Уголь как полезное ископаемое

Уголь – это полезное ископаемое, которое образуется в результате разложения погибших растений без доступа воздуха. Происходит процесс образования этого минерала под воздействием давления и высоких температур.
Как образуется уголь?
Первая стадия – это появление торфа. Торф — это относительно твердая масса, которая состоит из разлагающихся остатков растений. Эти остатки гниют и спресовываются. Торф используют в качестве удобрения, топлива, сырья для различных видов промышленности. Из торфа образуется каменный уголь.

Уголь — это источник тепловой энергии. Он хорошо горит и выделяет много тепла.

Виды угля
Уголь делится на несколько видов . Меньше всего тепла получается при сжигании угля, который называют лигнит и бурый уголь. В таких видах угля очень много влаги, т.е. воды, поэтому они не могут хорошо гореть. Лучше всего обогреть помещение можно при помощи угля, который называется антрацит. Он наиболее плотный, по сравнению с другими видами, и содержит меньшее количество влаги.

Каменный уголь. Его происхождение. Как добывают уголь

В состав угля, который считается низкокачественным, входят углерод, кислород, водород, а также небольшое количество различных химических элементов, например, серы . Процент содержания остальных компонентов зависит от вида угля. Иными словами, хороший уголь должен быть сухим, т.е. не содержать воды.
Как и где добывают уголь?
В России очень много разрабатываемых угольных бассейнов. К ним относятся Карагандинский, Печорский, Тунгусский, Канско-Ачинский, Кузнецкий и другие. Наша страна занимает первое место в мире по известным запасам этого полезного ископаемого.

Способов добычи угля всего два: открытый (на угольных резервах) и закрытый (в шахтах и скважинах) .

Уголь служит средством, с помощью которого можно приготовить пищу и сделать помещение тёплым, а значит, пригодным для жизни. В настоящее время запасы угля практически исчерпаны.

Источник: sitekid.ru

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

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

Что такое каменный уголь

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

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

Классификация каменных углей

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

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

Бурый уголь отличается от каменного:

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

Смотрите познавательный видеообзор про минерал:

По степени обогащения

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

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

Промышленное разделение по степени обогащения минерала:

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

По степени углефикации

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

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

По размерам

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

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

Классификация по размерам (фракциям):

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

Марки каменного угля

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

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

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

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

Происхождение каменного угля

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

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

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

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

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

Месторождения и добыча породы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В Африке добывают минерал на территориях:

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

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

Смотрите передачу о добыче камня в России:

Физико-химические свойства камня

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

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

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

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

Применение каменного угля в промышленности

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

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

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

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

Все продукты коксования делятся на 3 группы:

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

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

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

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

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

Разжечь каменный уголь непросто – нужны охапка дров, древесная щепа или лучины, солома, бумага. Сначала укладывают несколько дров, на них – щепу (лучины), сверху – солому. Поджигают бумагу, с ее помощью – солому. Далее постепенно загорается древесина. Остальные дрова подкладывают по мере освобождения места. В самый жар кладут каменный уголь.

Процесс подготовки окупается длительным временем сгорания и хорошей теплоотдачей.

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

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

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

Стоимость ископаемого

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

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

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

Источник: zakamnem.ru

Уголь, ископаемый уголь, каменный уголь, бурый уголь и антрацит

Уголь, ископаемый уголь, каменный уголь, бурый уголь и антрацит.

Поделиться в:

Уголь представляет собой органическое вещество, образовавшееся под действием биохимических, физико-химических и физических процессов из остатков древних растений.

Ископаемый уголь:

Уголь – это полезное ископаемое , твердая горючая осадочная порода, вид ископаемого топлива , образовавшийся из остатков древних растений (водорослей, древовидных папоротников, хвощей, плаунов, первых голосеменных растений) вследствие опускания их на большие глубины под землю, под высокими температурами и без доступа кислорода.

Уголь представляет собой органическое вещество, образовавшееся под действием биохимических, физико-химических и физических процессов из остатков древних растений.

Уголь – это твердая горючая осадочная порода, образовавшаяся преимущественно из отмерших растений в результате их биохимических, физико-химических и физических изменений (ГОСТ 17070-2014 “Угли. Термины и определения”).

Название такого химического элемента как углерод происходит от лат. «carbo», что в переводе означает «уголь».

Уголь как вид топлива является невозобновляемым природным ресурсом. Он накапливался на Земле миллионы лет.

Уголь был первым видом ископаемого топлива , используемым человечеством. Сегодня он, как топливно-энергетический ресурс, занимает по значимости второе место после нефти . Запасов угля на планете Земля хватит как минимум на 270 лет.

Образование угля:

В далеком геологическом прошлом Земля была покрыта густыми лесами и растительностью, которые под действием естественных и геологических процессов оказались похороненными в толще недр, не успев разложиться или окислиться. По мере увеличения поверхностного слоя осадков остатки древних растений опускались всё ниже и ниже. При этом росло давление и росла температура.

Доступ к кислороду был закрыт. Из-за высокого давления и повышенной температуры мертвая растительность постепенно преобразовывалась в торф – исходный продукт для образования угля. Данный процесс называется также торфообразование.

Затем торф при тех же внешних условиях (под влиянием повышенной температуры и давления) преобразовывался в бурый уголь (процесс называется диагенез угля).

После чего, бурый уголь в результате изменения химического состава, структуры и физических свойств под влиянием повышенной температуры и давления (т.е. при тех же внешних условиях) последовательно превращался в каменный уголь и антрацит. Процесс превращения бурого угля последовательно в каменный уголь и антрацит в результате изменения химического состава, структуры и физических свойств угля в недрах преимущественно под влиянием повышенной температуры и давления называется метаморфизм угля.

Весь процесс последовательного превращения отмерших растений в торф, бурый, каменный уголь и антрацит называется углеобразование, а степень изменения состава и свойств угля, достигнутая при углеобразовании и определяющая его положение в генетическом ряду: бурый уголь – каменный уголь – антрацит, называется стадия метаморфизма.

Под давлением наслоений осадков толщиной в один километр из 20-метрового слоя торфа получился пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает трёх километров, то такой же слой торфа превращался в пласт каменного угля толщиной в 2 метра. На большей глубине, порядка шести километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становился пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.

В результате движения земной коры угольные пласты испытывали складкообразование и поднятие вплоть до самой поверхности Земли . Благодаря чему стало возможным их извлечение из недр Земли, в том числе открытым способом.

Классификация углей. Виды, классы, категории, типы, подтипы и пр. ископаемых углей:

В основе классификации ископаемых углей лежит следующий комплекс параметров:

– среднее значение произвольного показателя отражения витринита, в %,

– высшая теплота сгорания на влажное беззольное состояние, в МДж/кг,

– выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, в %,

– сумма фюзенизированных компонентов на чистый уголь, в %,

– максимальная влагоемкость на беззольное состояние, в %,

– выход смолы полукоксования на сухое беззольное состояние, в %,

– толщина пластического слоя, в мм,

– показатель свободного вспучивания, в ед.,

– объемный выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, в см/г,

– показатель анизотропии отражения витринита, в %.

Данные параметры определены ГОСТом 25543-2013 «Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам».

В зависимости от величины среднего показателя отражения витринита, высшей теплоты сгорания на влажное беззольное состояние и выхода летучих веществ на сухое беззольное состояние (т.е. в зависимости от первых трех параметров) различают три вида ископаемого угля: бурый уголь, каменный уголь и антрацит. См. таблицу ниже.

Таблица 1. Разделение ископаемых углей на виды.

Вид угля	Средний показатель отражения витринита, %	Высшая теплота сгорания на влажное беззольное состояние, МДж/кг	Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, %
Бурый уголь	Менее 0,60	Менее 24	–
Каменный уголь	От 0,40 до 2,59 включительно	24 и более	8 и более
Антрацит	От 2,20 и более	–	Менее 8

Бурый уголь – это уголь низкой стадии метаморфизма с показателем отражения витринита менее 0,60% при условии, что высшая теплота сгорания (на влажное беззольное состояние угля) составляет менее 24 МДж/кг.

Каменный уголь – это уголь средней стадии метаморфизма с показателем отражения витринита от 0,40% до 2,59% при условии, что высшая теплота сгорания (на влажное беззольное состояние угля) равна или выше 24 МДж/кг, а выход летучих веществ (на сухое беззольное состояние угля) равен 8% и более.

Антрацит – это уголь высокой стадии метаморфизма с показателем отражения витринита 2,20% и выше при условии, что выход летучих веществ (на сухое беззольное состояние угля) не менее 8%.

Но эта классификация углей неполная. Существует еще несколько видов углей, которые в обиходе не встречаются, но используются в специальной и научной литературе. Они представляют разновидности вышеприведенных видов. Например, лигнит, суббитуминозный уголь, а также окисленный уголь (выветрелый уголь). Они приведены в ГОСТе 17070-87 «Угли.

Термины и определения».

Лигнит – разновидность бурого угля, представленная ископаемой слабоуглефицированной древесиной бурого цвета, сохранившей анатомическое строение растительных тканей. По внешнему виду лигнит сходен с неизменной древесиной.

Окисленный уголь (выветрелый уголь) – это уголь, изменивший свойства в результате воздействия кислорода и влаги при залегании в пластах или при хранении.

По происхождению ископаемые угли делятся на следующие виды: гумолиты, липтобиолиты и сапропелиты.

Гумолит – уголь, образовавшийся преимущественно из продуктов превращения отмерших высших растений.

Липтобиолит – гумолит, образовавшийся преимущественно из биохимически устойчивых компонентов растений, к которым относятся кутикулы, споры, пыльца, смолистые вещества и пробковые ткани.

Сапропелит – уголь, образовавшийся преимущественно из продуктов превращения отмерших низших растений и простейших животных организмов в анаэробных условиях.

Бурые угли, каменные угли и антрациты в зависимости от генетических особенностей делят на:

– классы – по среднему показателю отражения витринита,

– категории – по содержанию фюзенизированных компонентов на чистый уголь.

Ископаемые угли в зависимости от технологических особенностей делят на типы и подтипы – по остальным параметрам.

Класс, категория, типы и подтип ископаемого угля отражается в его кодировке, состоящей из 7 цифр. Это принято для удобства, чтобы четко определить физические и химические характеристики и свойства угля.

Марки угля:

Бурые угли, каменные угли и антрациты в зависимости от их технологических свойств и генетических характеристик (т.е. в зависимости от класса, категории, типа и подтипа ископаемого угля, что отражено в его маркировке) объединяют в марки, технологические группы и подгруппы согласно ГОСТа 25543-2013, которые определяют направление дальнейшего использования ископаемых углей.

Данным ГОСТом установлены следующие марки ископаемых углей: бурый, длинно-пламенный, длинно-пламенный газовый, газовый, газовый жирный отощенный, газовый, жирный, коксовый жирный, коксовый, коксовый отощенный, коксовый слабоспекающийся низкометаморфизированный, коксовый слабоспекающийся, отощенный спекающийся, тощий спекающийся, слабоспекающийся, тощий, антрацит. Всего 16 марок углей.

Таким образом, в зависимости от кодировки конкретного ископаемого угля можно четко установить его марку, технологическую группу и подгруппу, а также направление дальнейшего использования (технологическое, энергетическое, в производстве строительных материалов и пр.).

Например, уголь шахты им.Ленина пласта XVII Кузнецкого бассейна характеризуется следующими показателями:

– показатель отражения витринита 1,48 %;

– выход летучих веществ 18,3 %;

– толщина пластического слоя 10 мм.

Этот уголь в соответствии с ГОСТ 25543-2013 относится к классу 14, категории 4, типу 18, подтипу 10. Кодовое число 1441810. Далее, данный уголь относится к марке ОС (отощенный спекающийся), группе 1ОС (первый отощенный спекающийся), подгруппе 1ОСФ (первый отощенный спекающийся фюзинитовый). Соответственно его можно использовать в технологическом направлении – в слоевом коксовании.

Бурый уголь:

Бурый уголь – твёрдый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, наиболее молодой из ископаемых углей. Образуется из отмерших органических остатков под повышенным давлением и под действием повышенной температуры на глубинах порядка одного километра.

Имеет черно-бурый или чёрный цвет, реже бурый (черта на фарфоровой плитке всегда бурая).

Содержит 50-77 % углерода, 20-30 % (иногда до 40 %) влаги (воды) и большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Благодаря своему химическому составу бурый уголь легче горит, даёт больше дыма, запаха.

Так как содержит много воды, поэтому имеет низкую теплоту сгорания – менее 24 МДж/кг. На воздухе бурый уголь быстро теряет влагу, растрескивается и превращается в порошок.

Каменный уголь:

Каменный уголь – твёрдый ископаемый уголь , промежуточный между бурым углём и антрацитом. Образуется под повышенным давлением и под действием повышенной температуры из бурого угля на глубинах порядка трёх километров.

Имеет чёрный цвет.

Содержит 75-95 % углерода, до 12 % (3–4 % внутренней) влаги (воды) и до 32 % летучих веществ. Неплохо воспламеняется.

Антрацит:

Антрацит – твёрдый ископаемый уголь, уголь наиболее высокой степени углефикации (метаморфизма). Образуется под повышенным давлением и под действием повышенной температуры из каменного угля на глубинах порядка шести километров. Является переходной формой от каменного угля к графиту.

Имеет насыщенный черный или чёрно-серый цвет и металлический блеск.

Содержит 95 % углерода, 1-3% влаги (воды) и до 8 % летучих веществ. Горит быстро, без дыма и пламени.

Запасы антрацита составляют всего лишь три процента от общего объема мировых запасов угля.

Добыча угля:

Способы добычи угля зависят от глубины его залегания.

Добыча угля ведется в основном открытым и шахтным способом.

В первом случае добыча ведется, если глубина залегания угля не превышает 100 метров. При открытой добыче угля из недр извлекается практически весь уголь. С другой стороны, она сопровождается ухудшением экологической обстановки в районах добычи и переработки угольной продукции. После добычи остаются оголенные территории, отвалы пустой породы, отстойники и пр. Открытым способом добывает в основном бурый уголь, реже – каменный.

Шахтным способом добывают каменный уголь и антрацит, реже – бурый уголь. Глубина шахт достигает до 1300-1500 метров. По сравнению с открытой добычей при обычной шахтной добыче угля около 40 % угля не извлекается.

Также используются следующие способы добычи угля: камерно-столбовая разработка угля, гидравлическая добыча угля, разработка угля лавами. Последние два способа являются наиболее перспективными.

каменный бурый ископаемый древесный активированный природный коксовый черный белый уголь купить инструкция в таблетках в домашних условиях
классы марки углей
сколько добыча применение бассейны масса тонны месторождение теплота свойства запасы сгорание угля

Коэффициент востребованности 2 244

• ← Сверхпроводники
• Охлаждающая древесина →

Источник: xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai