Каменный уголь
Происхождение названия породы. Назван по каменистому облику и сравнительно высокой (для угля) твердости.
Морфологические признаки. Структура аморфная. Текстура полосчатая, слоистая, часто тонкослоистая, обусловленная многократным чередованием блестящих и матовых разновидностей. Иногда однородная.
Состав — сложное сочетание аморфной гелифицированной массы с так называемыми форменными элементами углей (спорами, пыльцой, смоляными телами, фрагментами лигнинно-целлюлозных растительных тканей, кутикулой) в любых пропорциях — от доминирующей роли гелифицированной массы до заметного преобладания форменных элементов. В отличие от бурого угля не содержит гуминовых кислот, которые в каменном угле преобразуются в карбоиды — сильно уплотненные высокомолекулярные неуглеводородные соединения углерода.
Цвет черный, иногда с серовато-стальным оттенком либо темно-серый.
Переработка каменного угля. Видеоурок 10. Химия 10 класс
Блеск матовый, шелковистый, смолистый (для углей более низкой степени углефикации) до стеклянного (для средней степени углефикации) и металлического (при высокой степени углефикации, у антрацита).
Плотный, прочно связанный.
Нередко хрупок, легко раскалывается по многочисленным трещинам отдельности на толстые плитки или прямоугольные бруски.
Удельный вес 1,2.
Теплота сгорания более 5700 ккал/кг на влажную беззольную массу.
Промышленно важные свойства углей — горючесть, калорийность (теплота сгорания), спекаемость, способность к коксованию и др. — в основном определяются степенью их углефикации.
Разновидности выделяются по степени углефикации. Такое подразделение часто (особенно для блестящих гелифицированных разностей) совпадает с торговой и технической классификацией углей, согласно которой каменные угли делятся на ряд марок. В основе этой классификации лежит схема, принятая для Донбасса (табл. 10).
Антрацит состоит из органического вещества высшей степени углефикации, в котором тонко рассеяны графитовые частицы. По внешнему облику отличается от других каменных углей.
Цвет черный со стально-серым, желтоватым (золотистым) или красноватым оттенками.
Блеск сильный металлический (золотистый), иногда с пёстрой побежалостью.
Излом раковистый, полураковистый или неровный.
Твердость средняя, максимальная — среди ископаемых углей.
Удельный вес 1,5-1,7.
Загорается с трудом, горит слабым бездымным пламенем вследствие малого выхода летучих веществ.
Обладает хорошей электропроводностью.
Происхождение и распространение. Каменные угли залегают слоями, пластообразными залежами, линзами, также как и бурый уголь.
Каменные угли образуются из бурых в результате дальнейшего преобразования (метаморфизма) растительных остатков. Дальнейшее изменение (карбонизация) углей ведет к образованию графита и представляет уже процесс метаморфизма в обычном (геологическом) понимании этого термина.
Каменный уголь. Фенол | Химия 10 класс #27 | Инфоурок
Территория бывшего СССР располагает более чем 50% общемировых запасов ископаемого угля. Из общесоюзных запасов углей более 70% приходится на Россию (причем большая их часть сосредоточена в Сибири). Богаты углем также Украина и Казахстан.
Примерно 65-70% запасов угля в России составляют каменные угли, остальные — бурые. На долю коксующихся углей приходится 25,8% общесоюзных запасов.
Главнейшие каменноугольные бассейны: Тунгусский, Ленский, Кузнецкий, Таймырский, Печорский, Иркутский, Южно-Якутский, Минусинский, Буреинский, на Украине — Донецкий, в Казахстане — Карагандинский. Важное значение для промышленности имеют также Челябинский и Кизеловский бассейны на Урале, Сучанский на Дальнем Востоке, Львовско-Волынский на Украине, Экибастузское месторождение в Казахстане, Ангренское месторождение в Ср. Азии и ряд мелких месторождений в Забайкалье.
Диагностические признаки. По сравнению с бурым углем каменный более крепкий, твердый и тяжелый. Характерны черный цвет угля и особенно черты, для антрацита — сильный блеск. Раствор едкой щелочи или HNO3 каменными углями не окрашивается из-за отсутствия гуминовых кислот.
Практическое значение. По технологическому применению каменные угли делятся на химические, энергетические и металлургические.
К химическим относятся преимущественно блестящие угли низкой степени углефикации с высоким выходом летучих веществ — марка Д. Эти угли идут на полукоксование.
Энергетическими является большинство углей различной, преимущественно высокой, степени углефикации. Они используются для топок стационарных паровых котлов, паровозов, судов морского или речного флота. Наиболее ценные металлургические угли включают коксовые и близкие к ним марки. Угли почти всех марок применяются для газификации.
Из некоторых видов антрацитов путем обжига без доступа воздуха получают термоантрацит, применяемый в доменной плавке.
Кроме того, антрацит используется в электродной промышленности.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Добыча каменного угля в мире и опасности применения
Каменный уголь — это горная порода, образовавшаяся при разложении растительной жизни. Она в основном состоит из углерода со многими другими микроэлементами. Высокая плотность этого ископаемого и его обширные запасы в природе делают его полезным в качестве топлива для выработки электроэнергии на угольных электростанциях, а в некоторых местах и для отопления.
Добывают каменный уголь из-под или с земли и стоимость энергии ниже чем от других источников. Этого топлива достаточно много, есть большой запас во всем мире. Это привело к тому, что на протяжении столетий люди сжигают много каменного угля, что мы продолжаем делать и сегодня.
Формирование полезного ископаемого
Формирование каменного угля началось несколько сотен миллионов лет назад в условиях окружающей среды значительно отличающейся от тех, что присутствуют сегодня. Кислые воды замедляли распад органического вещества и позволили этому мертвому органическому веществу, в основном планктону, накапливаться в слоях. Этот материал затем оказался глубоко в земле, будучи покрыт осадком и в конечном итоге образовался в коричневый материал называемый торф. Этот торф содержит часть энергии, которая была произведена фотосинтезом, когда растения были живы. Геологические процессы сдвинули этот торф глубже, высокие давления и температуры привели к тому, что материал терял большую часть своих атомов водорода и кислорода, в результате чего обогащенный углеродом материал преобразовался в каменный уголь.
Основные виды ископаемого: антрацит, бурый, суббитуминозный и битуминозный. Тип и качество зависит когда и как давно образовывался, антрацит является наиболее востребованным видом и, следовательно, почти полностью состоит из углерода. Антрацит иногда называют карбункул, строго черного блестящего цвета является самым качественным за счет высокой теплотворности.
Химическая формула угля проста – С, молекулярная масса — 12,0116 г/моль
История каменного угля
Каменный уголь используется в качестве источника энергии на протяжении почти 2000 лет. Например, уголь широко использовался для отопления домов в начале XVII века в Европе. Но промышленная революция резко увеличила спрос на ископаемое.
Джеймс Уатт
В частности, усовершенствования Джеймса Уатта парового двигателя сделали каменный уголь полезным для выполнения работ. К 1830-м годам добыча ископаемого была бурно развивающейся промышленностью, где каменный уголь поставлялся для промышленности и паровозов на вновь разработанных железнодорожных дорогах. Каменный уголь в современном мире является наиболее широко используемым и распространенным ископаемым топливом. Это топливо имеет 100-летний запас к уровню сегодняшней добычи. Общий объем запасов составляет примерно 10 в 12 степени тонн.
Каменный уголь, а также нефть и природный газ, представляются одними из ископаемых видов топлива, которые образуются за счет распада растительности много миллионов лет назад. Они все довольно надежные источники энергии и не являются неоправданно дорогими.
Их основным недостатком является, то что они вызывают загрязнение земли, морей и атмосферы.
Добыча каменного угля по странам
Мировая добыча угля за последние полтора века увеличилась.
Мировое потребление каменного угля приумножилось со 100 миллионов тонн нефтяного эквивалента энергии в 1860 году, 330 эквивалента в 1900 году, 1300 в 1950 году и 2220 в 2000 году.
До 1970 года каменный уголь был крупнейшим в мире источником энергии, но к 2000 году применение природного газа и нефти как источника энергии стало больше. Однако, энергетическая безопасность многих стран зависит от применения каменного угля. Время жизни мировых запасов каменного угля часто рассчитывается путем деления запасов на ежегодное потребление и это дает около 250 лет.
Однако установлено, что этот показатель, как представляется, остается таким же из года в год, так как появляется сбалансированность путем открытия новых запасов. Это не может продолжаться бесконечно, но можно заключить, что показатель занижен. Существует много этого топлива в обозримом будущем.
- Страны лидеры по добыче угля:
- Китай — 3700 млн. т. в год
- США — 900 млн. т. в год
- Индия — 600 млн. т. в год
- Австралия — 480 млн. т. в год
- Индонезия — 420 млн. т. в год
- Россия — 350 млн. т. в год
Самый дешевый способ добычи угля открытый способ который практикуется в этих странах.
Загрязнение при сжигании угля
Основная обеспокоенность в отношении этого типа топлива является загрязнение, которое оно вызывает.
Типичная угольная электростанция производит как твердые отходы более миллиона тонн золы, 21 000 тонн осадка, половину миллиона тонн гипса и вбросов в атмосферу одиннадцать миллионов тонн двуокиси углерода, 16 000 тонн двуокиси серы, 29 000 тонн оксидов азота и тысячи тонн пыли, а также определенное количество алюминия, кальция, железа, калия , никель, титана и мышьяка.
Это антропогенное загрязнение можно сравнить из-за естественных причин, таких, как лесные пожары из-за ударов молнии и извержения вулканов. Хотя краткосрочные эффекты могут быть серьезными, земля имеет большие природные рекуперативные силы для удаления последствий на земле, озерах и морях, чтобы вернуться в предыдущее состояние.
В отличие от этих природных явлений загрязнение от энергии накапливается непрерывно, и поэтому земля не может восстановиться.
Твердые отходы должны храниться где-то, часто в море, влияя на водную жизнь. Атмосферные отходы производят кислотные дожди и влияют на изменения климата. Кислотные дожди влияют на растения и деревья, чтобы их ослабить, на озерах убивают рыбу. В 80-х годах около 4000 озёр в Скандинавии были мертвы и 5000 потеряли большую часть своих рыб.
Было высказано предположение о том, что углекислый газ, который является основным ингредиентом в загрязнении атмосферы, может быть поглощен в жидкую форму и закачан в пустые нефтяные скважины. Этот процесс является дорогостоящим и может увеличить цену этого топлива. Даже если это будет сделано, будет по-прежнему оставаться опасности других атмосферных влияний.
Окрестности угольной электростанции чаще всего не являются объектом красоты. Отходы от сжигания обычно хранятся поблизости и образуют большие, неприглядные и опасные кучи шлака. Они опасны, потому что после сильного дождя могут размякнуть. Это произошло некоторое время назад в деревне Аберфан, Уэльс, Великобритания. Сельская школа стояла на шлаке и рухнула причинив вред людям.
Опасность применения
Это топливо является на сегодняшний день наиболее опасным в экологическом плане источником энергии.
Добыча грязная и опасная: более 95 000 шахтеров погибли в странах лидерах по добыче угля в результате несчастных случаев, в период от 1873 по 2020.
Детальное исследование установило, что около сорока шахтеров погибают для производства тысячи мегаватт энергии, и многие сотни тысяч губят свое здоровье, постоянно получая силикоз и другие заболевания. По всем этим причинам необходимо как можно скорее отказаться от применения каменного угля для использования энергии на электростанциях.
Источник: beelead.com
4.2.3. Природные источники углеводородов, их переработка.
Многокомпонентная смесь, состоящая преимущественно из углеводородов. Углеводороды представлены в основном алканами, циклоалканами и аренами.
Попутный нефтяной газ
Природный газ
Принципиальное отличие природного газа от попутного нефтяного заключается в том, что в попутном нефтяном газе намного выше доля пропана и изомерных бутанов.
Каменный уголь
Многокомпонентная смесь различных соединений углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Также в состав каменного угля входит значительное количество неорганических веществ, доля которых существенно выше, чем в нефти.
Переработка нефти
Нефть представляет собой многокомпонентную смесь различных веществ преимущественно углеводородов. Данные компоненты отличаются друг от друга по температурам кипения. В связи с этим, если нагревать нефть, то сначала из нее будут улетучиваться наиболее легкокипящие компоненты, затем соединения с более высокой температурой кипения и т.д. На данном явлении основана первичная переработка нефти, заключающаяся в перегонке (ректификации) нефти. Данный процесс называют первичным, поскольку предполагается, что при его протекании не происходят химические превращения веществ, а нефть лишь разделяется на фракции с различными температурами кипения. Ниже представлена принципиальная схема ректификационной колонны с кратким описанием самого процесса перегонки:
Перед процессом ректификации нефть специальным образом подготавливают, а именно, избавляют от примесной воды с растворенными в ней солями и от твердых механических примесей. Подготовленная таким образом нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до высокой температуры (320-350 о С). После нагревания в трубчатой печи нефть, обладающая высокой температурой, поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где происходит испарение отдельных фракций и подъем их паров вверх по ректификационной колонне. Чем выше находится участок ректификационной колонны, тем его температура ниже. Таким образом, на разной высоте отбирают следующие фракции:
1) ректификационные газы (отбирают в самой верхней части колонны, в связи с чем их температура кипения не превышает 40 о С);
2) бензиновая фракция (температуры кипения от 35 до 200 о С);
3) лигроиновая фракция (температуры кипения от 150 до 250 о С);
4) керосиновая фракция (температуры кипения от 190 до 300 о С);
5) дизельную фракцию (температуры кипения от 200 до 300 о С);
6) мазут (температуры кипения более 350 о С).
Следует отметить, что средние фракции, выделяемые при ректификации нефти, не удовлетворяют стандартам, предъявляемым к качествам топлив. Кроме того, в результате перегонки нефти образуется немалое количество мазута — далеко не самого востребованного продукта. В связи с этим после первичной переработки нефти стоит задача повышения выхода более дорогих, в частности, бензиновых фракций, а также повышения качества этих фракций. Эти задачи решаются с применением различных процессов вторичной переработки нефти, например, таких как крекинг и риформинг.
Следует отметить, что количество процессов, используемых при вторичной переработке нефти, значительно больше, и мы затрагиваем лишь одни из основных. Давайте теперь разберемся, в чем же заключается смысл этих процессов.