Что такое каменный уголь, Каменный уголь
Стиль этого раздела неэнциклопедичен или нарушает нормы литературного русского языка. В СССР технологии газификации угля , в частности, активно разрабатывались в Научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте по проблемам развития Канско-Ачинского угольного бассейна КАТЭКНИИуголь с целью повышения эффективности использования канско-ачинских бурых углей. В развитых странах мира ширится движение за полную отмену использования угля для генерации электроэнергии. Кроме перечисленных видов имеются смешанные, которые в зависимости от характеристик относятся к коксующимся или энергетическим:. Organiscak and Anita L.
Возраст месторождения напрямую влияет на степень углефикации, которая определяет состав и характеристики топлива. Основу всех видов угля составляет углерод, кроме углерода имеется ряд примесей и вода.
Соотношение в составе углерода, примесей и воды формируют качества топлива и способ его рационального использования. По распространенности и разведанным запасам считается каменный уголь.
Он встречается на всех континентах, но распределен неравномерно. По запасам каменного угля Украина занимает одно из лидирующих позиций, входит в десятку в мире и в тройку в Европе. Кроме двух месторождений, есть небольшие запасы бурого угля в Днепровском бассейне.
В основном, на Украине добываются длиннопламенные марки, в небольших количествах встречаются коксующиеся и антрацит. С учетом большой глубины залегания и небольшой толщины пластов, себестоимость добычи высокая, что отражается на потребительских ценах. Эта категория ископаемого является переходной между бурым углем и антрацитом. Широкое разнообразие характеристик позволило выделить несколько подвидов, у которых разные отрасли применения.
По области применения он подразделяется на энергетические и коксующиеся виды. Энергетические используются как горючее для промышленных и бытовых нужд, а коксующиеся необходимы при производстве кокса, применяемого в металлургии.
Спекание частиц происходит благодаря наличию в составе витрена, который плавится при высокой температуре и склеивает частицы. При спекании образуется кокс, без которого не может обойтись металлургическая отрасль. Кроме перечисленных видов имеются смешанные, которые в зависимости от характеристик относятся к коксующимся или энергетическим:. Эффективность применения угля зависит и от размеров составляющих его кусков.
Это важно для равномерности и длительности горения. Это обстоятельство привело к сортировке топлива по фракционным составляющим. Разделение по сортам происходит по оценке самых крупных и самых мелких фракций, и процентного содержания каждой фракции. Для упрощения выбора и рационального использования угля, введена буквенная маркировка, где каждая буква обозначает тот или иной параметр.
Из рассмотренного ранее, можно сделать вывод, что по названию можно определить качественные характеристики и фракционные составляющие топлива. Бурый уголь обладает невысокой плотностью, сортировать его по фракциям сложно, поэтому у такого топлива маркировка выполняется по группам 1БР, 2БР, 3БР — бурый рядовой.
Начало добычи угля было стимулировано необходимостью отопления жилищ. Так возникает сапропель и торф — исходный продукт для образования угля. Если затем происходит его захоронение под другими наносами , то торф испытывает сжатие и, теряя воду и газы, преобразуется в уголь.
Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы. В древних торфяных болотах , начиная с девонского периода примерно млн лет назад , накапливалось органическое вещество , из которого без доступа кислорода формировались ископаемые угли.
Большинство промышленных месторождений ископаемого угля относится к этому периоду, хотя существуют и более молодые месторождения. Возраст самых древних углей оценивается примерно в — млн лет [3]. Был без углистый период, когда на около 50 млн лет прекратилось угле накопление. В широких, неглубоких морях каменноугольного периода существовали идеальные условия для формирования угля, хотя известны угли из большинства геологических периодов.
Исключением является угольный пробел в ходе Пермско-Триасового вымирания , где уголь является редкостью. Уголь, встречающийся в Докембрийских слоях, которые предшествуют наземным растениям, как предполагается, возник из остатков водорослей. В результате движения земной коры угольные пласты испытывали поднятие и складкообразование. С течением времени приподнятые части разрушались за счёт эрозии или самовозгорания, а опущенные сохранялись в широких неглубоких бассейнах, где уголь находится на уровне не менее метров от земной поверхности.
Образование относительно небольших угольных пластов иногда связано с областями земной поверхности, на площадь которых происходили разлитие объёмов битумных масс, как, например, в Хат-Крик англ.
Канада , суммарная мощность пакета угольных пластов достигает м [4] и более метров. Уголь, подобно нефти и газу , представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля — битумные массы и в меньшей степени не промышленные запасы из органических остатков растительного происхождения.
В зависимости от степени преобразования и удельного количества углерода в угле различают четыре его типа: бурые угли лигниты , каменные угли , антрациты и графиты.
В западных странах имеет место несколько иная классификация — лигниты , суббитуминозные угли , битуминозные угли, антрациты и графиты, соответственно. По происхождению угли делятся на гумусовые из остатков высших растений : древесины, листьев, стеблей и т.
Антрацит — самый глубоко прогревавшийся при своём возникновении из ископаемых углей, уголь наиболее высокой степени углефикации, переходная форма от каменного угля к графиту. Характеризуется большой плотностью и блеском. Применяется для производства графитовых электродов и блоков для алюминиевой и др. Имеет наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняется. Образуется из самого древнего каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 километров.
По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода , а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу.
Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами. Образуется из бурого угля на глубинах порядка трёх километров.
Используется как местное топливо, а также как химическое сырьё. Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка одного километра. Способы добычи угля зависят от глубины его залегания. Разработка ведётся открытым способом в угольных разрезах , если глубина залегания угольного пласта не превышает ста метров.
Нередки и такие случаи, когда при всё большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом. Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с уровня чуть более одной тысячи двухсот метров. Применение новых методов шахтной добычи — длинный забой [en] — позволяет извлекать больше угля [6].
В угленосных отложениях наряду с углём содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырьё для стройиндустрии, подземные воды , метан угольных пластов , редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения.
Например, некоторые угли обогащены германием. Мировая добыча ископаемого угля [en] достигла максимальной отметки ,9 млн тонн в году.
Во время одного из походов Петра I залежи руды были обнаружены в окрестностях Донецкого бассейна. В — годах был учреждён Приказ рудокопных дел , в м — Берг-коллегия , которые руководили изучением недр страны [9].
Значительное влияние на развитие угольной отрасли оказало строительство Транссибирской железной дороги , что способствовало смещению угольных центров страны на восток. Уже в году добыча угля в России составляла млн пудов 9,1 млн т , что делало страну шестой в мире [14] [10] [15] [16]. После Октябрьской революции объёмы выработки угля вернулись к показателям конца XIX века.
Добытых в году 11,3 млн т угля было недостаточно для бесперебойной работы промышленности. Однако курс на форсированную индустриализацию предусматривал увеличение угледобычи до — млн т в год к концу первой пятилетки в м [9] [17]. В ходе Великой Отечественной войны после введения в эксплуатацию шахт и 13 разрезов мощностью в 90 млн тонн производительность отрасли стабильно роста. В году страна впервые стала мировым лидером по объёмам добычи угля — , 2 млн т. Тем не менее оборудование постепенно устаревало, безопасность труда не соответствовала новым стандартам, из-за чего в году начались забастовки шахтёров в Междуреченске.
Реструктуризация отрасли и задержки с выплатами зарплаты в х годах привели ещё к большей стагнации угольной промышленности [20] [21]. Однако правительство ещё удерживало цены на энергоресурс, так как их рост грозил удорожанием некоторой промышленной продукции до 17 раз. Для модернизации отрасли власти планировали закрыть минимум 90 шахт, но были ликвидированы более предприятий [26]. Оживление мирового рынка к му способствовало восстановлению объёмов добычи в стране до млн т, а на Кузбассе она впервые достигла млн т [28] [26] [29].
На год Министерство энергетики отчитывалось о ,5 млрд т угольных запасов в разведанных месторождениях. Крупнейшими месторождениями являются Бородинское , Березовское и Назаровское, заключающее 22 млрд т запасов угля. К другим крупным угольным базам относятся Абанское 30,6 млрд т , Итатское 19,4 млрд т , Урюпское 16,9 млрд т и Барандатское 16,3 млрд т месторождения. Крупнейшим по объёмам руды является Кузнецкий бассейн 70 млрд т , запасы которого отличаются высоким качеством.
В Донецком бассейне расположены крупнейшие залежи антрацитов , но глубина их залегания превышает 1 км, а мощности пластов незначительна [30]. До года правительство планировало освоение новых месторождений в Якутии , Тыве , Хакасии , Забайкальском крае , Амурской и Кемеровской областях. Предположительно это обеспечит рост производительности угледобывающих предприятий до — млн т [31] [32].
Тем не менее развитие угледобычи влечёт ухудшение экологической ситуации и здоровья граждан, на й ситуацию в профильных регионах уже называли катастрофической. Например, в некоторых городах Кемеровской области угольные разрезы находятся на расстоянии нескольких метров от жилых домов, необработанные отвалы приводят к подземным пожарам, а содержание вредных веществ в атмосфере может превышать норму в 7—11 раз [33] [34] [26] [35].
Большая часть шахтного метана не улавливается, о чём свидетельствуют обнаруженные спутниками канадской компании GHGSat утечки на шахте Распадская в Кемеровской области — почти 90 тонн метана каждый час тыс. Уже в м каждый второй российский шахтёр страдал минимум двумя профессиональными заболеваниями [39].
Наиболее распространены в регионах добычи рак лёгкого , трахеи и бронхов [40]. Уровень профессиональной заболеваемости в регионе в году превышал общероссийский в 8,8 раза. Смертность от болезней органов дыхания составляла 62 на тысяч человек, против 39,5 в среднем по стране [43] [44] [45]. Правительства европейских стран планируют снизить вред здоровью населения и экологии за счёт ликвидации угольных электростанций к году и полного отказа от использования угля к му.
Хотя в — годах страны значительно сократили добычу каменного угля с до 57 млн т , на й регион оставался крупнейшим в мире производителем бурого угля [46] [47] [48].
Всего в сектор обеспечивал тыс. Именно высокая занятость в угольной промышленности составляла одну из главных сложностей в процессе перехода к безуглеродной экономике. Обеспечить трансформацию на социальном уровне был призван « Механизм справедливого перехода » англ. Just Transition Fund , главной целью которого стала поддержка работников закрывающихся угольных шахт и электростанций, обеспечение профессиональной переподготовки [51] [52] [53].
Фонд планировал распределить 19,2 млрд евро на помощь бедным европейским странам, зависимым от дешёвого энергоресурса [54] [55]. Другими механизмами, способствующими трансформации европейского энергетического сектора, являются: введение и повышение квот на выброс CO 2 , создание механизмов помощи в реструктуризации экономики, снижение себестоимости ветряной и солнечной энергии , сотрудничество с локальными профсоюзами , владельцами угольных компаний и другими заинтересованными сторонами [56] [57] [53].
На конец этого периода показатель составлял млн тонн [58] [59]. Такие страны, как Испания Хорватия , Италия , Франция и Австрия за этот период полностью отказались от разработки бурого угля [60] [61] [62].
В начале х годов себестоимость угольной энергии оставалась сравнительно ниже, чем у выработанной на газе или возобновимых источниках.
И уголь всё ещё обеспечивал около одной пятой энергетического баланса стран ЕС [48] [51] [49] [50]. Ежегодное потребление угля в пересчёте на душу населения составляло 1,2 т, что было выше общемирового уровня 1 т. Тем не менее половина из действовавших в х годах угольных электростанций была уже закрыта или имела установленную дату ликвидации [59].
Расход бурого угля в эти же годы составлял около млн тонн и млн тонн, основная доля которого приходилась на Германию, Польшу, Чехию, Болгарию, Румынию и Грецию [61]. Греция, Люксембург , Хорватия , Румыния, Кипр , Бельгия и Швеция импортировали больше необходимого для работы угольных электростанций, чтобы обеспечить чрезвычайный запас.
С началом вторжения России на Украину в феврале года цены на все энергоресурсы начали расти. По сравнению с газом использование угля оставалось выгодным, даже с учётом квот на выбросы углекислого газа. Первые два месяца конфликта европейские страны продолжали импортировать российский уголь, но подобщественным давлением политики высказались за отказ от российского угля [65] [66] [67].
Сократить зависимость региона был призван пятый пакет антироссийских санкций , который ввёл запрет на закупку энергоносителей [68] [69]. По данным на год, уголь занимал 16 место [73] в мировой торговле, по объёму стоимости. Общий объём рынка оценен в млрд долл. В Англии в году научились выплавлять чугун на угле. Применение каменного угля многообразно.
Он используется как бытовое, энергетическое топливо, топливо для железнодорожного транспорта на паровой тяге, сырьё для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Очень перспективным является сжижение гидрогенизация угля с образованием жидкого топлива.
Для производства 1 т нефти расходуется 2—3 т каменного угля, в период эмбарго ЮАР практически полностью обеспечивала себя топливом за счёт этой технологии. Из каменных углей получают искусственный графит. Себестоимость угля на различных месторождениях сильно различается, так как большое влияние оказывают качество угля и стоимость транспортировки. В целом по России цены колеблются от рублей за тонну до — рублей за тонну Данное направление утилизации угля связано с его так называемым «неэнергетическим» использованием.
Речь идёт о переработке угля в другие виды топлива например, в горючий газ, среднетемпературный кокс и др. Он используется как местное топливо и химическое сырье. В зависимости от того, какие были преобразования и от удельного количества углерода различают четыре типа угля: бурый уголь лигниты , каменный уголь, антрациты и графиты.
В западных странах имеет место несколько иная классификация — лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты, соответственно. Уголь антрацит - это один из видов ископаемого угля с наивысшей степенью углефикации. Он обладает особыми характеристиками, которые делают его ценным и востребованным в различных отраслях. Антрацит формируется из каменного угля под воздействием высокого давления и температуры на глубине порядка 6 километров.
Процесс его образования требует длительного времени и специфических геологических условий. Как результат, антрацит обладает высокой плотностью, жаростойкостью и низкой влажностью. Уголь антрацит имеет множество применений в различных отраслях.
Он широко используется в качестве твердого высококалорийного топлива. Он применяется для отопления домов, нагрева воды, производства электроэнергии и промышленных процессов. Кроме того, антрацит используется в качестве фильтрационного материала для очистки воды и воздуха. Благодаря его высокой плотности и пористой структуре, он способен удерживать и удалить загрязнения, включая вредные химические соединения и токсичные вещества. Уголь антрацит также находит применение в металлургической и химической промышленности, а также в производстве электродов для различных технических приложений.
Его высокая теплостойкость и стабильность делают его ценным компонентом в этих отраслях. Каменный уголь - это еще один вид ископаемого угля, который широко используется в различных отраслях. Он представляет собой осадочную породу, образовавшуюся из глубокого разложения остатков растений, таких как древовидные папоротники, хвощи, плауны и первые голосеменные растения. Каменный уголь состоит из высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также содержит минеральные примеси, которые при сжигании образуют золу.
Каменный уголь имеет широкий спектр применений. Он является основным источником энергии в производстве электроэнергии и отоплении, как в промышленности, так и в бытовых условиях. Благодаря высокой теплотворной способности и доступности, каменный уголь играет важную роль в энергетическом секторе многих стран. Кроме использования в энергетике, каменный уголь применяется в металлургической промышленности для производства стали.
Он используется в качестве редукционного агента, способствующего удалению кислорода из железной руды, что позволяет получить высококачественную сталь.
