Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

  • На сегодняшний день каменный уголь является одним из самых необходимых полезных ископаемых.
  • Данный ресурс образуется естественным путем, имеет огромные запасы и массу полезных свойств.

Оглавление:

  • Что такое каменный уголь и как он выглядит
  • Образование каменного угля
  • Виды каменного угля, их состав и свойства
  • Месторождения каменного угля в России
  • Крупнейшие месторождения каменного угля в мире
  • Добыча каменного угля
  • Применение каменного угля
  • Заключение

Что такое каменный уголь и как он выглядит

Строительство шахты является очень дорогостоящим вложением, однако по истечении времени все затраты полностью окупаются. При добыче угля на поверхность попадают и другие ресурсы.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Есть вероятность добычи драгоценных металлов и редко встречающихся земных элементов, которые впоследствии возможно продать и получить дополнительную прибыль.

Нефть является практически самым драгоценным ресурсом и основным источником топлива на сегодняшний день. Однако, ни одна фирма или страна, добывающая каменный уголь, не пренебрежет его добычей во имя нефти, ибо твёрдое топливо также имеет большое значение и высокую ценность.

Образование каменного угля

Уголь в природе образовывается путем изменения поверхностного рельефа. Ветки деревьев, растения, листья и другие природные остатки, не успевшие перегнить, насыщаются влагой от болот, из-за чего преобразовываются в торф.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Далее на сушу попадает морская вода, когда она уходит, она также оставляет слой отложений. После реки вносят свои коррективы, земля заболачивается, опять образуется или покрывает почву. Поэтому состав каменного угля сильно зависит от возраста.

Каменный уголь — средний по возрасту между бурым, самым молодым, и антрацитом, самым старшим.

Виды каменного угля, их состав и свойства

Существует несколько разновидностей каменного угля:

  • длиннопламенные;
  • газовые;
  • жирные;
  • коксовые;
  • слабоспекающиеся;
  • тощие.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Также распространены виды, состоящие из нескольких, так называемые смешанные, обладающие свойствами двух групп.

Каменный уголь отличается черной окраской, твердой, слоистой, легко разрушаемой структурой, обладает блестящими вкраплениями. Горючие свойства довольно высоки, так как материал используется, как топливо.

Рассмотрим физические характеристики:

  1. Плотность (или удельный вес) сильно варьируется (максимальная может достигать 1500 кг/м³).
  2. Удельная теплоемкость составляет 1300 Дж/кг*К.
  3. Температура горения — 2100°С (при переработке 1000°С).

Месторождения каменного угля в России

На российской территории находится около трети мировых запасов.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Месторождения угля и горючих сланцев в России (для увеличения нажмите)

Самым крупным месторождением угля на территории России является Эльгинское. Оно располагается в районе Якутии.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Запасы по примерным расчетам составляют более 2 млрд. тонн.

Рельеф, приближенный к Кузнецкому угольному бассейну (Кузбассу), был сильно поврежден из-за масштабных ресурсодобывающих работ.

Крупнейшие месторождения каменного угля в мире

Первой страной в рейтинге по количеству добываемого ежегодно каменного угля являются США, на втором месте находится Россия.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Карта месторождений угля в мире (для увеличения нажмите)

В США самым известным угольным бассейном считается Иллинойский. Общий запас залежей в данном месторождении насчитывает 365 млрд. тонн.

Дальше следует Рурский бассейн, находящийся на территории современной Германии. Все месторождения и места разработки бассейнов находятся под строгой охраной.

Добыча каменного угля

Каменный уголь в наше время добывается тремя основополагающими способами. Такими как:

  • карьерный метод;
  • добыча через штольни;
  • метод добычи в шахтах.

Способ добычи через карьеры используется, когда пласты угля залегают на поверхности, примерно на ста метрах в глубину и выше.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Карьеры подразумевают простое разрытие земли или песочной ямы, из которой и ведётся добыча, обычно в таких случаях угольный пласт имеет достаточно большую толщину, что делает его добычу проще.

Штольни подразумевают под собой скважины, с большим углом наклона. По нему все добытые ископаемые доставляются наверх, при этом нет необходимости задействовать серьезную технику или вырывать котловину.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Обычно залежи в таких местах имеют небольшую толщину и зарыты не особенно глубоко. Поэтому метод добычи через штольни позволяет быстро производить добычу без особых затрат.

Добыча через шахты — самый распространённый метод добычи ископаемых, вместе с тем самый продуктивный, но в то же время и опасный. Шахты пробуриваются на большую глубину, достигающую нескольких сотен метров. Однако на это требуется разрешение, подтверждающее обоснования для таких масштабных работ, доказательства наличия залежей.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Порой шахты могут достигать километра, а то и больше в глубину, и протягиваться на несколько километров в длину, образуя связанные между собой паутины коридоров под землёй. В 20 веке вокруг шахт со временем образовывались даже поселения и небольшие города, в которых жили шахтеры с семьями.

Именно из-за условий добычи, работа в шахтах считается очень трудной и опасной, ведь огромное количество раз шахты обрушивались, погребая под собой десятки, а то и сотни людей, работающих там.

Применение каменного угля

Каменный уголь применяется в самых различных сферах. Он широко используется как твердое топливо (основное предназначение), в металлургии и в химической промышленности, плюс из него производятся многие иные составляющие.

  1. Именно из каменного угля производят некоторые ароматические вещества, металлы, химические вещества, получается больше 360 других продуктов переработки.
  2. В свою очередь производимые из него вещества имеют рыночную стоимость в десятки раз выше, самым дорогим считается метод переработки угля в жидкое топливо.

Для изготовления 1 тонны жидкого топлива потребуется переработать 2-3 тонны угля. Все промышленные отходы, получаемые при переработке, нередко направляются на производство стройматериалов.

Заключение

На земле существует множество месторождений угля, активно разрабатываемых по сей день. На уроках биологии в 5 классе и ещё раньше, на уроках природоведения во втором классе, дети знакомятся с этим понятием. В данной работе мы повторили кратко основные факты о каменном угле — происхождение, формула, марки, химический состав и использование, добыча и многое другое.

Уголь является одним из важнейших ресурсов, широко используемых в промышленности. Однако все же стоит быть осторожными при нарушении естественного хода веществ, ведь разработка нарушает рельеф и постепенно истощает природные запасы.

Источник: https://1001student.ru/himiya/kamennyj-ugol.html

Каменный уголь. Свойства, добыча и применение каменного угля

Город призрак без угля. Таковым стал японский Хасима. В 1930-е его признали самым густонаселенным. На крошечном клочке земли уместились 5 000 человек. Все они работали на угольном производстве.

Остров оказался буквально сложенным из каменного источника энергии. Однако, к 1970-ым запасы угля истощились.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Есть только попытки ее найти. Поэтому, уделим внимание современному герою, а не туманным перспективам.

Описание и свойства

Каменный уголь – это горная порода органического происхождения. Это значит, что камень образован из разложившихся остатков растений, животных. Чтобы они сформировали плотную толщу, требуется постоянное накопление и спрессовывание.

Подходящие условия на дне водоемов. Там, где есть месторождения каменного угля, когда-то были моря, озера. Отмершие организмы опускались на дно, придавливались толщей воды. Так образовывался торф. Каменный уголь – последствие его дальнейшего сжатия под давлением уже не только воды, но и новых слоев органики.

Основные запасы каменного угля относятся к эре Палеозоя. С ее окончания минуло 280 000 000 лет. Это эра гигантских растений и динозавров, обилия жизни на планете. Не удивительно, что именно тогда органические отложения накапливались особенно активно.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Чаще всего, уголь образовывался в болотах. В их водах мало кислорода, что препятствует полному разложению органики.

Внешне залежи каменного угля напоминают обгоревшую древесину. По химическому составу порода является смесью углеродных ароматических соединений высокомолекулярного типа и летучих веществ с водой.

Минеральные примеси незначительны. Соотношение компонентов не стабильно. В зависимости от преобладания тех, или иных элементов, выделяют виды каменного угля. К основным относится бурый и антрацитовый.

Бурая разновидность угля насыщенна водой, а посему, отличается низкой теплотой сгорания. Получается, в качестве топлива порода не годиться, как каменная. И бурый уголь нашел иное применение. Какое?

Этому будет уделено отдельное внимание. Пока же, разберемся, почему водонасыщенную породу зовут бурой. Причина в цвете.

Уголь коричневатый, без блеска, рыхлый. С геологической точки зрения массу можно назвать молодой. То есть, в ней не завершены процессы «брожения». Поэтому, у камня низкая плотность, при сгорании образуется много летучих веществ.

Ископаемый каменный уголь антрацитового типа – полностью сформировался. Он плотнее, тверже, чернее, блестит. Чтобы бурая порода стала такой, требуются 40 000 000 лет. В антраците велика доля углерода – около 98%.

Естественно, что теплоотдача у черного угля на высоте, а значит, камень можно использовать в качестве топлива.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Образования каменного угля чаще всего находятся в болоте

Бурый вид в этой роли используют лишь для обогрева частных домов. Им не нужны рекордные показатели энергии.

Нужна лишь простота обращения с топливом, а антрацит в этом плане проблематичен. Разжечь черный каменный уголь непросто. Производственники, железнодорожники, приноровились. Трудозатраты стоят того, ведь антрацит не только энергоемок, но и не спекается.

Каменный уголь – топливо, от сгорания которого остается зола. Из чего она, если органика переходит в энергию? Помните заметку о минеральной примеси? Именно неорганическая составляющая камня и остается на дне печей.

Немало золы осталось и на китайском месторождении в провинции Люхуангоу. Залежи антрацита там горели без малого 130 лет. Пожар потушили лишь в 2004-ом году. Каждый год сгорали 2 000 000 тонн породы.

Вот и посчитайте, сколько каменного угля пропало даром. Сырье могло пригодиться не только в качестве топлива.

Применение каменного угля

Уголь называют солнечной энергией, заключенной в камень. Энергию можно преобразовывать. Она не обязательно должна быть тепловой.

Читайте также:  Голубой опал (синий): магические свойства, кому перуанский камень подходит по знаку зодиака, месторождения, украшения в серебре и уход за ними

Энергию, получаемую при сгорании породы, переводят, к примеру, в электричество. Температура сгорания каменного угля бурого типа чуть не доходит до 2 000 градусов. Дабы получить электричество из антрацита, потребуется уже около 3 000 по шкале Цельсия.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Каменный уголь применяют в качестве топлива

Если же говорить о топливной роли угля, он используется не только в чистом виде.

В лабораториях из органической породы научились получать жидкое и газообразное топливо, а на металлургических заводах уже давно пользуются коксом.

Он получается при нагреве каменного угля до 1 100 градусов без доступа кислорода. Кокс – бездымное топливо. Важна для металлургов и возможность применения брикетов в роли восстановителей железной руды. Так, кокс пригождается при отливке чугуна.

Кокс применяют и в качестве разрыхлителя шихты. Так именуют смесь исходных элементов будущего сплава. Будучи разрыхленной коксом, шихта легче переплавляется. Кстати, некоторые компоненты для сплавов тоже получают из антрацита.

В качестве примесей в нем могут содержаться германий и галлий – металлы редкие и мало где еще встречающиеся.

Купить уголь стремятся, так же, для производства композиционных материалов углеграфитового толка. Композитами называют массы из нескольких составляющих, с четкой границей между ними.

Искусственно созданные материалы применяют, к примеру, в авиации. Здесь композиты увеличивают прочность деталей.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Карбоновые массы выдерживают, как очень высокие, так и низкие температуры, используются в стойках опоры контактных сетей.

А вообще, композиты прочно вошли уже во все сферы жизни. Железнодорожники устилают ими новые платформы.

Из наномодифицированного сырья делают опоры строительных конструкций. В медицине с помощью композитов предлагают заполнять сколы на костях и прочие повреждения, не подлежащие металлическому протезированию. Вот какой каменный уголь многоликий и многофункциональный.

Химики разработали метод получения из угля пластмасс. При этом, не пропадают отходы. Низкосортная фракция прессуется в брикеты.

Они служат топливом, которое подходит, как для частных домов, так и производственных цехов. В топливных брикетах остается минимум углеводородов. Они, собственно, и есть самок ценное в угле.

Из него можно получить чистые бензол, толуол, ксилолы, куморановые смолы. Последние, к примеру, служат основой для лакокрасочной продукции и такого материала внутренней отделки помещений, как линолеум.

Часть углеводородов ароматические. Людям знаком запах нафталина. Но, немногие знают, что производят его из каменного угля.

В хирургии нафталин служит антисептиком. В домашнем хозяйстве вещество борется с молью. Кроме того, нафталин способен защитить от укусов ряда насекомых. Среди них: мухи, оводы, слепни.

В общей сложности, уголь каменный в мешках закупают для производства более чем 400-от видов продукции.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Многие из них – побочные товары, получаемые на коксохимическом производстве. Интересно, что стоимость  дополнительных линий, как правило, больше, чем у кокса.

Если же рассматривать среднюю разницу между каменным углем и товарами из него, она составляет 20-25 раз.

То есть, производство весьма выгодное, быстро окупается. Поэтому, неудивительно, что ученые ищут все новые и новые технологии переработки осадочной породы. На растущий спрос должно быть предложение. Ознакомимся с ним.

Добыча каменного угля

Месторождения угля называют бассейнами. В мире их свыше 3 500. Общая площадь бассейнов – около 15% от суши. Больше всего угля в США.

Там сосредоточенны 23% от мировых запасов. Каменный уголь в России – это 13% общих запасов. Бронза у Китая. В его недрах сокрыто 11% породы.

Большинство из них – антрациты. В России соотношение бурого угля к черному примерно одинаково. В США преобладает бурый вид породы, что снижает значение залежей. Не смотря на обилие бурого угля, месторождения США поражают не только объемами, но и масштабами.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Запасы одного только Аппалачского каменноугольного бассейна составляют 1 600 миллиардов тонн. В самом крупном бассейне России, для сравнения, хранятся лишь 640 миллиардов тонн породы. Речь о Кузнецком месторождении.

Оно находится в Кемеровской области. Еще пара перспективных бассейнов обнаружены в Якутии и Тыве. В первом регионе залежи назвали Эльгинскими, а во втором – Элегетскими. Месторождения Якутии и Тывы относятся к закрытому типу. То есть, порода находиться не у поверхности, на глубине.

Нужно строить шахты, штольни, стволы. Это поднимает цену каменного угля. Но, масштабы залежей стоят затрат. Что же касается Кузнецкого бассейна, в нем работают по смешенной системе. Около 70% сырья извлекают с глубин гидравлическим способом.

30% угля добывают открыто, используя бульдозеры. Их достаточно, если порода залегает у поверхности, а прикрывающие слои рыхлые.

Открыто уголь добывают и в Китае. Большинство месторождений КНР находятся далеко за пределами городов. Однако, это не помешало одной из залежей доставить неудобства населению страны. Это произошло в 2010-ом.

Пекин резко увеличил запросы на уголь из Внутренней Монголии. Она считается провинцией КНР. В путь отправилось столько грузовиков с товаром, что 110-е шоссе встало почти на 10 дней. Пробка началась 14-го августа, а рассосалась лишь 25-го.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Правда, не обошлось и без проведения дорожных работ. Грузовики с углем усугубили ситуацию. 110-е шоссе относится к дорогам государственного значения. Так что, не только уголь в пути задержался, но и прочие контракты оказались под угрозой.

В интернете можно найти ролики, где водители, ехавшие в августе 2010-го по китайскому шоссе, сообщают, что 100-километровый отрезок преодолевали около 5-ти дней.



Источник: https://tvoi-uvelirr.ru/kamennyy-ugol-svoystva-dobycha-i-primenenie-kamennogo-uglya/

Каменный уголь: образование в недрах Земли. Источники и процесс образования каменного угля :

В данной статье представлена информация об одной интересной осадочной породе, являющейся источником большого экономического значения. Эта удивительная по истории своего возникновения порода называется «каменный уголь».

Образование его довольно любопытно. Следует отметить, что, несмотря на то, что порода эта составляет менее одного процента всех существующих на земле осадочных пород, она имеет большое значение во многих сферах жизни людей.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Общая информация

Каким образом формировался каменный уголь? Образование его включает в себя многие процессы, происходящие в природе.

Появился каменный уголь на Земле примерно 350 млн лет назад. Если объяснить по-простому, произошло это следующим образом. Стволы деревьев, падая в воду с прочей растительностью, постепенно образовывали огромные слои органической неразложившейся массы.

Ограниченный доступ кислорода не давал разложиться и сгнить этому месиву, которое постепенно под своим весом погружалось все глубже.

В течение длительного времени и в связи со смещением пластов земной коры эти слои ушли на значительную глубину, где под воздействием повышенных температур и большого давления произошло преобразование данной массы в уголь.

Ниже более подробно рассмотрим, как появился каменный уголь, образование которого очень интересно и любопытно.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Виды угля

На современных угольных месторождениях мира добывают разные виды каменного угля:

1. Антрациты. Это самые твердые сорта, добываемые с больших глубин и имеющие самую большую температуру сгорания.

2. Каменный уголь. Многие его сорта добываются открытым способом и в шахтах. Данный вид самый распространенный в сферах деятельности человека.

3. Бурый уголь. Это самый молодой вид, образовавшийся из остатков торфа и обладающий самой низкой температурой сгорания.

Все перечисленные формы каменного угля залегают пластами, а места их скопления называют угольными бассейнами.

Теории происхождения угля

Что такое каменный уголь? Проще говоря, данная осадочная порода представляет собой накопленные, со временем уплотненные и переработанные растения.

Существуют две теории, более популярной из которых является та, которой придерживаются многие геологи. Она заключается в следующем: растения, из которых состоит каменный уголь, скапливались в больших торфяных или пресноводных болотах в течение многих тысяч лет. Данная теория предполагает рост растительности в месте обнаружения пород и имеет название «автохтонная».

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Другая теория основывается на том, что угольные пласты накопились из перенесенных из других мест растений, которые и отложились на новом участке в условиях затопления. Иными словами, уголь произошел из перенесенного растительного мусора. Вторая теория называется аллохтонной.

В обоих случаях источник образования каменного угля – растения.

Почему этот камень горит?

Основной химический элемент в угле, обладающий полезными свойствами, – углерод.

В зависимости от условий образования, процессов и возраста пластов каждое месторождение каменного угля содержит свой определенный процент углерода.

Данный показатель и определяет качество природного топлива, поскольку уровень теплоотдачи связан напрямую с количеством окисляемого в процессе горения углерода.

Чем выше теплота сгорания данной породы, тем она наиболее пригодна в качестве источника тепла и энергии.

Что такое каменный уголь для людей всего мира? В первую очередь это самое лучшее топливо, пригодное для разных сфер жизнедеятельности.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Об окаменелостях в угле

Виды растений ископаемых, обнаруживаемых в угле, не подтверждают автохтонную теорию происхождения.

Почему? Например, деревья плауны и папоротники гигантские, характерные для угольных отложений Пенсильвании, могли произрастать в болотистых условиях, в то время как другие ископаемые растения того же бассейна (хвойное дерево или гигантский хвощ и пр.) предпочитали более просушенные почвы, а не болотистые места. Выходит, что они были перенесены каким-то образом в эти места.

Как появился каменный уголь? Образование в природе его удивительно. В угле часто встречаются и морские ископаемые: моллюски, рыбы и брахиоподы (или плеченогие).

В пластах угля также встречаются угольные шарики (округлые скомканные массы прекрасно сохранившихся ископаемых растений и животных, в том числе и морских).

Читайте также:  Арбузный турмалин: свойства и описание, украшения и уход, значение, кому подходит по гороскопу, как отличить настоящий камень от подделки

Например, маленький морской червь кольчатый обычно обнаруживается прикрепленным к растениям в углях Северной Америки и Европы. Относятся они к каменноугольному периоду.

Залегание в угольных осадочных породах морских животных вперемежку с неморскими растениями говорит о том, что смешались они в процессе перемещения. Удивительные и длительные процессы происходили в природе, прежде чем окончательно сформировался каменный уголь. Образование его именно таким образом подтверждает аллохтонную теорию.

Удивительные находки

Наиболее интересные находки в слоях угля – это стволы деревьев, вертикально залегающих. Они часто пересекают огромные толщи пород перпендикулярно к напластованию угля. Деревья в таком вертикальном положении нередко встречаются в пластах, связанных с угольными отложениями, а чуть реже – в самом угле. Многие придерживаются мнения о перемещении и стволов деревьев.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Удивительным является то, что осадочные породы должны были настолько быстро накапливаться, чтобы покрыть эти деревья до того, как они испортились (сгнили) и упали.

Вот такая довольно интересная история формирования породы под названием каменный уголь. Образование в недрах земли подобных слоев является поводом для дальнейших исследований в поисках ответов на многочисленные вопросы.

Откуда глыбы в угле?

Впечатляющей внешней особенностью угля является содержание в нем огромных глыб. Эти крупные глыбы на протяжении уже более ста лет обнаруживаются в угольных пластах многих месторождений.

Средний вес 40 глыб, собранных в месторождении угля Западной Вирджинии, составлял около 12 фунтов, а крупнейший – 161 фунт.

Причем многие из них представляли собой метаморфическую или вулканическую породу.

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Исследователь Прайс предположил, что они могли перенестись в месторождение каменного угля в Вирджинии издалека, вплетаясь в корни деревьев. И данное заключение тоже поддерживает аллохтонную модель образования угля.

Заключение

Множество исследований доказывают истинность именно аллохтонной теории формирования каменного угля: наличие останков наземных и морских животных и растений подразумевает их перемещение.

Также исследования доказали, что метаморфизм данной породы не требует длительного времени (миллионы лет) воздействия давления и тепла – он может образоваться и в результате быстрого нагревания. А вертикально расположенные в угольных осадках деревья подтверждают довольно быстрое накопление остатков растительности.

Источник: https://www.syl.ru/article/292247/kamennyiy-ugol-obrazovanie-v-nedrah-zemli-istochniki-i-protsess-obrazovaniya-kamennogo-uglya

Каменный уголь, свойства

Каменный уголь: свойства, как образуется и где добывают породу (страны-лидеры), для чего используют, плотность, температура горения, теплоемкость

Каменный уголь – это осадочная порода, которая формируется из разлагающихся фрагментов растений (ранних голосеменных, плаунов, хвощей, древоподобных папоротников). Разрабатываемая сейчас порода образовалась очень давно, 300-350 млн. лет назад. В состав угля включаются высокомолекулярные химические соединения (в основном углерод), летучие вещества с малой частью примесей и вода. Ценность угля зависит от количества выделяющейся при сгорании энергии и образующейся золы.

Каменный уголь образовывался в основном на древних торфяных болотах, на глубинах свыше трех километров. Еще глубже залегает антрацит. В течение геологических процессов отдельные слои месторождений поднимались вверх, оказываясь таким образом вблизи к поверхности. Существует два способа добычи угля: открытый и шахтный.

Свойства каменного угля

Свойства каменного угля определяются многими факторами, в частности местом добывания и организацией хранения. Поэтому будет корректно привести только усредненные параметры:

  • содержание летучих материалов: от 39 до 41%;
  • процент золы: 14-16%;
  • процентная доля серы: 0,5%;
  • калорийность: от 5400 до 7000 ккал/кг;
  • показатель влажности: 13-15%.

Преимущества каменного угля

Преимущества использования каменного угля в качестве топлива:

  • высокая степень теплоотдачи;
  • относительно небольшая стоимость (зависит от вида угля);
  • полное сгорание.

Классификация каменного угля

Существует несколько способов классификации каменного угля, например, по степени углефикации и по классу крупности. Так, по степени углефикации каменный уголь подразделяется на:

  • бурый;
  • каменный;
  • антрацит.

Зависимо от класса крупности уголь бывает:

  • плитный;
  • крупный;
  • орех;
  • мелкий;
  • семечко;
  • штыб;
  • рядовой.

Использование каменного угля

Главным образом каменный уголь применяется в роли энергетического и бытового горючего и как сырье для металлургической промышленности и производства высокомолекулярных соединений. Точно также каменный уголь есть сырьем для редких рассеянных элементов, использующихся в изготовлении лекарств, духов, пластмассы, лаков, красок и многого другого.

Источник: https://promdevelop.ru/kamennyj-ugol/

Теплопроводность горных пород и минералов, их плотность и теплоемкость

Теплопроводность, теплоемкость и температуропроводность первичных осадков и пород

  • В таблице представлены значения коэффициента теплопроводности, удельной теплоемкости и коэффициента температуропроводности первичных осадков и горных пород при комнатной температуре.
  • Свойства даны для следующих осадков и пород: осадки и образовавшиеся из них осадочные, метаморфические породы и руды: брекчия, конгломерат, гравий сухой, песчаный ил, песок сухой, влажный, нефтенасыщенный, кварцит, алеврито-глинистый ил, алевролит, глинистый ил, глина сухая, влажная, аргиллит, глинистый сланец, филлит, аспидный сланец, триполит (диатомит, диатомитовый трепел), глобигериновый ил, мел, известняк, мрамор, доломит, мергель, гипс, ангидрит, каменная соль чистая, сильвинит, руда мартитовая и магнетитовая, мартитовая джеспелитовидная, роговик магнетито-мартитовый, мартитовый, торф, уголь, графит.
  • Магматические и образовавшиеся из них метаморфические породы и руды: дунит, перидотит, пириксинит, серпинтинит, габбро, диорит, сиенит, гранит, базальт, андезит, трахит, обсидиан, пемза, диабаз, порфирит, кварцевый порфир, пегматит, туф, лава, сланец, кристаллический сланец, гнейс, амфиболит, эклогит, роговик, скарн, чарнокит, руда: серный колчедан, медный, густой вкрапленник, пирита в кварцы, штаффелит-магнетитовая, апатит-форстерит-магнетитовая, магнетитовая.

Теплопроводность горных пород

В таблице указаны значения теплопроводности горных пород и минералов (среднее значение, минимальное и максимальное) при комнатной температуре в размерности Вт/(м·град).

Указана теплопроводность осадочных пород: аргиллит, глинистый сланец, глина, доломит, известняк, каменная соль, мел, песчаник, торф, уголь, ил, глина, песок.

Теплопроводность магматических пород: базальт, гранит, диабаз, лава, обсидиан, туф. Теплопроводность метаморфических пород: гнейс, кварцит, мрамор, сланец.

Теплопроводность горных пород изменяется в достаточно широких пределах. По значениям в таблице видно, что ее величина составляет от 0,07 Вт/(м·град) у торфа (осадочные породы) до 7,6 Вт/(м·град) у кварцита, относящегося к метаморфическим породам.

Плотность горных пород и минералов

В таблице даны значения плотности горных пород и минералов при комнатной температуре в размерности кг/м3.

Представлены значения плотности следующих минералов и пород: агат алебастр (карбонатный и сульфатный), алмаз, альбит, андезит, анортит, асбест, асбестовый сланец, базальт, берилл, бештаунит, газовый уголь, галенит, гематит, гипс, глина, гранат, гранит, доломит, известняк, известь гашеная, кальцит, кварц (плавленый, прозрачный, непрозрачный), кокс, корунд, кремень, магнетит, малахит, мел, мергель, мрамор, наждак, опал, пемза, песчаник, пирит, полевой шпат, порфир, роговая обманка, серпантин, сланец, слюда (белая, обычная, черная), соль каменная, тальк, топаз, торф сухой, торианит, торит, трогерит, турмалин, туф лавовый, уголь (антрацит, битуминозный), уранит (кальциевый, медный), флюорит.

Плотность горных пород лежит в диапазоне от 500 до 9325 кг/м3. Следует отметить, что средняя плотность горных пород составляет величину около 3,3 кг/м3. Наиболее плотным из представленных в таблице горных пород является минерал торианит — его средняя плотность равна 9325 кг/м3. К породам с наименьшей плотностью относятся торф и пемза — их средняя плотность равна 500 кг/м3.

Примечание: Будьте внимательны! Плотность горных пород и минералов в таблице указана в степени 10-3. Не забудьте умножить на 1000. Например, плотность алмаза равна 3010-3520 кг/м3.

Теплоемкость горных пород и минералов

В таблице приведены значения массовой удельной теплоемкости горных пород и минералов при температуре от 73 до 1473 К в кДж/(кг·град).

Даны значения теплоемкости следующих минералов: андалузит, апатит, асбест, аугит, берилл, боракс, базальт, гипс, гнейс, гранит, графит природный, грунт (почва, земля), грунт лунный из Моря изобилия, доломит, каолин, лава вулканическая, малахит, слюда, тальк, шпинель, шеелит.

2. Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Кожевников Д.А. Петрофизика (Физика горных пород): Учеб. для вузов. 2-ое изд. перераб. и доп. под редакцией доктора физико-математических наук Д.А. Кожевникова — М.: ФГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004, 368 с., ил. ISBN 5-7246-0295-4.

Источник: http://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/mineraly/teploprovodnost-gornyh-porod-i-mineralov-ih-plotnost-i-teploemkost

Применение каменного угля: где и для чего используется уголь

Главная > Часто задаваемые вопросы > Применение каменного угля

Каменный уголь накапливается в природе в течение миллионов лет. Человечество знает о нем с давних времен. Но активно он начал использоваться всего 270 лет назад. И хватит его еще на 500 лет при современных темпах добычи уже разведанных запасов.

Как топливо каменный уголь использовали еще в древней Греции и Китае, где его добывали примитивными способами. Известно, что в Украине люди добывали и использовали его в качестве топлива для создания бытовых предметов уже в IX-X столетиях. А поиск, разведка и промышленное применение каменного угля в России началось в XVIII столетии.

Каменный уголь имеет различные технологические и генетические характеристики, что дает возможность применять его как в качестве топлива, так и в других сферах.

Так, он нашел свое применение в сельском хозяйстве и химической промышленности. Например, из него изготавливают кристаллические решетки и коксовый газ.

Из последнего делают углеводороды, которые идут на производство красок, лаков, линолеума и так далее.

Это далеко не все области применения, которыми может похвастаться каменный уголь. С каждым днем добыча и использование этого полезного ископаемого растут, поэтому и увеличиваются возможности его внедрения.

Сферы применения

Около 25% потребляемого объема каменного угля используется для технологических целей на промышленных предприятиях. Его перерабатывают либо применяют как сырье для производства кокса.

Остальные 75% идут на выполнение энергетических задач.

При этом больше половины этого объема используется в тепловых электрических станциях, а оставшаяся часть – в районных и промышленных котельных, а также для коммунально-бытовых, сельскохозяйственных, строительных и иных нужд.

Каменный уголь востребован во многих странах мира. С каждым годом объемы его использования только возрастают.

  • Таблица потребления каменного угля согласно последним статистическим данным (за 2015 год)
  • Таким образом, на первом месте по потреблению находится Китай, а Россия занимает пятую позицию.
  • Для наглядности, ниже представлены статистические данные о добыче каменного угля по всему миру в миллионах тонн.
  • Таблица добычи каменного угля согласно последним статистическим данным (за 2015 год)
Читайте также:  Карат: сколько это в граммах и диаметре, что тяжелее, измерение в драгоценных камнях, история, зависимость цены и каратности

Как и в таблице по потреблению, первое место по добыче занимает Китай. Россия расположилась на 6 месте.

А теперь перечислим основные сферы применения каменного угля:

  • Для отопления
  • Для удобрения почвы
  • Для получения жидкого топлива
  • Другие области использования

Ниже мы расскажем более подробно о каждом предназначении.

Для отопления

Основное применение каменного угля – это отопление зданий и помещений. Его используют и для печного отопления частных домов, и для промышленных котельных.

У нас вы можете купить каменный уголь для:

  • Промышленных котлов (вставить ссылку на страницу «Уголь для промышленных котлов»)
  • Домашних котлов (вставить ссылку на страницу «Уголь для домашних котлов»)

Пройдя по ссылкам, вы сможете узнать, какой именно вид топлива подходит для домашнего и промышленного отопления.

В этой сфере каменный уголь обладает массой преимуществ:

  • Одна закладка топлива в котел горит в течение 10-12 часов.
  • Сырье можно использовать и в стационарных печках, и в переносных котлах.
  • У каменного угля высокая теплота сгорания – лучшим считается тот, у которого показатель теплоотдачи выше 4700 ккал/кг.
  • Топливо легко перевозить и хранить.
  • Для отопления каменным углем не нужно сооружать сложные конструкции. Так, например, для газа прокладывают газопровод, для электрического отопления – электрическую сеть. В случае с углем все это не требуется.

Рассматривая преимущества использования каменного угля, нельзя не сказать о том, что при сгорании из него образуются парообразные и газообразные летучие продукты. Они негативно влияют на окружающую среду.

При сгорании можно увидеть серовато-желтый, светло-серый или темно-серый дым. У древесного топлива он легкий и поднимается вверх, а у каменного угля он более темный и тяжело рассеивается в атмосферных слоях.

Негативные последствия использования каменного угля проявляются тем, что в почве оседают вредные соединения. Затем они попадают в растительные культуры, а потом по пищевой цепочке в организм животных и человека. Поэтому применение каменного угля низкого качества может негативно сказаться на здоровье людей. По этой причине перед продажей материал проверяются специалистами Роспотребнадзора.

Для того чтобы отопление каменным углем было эффективным, при выборе учитывается много факторов:

  • Площадь объекта
  • Толщина и материал стен
  • Тип и состояние дверей и окон
  • Вид котла или печи
  • Схема закладки сырья
  • Продолжительность холодного периода и температура в регионе

Для удобрения почвы

Для почвы каменный уголь используют в виде золы. Ее вносят при выращивании растений, которые сильно нуждаются в сере.

К культурам, которые можно удобрять золой каменного угля, относятся:

  • Лук
  • Горчица
  • Бобовые
  • Чеснок
  • Капуста
  • Хрен
  • Редька

При внесении угольной золы нужно учитывать, что в глинистые и тяжелые грунты ее вкапывают на глубину 20 см. Из-за вымывания осадками ее вносят в глинистые почвы под зиму, а в песчаные – весной.

Каменноугольное удобрение применяют в виде:

  • Раствора
    Он готовится следующим образом: на 10 л воды добавляют 100 г угольной золы. Им поливают растения под корень. Перед применением раствор обязательно нужно разболтать, так как на дне емкости образуется осадок.
  • Настоя
    10-литровое ведро наполняют на 1/3 золой и до краев наливают горячую воду. Смесь настаивают 2 дня, процеживают и используют для опрыскивания или внекорневой подкормки огородных и садовых культур.
  • Сухого удобрения
    Его вносят не более 3 кг на 100 м2, раскидывая по участку и перекапывая на глубину минимум 10 см.

Подкормка каменным углем содержит сульфиты, которые могут негативно повлиять на растения. Но сульфиты под воздействием кислорода окисляются, и отрицательное воздействие нивелируется. По этой причине золу после сгорания сразу не вносят, а просеивают и просушивают в сухом месте около 7-10 дней. После этого ее нужно или сразу вносить, или хранить в герметично закрытой таре.

В золе каменного угля содержатся окислы кремния, благодаря которым можно разрыхлить тяжелые глинистые и мокрые земли. Они усиливают структуру однородного грунта, увеличивая его влагопропускную способность и плодородие. Еще одной важной особенностью считается практически полное отсутствие хлора, который в больших количествах губительно воздействует на растения.

Каменноугольное удобрение не используется в песчаных грунтах и земле с высокой кислотностью. Дело в том, что в нем много серы, которая преобразуется в соли серной кислоты и способствует повышению кислотности. Рекомендуется сочетать золу с органическими (навоз, помет, перегной), аммониевыми и содержащими кальций подкормками.

Стоит отметить, что вносить золу каменного угля нужно в объеме не больше 5% от общей массы земли. Дело в том, что после сгорания в ней образуются тяжелые металлы и радиоактивные элементы.  Избыточное внесение может привести к накоплению этих веществ, которые поглотят растения. Таким образом, только соблюдая пропорции, можно повысить плодородность грунта без вреда для растений.

О том, как еще можно улучшить плодородность земли, читайте на странице Плодородие почвы: как его сохранить и повысить.

Для получения жидкого топлива

Главная проблема при использовании каменного угля – это много остаточных продуктов горения. Это привело к тому, что ученые создали способы получения жидкого топлива из угля. Такой синтетический топливный продукт имеет более удобную форму сжигания и не содержит много вредных компонентов.

Есть два проверенных способа:

  • Гидрогенизация
  • Газификация

Далее мы рассмотрим каждый способ.

Гидрогенизация

Для получения 800 кг топлива берут 1 т каменного угля. Для процесса главное, чтобы в угле содержалось 35% летучих элементов. Процесс гидрогенизации предполагает, что в уголь добавляют недостающий водород. С этой целью сырье помещают в автоклав и нагревают. Внутри температура составляет 500°С, а давление – 200 Бар.

При такой методике получения жидкого топлива сырье проходит в автоклаве две фазы – жидкую и паровую. Уголь насыщается водородом, и происходит распад сложных органических соединений на простые. На выходе получается синтетический бензин или дизельное топливо. Теперь можно понять, насколько сложно такое производство.

Самостоятельно наладить его не получится.

Газификация

Она представляет собой разложение твердотопливной продукции на газы. Для получения топлива их потом трансформируют в жидкий вид. Есть несколько способов газификации угля.

Первый метод – Фишера-Тропша. Он трудоемок и требует наличия сложного оборудования. Это нерентабельно, потому как тратится много каменного угля. И получается, что готовый бензин купить куда дешевле. К тому же, в процессе газификации выделяется огромное количество углекислого газа, а это небезопасно.

Второй способ – термический. Он подразумевает нагрев сырья без кислорода. Для него тоже нужно специальное оборудование, поскольку температура трансформации угля в газ равна 1200°С. Главное преимущество термической газификации состоит в том, что одна часть газа идет на подогрев сырья, а другая на синтезирование топлива. Это минимизирует затраты, ведь каменный уголь подогревает себя сам.

Все способы получения топлива из каменного угля организуются только в промышленных условиях. Дома это сделать невозможно и совсем небезопасно.

Другие области использования

Каменный уголь нашел свое применение и в других областях.

После первичной переработки из него получают:

  • Кокс
  • Каменноугольную смолу
  • Аммиак

Затем на основе этого сырья изготавливают толуол, бензол, карбид кальция, нафталин, антрацен. В свою очередь эти компоненты входят в состав такой продукции как парфюмерные средства, растворители, пластмассы, лекарственные препараты, уксусная кислота, краски, взрывчатые вещества. То есть даже такие привычные нам духи, столовый уксус и некоторые лекарства – это производное каменного угля.

В остальных сферах жизни использовать каменный уголь нужно крайне осторожно. В некоторых случаях применять его нежелательно. Так, этот материал не подходит для мангала, на нем нельзя жарить шашлык, его не используют для розжига обычных костров, не добавляют в кальян. С чем это связано?

Дело в том, что у каменного угля высокая температура горения и большое содержание летучих веществ. А чтобы его разжечь своими силами, надо сильно постараться.

К тому же, в материале есть примеси тяжелых металлов и опасных веществ. Да, их процент крайне мал, но он есть. По этой причине, кстати, не стоит давать золу каменного угля в качестве подкормки животным.

В этом случае лучше использовать золу безопасного древесного угля.

Также каменный уголь не применяется в строительных и дорожных работах, в благоустройстве территории.

Каменный уголь – неотъемлемая часть нашей жизнедеятельности. Его использование оправдано в самых разных сферах, начиная от отопления, и заканчивая народным хозяйством и медициной.

  1. Хотите узнать больше?
  2. О том, что такое каменный уголь, какие у него есть виды и свойства, читайте на странице Каменный уголь.
  3. Другие полезные статьи и советы по этому материалу вы найдете в разделе Все о каменном угле.
  4. Хотите узнать, какой материал подойдет для ваших целей?

Тогда рекомендуем изучить нижеуказанные страницы. На них вы найдете подробную информацию о том, как выбрать каменный уголь для тех или иных работ.

  • Каменный уголь для домашних котлов
  • Каменный уголь для промышленных котлов

Источник: https://gruntovozov.ru/chasto-zadavayemiye-voprosy/primenenie-kamennogo-uglya/

Ссылка на основную публикацию