Węgiel: brunatny, twardy, węgiel drzewny, ich rodzaje i zastosowanie. Skąd na Ziemi bierze się tyle ropy, gazu i węgla? (1 zdjęcie) Jak powstaje węgiel

To pytanie może początkowo wydawać się naiwne. Każdy sumienny uczeń powie bez wahania: węgiel jest substancją pochodzenia roślinnego, „produktem przemian roślin wyższych i niższych” (radziecki słownik encyklopedyczny wszystkie publikacje). Żaden podręcznik ani popularna książka nie podważa tej prawdy. W szkole byliśmy mocno przekonani o łańcuchu: „rośliny – torf – węgiel brunatny – węgiel kamienny – antracyt”… Przyjrzyjmy się więc bliżej podręcznikowej teorii powstawania węgla.

Tak więc w jakimś stojącym zbiorniku gnije materia organiczna. Z masy roślinnej stopniowo tworzy się torf. Opadając coraz głębiej, przykryty osadami, gęstnieje, a w wyniku skomplikowanych procesów chemicznych nasyca się węglem i zamienia się w węgiel. Torf praktycznie nie reaguje na niewielki ładunek osadu, jednak pod silnym ciśnieniem, odwodnieniem i zagęszczeniem jego objętość może wielokrotnie się zmniejszyć – podobnie dzieje się przy prasowaniu brykietów torfowych.

Nic nowego, dokładnie tak wszędzie piszą. Jednak teraz zwróćmy uwagę na następującą okoliczność. Złoże torfu otoczone jest skałami osadowymi, które podlegają takim samym obciążeniom pionowym jak torf. Tylko stopnia ich zagęszczenia nie można porównać ze stopniem zagęszczenia torfu: piaski prawie nie kurczą się, a gliny mogą stracić tylko do 20-30% pierwotnej objętości lub trochę więcej. Jest zatem jasne, że strop nad złożem torfu, zagęszczając się i zamieniając w węgiel, będzie się zapadał, a nad warstwą „świeżo wybitego” węgla utworzy się zapadnięta fałda piersiowa.

Wymiary takich fałd powinny być bardzo duże: jeśli z metrowej warstwy torfu uzyska się dziesięciocentymetrową warstwę węgla, to amplituda ugięcia fałdy wyniesie około 90 cm. Równie proste obliczenia pokazują: dla pokładów węgla i warstw o ​​dowolnej grubości i składzie, wymiary oczekiwanych fałd są tak duże, że nie sposób ich nie zauważyć – amplituda zniszczenia zawsze będzie przekraczać grubość samej formacji. Jednak tu jest problem: takich fałd nie widzieliśmy i nie czytaliśmy o nich w żadnej publikacji naukowej, zarówno krajowej, jak i zagranicznej. Dach nad węglami leży wszędzie spokojnie.

Oznacza to tylko jedno: objętość materiału macierzystego węgli albo w ogóle nie zmniejszyła się, albo zmniejszyła się tak samo jak otaczające ją skały. Dlatego też substancja ta nie może być torfem. Nawiasem mówiąc, odwrotny przebieg analizy prowadzi do dokładnie tego samego wniosku. Jeśli za pomocą ołówka i papieru spróbujesz przywrócić pierwotne położenie nacięć w momencie, gdy torf nie zamienił się jeszcze w węgiel, możesz być przekonany, że taki problem nie ma rozwiązania, nie da się tego zrobić skonstruować cięcie. Każdy może się przekonać: warstwy w tym samym wieku trzeba będzie rozerwać i ułożyć na różnych wysokościach - w tym przypadku warstw nie będzie wystarczającej liczby, pojawią się niewygodne zagięcia i puste przestrzenie, których w rzeczywistości nie ma i nie może istnieć.

Żadna pojedyncza uwaga czy badanie, nawet bardzo rozsądne, nie jest w stanie unieważnić ustalonego poglądu poglądy naukowe zwłaszcza jeśli mają więcej niż sto lat. Dlatego porozmawiajmy trochę więcej o skurczu torfu. Oblicza się, że podczas formowania się węgla brunatnego współczynnik tego skurczu wynosi średnio 5-10, czasem 20, a podczas formowania węgli kamiennych i antracytów nawet więcej. Ponieważ na torf działa obciążenie pionowe, warstwa wydaje się spłaszczona. Powiedzieliśmy już, że z warstwy torfu o grubości jednego metra można wytworzyć warstwę węgla brunatnego o grubości jednego decymetra. Co więc się dzieje: unikalny pokład węgla w Hat Creek w Kanadzie, o grubości około 450 m, dał początek warstwie torfu o grubości 2–4 km?

Oczywiście nikt nie zabrania zakładać, że w starożytność kiedy wierzono, że wiele rzeczy na Ziemi jest „większych”, torfowiska mogły osiągać rozmiary cyklopowe, ale nie ma absolutnie żadnych dowodów na to. Grubość warstw torfu w praktyce mierzy się w metrach, ale nigdy w dziesiątkach, a tym bardziej w setkach. Akademik D.V. Nalivkin nazwał ten paradoks tajemniczym.

Najbardziej duża liczba na końcu utworzyły się węgle kopalne Era paleozoiczna, w tzw. okresie permu 235 - 285 milionów lat temu. Dla tych, którzy wierzą podręcznikom, jest to dziwne i oto dlaczego. W luksusowych czechosłowackich albumach upominkowych Augusty i Buriana można zobaczyć kolorowe zdjęcia przedstawiające gęste, nieprzeniknione lasy skrzypowo-paprociowe, które porastały naszą planetę w epoce karbonu poprzedzającej perm. Istnieje nawet określenie: „las węglowy”. Jednak do tej pory nikt tak naprawdę nie odpowiedział na pytanie, dlaczego ten las, pomimo swojej nazwy, nie produkował tyle węgla, co jałowy i ubogi w rośliny perm.

Spróbujmy rozwiać jedną niespodziankę inną. W tym samym okresie permu najbogatsze w węgiel, w tych samych regionach węglowych, złoża kamienia i sole potasowe. Tam, gdzie jest dużo soli, nic nie rośnie ani nie rośnie z wielkim trudem (pamiętajcie słone bagna - rodzaj pustyni). Dlatego węgiel i sól uważane są za antypody, antagonistów. Tam, gdzie jest węgiel, nie ma to nic wspólnego z solą, tam jej nigdy nie szukają - ale... co jakiś czas ją znajdują! Wiele dużych złóż węgla znajduje się w Donbasie, w dorzeczu Dniepru, w wschodnie Niemcy— dosłownie siedzenie na kopułach solnych. W okresie permu (i nikt tego nie kwestionuje) miała miejsce najpotężniejsza akumulacja soli kamiennych w historii geologicznej Ziemi. Przyjęto następujący schemat: suszenie ciepła, woda z lagun i zatok odparowuje, a z solanek wytrącają się sole, tak jak dzieje się to na Kara-Bogaz-Gol. Gdzie znajdziemy tu botaniczny blask? Ale mimo to węgle przyszły!

Nadal nie jest jasne, w jaki sposób i w jakich warunkach torf może przekształcić się w węgiel. Zwykle mówi się, że torf, powoli zapadając się w głąb Ziemi, sukcesywnie wpada w obszary rosnących temperatur i ciśnień, gdzie przekształca się w węgiel: przy stosunkowo niskie temperatury- brąz, w wyższych partiach - kamień i antracyt. Eksperymenty w autoklawach nie powiodły się jednak: torf podgrzewano do różnych temperatur, wytwarzano różne ciśnienia, utrzymywano w tych warunkach tak długo, jak było to pożądane, ale nie uzyskano żadnego węgla, nawet brązowego.

W tym względzie przyjmuje się różne założenia: zakres oczekiwanych temperatur powstawania węgla brunatnego zmienia się przypuszczalnie przy różnym czasie trwania procesu od 20 do 300°C, a dla antracytu od 190 do 600°C. Wiadomo jednak, że podgrzanie torfu i skał macierzystych do temperatury 300°C i wyższej ostatecznie zamieniłoby się nie w węgiel, a w zupełnie specjalne skały – hornfelsy, które w rzeczywistości nie istnieją, a wszystkie węgle kopalne są mieszanina substancji nienosząca śladów działania wysokich temperatur. Ponadto na podstawie kilku dość banalnych znaków można śmiało stwierdzić, że węgle wielu złóż nigdy nie były zlokalizowane na dużych głębokościach. Jeśli chodzi o czas trwania procesu formowania węgla, wiadomo, że węgle regionu moskiewskiego, jednego z najstarszych na świecie, nadal pozostają brązowe, a wśród wielu młodych złóż znajdują się antracyty.

Kolejny powód do wątpliwości. Bagna torfowe, przodkowie przyszłych zagłębi węglowych, musiałyby powstać na rozległych równinach oddalonych od gór, aby wolno płynące rzeki nie mogły tu przynosić fragmentów skał (tzw. materiału terygenicznego). W przeciwnym razie torf zostanie zamulony i nigdy nie będzie z niego wydobywany czysty węgiel. W tym przypadku wymagany jest również ściśle stabilny reżim tektoniczny: dno bagien musi opadać powoli i płynnie, aby opuszczona objętość miała czas na wypełnienie materią organiczną.

Jednakże badania regionów węglonośnych pokazują, że złoża węgla często powstawały w obniżeniach międzygórskich i w zagłębieniach podgórskich, w pobliżu czoła wyrastających gór, w wąskich szczelinowych dolinach – słowem, w miejscach, gdzie materiał terygeniczny gromadzi się bardzo intensywnie i gdzie zatem torfowiska mogą zostać nie tylko zamulone, ale także całkowicie zniszczone przez wzburzone górskie potoki. To właśnie w tak nieodpowiednich (wg teorii) warunkach występują grube pokłady węgla, sięgające 50-80 m.

Zamienianie się torfu w węgiel zajmuje dużo czasu. Torf stopniowo gromadzi się na bagnach. Bagna z kolei porastają coraz większe warstwy roślin. Na głębokości torf cały czas się zmienia. Złożony związki chemiczne, które występują w roślinach, rozkładają się na prostsze. Częściowo rozpuszczają się i są wynoszone z wodą, a częściowo przechodzą w stan gazowy: dwutlenek węgla i metan. Ważną rolę w powstawaniu węgla odgrywają bakterie i wszelkiego rodzaju grzyby, które zamieszkują wszystko. Promują rozkład tkanki roślinnej. W procesie takich zmian w torfie z czasem zaczyna się w nim gromadzić najbardziej trwała substancja, czyli węgiel. Z biegiem czasu zawartość węgla w torfie staje się coraz większa.

Akumulacja węgla w torfie zachodzi bez dostępu tlenu, w przeciwnym razie węgiel łącząc się z tlenem zamieniłby się całkowicie w dwutlenek węgla i odparował. Tworzące się warstwy torfu są najpierw izolowane od tlenu z powietrza przez pokrywającą je wodę, a następnie przez nowo powstające warstwy torfu.

W ten sposób stopniowo zachodzi proces przemiany torfu w torf. Istnieje kilka głównych rodzajów węgla kopalnego: lignit, węgiel brunatny, węgiel kamienny, antracyt, torfowisko itp.

Najbardziej podobny do torfu węgiel brunatny- węgiel sypki o barwie brązowej, pochodzenia niezbyt starożytnego. Wyraźnie widoczne są w nim pozostałości roślin, głównie drewna (stąd nazwa „brunatny”, czyli „drewniany”). Węgiel brunatny to torf drzewny. We współczesnych torfowiskach umiarkowanych torf powstaje głównie z mchu torfowego, turzycy i trzciny, ale w strefie subtropikalnej globu, na przykład na leśnych bagnach Florydy w USA, powstaje również torf drzewiasty, bardzo podobny do węgiel brunatny kopalny.

Przy silniejszym rozkładzie i zmianie resztek roślinnych tworzy brązowy węgiel. Jego kolor jest ciemnobrązowy lub czarny; Jest mocniejszy od węgla brunatnego, pozostałości drewna są w nim mniej powszechne i trudniej je dostrzec. Podczas spalania węgiel brunatny wytwarza więcej ciepła niż węgiel brunatny, ponieważ jest bogatszy w węgiel. Węgiel brunatny nie zawsze z czasem zamienia się w węgiel kamienny. Wiadomo, że węgiel brunatny z Zagłębia Moskiewskiego jest tego samego wieku co węgiel kamienny zachodnie zbocze Ural (dorzecze Kizelovsky). Proces przemiany węgla brunatnego w węgiel kamienny następuje dopiero wtedy, gdy warstwy węgla brunatnego opadną w głębsze warstwy skorupa Ziemska lub zachodzą procesy budowania gór. Aby przekształcić węgiel brunatny w węgiel kamienny lub antracyt, w wnętrznościach Ziemi potrzebne są bardzo wysokie temperatury i wysokie ciśnienie. W węgiel pozostałości roślin są widoczne tylko pod mikroskopem; jest ciężki, błyszczący i często bardzo mocny. Niektóre rodzaje węgla same lub w połączeniu z innymi odmianami są koksowane, to znaczy zamieniają się w koks.

Czarny błyszczący węgiel zawiera największą ilość węgla - antracyt. Jedynie pod mikroskopem można znaleźć w nim resztki roślin. Podczas spalania antracyt wytwarza więcej ciepła niż wszystkie inne rodzaje węgla.

Boghead- węgiel kamienny gęsty o powierzchni pęknięć muszlowych; po destylacji na sucho powstają duże ilości smoły węglowej – cennego surowca dla przemysłu chemicznego. Boghead powstaje z alg i sapropelu.

Im dłużej węgiel leży w warstwach ziemi lub im bardziej jest narażony na działanie ciśnienia i głębokiego ciepła, tym więcej zawiera węgla. Antracyt zawiera około 95% węgla, węgiel brunatny zawiera około 70%, a torf zawiera od 50 do 65%. Na bagnach, gdzie początkowo gromadzi się torf, glina, piasek i różne rozpuszczone substancje zwykle opadają wraz z wodą. Tworzą w torfie zanieczyszczenia mineralne, które następnie pozostają w węglu. Zanieczyszczenia te często tworzą międzywarstwy, które dzielą warstwę węgla na kilka warstw. Zanieczyszczenia zanieczyszczają węgiel i utrudniają jego wydobycie.

Podczas spalania węgla wszystkie zanieczyszczenia mineralne pozostają w postaci popiołu. Im lepszy węgiel, tym mniej powinien zawierać popiołu. W dobrych gatunkach węgla jest to tylko kilka procent, ale czasami ilość popiołu sięga 30-40%. Jeśli zawartość popiołu przekracza 60%, węgiel w ogóle się nie pali i nie nadaje się na paliwo.

Pokłady węgla różnią się nie tylko składem, ale także strukturą. Czasami cała grubość pokładu składa się z czystego węgla. Oznacza to, że powstał na torfowisku, do którego prawie nie przedostawała się woda zanieczyszczona gliną i piaskiem. Taki węgiel można natychmiast spalić. Częściej warstwy węgla występują na przemian z warstwami gliny lub piasku. Takie pokłady węgla nazywane są złożonymi. W nich np. warstwa o grubości 1 m często zawiera 10-15 warstw gliny, każda o grubości kilku centymetrów, podczas gdy czysty węgiel stanowi zaledwie 60-70 cm; Co więcej, węgiel może być bardzo dobrej jakości. Aby uzyskać paliwo z węgla o niskiej zawartości obcych zanieczyszczeń, węgiel jest wzbogacany. Skała z kopalni jest natychmiast wysyłana do zakładu przeróbczego. Tam wydobyta z kopalni skała jest kruszona na drobne kawałki w specjalnych maszynach, a następnie wszelkie grudki gliny oddzielane są od węgla. Glina jest zawsze cięższa od węgla, dlatego mieszaninę węgla i gliny przemywa się strumieniem wody. Siłę strumienia dobiera się tak, aby uniósł węgiel, a cięższa glina pozostała na dnie. Następnie woda i węgiel przepuszczane są przez drobny ruszt. Woda spływa, a na powierzchni rusztu gromadzi się już czysty i pozbawiony cząstek gliny węgiel. Ten rodzaj węgla nazywany jest węglem wzbogaconym. Zostanie w nim bardzo mało popiołu. Zdarza się, że popiołu w węglu nie ma szkodliwa nieczystość, ale minerały. Na przykład drobny, gliniasty muł nanoszony na bagna przez strumienie i rzeki często tworzy warstwy cennej, ognioodpornej gliny. Jest specjalnie opracowany lub zbiera popiół pozostały po spaleniu węgla, a następnie służy do produkcji porcelanowych zastaw stołowych i innych produktów. Czasami w popiele znajduje się węgiel

Jego zastosowanie jest tak wielofunkcyjne, że czasami po prostu jesteś zdumiony. W takich momentach mimowolnie wkradają się wątpliwości, a w głowie brzmi całkowicie logiczne pytanie: „Co? Czy to wszystko jest węgiel?!” Wszyscy są przyzwyczajeni do myślenia o węglu jako o materiale palnym, jednak w rzeczywistości zakres jego zastosowań jest tak szeroki, że wydaje się to po prostu niewiarygodne.

Powstawanie i pochodzenie pokładów węgla

Pojawienie się węgla na Ziemi datuje się na odległą erę paleozoiku, kiedy planeta znajdowała się jeszcze w fazie rozwoju i miała dla nas zupełnie obcy wygląd. Tworzenie pokładów węgla rozpoczęło się około 360 000 000 lat temu. Miało to miejsce głównie w osadach dennych zbiorników prehistorycznych, w których przez miliony lat gromadziła się materia organiczna.

Mówiąc najprościej, węgiel to pozostałości ciał gigantycznych zwierząt, pni drzew i innych żywych organizmów, które opadły na dno, uległy rozkładowi i zostały wciśnięte pod słup wody. Proces powstawania złóż jest dość długi, a utworzenie pokładu węgla zajmuje co najmniej 40 000 000 lat.

Wydobywanie węgla

Ludzie już dawno zrozumieli, jak ważne i niezastąpione jest to narzędzie, a jego zastosowanie na tak szeroką skalę udało się docenić i zaadaptować stosunkowo niedawno. Rozwój złóż węgla na dużą skalę rozpoczął się dopiero w XVI-XVII wieku. w Anglii, a wydobywany materiał wykorzystywano głównie do wytapiania żeliwa niezbędnego do produkcji armat. Ale jego produkcja według dzisiejszych standardów była tak niewielka, że ​​nie można jej nazwać przemysłową.

Wydobycie na dużą skalę rozpoczęło się dopiero w połowie XIX wieku, kiedy rozwijająca się industrializacja po prostu potrzebowała węgla. Jej zastosowanie ograniczało się jednak wówczas wyłącznie do spalania. Obecnie na całym świecie działają setki tysięcy kopalń, wydobywających dziennie więcej niż przez kilka lat w XIX wieku.

Rodzaje węgla

Złoża pokładów węgla mogą sięgać głębokości kilku kilometrów, sięgając w głąb ziemi, ale nie zawsze i nie wszędzie, ponieważ zarówno pod względem zawartości, jak i wygląd heterogeniczny.

Istnieją 3 główne rodzaje tej skamieniałości: antracyt, węgiel brunatny i torf, który bardzo niejasno przypomina węgiel.

Antracyt to najstarsza tego typu formacja na planecie, średni wiek gatunek ten ma 280 000 000 lat. Jest bardzo twardy, ma dużą gęstość, a zawartość węgla wynosi 96-98%.

Twardość i gęstość są stosunkowo niskie, podobnie jak zawartość węgla. Ma niestabilną, luźną strukturę, a także jest przesycony wodą, której zawartość może sięgać nawet 20%.

Torf jest również klasyfikowany jako rodzaj węgla, ale jeszcze się nie uformował, więc nie ma z węglem nic wspólnego.

Właściwości węgla

Trudno sobie teraz wyobrazić inny materiał bardziej użyteczny i praktyczny niż węgiel, którego podstawowe właściwości i zastosowanie zasługują na najwyższe pochwały. Dzięki zawartym w nim substancjom i związkom stał się po prostu niezastąpiony we wszystkich obszarach współczesnego życia.

Skład węgla wygląda następująco:

Wszystkie te składniki tworzą węgiel, którego zastosowanie i wykorzystanie jest tak wielofunkcyjne. Zawarte w węglu substancje lotne zapewniają szybki zapłon i późniejsze osiągnięcie wysokich temperatur. Wilgotność ułatwia obróbkę węgla, jego kaloryczność czyni go niezastąpionym w farmacji i kosmetologii, sam popiół jest cennym surowcem mineralnym.

Wykorzystanie węgla we współczesnym świecie

Zastosowania minerałów są różne. Węgiel początkowo był jedynie źródłem ciepła, później energii (zamieniał wodę w parę), ale obecnie pod tym względem możliwości węgla są po prostu nieograniczone.

Energia cieplna ze spalania węgla przetwarzana jest na energię elektryczną, powstają z niej produkty koksownicze i wydobywane jest paliwo płynne. Węgiel jest jedyną skałą zawierającą metale rzadkie, takie jak german i gal, jako zanieczyszczenia. Pozyskują z niego benzen, który następnie przetwarza się na benzen, z którego ekstrahuje się żywicę kumaronową, z której wytwarza się wszelkiego rodzaju farby, lakiery, linoleum i gumę. Z węgla otrzymuje się fenole i zasady pirydynowe. Węgiel przetworzony wykorzystuje się do produkcji wanadu, grafitu, siarki, molibdenu, cynku, ołowiu i wielu innych cennych i obecnie niezastąpionych produktów.

Antracyt jest najstarszym z węgli kopalnych, najwięcej jest węgla wysoki stopień zwęglenie.

Charakteryzuje się dużą gęstością i połyskiem. Zawiera 95% węgla. Stosowany jest jako paliwo stałe wysokokaloryczne (wartość opałowa 6800-8350 kcal/kg).

Węgiel

Węgiel- skała osadowa, będąca produktem głębokiego rozkładu szczątków roślinnych (paproci drzewiastych, skrzypów i mchów, a także pierwszych nagonasiennych). Większość złóż węgla powstała w paleozoiku, głównie w karbonie, około 300–350 milionów lat temu.

Przez skład chemiczny węgiel jest mieszaniną wielopierścieniowych związków aromatycznych o dużej masie cząsteczkowej o wysokiej zawartości węgla ułamek masowy węgiel, a także wodę i substancje lotne z niewielką ilością zanieczyszczeń mineralnych, które podczas spalania węgla tworzą popiół. Węgle kopalne różnią się między sobą stosunkiem składników składowych, od którego zależy ciepło spalania. Wiersz związki organiczne wchodzące w skład węgla mają właściwości rakotwórcze. Zawartość węgla w węglu, w zależności od jego gatunku, waha się od 75% do 95%.

brązowy węgiel

brązowy węgiel- węgiel kopalny twardy, powstający z torfu, zawiera 65-70% węgla, ma brązową barwę, jest najmłodszym z węgli kopalnych. Wykorzystywany jest jako lokalne paliwo, a także jako surowiec chemiczny.

Formacja węgla

Do powstania węgla konieczna jest obfita akumulacja materii roślinnej. Na starożytnych torfowiskach, począwszy od okresu dewonu, gromadziła się materia organiczna, z której bez tlenu powstawały węgle kopalne. Większość komercyjnych złóż węgla kopalnego pochodzi z tego okresu, chociaż istnieją również młodsze złoża. Wiek najstarszych węgli szacuje się na około 350 milionów lat.

Węgiel powstaje, gdy rozkładający się materiał roślinny gromadzi się szybciej niż następuje rozkład bakteryjny. Idealne do tego środowisko tworzą się na bagnach, gdzie Nie zmącona woda pozbawiony tlenu zapobiega działaniu bakterii i tym samym chroni masę roślinną przed całkowitym zniszczeniem. Na pewnym etapie procesu uwolnione w trakcie procesu kwasy uniemożliwiają dalszą aktywność bakterii. W ten sposób to powstaje torf- produkt wyjściowy do tworzenia węgla. Jeśli zostanie następnie zakopany pod innymi osadami, torf ulega kompresji i tracąc wodę i gazy, przekształca się w węgiel.

Pod naporem warstw osadów o grubości 1 km z 20-metrowej warstwy torfu powstaje warstwa węgla brunatnego o grubości 4 metrów. Jeśli głębokość zakopania materiału roślinnego osiągnie 3 kilometry, wówczas ta sama warstwa torfu zamieni się w warstwę węgla o grubości 2 metrów. Na większych głębokościach, około 6 km i przy wyższych temperaturach, 20-metrowa warstwa torfu zamienia się w warstwę antracytu o grubości 1,5 metra.

Potwierdzone zasoby węgla

Węgiel w Rosji

Rodzaje węgla

W Rosji w zależności od stopnia metamorfizmu wyróżnia się: węgle brunatne, węgle bitumiczne, antracyty i grafity. Co ciekawe, w krajach zachodnich obowiązuje nieco inna klasyfikacja: odpowiednio lignity, węgle subbitumiczne, węgle bitumiczne, antracyty i grafity.

1. Węgle brunatne. Zawierają dużo wody (43%), przez co mają niską wartość opałową. Ponadto zawierają dużą ilość substancji lotnych (do 50%). Powstają z martwych resztek organicznych pod ciśnieniem obciążenia i pod wpływem podwyższonej temperatury na głębokościach około 1 kilometra.
2. Węgle kamienne. Zawierają do 12% wilgoci (3-4% wewnętrznej), dzięki czemu mają wyższą wartość opałową. Zawierają do 32% substancji lotnych, dzięki czemu dobrze się zapalają. Powstają z węgla brunatnego na głębokości około 3 kilometrów.
3. Antracyty. Prawie w całości (96%) składa się z węgla. Mają najwyższe ciepło spalania, ale nie zapalają się dobrze. Powstają z węgla pod wpływem wzrostu ciśnienia i temperatury na głębokości około 6 kilometrów. Stosowany głównie w przemyśle chemicznym

Historia górnictwa węgla kamiennego w Rosji

Twarzowy przemysł węglowy w Rosji datuje się na pierwszą ćwierć XIX wieku, kiedy odkryto już główne zagłębia węglowe.

Dynamika wolumenu wydobycia węgla kopalnego w Imperium Rosyjskie możesz zobaczyć .

Zasoby węgla w Rosji

5,5% koncentruje się w Rosji (skąd taka różnica w stosunku do procentu potwierdzonych zasobów węgla w 2006 roku? - bo większość nie nadaje się do zagospodarowania - Syberia i wieczna zmarzlina) światowe zasoby węgla, wynoszące ponad 200 miliardów ton. Spośród nich 70% to zasoby węgla brunatnego.

• W 2004 roku w Rosji wydobyto 283 miliony ton węgla. Wyeksportowano 76,1 mln ton.
• W 2005 roku w Rosji wydobyto 298 milionów ton węgla. Wyeksportowano 79,61 mln ton.

W Rosji w 2004 roku niedobór węgla koksowego gatunków „Zh” i „K” wyniósł co najmniej 10 mln ton (szacunki VUKHIN), co było związane z wygaszaniem mocy wydobywczych w Workucie i Kuzbass.

Największe obiecujące złoża

Pole Elginskoje(Sacha). Należy do Mechel OJSC. Najbardziej obiecujący obiekt dla górnictwa odkrywkowego znajduje się w południowo-wschodniej części Republiki Sacha (Jakucja), 415 km na wschód od miasta Neryungri. Powierzchnia pola wynosi 246 km². Złog ma postać delikatnie nachylonego, asymetrycznego fałdu brachysynklinalnego. Osady jury górnej i dolnej kredy są węglowonośne. Główne pokłady węgla ograniczają się do złóż utworów Neryungri (6 pokładów o miąższości 0,7-17 m) i Undyktan (18 pokładów o miąższości również 0,7-17 m). Większość zasobów węgla skupiona jest w czterech pokładach y4, y5, n15, n16, zazwyczaj złożona struktura. Węgle są przeważnie półbłyszczące, soczewkowo-pasmowe, z bardzo dużą zawartością najcenniejszego składnika – witrynitu (78-98%). W zależności od stopnia metamorfizmu węgle należą do III (tłuszczowego) etapu. Gatunek węgla Zh, grupa 2Zh. Węgle są średnio i wysokopopiołowe (15-24%), niskosiarkowe (0,2%), niskofosforowe (0,01%), dobrze spiekane (Y = 28-37 mm), o wysokiej wartości opałowej (28 MJ/kg). Węgiel Elga można wzbogacać według najwyższych światowych standardów i produkować eksportowy węgiel koksujący Wysoka jakość. Złoże reprezentowane jest przez grube (do 17 metrów) łagodnie nachylone pokłady, nad którymi leżą osady o małej miąższości (stopień usuwania około 3 metrów sześciennych na tonę surowego węgla), co jest bardzo korzystne dla organizacji górnictwa odkrywkowego.

Pole Elegestskoye(Tuwa) posiada zasoby około 1 miliarda ton węgla koksowego rzadkiego gatunku „Zh” (całkowita wielkość zasobów szacowana jest na 20 miliardów ton). 80% zasobów znajduje się w jednym pokładzie o miąższości 6,4 m (najlepsze kopalnie w Kuzbasie pracują w pokładach o miąższości 2-3 m, w Workucie węgiel wydobywa się z pokładów cieńszych niż 1 m). Oczekuje się, że po osiągnięciu mocy projektowej do 2012 r. Elegest będzie produkować 12 milionów ton węgla rocznie. Licencja na wydobycie węgla Elegest należy do Yenisei Industrial Company, będącej częścią United Industrial Corporation (UPK). W dniu 22 marca 2007 roku Komisja Rządowa ds. Projektów Inwestycyjnych Federacji Rosyjskiej zatwierdziła realizację projektów budowy linii kolejowej Kyzył-Kuragino w związku z rozwojem bazy surowcowej Republiki Tuwy.

Najwięksi rosyjscy producenci węgla

Zgazowanie węgla

Taki kierunek wykorzystania węgla wiąże się z jego tzw. „nieenergetycznym” wykorzystaniem. Mówimy o przetwarzaniu węgla na inne rodzaje paliwa (np. na gaz palny, koks średniotemperaturowy itp.), poprzedzającym lub towarzyszącym wytworzeniu z niego energii cieplnej. Na przykład w Niemczech podczas drugiej wojny światowej technologie zgazowania węgla były aktywnie wykorzystywane do produkcji paliwa silnikowego. W Republice Południowej Afryki, w zakładzie SASOL, wykorzystując technologię warstwowego zgazowania pod ciśnieniem, której pierwsze opracowania przeprowadzono także w Niemczech w latach 30-40 XX wieku, obecnie z węgla brunatnego wytwarza się ponad 100 rodzajów produktów. ( Ten proces zgazowanie jest również znane jako „metoda Lurgiego”).

W ZSRR aktywnie rozwijano technologie zgazowania węgla w Instytucie Badawczo-Projektowym Rozwoju Zagłębia Węglowego Kańsko-Aczyńsk (KATEKNIIugol) w celu zwiększenia efektywności wykorzystania węgli brunatnych Kańsko-Aczyńsk. Pracownicy instytutu opracowali szereg unikalnych technologii przerobu niskopopiołowych węgli brunatnych i kamiennych. Węgle te mogą podlegać przetwarzanie technologii energetycznych w tak wartościowe produkty jak koks średniotemperaturowy, mogący zastąpić klasyczny koks w wielu procesach metalurgicznych, palny gaz nadające się np. do spalania w kotłach gazowych jako substytut gazu ziemnego oraz gaz syntezowy, które można wykorzystać do produkcji syntetycznych paliw węglowodorowych. Spalanie paliw uzyskanych w wyniku energetyczno-technologicznej obróbki węgla zapewnia znaczny wzrost wydajności szkodliwe emisje w stosunku do spalania pierwotnego węgla.

Po rozpadzie ZSRR KATEKNIIugol został zlikwidowany, a pracownicy instytutu zaangażowani w rozwój technologii zgazowania węgla utworzyli własne przedsiębiorstwo. W 1996 roku w Krasnojarsku wybudowano zakład przerobu węgla na sorbent i gaz palny ( Obwód Krasnojarski, Rosja). Instalacja oparta jest na opatentowanej technologii warstwowego zgazowania węgla metodą odwrotnego dmuchu (lub odwrotnego procesu warstwowego zgazowania węgla). Zakład ten działa do dziś. Ze względu na wyjątkowo niską (w porównaniu do tradycyjnych technologii spalania węgla) emisję szkodliwych substancji, jest swobodnie zlokalizowana blisko centrum miasta. Następnie, w oparciu o tę samą technologię, wybudowano także demonstracyjną instalację do produkcji brykietów domowych w Mongolii (2008).

Warto zwrócić uwagę na pewne charakterystyczne różnice pomiędzy technologią warstwowego zgazowania węgla metodą odwrotnego dmuchu a procesem zgazowania bezpośredniego, którego jedna z odmian (zgazowanie pod ciśnieniem) stosowana jest w zakładzie SASOL w Republice Południowej Afryki. Gaz palny powstający w procesie odwrotnym, w odróżnieniu od procesu bezpośredniego, nie zawiera produktów pirolizy węgla, dlatego w procesie odwrotnym nie są wymagane skomplikowane i drogie systemy oczyszczania gazu. Ponadto w procesie odwrotnym można zorganizować niepełne zgazowanie (karbonizację) węgla. W tym przypadku powstają jednocześnie dwa przydatne produkty: koks średniotemperaturowy (węglan) i gaz palny. Zaletą procesu bezpośredniego zgazowania jest natomiast jego większa wydajność. W okresie najaktywniejszego rozwoju technologii zgazowania węgla (pierwsza połowa XX w.) doprowadziło to do niemal całkowitego braku zainteresowania odwrotnym procesem warstwowego zgazowania węgla. Jednak obecnie warunki rynkowe są takie, że sam koszt koksu średniotemperaturowego, powstającego w odwrotnym procesie zgazowania węgla (karbonizacji), pozwala zrekompensować całość kosztów jego produkcji. Produktem ubocznym jest gaz palny nadający się do spalania w kotłach gazowych w celu uzyskania energii cieplnej i/lub energia elektryczna, - w tym przypadku ma warunkowo zerowy koszt. Okoliczność ta zapewnia wysoką atrakcyjność inwestycyjną tej technologii.

Inną znaną technologią zgazowania węgla brunatnego jest energetyczno-technologiczne przetwarzanie węgla na średniotemperaturowy koks i energię cieplną w instalacji z fluidalnym (wrzącym) złożem paliwa. Ważną zaletą tej technologii jest możliwość jej wdrożenia poprzez rekonstrukcję standardowych kotłów węglowych. Jednocześnie wydajność cieplna kotła pozostaje na tym samym poziomie. Podobny projekt przebudowy standardowego kotła zrealizowano na przykład w kopalni odkrywkowej Bieriezowski (terytorium Krasnojarska, Rosja). W porównaniu z technologią warstwowego zgazowania węgla, energotechnologiczne przetwarzanie węgla na koks średniotemperaturowy w złożu fluidalnym charakteryzuje się znacznie wyższą (15-20 razy większą) wydajnością.

W artykule przedstawiono informacje na temat interesującej skały osadowej będącej źródłem o dużym znaczeniu gospodarczym. Skała ta, zadziwiająca w historii swego powstania, nazywana jest „węglem kamiennym”. Jego edukacja jest dość interesująca. Należy zaznaczyć, że pomimo iż skała ta stanowi mniej niż jeden procent wszystkich skał osadowych występujących na Ziemi, to posiada ona bardzo ważne w wielu obszarach życia ludzi.

informacje ogólne

Jak powstał węgiel? Na jego powstawanie składa się wiele procesów zachodzących w przyrodzie.

Węgiel pojawił się na Ziemi około 350 milionów lat temu. Aby wyjaśnić to w prosty sposób, wyglądało to następująco. Pnie drzew wpadając do wody wraz z inną roślinnością stopniowo tworzyły ogromne warstwy organicznej, nierozłożonej masy. Ograniczony dostęp tlenu nie pozwolił na rozkład i gnicie tego bałaganu, który stopniowo zapadał się coraz głębiej pod jego ciężarem. W długim okresie czasu i na skutek przemieszczania się warstw skorupy ziemskiej warstwy te zapadały się na znaczną głębokość, gdzie pod wpływem podwyższonych temperatur i wysokiego ciśnienia masa ta została przekształcona w węgiel.

Poniżej przyjrzymy się bliżej, jak pojawił się węgiel, którego powstawanie jest bardzo interesujące i ciekawe.

Rodzaje węgla

Nowoczesne złoża węgla kamiennego na całym świecie produkują różne rodzaje węgiel:

1. Antracyt. Są to najtwardsze odmiany, wydobywane z dużych głębokości i charakteryzujące się najwyższą temperaturą spalania.

2. Węgiel. Wiele jego odmian wydobywa się w odkrywkach i kopalniach. Ten typ jest najczęstszy w obszarach działalności człowieka.

3. Węgiel brunatny. Jest to najmłodszy gatunek, powstały z pozostałości torfu i ma najniższą temperaturę spalania.

Wszystkie wymienione formy węgla leżą warstwowo, a miejsca ich gromadzenia nazywane są zagłębiami węglowymi.

Teorie pochodzenia węgla

Co to jest węgiel? Mówiąc najprościej, osad ten z biegiem czasu jest akumulowany, zagęszczany i przetwarzany przez rośliny.

Istnieją dwie teorie, z których bardziej popularna jest ta, której wyznaje wielu geologów. Jest ona następująca: rośliny tworzące węgiel gromadziły się w dużych torfowiskach lub słodkowodnych bagnach przez wiele tysięcy lat. Teoria ta zakłada rozwój roślinności w miejscu odkrycia skał i nazywa się ją „autochtoniczną”.

Inna teoria opiera się na fakcie, że pokłady węgla gromadziły się z roślin przeniesionych z innych miejsc, które w warunkach powodziowych zdeponowały się na nowym obszarze. Inaczej mówiąc, węgiel powstawał z przewożonych resztek roślinnych. Druga teoria nazywa się allochtoniczną.

W obu przypadkach źródłem powstawania węgla są rośliny.

Dlaczego ten kamień się pali?

Podstawowy pierwiastek chemiczny w węglu, posiadanie korzystne właściwości, - węgiel.

W zależności od warunków powstawania, procesów i wieku warstw, każde złoże węgla zawiera określony procent węgla. Wskaźnik ten określa jakość paliwa naturalnego, gdyż poziom wymiany ciepła jest bezpośrednio powiązany z ilością węgla utlenionego w procesie spalania. Im wyższa wartość opałowa danej skały, tym bardziej nadaje się ona jako źródło ciepła i energii.

Czym jest węgiel dla ludzi na całym świecie? Przede wszystkim jest to najlepsze paliwo, odpowiednie dla różnych sfer życia.

O skamielinach w węglu

Gatunki roślin kopalnych występujące w węglu nie potwierdzają autochtonicznej teorii pochodzenia. Dlaczego? Na przykład mchy i gigantyczne paprocie, charakterystyczne dla złóż węgla w Pensylwanii, mogą rosnąć w bagnistych warunkach, podczas gdy inne rośliny kopalne z tego samego basenu (drzewa iglaste lub skrzyp olbrzymi itp.) preferowały bardziej suche gleby niż miejsca podmokłe. Okazuje się, że w jakiś sposób zostali przewiezieni w te miejsca.

Jak powstał węgiel? Formacja w przyrodzie jest niesamowita. Skamieniałości morskie, takie jak mięczaki, ryby i ramienionogi (lub ramienionogi), są również powszechne w węglu. W pokładach węgla występują także kule węglowe (zaokrąglone, pogniecione masy doskonale zachowanych kopalnych roślin i zwierząt, w tym morskich). Na przykład mały robak morski typu pierścienicowego jest powszechnie spotykany przyczepiony do roślin w węglach Ameryka północna i Europę. Należą do okresu karbońskiego.

Występowanie zwierząt morskich przeplatanych roślinami niemorskimi w skałach osadowych węgla wskazuje, że mieszały się one podczas ruchu. Niesamowite i długotrwałe procesy zachodziły w przyrodzie, zanim ostatecznie powstał węgiel. Jego powstanie w ten sposób potwierdza teorię allochtoniczną.

Niesamowite znaleziska

Najciekawszymi znaleziskami w warstwach węgla są leżące pionowo pnie drzew. Często przecinają ogromne warstwy skał prostopadle do pokładu węgla. Drzewa w tej pozycji pionowej często spotykane są w warstwach związanych ze złożami węgla, a nieco rzadziej w samym węglu. Wiele osób jest zdania na temat przenoszenia pni drzew.

Zadziwiające jest to, że osad musiał gromadzić się tak szybko, aby pokryć te drzewa, zanim uległy zniszczeniu (zgniły) i upadły.

To jest ładne ciekawa historia powstawanie skały zwanej węglem. Powstawanie takich warstw w wnętrznościach ziemi jest powodem do dalszych badań w poszukiwaniu odpowiedzi na liczne pytania.

Skąd się biorą bryły w węglu?

Imponującą cechą zewnętrzną węgla jest to, że zawiera ogromne bryły. Te duże bloki od ponad stu lat odnajdywane są w pokładach węgla wielu złóż. Średnia waga 40 brył zebranych z zagłębia węglowego w Wirginii Zachodniej wynosiła około 12 funtów, a największa 161 funtów. Co więcej, wiele z nich to skały metamorficzne lub wulkaniczne.

Badacz Price zasugerował, że mogły zostać przetransportowane do złóż węgla w Wirginii z daleka, wplecione w korzenie drzew. Wniosek ten potwierdza również allochtoniczny model powstawania węgla.

Wniosek

Wiele badań potwierdza prawdziwość allochtonicznej teorii powstawania węgla: obecność szczątków zwierząt i roślin lądowych i morskich implikuje ich ruch.

Badania wykazały również, że metamorfizm tej skały nie wymaga długiego czasu (miliony lat) ekspozycji na ciśnienie i ciepło – może powstawać także w wyniku szybkiego nagrzewania. A drzewa położone pionowo w osadach węgla potwierdzają dość szybkie gromadzenie się resztek roślinności.