Как образуется каменный уголь. Каменный уголь

Принято считать, что основные залежи ископаемого каменного угля сформировались преимущественно в отдельный период времени, когда на Земле сложились наиболее благоприятные для этого условия. По связи этого периода с углем он и получил свое название каменноугольного периода, или карбона (от англ. «carbon» – «уголь»).

Начало карбона, по мнению ученых, знаменуется значительным изменением условий на поверхности планеты – климат стал существенно более влажным и теплым, чем в предыдущий период.

В бесчисленных лагунах, дельтах рек и топях воцарилась буйная тепло- и влаголюбивая флора. В местах ее массового развития скапливались колоссальные количества торфообразного растительного вещества, и, со временем, под действием химических процессов, они преобразовывались в обширные залежи каменного угля.

В пластах угля часто встречаются (как считают геологи и палеоботаники) «прекрасно сохранившиеся остатки растений, свидетельствующие о том», что в ходе каменноугольного периода на Земле появилось много новых видов флоры. Это было буквально время буйства растительной зелени.

Рис. 202. Восход солнца в лесу карбона

Процесс же образования каменного угля чаще всего описывается так:

«Каменноугольной эта система называется потому, что среди ее слоев проходят наиболее мощные прослойки каменного угля, какие известны на Земле. Пласты каменного угля произошли благодаря обугливанию остатков растений, целыми массами погребенных в наносах. В одних случаях материалом для образования углей служили скопления водорослей, в других – скопления спор или иных мелких частей растений, в третьих – стволы, ветви и листья крупных растений».

С течением времени в подобных органических останках, как полагают, ткани растений медленно теряют часть составляющих их соединений, выделяемых в газообразном состоянии, часть же, и особенно углерод, прессуются тяжестью навалившихся на них осадков и превращаются в каменный уголь. Сначала торф превращается в бурый уголь, затем в каменный уголь и наконец в антрацит. Происходит все это при высоких температурах.

«Антрациты – угли, которые изменены действием жара. Куски антрацита переполнены массою мелких пор, образованных пузырьками газа, выделявшегося при действии жара за счет водорода и кислорода, содержавшихся в угле. Источником жара, как полагают, могло быть соседство с извержениями базальтовых лав по трещинам земной коры».

Как считается, под давлением наслоений осадков толщиной в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.

В заключение отметим, что в целом ряде источников цепочку «торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит» дополняют графитом и даже алмазом, получая в итоге цепь преобразований: «торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит – графит – алмаз»…

Огромное количество углей, которые вот уже более столетия питают мировую индустрию, по «общепринятому» мнению, указывает на громадную протяженность болотистых лесов каменноугольной эпохи.

Рис. 203. Добыча каменного угля в открытом разрезе

Против приведенной выше так называемой биогенной (органической) версии происхождения каменного угля активно выступают креационисты, которых возраст угольных пластов в сотни миллионов лет никак не устраивает, поскольку он противоречит текстам Ветхого Завета. Они тщательно собирают аргументы, указывающие на противоречия между этой теорией и реальным характером залегания угольных пластов. И если абстрагироваться от приверженности креационистов версии слишком короткой истории нашей планеты (всего не более десятка тысяч лет, как следует из Ветхого Завета) следует признать, что целый ряд их аргументов весьма серьезен. Например, они подметили такую довольно часто встречающуюся странную особенность месторождений каменного угля как непараллельность его разных слоев.

«В чрезвычайно редких случаях пласты каменного угля залегают параллельно друг другу. Почти что все залежи каменного угля в какой-то момент разделяются на два и более отдельных пласта. Объединение уже почти расколотого пласта с другим, расположенным выше, время от времени проявляется в залежах в виде Z-образных соединений. Трудно себе представить, как два расположенных друг над другом пласта должны были возникнуть благодаря отложению росших и сменивших друг друга лесов, если они связаны друг с другом скученными группами складок или даже Z-образными соединениями. Связующий диагональный пласт Z-образного соединения является особенно ярким доказательством того, что оба пласта, которые он связывает, изначально были образованы одновременно и являли собой один пласт, теперь же являются двумя параллельно расположенными друг над другом горизонталями окаменелой растительности» (Р.Юнкер, З.Шерер, «История происхождения и развития жизни»).

Подобные складки и Z-образные соединения в корне противоречат «общепринятому» сценарию происхождения каменного угля. И в рамках этого сценария складки и Z-образные соединения абсолютно не находят объяснения. А ведь речь идет об эмпирических данных, встречающихся повсеместно!..

Рис. 204. Z-образные соединения угольных пластов в районе Оберхаузена-Дуйсбурга

Более детально с аргументами против биогенной версии образования каменного угля можно ознакомиться в моей книге «Сенсационная история Земли», которая уже упоминалась ранее. Мы же здесь приведем лишь еще один факт, на который креационисты не обратили внимания, но который является просто «убийственным» для «общепринятой» теории.

Посмотрим на бурый и каменный уголь с позиций химического состава.

При добыче угля серьезное значение имеет содержание в нем минеральных примесей, или так называемая «зольность», которая колеблется в широких пределах – от 10 до 60%. Так, зольность углей Донецкого, Кузнецкого и Канско-Ачинского бассейнов равна 10-15%, Карагандинского – 15-30%, Экибастузского – 30-60%.

А что такое «зольность»?.. И что представляют из себя эти самые «минеральные примеси»?..

Помимо глинистых включений, появление которых в процессе накопления исходного торфа (если придерживаться версии образования угля именно из торфа) вполне естественно, среди примесей чаще всего упоминается… сера!

«В процессе торфообразования в уголь попадают разные элементы, бóльшая часть которых концентрируется в золе. Когда уголь сгорает, сера и некоторые летучие элементы выделяются в атмосферу. Относительное содержание серы и золообразующих веществ в угле определяют сортность угля. В высокосортном угле меньше серы и меньше золы, чем в низкосортном, поэтому он пользуется бóльшим спросом и дороже.

Хотя содержание серы в углях может меняться от 1 до 10%, в большинстве углей, используемых в промышленности, ее содержание составляет 1-5%. Однако примеси серы нежелательны даже в небольших количествах. Когда уголь сгорает, бóльшая часть серы выделяется в атмосферу в виде вредных загрязняющих веществ – оксидов серы. Кроме того, примесь серы оказывает негативное влияние на качество кокса и стали, выплавленной на основе использования такого кокса. Соединяясь с кислородом и водой, сера образует серную кислоту, корродирующую механизмы работающих на угле тепловых электростанций. Серная кислота присутствует в шахтных водах, просачивающихся из отработанных выработок, в шахтных и вскрышных отвалах, загрязняя окружающую среду и препятствуя развитию растительности».

И вот тут возникает очень серьезный вопрос – а откуда в каменном угле появилась сера?!. Точнее: откуда она появилась в таком большом количестве?!. Вплоть аж до десяти процентов!..

Рис. 205. На торфяном болоте

Готов биться об заклад – даже при своем далеко не полном образовании в области органической химии – в древесине подобных количеств серы никогда не было и быть не могло!.. Ни в древесине, ни в другой растительности, которая могла бы стать основой торфа, в дальнейшем преобразовавшегося в уголь!.. Там серы меньше на несколько порядков!..

Более того. Если набрать в поисковой системе сочетание слов «сера» и «древесина», то чаще всего высвечиваются всего два варианта, оба из которых связаны с «искусственно-прикладным» использованием серы – для консервации древесины и для борьбы с вредителями. В первом случае используется свойство серы кристаллизоваться – она закупоривает поры дерева и при обычной температуре из них не удаляется. Во втором – применение основывается на ядовитых свойствах серы даже в малых ее количествах.

Если серы в исходном торфе было так много, то как могли вообще расти деревья, его образовавшие?.. Или по каким-то непонятным причинам некая «древняя сера», вопреки своему современному поведению, не закупоривала поры древних растений?..

И как вместо того, чтобы повымирать, наоборот чувствовали себя более чем уютно все те насекомые, которые плодились в каменноугольный период и в более позднее время в неимоверных количествах и питались соком растений, в котором было столько ядовитой серы?.. Впрочем, и сейчас болотистая местность создает для насекомых весьма комфортные условия…

А ведь серы в каменном угле не просто много, а очень много!.. Раз уж речь идет вообще даже о серной кислоте!..

И более того – каменный уголь нередко сопровождают залежи такого полезного в хозяйстве соединения серы как серный колчедан. Причем залежи столь большие, что организуется его добыча в промышленном масштабе!..

«…в Донецком бассейне также добыча угля и антрацита Каменноугольного периода идет параллельно разработке здесь же добываемых железных руд… Серный колчедан – почти постоянный спутник каменного угля и притом иногда в таком количестве, что делает его негодным к употреблению (напр. уголь Московского бассейна). Серный колчедан идет на выработку серной кислоты, из него же путем метаморфизации произошли… железные руды».

Это – уже не загадка. Это – прямое и непосредственное противоречие между теорией образования угля из торфа и реальными эмпирическими данными!!!

Сообщение про каменный уголь может быть использовано при подготовке к уроку. Рассказ про каменный уголь для детей может быть дополнен интересными фактами.

Доклад про каменный уголь

Каменный уголь - это твердое исчерпаемое невосстановимое полезное ископаемое, которое человек использует для получения тепла путем его сжигания. По классификации относится к осадочным горным породам. Уголь, как источник энергии, люди стали использовать еще в древности наравне с дровами.

Как образуется каменный уголь?

Каменный уголь появился на Земле около 300-350 млн лет назад, когда на первобытных болотах пышно росли древовидные папоротники и начали появляться первые голосеменные растения.

Считается, что каменный уголь образовался в результате отложений древесины. Были древние леса, деревья которых накапливались в болотах, где без доступа кислорода деятельность бактерий разлагающих растительные остатки сводится к нулю, образуется торф, а затем в процессе захоронения этих остатков, под большим давлением и температурой образуются уголь.
Так для образования каменного угля требуется залегание торфа на глубине в три километра. На этой глубине слой торфа в двадцать метров, превратится в каменный уголь с толщиной пласта в два метра.

Виды угля

Все виды угля залегают пластами и места их расположения называются угольными бассейнами. Сегодня добывают разные виды угля.

Антрациты - наиболее твердые сорта с большой глубины и имеющие максимальную температуру сгорания.
Каменный уголь - множество сортов, добываемых в шахтах и открытым способом. Имеет самое широкое распространение во многих сферах деятельности человека.
Бурый уголь - образовался из остатков торфа, самый молодой вид угля. Имеет самую низкую температуру сгорания.

Как добывают уголь?

Раньше каменный уголь просто собирали в местах выхода пласта на поверхность. Это могло произойти в результате смещения слоев земной коры.
Часто после обвалов в горной местности такие выходы залежи оголялись, и люди получали возможность добраться до кусков «горючего камня».
Позже, когда появилась первая техника, уголь стали разрабатывать открытым способом. Некоторые угольные копи погружались на глубину более 300 метров.
Сегодня, благодаря современной техники, люди опускаются на глубину больше 1000 м, где добывают качественный каменный уголь.

Разные виды угля можно применяют для получения тепла. При сгорании оно выделяется в гораздо большем количестве, чем можно получить его от дров или других твердых видов топлива. Самые жаркие сорта угля используют в металлургии, где нужны высокие температуры.
Кроме того, уголь – ценное сырье для химической промышленности. Из него добывают множество нужных и полезных веществ.

Надеемся, изложенная информация про каменный уголье помогла Вам. А свой доклад про каменный уголь Вы можете оставлять через форму комментариев.

Каменный уголь - твёрдое горючее полезное ископаемое растительного происхождения, разновидность углей ископаемых, промежуточная между бурым углём и антрацитом . Каменный уголь - плотная осадочная порода чёрного, иногда cepo-чёрного цвета, дающая на фарфоровой пластинке чёрную черту. В органическом веществе содержится 75-92% углерода, 2,5-5,7% водорода, 1,5-15% кислорода. Высшая теплота сгорания в пересчёте на сухое беззольное состояние 30,5-36,8 МДж/кг. Большинство каменных углей относится к гумолитам; сапропелиты и гумитосапропелиты присутствуют в виде линз или небольших прослоев.
Каменный уголь представляет собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое , преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300-350 миллионов лет тому назад. Образование каменных углей характерно почти для всех геологических систем - от девона до неогена (включительно); широкое распространение они получили в карбоне , перми , юре .
Залегают каменные угли в форме пластов и линзовидных залежей различной мощности (от долей метров до нескольких десятков и сотен метров) на разных глубинах (от выходов на поверхность до 2.500 м. и глубже). Каменные угли образуются из продуктов разложения органических остатков высших растений, претерпевших изменения (метаморфизм) в условиях давления окружающих пород земной коры и сравнительно высокой температуры.

Каменный уголь характеризуется нейтральным составом органической массы. Они не реагируют со слабыми щелочами ни в обычных условиях, ни под давлением. Их битумы в отличие от бурых углей представлены преимущественно соединениями ароматической структуры. В них не обнаружены жирные кислоты и сложные эфиры, малое значение имеют соединения со структурой парафинов. Каменные угли разделяются на блестящие, полублестящие, полуматовые, матовые. В зависимости от преобладания тех или иных петрографических компонентов выделяют витреновые, клареновые, дюрено-клареновые, кларено-дюреновые, дюреновые и фюзеновые каменные угли. Пласты угля могут быть сложены одним из указанных литотипов, чаще их чередованием (полосчатые угли ). Как правило, блестящие разности угля малозольны вследствие незначительного содержания минеральных примесей.

Среди структур преобладающего вещества углей (углеобразующих микрокомпонентов) выделено 4 типа (телинитовая, посттелинитовая, преколлинитовая и коллинитовая), являющихся последовательными стадиями единого процесса разложения лигнино-целлюлозных тканей и отражающие общие закономерности образования угленосных формаций. Основные единицы классификации каменных углей - генетические группы, устанавливаемые по структуре вещества углеобразующих микрокомпонентов, куда кроме упомянутых 4 типов дополнительно включены лейптинитовые угли. Таким образом, выделено 5 генетических групп. Каждая из них по типу вещества углеобразующих микрокомпонентов разделена на соответствующие классы.

В условиях повышения давления и температуры при погружении угленосной толщи на глубину происходит последовательное преобразование органической части каменных углей - изменение его химические состава, физических свойств и внутримолекулярного строения, определяемое термином "региональный метаморфизм угля". На конечной (высшей) стадии метаморфизма каменные угли преобразуются в антрациты и с отчётливо выраженной кристаллической структурой графиты. Менее распространены преобразования органической части каменных углей от воздействия на них тепла изверженных пород, внедрившихся в угленосные толщи или перекрывающие (подстилающие) их отложения (термальный метаморфизм), а также непосредственно в угольные пласты (контактовый метаморфизм). Возрастание степени метаморфизма в органическом веществе каменных углей вызывается последовательным увеличением относительного содержания углерода и уменьшением содержания кислорода и водорода. Последовательно снижается выход летучих веществ (от 50 до 8% в пересчёте на сухое беззольное состояние); изменяются также теплота сгорания, способность спекаться в кокс и физические свойства угля.

Изменение физических свойств каменных углей в результате их метаморфизма проявляется по линейному, зависимому от уплотнения вещества, или параболическим законам с инверсией в углях средней стадии метаморфизма, отражающей изменения в структуре органического вещества. По линейному закону изменяются блеск, отражательная способность витринита, насыпная масса углей и другие свойства. Остальные важные физические свойства (пористость, плотность, спекаемость, теплота сгорания, упругие свойства и пр.) изменяются либо отчётливо по параболическому закону, либо по смешанному, когда изменение свойств происходит лишь при переходе угля к стадии тощих (микротвёрдость, электропроводность и др.).

В качестве оптического критерия степени метаморфизма углей используется показатель отражательной способности витринита; этот показатель применяется и в нефтяной геологии для установления стадии катагенного преобразования осадочной толщи, вмещающей органические вещество. Плотность каменных углей зависит от петрографического состава, количественного содержания и характера минеральных примесей и степени метаморфизма. Наибольшей плотностью (1300-1500 кг/м 3) характеризуются компоненты группы фюзинита, наименьшей (1280-1300 кг/м 3) - группы витринита. Изменение плотности с повышением степени метаморфизма происходит по параболическому закону с инверсией в зоне перехода к группе жирных; в малозольных разностях она снижается от углей марки Д к марке Ж в среднем от 1370 до 1280 кг/м 3 и затем последовательно возрастает к углям марки Т до 1340 кг/м 3 . Общая пористость углей, устанавливаемая по теплоте смачивания, изменяется также по параболическому закону; для донецких углей марки Д она составляет 22-14%, углей марки К - 4-8% и увеличивается (по-видимому, в результате разуплотнения) до 10-15% углей марки Т. Эндогенная (развившаяся в процессе образования угля) трещиноватость, оцениваемая по количеству трещин на каждые 5 см. блестящего угля, контролируется стадией метаморфизма углей; она возрастает до 12 трещин при переходе бурых углей в длиннопламенные, имеет максимум в 35-60 у коксовых углей и последовательно уменьшается до 12-15 трещин при переходе к антрацитам. Такой же закономерности подчинены изменения упругих свойств углей - модуля Юнга, коэффициент Пуассона, модуля сдвига (среза), скорости ультразвука. Главные технологические свойства, определяющие ценность каменных углей, - спекаемость и коксуемость.

Мировые геологические запасы (ресурсы) каменных углей учитываются несколькими международными организациями на основе различных, во многом трудно сопоставимых параметров, вследствие чего приводят к различных итогам, колеблющимся от 8 до 16 трлн. тонн. Из 14,8 трлн. т мировых геологических запасов (ресурсов) натурального топлива на долю каменных углей приходится 9,4 трлн. тонн.

1. Химические свойства каменного угля

2. Классификация каменного угля

3. Образование каменного угля

4.Запасы каменного угля

Каменный уголь — это осадочная порода, представляющая собой глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений).

Химические свойства каменного угля

По химическому составу каменный уголь представляет собой смесь высокомолекулярных ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей. Таковые примеси при сжигании угля образуют золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300—350 миллионов лет тому назад. По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами. Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %.

Каменный уголь, твёрдое горючее полезное ископаемое растительного происхождения; разновидность углей ископаемых с более высоким содержанием углерода и большей плотностью, чем у бурого угля. Представляет собой плотную породу чёрного, иногда серо-чёрного цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью. Содержит 75—97% и более углерода; 1,5—5,7% водорода; 1,5—15% кислорода; 0,5—4% серы; до 1,5% азота; 45—2% летучих веществ; количество влаги колеблется от 4 до 14%; золы — обычно от 2—4% до 45%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменный уголь, не менее 23,8 Мдж/кг (5700 ккал/кг).

Уголь - это остатки растений, погибших многие миллионы лет назад, гниение которых было прервано в результате прекращения доступа воздуха. Поэтому они не смогли отдать в атмосферу отобранный у нее углерод. Доступ воздуха прекращался особенно резко там, где болота и заболоченные леса опускались в результате тектонических подвижек и изменения климатических условий и покрывались сверху другими веществами. При этом растительные останки превращались под воздействием бактерий и грибов (углефицировались) в торф и дальше в бурый уголь, каменный уголь, антрацит и графит.

По составу основного компонента - органического вещества угли подразделяются на три генетические группы: гумолиты, сапропелиты, сапрогумолиты. Преобладают гумолиты, исходным материалом которых явились остатки высших наземных растений. Отложение их произошло преимущественно в болотах, занимавших низменное побережье морей, заливов, лагун, пресноводных бассейнов. Накапливающийся растительный материал в результате биохимического разложения перерабатывался в торф, при этом значительное влияние оказывали обводнённость и химический состав водной среды. Содержание углерода в каменном угле колеблется от 75 до 90 процентов. Точный состав обуславливается месторасположением и условиями преобразования угля. Минеральные примеси находятся либо в тонкодисперсном состоянии в органической массе, либо в виде тончайших прослоек и линз, а также кристаллов и конреций. Источником минеральных примесей в ископаемых углях могут быть неорганические части растений - углеобразователей, минеральные новообразования, выпадающие из растворов вод, циркулирующих в торфяниках и т.д.

В результате длительного воздействия повышенных температур и давления бурые угли преобразуются в каменные угли, а последние - в антрациты. Необратимый постепенного изменения химического состава, физических и технологических свойств органического вещества на стадии превращения от бурых углей до антрацитов носит название метаморфизма углей.

Структурно-молекулярная перестройка органического вещества при метаморфизме сопровождается последовательным повышением в угле относительного содержания углерода, снижением содержания кислорода, выхода летучих веществ; изменяются содержание водорода, теплота сгорания, твердость, плотность, хрупкость, оптичность, электричность и др. физические свойства. Каменные угли на средних стадиях метаморфизма приобретают спекающие свойства - способность гелифицированных и липоидных компонентов органического вещества переходить при нагревании в определенных условиях в пластическое состояние и образовывать пористый монолит - кокс. В зонах аэрации и активного действия подземных вод вблизи поверхности Земли угли подвергаются окислению.

По своему воздействию на химический состав и физические свойства окисление имеет обратную направленность по сравнению с метаморфизмом:

уголь утрачивает прочностные свойства и спекаемость;

в нем возрастает относительное содержание кислорода, снижается количество углерода, увеличивается влажность и зольность, резко снижается теплота сгорания.

Глубина окисления ископаемых углей в зависимости от современного и древнего рельефа, положения зеркала грунтовых вод, характера климатических условий, вещественного состава и метаморфизма колеблется от 0 до 100 метров по вертикали.

Удельный вес каменного угля 1,2 - 1,5 г/см3,теплота сгорания 35000 кДж/кг. Каменный уголь считается пригодным для технологического использования если после сгорания зола составляет 30% или менее. Примитивная добыча ископаемых углей известна с древнейших времён ( , Греция). Существенную роль в качестве топлива уголь стал играть в Британии в 17 веке. Становление угольной промышленности связано с использованием углей, как кокса при выплавке чугуна. Начиная с 19 века крупный приобретатель угля - транспорт. Основные направления промышленного использования угля: производство электроэнергии, металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, получение при химической переработке разнообразных (до 300 наименований) продуктов. Возрастает потребление углей для получения высокоуглеродистых углеграфитовых конструкционных материалов, горного воска, пластических масс, синтетического, жидкого и газообразного высококалорийного топлива, ароматических продуктов путём гидрогенизации, высоко азотистых кислот для удобрений. Получаемый из каменного угля кокс, необходим в больших количествах металлургической промышленности .

Получение кокса осуществляется на коксохимических заводах. Каменный уголь подвергается сухой перегонке (коксованию) путём нагревания в специальных коксовых печах без доступа воздуха до температуры С. При этом получается кокс - твердое пористое вещество. Кроме кокса при сухой перегонке каменного угля образуются также летучие продукты, при охлаждении которых до 25-75 С образуется каменноугольная смола, аммиачная вода и газообразные продукты. Каменноугольная смола подвергается фракционной перегонке, в результате чего получают несколько фракций:

легкое масло (температура кипения до 170 С) в нем содержится ароматические углеводороды (бензол, толуол, кислоты и др. вещества;

среднее масло (температура кипения 170-230 С). Это фенолы, нафталин;

тяжелое масло (температура кипения 230-270 С). Это нафталин и его гомологи

антраценовое масло - антрацен, фенатрен и др.

В состав газообразных продуктов (коксового газа) входят бензол, толуол, ксиолы, фенол, аммиак и другие вещества. Из коксового газа после очистки от аммиака, сероводорода и цианистых соединений извлекают сырой бензол, из которого выделяют отдельные углеводороды и ряд других ценных веществ.

Аморфный углерод в виде каменного угля, а также многие соединения углероды играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля выделяется тепло, которое используется для отопления, изготовления пищи и для многих производственных процессов. Большая же часть получаемого тепла превращается в другие виды энергии и затрачивается на совершение механической работы.

Каменный уголь - твердое горючее, полезное ископаемое растительного происхождения. Он представляет собой плотную породу черного, иногда темно-серого цвета с блестящей матовой поверхностью. Содержит 75-97% углерода, 1,5-5,7% водорода, 1,5-15% кислорода, 0,5-4% серы , до 1,5% азота, 2-45% летучих веществ, количество влаги колеблется от 4 до 14%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменного угля не менее 238МДж/кг.

Каменный уголь образуется из продуктов разложения органических веществ высших растений, претерпевших изменения в условиях давления различных пород земной коры и под воздействием температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменный уголь увеличивает содержание углерода и одновременно уменьшает количество кислорода, водорода, летучих веществ. Изменяется также теплота сгорания угля.

Характерные физические свойства каменного угля:

плотность (г/см3) - 1,28-1,53;

механическая прочность (кг/см2) - 40-300;

удельная теплоемкость С (Ккал/г град) - 026-032;

коэффициент преломления света - 1,82-2,04.

Наиболее крупные по объему добычи месторождения каменного угля в мире это Тунгусский, Кузнецкий, Печорский бассейны - в Российской Федерации; Карагандинский - в Казахстане; Аппалачский и Пенсильванский бассейны - в США; Рурский - в Республики Германии; Большой Хуанхэ - в Китае; Южно-Уельский - в Англии ; Валансьен - во Франции и др.

Применение каменного угля многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, для металлургической и химической промышленности , а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Угольная, коксохимическая , отрасли тяжелой промышленности осуществляют переработку каменного угля методом коксования. Коксование- промышленный метод переработки угля путем нагревания до 950-1050 С без доступа воздуха. Основынми коксохимическими продуктами являются: коксовый газ, продукты переработки сырого бензола, каменноугольной смолы, аммиака.

Из коксового газа углеводороды извлекают промывкой в скрубберах жидкими поглотительными маслами. После отгонки от масла, разгонки из фракции, очистки и повторной ректификации получают чистые товарные продукты, как-то: бензол, толуол, ксилолы и др. Из непредельных соединений, содержащихся в сыром бензоле, получают кумароновые смолы, использующиеся для производства лаков, красок, линолеума и в резиновой промышленности. Перспективным сырьем является также циклопентадиен, который также получают из каменного угля. Каменный уголь - сырье для получения нафталина и других индивидуальных ароматических углеводородов. Важнейшими продуктами переработки являются пиридиновые основания и фенолы.

Путем переработки в общей сложности можно получить более 400 различных продуктов, стоимость которых, по сравнению,со стоимостью самого угля, возрастает в 20-25 раз, а побочные продукты, получаемые на коксохимических заводах, превосходят стоимость самого кокса.

Очень перспективным является сжигание (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива. Для производства 1т черного золота расходуется 2-3т каменного угля. Из каменных углей получают искусственный графит. Используются они в качестве неорганического сырья. При переработке каменного угля из него в промышленных масштабах извлекают ванадий, германий, серу, галлий, молибден, свинец. Зола от сжигания углей, отходы добычи и переработки используются в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорного сырья, глинозема, абразивов. С целью оптимального использования угля производится его обогащение (удаление минеральных примесей).

Каменный уголь содержит до 97% углерода, можно сказать, лежит в основе всех углеводородов, т.е. в их основе лежат атомы углерода. Часто приходится встречаться с аморфным углеродом в виде угля. По строению аморфный углерод - это тот же графит, но в состоянии тончайшего измельчения. Практическое применение аморфных форм углерода разнообразно. Кокс и уголь - как восстановитель в металлургии при выплавке железа.

Классификация каменного угля

Каменный уголь образуются из продуктов разложения органических остатков высших растений, претерпевших изменения (метаморфизм) в условиях давления окружающих пород земной коры и сравнительно высокой температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменный уголь последовательно увеличивается содержание углерода и одновременно уменьшается количество кислорода, водорода, летучих веществ; изменяются также теплота сгорания, способность спекаться а др. свойства. На изменении этих качеств, определяемых по результатам термического разложения угля (выход летучих веществ, характеристика нелетучего остатка), строится принятая в СССР промышленная классификация

Каменный уголь по маркам:

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).

Иногда антрациты выделяются в отдельную группу. Для коксования используются в основном каменный уголь марок Г, Ж, К и ОС, частично Д и Т. По мере перехода каменный уголь от марки Д к маркам Т—А происходит уменьшение влаги в рабочем топливе от 14% у каменный уголь марки Д до 4,5—5,0% у марок Т—А; уменьшение содержания (в горючей массе) кислорода от 15% до 1,5%; водорода — от 5,7% до 1,5%; содержание серы , азота и золы не зависит от принадлежности к той или иной марке. Теплота сгорания горючей массы каменный уголь последовательно возрастает от 32,4 Мдж/кг (7750 ккал/кг) у марки Д до 36,2—36,6 Мдж/кг (8650—8750 ккал/кг) у марки К и снижается до 35,4—33,5 Мдж/кг (8450—8000 ккал/кг) у марок ПА и А.

По размеру получаемых при добыче кусков каменный уголь классифицируется на:

плитный (П) — более 100 мм,

крупный (К) — 50—100 мм,

орех (О) — 26—50 мм,

мелкий (М) — 13—25 мм,

семечко (С) — 6—13 мм,

штыб (Ш) — менее 6 мм,

рядовой (Р) — не ограниченный размерами.

Принадлежность к марке и крупность кусков каменный уголь обозначаются буквенными сочетаниями — ДК и пр.

Примерно на таких же принципах, как в СССР, построены классификации каменный уголь в ряде стран Западной Европы. В США наиболее распространена классификация каменный уголь, основанная на выходе летучих веществ и теплоте сгорания, по которой они делятся на суббитуминозные с большим выходом летучих веществ (отвечает сов. маркам Д и Г), битуминозные со средним выходом летучих веществ (соответствует маркам ПЖ и К), битуминозные с малым выходом летучих веществ (ОС и Т) и антрацитовые угли, разделяемые на семиантрациты (частично Т и А), собственно антрациты и метаантрациты (А). Кроме того, существует международная классификация каменный уголь, основанная на содержании летучих веществ, спекаемости, коксуемости и отображающая технологических свойства углей.

Образование каменного угля

Образованиекаменного угля характерно для всех геологических систем начиная от силура и девона, очень широко каменный уголь распространены в отложениях каменноугольной, пермской и юрской систем. Залегают каменный уголь в виде пластов различной мощности (от долей м и до нескольких десятков и более м). Глубина залегания углей различна — от выхода на поверхность до 2000—2500 м и глубже. При современном уровне горной техники добыча rаменного угля может производиться открытым способом до глубины 350 м.

Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы. В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода, накапливалось органическое вещество, из которого без доступа кислорода формировались ископаемые угли. Большинство промышленных месторождений ископаемого угля относится к этому периоду, хотя существуют и более молодые месторождения. Возраст самых древних углей оценивается примерно в 350 миллионов лет.

Уголь образуется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение. Идеальная обстановка для этого создается в болотах, где стоячая вода, обеденная кислородом, препятствует жизнедеятельности бактерий и тем самым предохраняет растительную массу от полного разрушения. На определенной стадии процесса выделяемые в ходе его кислоты предотвращают дальнейшую деятельность бактерий. Так возникает торф — исходный товар для образования угля. Если затем происходит его захоронение под другими наносами, то торф испытывает сжатие и, теряя воду и газы, преобразуется в уголь.

Под давлением толщи осадков мощностью в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.

Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при все большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом. Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории России добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.

В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.

Запасы каменного угля

Общегеологические запасы каменного угля, в СССР около 4700 млрд. т (по подсчётам 1968), в том числе по маркам (в млрд. т): Д — 1719; Д—Г — 331; Г — 475; ГЖ — 69,4; Ж — 156; КЖ — 21,5; К — 105; ОС — 88,2; СС — 634; Т — 205; Т—А — 540; ПА, А — 139.

Наибольшие запасы каменного угля в СССР находятся в Тунгусском бассейне. Самыми крупными разрабатываемыми бассейнами каменного угля в СССР являются Донецкий, Кузнецкий, Печорский, Карагандинский; в США — Аппалачский и Пенсильванский, в Польше — Верхнесилезский и его продолжение в Чехословакии — Остравско-Карвинский, в ФРГ — Рурский, в Китае — Большой Хуанхэбасс, в Англии — Южно-Уэльсский, во Франции — Валансьеннский и в Бельгии — Брабантский. Применение каменного угля многообразно.

Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырьё для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов.

Два десятилетия подряд уголь находился в тени нефтяного бума. Горы не находившего сбыт угля росли в небо. Закрывались многочисленные шахты, сотни тысяч горняков теряли свое . Район Аппалачей США, когда-то цветущий угольный бассейн, превратился в один из наиболее мрачных районов бедствий. Беспорядочный, проходящий под нажимом монополистов переход на дешевую, импортированную - в основном с Ближнего Востока - нефть обрек уголь на роль “золушки”, лишенной будущего. Однако это не произошло в ряде стран , в том числе и в бывшем СССР, которые учитывали преимущества энергоструктуры, опирающейся на национальные ресурсы.

Угольные запасы рассредоточены по всему миру. Большинство промышленных стран ими не обделено. Землю опоясывают две богатые угольные зоны. Одна простирается через страны бывшего СССР, через Китай, Северную Америку до Центральной Европы. Другая, более узкая и менее богатая, идет от Южной Бразилии через Южную Африку в Восточную Австралию.

Наиболее значительные залежи каменного угля находятся в странах бывшего СССР, США и Китае . Каменный уголь доминирует на западе Европы. Главные каменноугольные бассейны в Евразии: Южный Уэльс, Валансьен-Льеж, Саарско-Лотаргинский, Рурский, Астурийский, Кизеловский, Донецкий, Таймырский, Тунгусский, Южно-Якутский, Фуньшуньский; в Африке: Джерада, Абадла, Энугу, Уанки, Витбанк; в Австралии: Большая Синклиналь, Новый Южный Уэльс; в Северной Америке: Грин-Ривер, Юннта, Сан-Хуан-Ривер, Западный, Иллинойский, Аппалачский, Сабинас, Техасский, Пенсильванский; в пылающему континенту: Караре, Хунин, Санта-Катарина, Консепсьон. На Украине следует отметить Львовско-Волынский бассейн и богатый месторождениями Донбасс.

Источники

bse.sci-lib.com/ Большая Советская энциклопедия

ru.wikipedia.org Википедия - свободная энциклопедия

www.bankreferatov.ru рефератов

dic.academic.ru Словари и энциклопедии на Академике

geography.kz География

www.bibliotekar.ru Библиотекар

poddoni.com/ ПаллетЭк

Энциклопедия инвестора . 2013 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Каменный уголь" в других словарях:

Каменный уголь - Уголь Уголь был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива. Он позволил совершить промышленную революцию, которая в свою очередь способствовала развитию угольной промышленности, обеспечив её более современной технологией. В 1960… … Википедия

С древности каменный уголь является источником энергии для человечества, не единственным, но широко применяемым. Иногда его сравнивают с солнечной энергией, законсервированной в камне. Его сжигают, получая тепло для отопления, нагревая воду, на тепловых станциях преобразуют в электричество, используют для выплавки металлов.

С развитием новых технологий научились использовать каменный уголь не только для получения энергии путем сжигания. Химическая промышленность успешно освоила технологии производства , редких металлов — галлия и германия. Извлекаются из него композиционные углеграфитовые материалы с высоким содержанием углерода, газообразное топливо высокой калорийности, отработаны методики производства пластмассы. Самый низкосортный уголь, его очень мелкую фракцию и угольную пыль перерабатывают и , которые отлично подходят для отопления как производственных помещений так и частных домов. Всего с помощью химической переработки каменного угля производят более 400 наименований продукции, стоить которые могут в десятки раз больше, чем исходный продукт.

Люди уже несколько веков активно используют уголь как топливо для получения и преобразования энергии, с развитием химической промышленности и потребностей редких и ценных материалов в других отраслях потребность в каменном угле возрастает. Поэтому интенсивно ведется разведка новых месторождений, строятся карьеры и шахты, предприятия по переработки сырья.

Кратко о происхождении каменного угля

На нашей планете много миллионов лет тому назад во влажном климате бурно развивалась растительность. С тех пор минуло 210…280 миллионов лет. Тысячелетиями, миллионами лет миллиарды тонн растительности отмирали, скапливались на дне болот, покрывались слоями наносов. Медленное разложение в бескислородной атмосфере под мощным прессом воды, песка, других пород, иногда в условиях высоких температур из-за близкого расположения магмы, привело к окаменению слоев этой растительности, с постепенным перерождением в уголь разной степени углефикации.

Основные российские месторождения и добыча каменного угля

На планете насчитывают запасы каменного угля выше 15 триллионов тонн. Самые большие добычи полезных ископаемых приходятся на каменный уголь, примерно по 0,7 тонны на человека, это более 2,6 миллиарда тонн в год. В России каменный уголь имеется в разных регионах. Он имеет разные характеристики, особенности и глубину залегания. Вот наиболее крупные и успешно разрабатываемые бассейны каменного угля:

Активное использование сибирских и дальневосточных месторождений ограничивает их удаленность от промышленных европейских регионов. В западной части России также добывается уголь с отличными показателями: в Печерском, Донецком угольных бассейнах. В Ростовской области активно разрабатывают локальные месторождения, наиболее перспективное из них — Гуковское. Переработка каменного угля с этих месторождений дает марки каменного угля высокого качества — антрациты (АС и АО).

Основные качественные характеристики каменного угля

Для разных отраслей промышленности требуется различные марки угля. Качественные показатели его изменяются в широких пределах даже у тех, которые имеют одинаковую маркировку и во многом зависят о месторождения. Поэтому предприятия, прежде чем закупать уголь, знакомятся с такими его физическими характеристиками:

По степени обогащения каменный уголь разделяют:

— Концентраты (сжигают для отопления в паровых котлах и получения электроэнергии);
— Промышленные продукты, используются в металлургической отрасли;
— Шлам, фактически это мелкая фракция (до 6мм) и пыль после дробления породы. Сжигать такое топливо проблематично, потому из него формуют брикеты, имеющиех хорошие эксплуатационные характеристики и используют в бытовых твердотопливных котлах.

По степени углефикации:

— Бурый уголь, это частично сформированный каменный уголь. Имеет невысокую теплоту сгорания, при перевозке и хранении крошится, имеет склонность к самовозгоранию;
— Каменный уголь. Имеет множество разных марок (сортов) с различными характеристиками. Имеет широкую область использования: металлургия, энергетика, ЖКХ, химическая промышленность и т.п.
— Антрациты — самая качественная форма каменного угля.

Если сравнивать торф и каменный уголь, теплота сгорания угля выше. Самая низкая теплота сгорания у бурого угля, самая высокая — у антрацитов. Однако, исходя из экономической целесообразности, большим спросом пользуется простой каменный уголь. У него оптимальное сочетание цены и удельной теплоты горения.

Различных характеристик угля очень много, но далеко не все из них могут иметь значение при выборе угля для отопления. В этом случае важно знать всего несколько ключевых параметров: зольность, влажность и удельную теплоемкость. Может быть важно содержание серы. Остальные требуются при подборе сырья на переработку. Что важно знать при выборе угля, так это размеры: насколько крупные куски вам предлагают. Эти данные зашифрованы в названии марки.

Классификация по размерам:

Классификация по маркам и их краткая характеристика:

В зависимости от характеристик каменного угля, его марки, типа и фракции хранится он разное время. (В статье есть таблица, где указаны сроки хранения угля в зависимости от месторождения и марки).

Особое внимание нужно уделять защите угля при длительном его хранении (более 6 месяцев). В этом случае требуется специальный угольный сарай или бункер, где топливо будет защищено от осадков и прямого солнечного света.

Большие кучи угля при длительном хранении требуют контроля температуры, так как при наличии мелких фракций в сочетании с влагой и высокой температурой имеют склонность к самовозгоранию. Желательно приобрести электронный термометр и термопару с длинным шнуром, которую закопать в центре угольной кучи. Проверять температуру нужно один-два раза в неделю, потому что некоторые марки угля самовозгораются при совсем невысоких температурах: бурые – при 40-60 о C, остальные – 60-70 о C. Редко случаются случаи самовозгорания антрацитов и полуантрацитов (в России такие случаи не зарегистрированы).