянно изменяется. Сложные химические соединения, из которых состоят растения, распадаются на более простые.

Одна часть растворяется и уносится с водой, другая переходит в газообразное состояние: углекислый и светильный газ — метан (этот же газ горит и в наших плитах). Большую роль при образовании угля играют грибки и бактерии, населяющие все торфяники. Они помогают разрушению растительной ткани.

В процессе этих изменений торфа в нем накапливается наиболее стойкое вещество — углерод. Видоизменяясь, торф становится все более и более богатым углеродом.

Лес каменноугольного периода

Накопление углерода в торфе происходит без доступа кислорода, иначе углерод, соединяясь с кислородом, превратился бы полностью в углекислый газ и улетучился. Образующиеся слои торфа вначале изолируются от кислорода воздуха покрывающей их водой, затем вновь возникающими слоями торфа.

Так постепенно идет процесс превращения торфа в ископаемый уголь. Различают несколько основных видов ископаемого угля: лигнит, бурый уголь, каменный уголь, антрацит, богхед и др.

Наиболее похож на торф лигнит — рыхлый уголь бурого цвета, не очень давнего происхождения. В нем ясно видны остатки растений, главным образом древесины (откуда и самое название «лигнит», что означает «деревянный»). Лигнит — это древесный торф.

В современных торфяных болотах умеренной полосы торф образуется преимущественно из торфяного мха, осоки, камыша, но в субтропической полосе земного шара, например в лесных болотах Флориды в США, образуется и древесный торф, очень похожий на ископаемый лигнит.

При более сильном разложении и изменении растительных остатков создается бурый уголь. Цвет у него темно-бурый или черный; он крепче лигнита, в нем реже встречаются остатки древесины и разглядеть их труднее. При горении бурый уголь дает больше тепла, чем лигнит, так как он богаче углеродом.

Бурый уголь со временем не всегда превращается в каменный. Известно, что бурый уголь Подмосковного бассейна одного и того же возраста, что и каменный уголь на западном склоне Урала (Кизеловский бассейн).

Процесс превращения бурого угля в каменный происходит лишь тогда, когда слои бурого угля опускаются в более глубокие горизонты земной коры или происходят процессы горообразования. Для превращения бурого угля в — каменный или антрацит нужна очень высокая температура и большое давление в недрах Земли.

В каменном угле уже только под микроскопом видны остатки растений; он тяжелый, блестит и часто бывает очень крепким. Некоторые сорта каменного угля сами или вместе с другими сортами коксуются, т. е. превращаются в кокс.

Кусок породы из угольного месторождения с отпечатком ископаемого растения.

Наибольшее количество углерода содержит черный блестящий уголь — антрацит. Найти в нем остатки растений можно только под микроскопом. При сгорании антрацит дает тепла больше, чем все другие сорта угля.

Богхед — плотный черный уголь с раковистой поверхностью излома; при сухой перегонке дает большое количество каменноугольного дегтя — ценного сырья для химической промышленности. Богхед образуется из водорослей и сапропеля.

Чем дольше уголь лежит в земных пластах и чем сильнее он подвергается давлению и действию глубинного жара, тем больше в нем углерода. В антраците около 95% углерода, в буром угле — около 70%, а в торфе от 50 до 65%.

В болото, где первоначально накапливается торф, обычно вместе с водой попадают глина, песок и различные растворенные вещества. Они образуют минеральные примеси в торфе, которые потом остаются и в угле. Эти примеси нередко дают прослои, разделяющие пласт угля на несколько слоев. Примесь загрязняет уголь и затрудняет его разработку.

При сжигании угля все минеральные примеси остаются в виде золы. Чем лучше уголь, тем меньше в нем должно быть золы. В хороших сортах угля ее всего несколько процентов, но иногда количество золы достигает 30-40%. Если золы больше 60%, то уголь вообще не горит и не годится на топливо.

Угольные пласты бывают разные не только по своему составу, но и по строению. Иногда весь пласт во всю толщину состоит из чистого угля. Значит, он образовался в торфяном болоте, куда почти не попадала вода, загрязненная глиной и песком. Такой уголь можно сразу сжигать.

Чаще же пласты угля чередуются с глинистыми или песчаными прослойками. Такие пласты угля называются сложными.

В них, например, на пласт в 1 м мощностью приходится нередко 10-15 прослоев глины по нескольку сантиметров толщиной каждый, а на долю чистого угля приходится всего 60-70 см; при этом уголь может быть очень хорошего качества.

Чтобы получить из угля топливо с малым содержанием посторонних примесей, уголь обогащают. Из шахты породу сразу отправляют на обогатительную фабрику. Там добытую в шахте породу в особых машинах дробят на мелкие куски, а затем отделяют от угля все глинистые комочки. Глина всегда тяжелее угля, поэтому смесь угля с глиной промывают струей воды.

Силу струи выбирают такую, чтобы она выносила уголь, а более тяжелая глина оставалась бы внизу. Затем воду с углем пропускают через частую решетку. Вода стекает, и уголь, уже чистый, лишенный глинистых частичек, собирается на поверхности решетки. Такой уголь называется обогащенным. Золы останется в нем совсем немного.

Случается, что зола в угле оказывается не вредной примесью, а полезным ископаемым. Так, например, тонкая, глинистая муть, приносимая в болото ручьями и речками, нередко образует прослои ценной огнеупорной глины. Ее специально разрабатывают или собирают золу, остающуюся после сгорания угля, а затем используют для изготовления фарфоровой посуды и других изделий.

Иногда в золе угля находят германий .

Источник: http://de-ussr.ru/zemnaya-kora/sokrovisha-nedr/kam-ugol.html

Ссылка на основную публикацию