Каменный уголь — твёрдое горючее полезное ископаемое, которое с давних времён используется человеком для обогрева помещений. Кроме того, каменный уголь успешно используют в различных отраслях промышленности. В статье кратко изложим информацию о свойствах каменного угля, описание его видов, способов добычи и использовании.
Как образовался каменный уголь
Каменный уголь — это горная порода, твёрдое полезное ископаемое, образованное из разложившихся останков животных и растений. Относится к исчерпаемым невозобновимым природным ресурсам, то есть к тем, которые не восстанавливаются или скорость восстановления которых очень мала.
Каменный уголь появился на планете около 350 млн лет назад, когда на древних болотах росли огромные древовидные папоротники и голосеменные растения. Отмирая, они опускались на дно водоёма, придавливаясь толщей воды. Так образовался торф, который под дальнейшим многовековым давлением воды и другой органики постепенно превращался в каменный уголь.
Бурый уголь VS каменный уголь. ВСЯ ПРАВДА
Основные запасы каменного угля относят к эре Палеозоя, когда планету населяли динозавры и гигантские растения. Обильная растительность той эпохи способствовала более интенсивному формированию природного горючего вещества.
Способы добычи каменного угля
В древности каменный уголь собирали в местах выхода пласта на поверхность. Это могло происходить по двум причинам:
- смещение слоёв земной коры;
- обвалы в горной местности.
Позже, с появлением первой техники, люди научились разрабатывать каменный уголь открытым способом. Места, где добывают каменный уголь, называют угольными шахтами или копями. Поначалу они были глубиной до нескольких десятков метров. В настоящее время, благодаря мощным техническим приспособлениям, угольные копи достигают в глубину более 1000 метров.
Разновидности угля
Особенность угля такова, что он залегает пластами, и внешне его залежи напоминают обгоревшую древесину. Соотношение компонентов в каменном угле нестабильно, и от преобладания тех или иных элементов уголь делят на виды. К самым распространённым видам каменного угля относят:
- Бурый уголь. Образован из остатков торфа, является самым молодым видом угля. Бурая разновидность угля насыщена водой, и потому отличается низкой теплотой сгорания. Используется для обогрева частных домов.
- Антрацитовый уголь. Наиболее твёрдый, древний сорт каменного угля, расположенный на большой глубине и обладающий максимальной теплотой сгорания.
Основной химический элемент каменного угля — углерод, который и определяет свойства полезного ископаемого. Его концентрация зависит от условий образования, процессов и возраста угольных пластов. Процент углерода определяет качество природного топлива: чем он выше, тем выше теплота сгорания порода, и тем больше она ценится в качестве источника тепла и энергии.
Применение каменного угля
Каменный уголь часто называют солнечной энергией, заключённой в камень. При сгорании он выделяет большое количество тепла — гораздо больше, чем можно получить от дров или иного твёрдого вида топлива.
Самые жаркие сорта каменного угля успешно используют в металлургии, ведь там нужны очень высокие температуры.
В сообщении на тему «Что такое каменный уголь?» на уроке по окружающему миру в 3 классе полезно отметить, что уголь успешно используют в химической промышленности для получения многих полезных продуктов: пластмасс, антисептиков, лакокрасочной продукции.
Что мы узнали?
Каменный уголь — исчерпаемое невозобновимое полезное ископаемое. Он образовывался на протяжении тысяч лет. Свойства каменного угля зависят от содержания углерода — чем оно выше, тем большей теплотой сгорания обладает уголь. К интересным фактам стоит отнести применение угля: используют его не только в качестве топлива, но и для изготовления различной продукции.
Источник: obrazovaka.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 2 298
- ← Сверхпроводники
- Охлаждающая древесина →
Источник: xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai