Каменный уголь: происхождение, свойства и классификация угля

Содержание

Уголь: классификация, виды, марки, характеристика, особенности горения, места добычи, применение и значение для экономики

Каменный уголь: происхождение, свойства и классификация угля

Уголь — это очень разнообразное и многогранное соединение. Из-за своей особенности образования в недрах земли он может иметь сильно отличающиеся характеристики. Поэтому принято классифицировать уголь. Каким образом это происходит, описано в этой статье.

Ископаемый уголь по большей части добывают из недр земли, но иногда в результате сейсмической активности пласты угля выходят на поверхность, где возможна добыча открытым способом.

Но откуда берется уголь в земной коре? Образование угля — очень длительный и сложный процесс, который берет начало от обыкновенных растений. Когда растения умирают, то при недостатке кислорода и высокой влажности из них образуется торф.

В течение миллионов лет этот торф оседает в землю, где, благодаря высокой температуре и давлению, медленно превращается в уголь. Данный процесс так и называется — углефикация.

Ископаемый уголь может быть найден человеком на различных стадиях углефикации, поэтому существует множество видов этого ресурса. Всего есть несколько типов классификаций каменного угля: по составу, по особенностям происхождения, по размеру, по влажности, по наличию примесей, а также многим другим характеристикам. Разберем некоторые из них подробнее.

Классификация угля по размеру кусков

Чтобы добыть уголь из-под земли, его необходимо измельчить и доставить на поверхность. Получаемые куски могут быть разного размера, что достаточно важно для дальнейшего использования.

По этой причине существует государственный стандарт (ГОСТ Р 51586-2000), который определяет классификацию угля по размеру кусков.

Эти размеры иногда называют сортами угля, чтобы не путать с марками, о которых речь пойдет позже.

Название класса (сокращение)Размер в мм
Плитный (П)От 100
Крупный (К)50-100
Орех (О)25-50
Мелкий (М)13-25
Семечко (С)6-13
Штыб (Ш)До 6

Если уголь еще не отсортирован и имеет в своем составе куски совершенно разных размеров, то такой уголь называют рядовым (Р).

Существуют также и смешанные сорта, т. е. смеси углей разного размера в определенных пределах. Но процентное содержание угля каждого класса в данном случае не регламентируется. Смесь может состоять, например, из 95 % семечка и 5 % штыба, и в таком случае сорт будет называться семечко со штыбом.

Название класса (сокращение)Размер в мм
Крупный с плитным (ПК)От 50
Орех с крупным (КО)25-100
Мелкий с орехом (ОМ)13-50
Семечко с мелким (МС)6-25
Семечко со штыбом (СШ)До 13
Мелкий с семечком и штыбом (МСШ)До 25
Орех с мелким, семечком и штыбом (ОМСШ)До 50

Классификация угля по маркам

Как уже было сказано, уголь может отличаться по составу. Конкретные соединения в составе угля выделить крайне сложно, поэтому для того, чтобы характеризовать уголь, пользуются лишь некоторыми характеристиками: концентрацией летучих веществ, влажностью, содержанием углерода, теплотой сгорания и др.

Обычно все эти характеристики связаны. Чем больше содержание углерода в угле и меньше летучих веществ, тем больше тепла сможет дать топливо. Согласно этим характеристикам уголь делят на марки.

Бурый уголь (Б)

Это самая молодая и поэтому наименее полезная марка угля. Выглядит как каменная масса бурого цвета. Иногда на нем даже заметна древесная структура. Выход тепла составляет всего лишь 22 МДж/кг. Причина этому — низкое содержание углерода, большое количество влаги, летучих веществ и минеральных примесей. Все это не обеспечивает эффективное горение.

Образуется такой уголь напрямую из торфа и залегает на небольшой глубине (от 10 до 200 метров). В России его добывают на Солтонском месторождении, в Тунгусском и Канско-Ачинском угольных бассейнах.

Длиннопламенный уголь (Д)

Обычно имеет серо-черный цвет. Горит длинным коптящим пламенем, что и дало ему такое название. Содержит 70-80 % углерода, что делает его чуть более качественным топливом, по сравнению с бурым углем. На это также влияет меньшее количество влаги и примесей.

Но преимущество длиннопламенного угля не в этом. Это топливо может гореть без поддува, что позволяет легко использовать его в печах и котлах. Данный вид угля очень распространен. Его добыча ведется в Минусинском, Кузнецком, Донецком и многих других бассейнах.

Газовый уголь (Г)

Сильно похож на предыдущую марку, но отличается пониженной влажностью и высокой скоростью горения. Из-за последнего он часто применяется в котельных в качестве топлива. Данный уголь распространен в Донецком, Кузнецком, Кизеловском и некоторых других угольных бассейнах. Также он встречается на месторождениях острова Сахалин.

Жирный уголь (Ж)

Это уже достаточно качественный уголь. Несмотря на то что загорается он тяжелее, чем предыдущие две марки, он обладает высокой теплотой сгорания (35 МДж/кг).

Недостатком же является высокое содержание летучих веществ, что осложняет контроль процесса горения, поэтому данная марка угля редко используется как топливо.

Основные сферы его использования — производство строительных материалов, активированных углей и других полезных веществ, а также в коксохимической промышленности. Добыча такого угля ведется в Осиновском, Байдаевском, Ленинском и Томь-Усинкском месторождениях.

Коксовый уголь (К)

Это очень ценный вид угля из-за своей малой распространенности. Из этой марки получается очень качественный каменноугольный кокс, что следует из названия. Образуется такой уголь на достаточно большой глубине (5500 м), где имеется большое давление. Цвет такого угля — серый со стеклянным блеском.

Он имеет очень однородную структуру и минимальное число пор. летучих веществ — умеренное (22-27 %), а углерода достигает уже 88-90 %, что положительно сказывается на теплоотдаче, хотя как топливо такой уголь используется редко.

Добывается коксовый уголь в Кузнецком угольном бассейне, в Анжерском, Томь-Усинском, Прокопьевско-Киселевском и других районах.

Отощенно-спекающийся уголь (ОС)

Данная марка угля не сильно отличается от коксового угля: содержание углерода и неорганических примесей находится примерно на том же уровне. Главное его преимущество в высокой теплотворной способности. Она составляет 36 МДж/кг, поэтому иногда его используют как топливо на электростанциях.

Но основное его использование — коксохимическая промышленность. Правда, коксуется этот уголь с трудом, поэтому приходится его использовать в смеси с другими видами угля. Такая смесь нескольких марок называется угольной шихтой.

Добыча отощенно-спекающегося угля в основном ведется на Кузбассе, в Кемеровском районе и в Южно-Якутском угольном бассейне.

Тощий уголь (Т)

Такое забавное название эта марка угля получила из-за относительно тонких пластов, которыми она залегает в породе. Виной всему большая глубина (6600 м) и большое давление. В отличие от предыдущих двух типов, тощий уголь не обладает способностью к спеканию, и производить из него кокс практически невозможно.

Зато он обладает очень высокой теплотой сгорания до 40 МДж/кг. Это обуславливает его использование в качестве топлива, а также в металлургии, где необходима крайне высокая температура в печах для плавки металлов. Основные зоны добычи тощего угля — это Араличевский, Байдаевский и Кемеровский районы.

Антрацит (А)

Это самый качественный уголь, с точки зрения теплоты сгорания. углерода в нем может достигать 98 %. Больше только у графита. И по внешнему виду антрацит сильно отличается от других марок. Он имеет темно-черный цвет с ярко выраженным металлическим отливом. Также он обладает повышенной термостойкостью и электропроводностью.

Температура горения у антрацита довольно высока, поэтому как топливо применять его можно не во всех типах печей. Кроме этого, он используется в металлургии, для изготовления фильтров, электродов, карбида кальция, микрофонного порошка.

Этот уголь не спекается, поэтому он не нашел применения в коксовании, хотя даже без этого процесса может заменять кокс в некоторых процессах.

Помимо тех марок, что представлены выше, существует и множество промежуточных марок, например коксовый жирный (КЖ), газовый спекающийся (ГС), длиннопламенный газовый (ДГ).

Также уголь каждой марки может иметь разные размеры кусков. В таком случае буква, обозначающая сорт, располагается после буквы, обозначающей марку. Например, антрацит-орех (АО), жирный-плита (ЖП), коксовый семечко (КС).

Существует и классификация угля по происхождению. Весь уголь, как уже было сказано, образуется из растений в течение миллионов лет. Но растения могут иметь разную природу. Так, угли делятся на гумусовые (из древесины, листьев, стеблей) и сапропелитовые (из остатков низших растений, например водорослей).

Источник: https://FB.ru/article/428876/ugol-klassifikatsiya-vidyi-marki-harakteristika-osobennosti-goreniya-mesta-dobyichi-primenenie-i-znachenie-dlya-ekonomiki

Места происхождения и виды каменного угля

Каменный уголь: происхождение, свойства и классификация угля

Человечество уже очень давно узнало о полезных свойствах каменного угля. На сегодняшний день он является широко распространённым полезным ископаемым. В этой статье мы поговорим о больших преимуществах данного угля, не упустив его происхождение в прошлом и использование в горнодобывающей промышленности.

Для чего же применяют каменный уголь?

Каменный уголь является качественным продуктом. По своей природе он является горной породой, обладающей чёрным тоном и многими разновидностями поверхностей.

Обладает данное сырьё всего 55% влаги, благодаря чему имеет высокий показатель теплового горения. По статистике уголь превышает температуру при горении дров в 3 раза. Но значительным недостатком является обильное наличие зольности.

В тёплые сезоны цена находится в пределах 4000-4500 руб. за тонну. В другие сезоны возрастает на 20-30%.

Главным достоинством этого сырья является выработка энергии при процессе сгорания. Такую теплоэнергию часто используют не только на производстве для поддержания больших температур воды, но и для отопления жилых помещений.

На некоторых фабриках каменный уголь преобразуют даже в электричество. В химической промышленности этот природный продукт используют иначе. Путём высоких температур добиваются приобретения форм жидкого топлива.

Также, благодаря химической отрасли, человечество получило неизвестные ранее металлы: германий и галлий, использующиеся в транзисторах, выпрямителях и других полупроводниковых материалах.

Из данного типа угля значительно извлекают углеграфитовые композиционные материалы с высокой концентрацией углерода. Вдобавок можно сказать, что не без малого участия этого ископаемого возник новый процесс обработки пластмассы и газообразного топлива.

Выше мы обсудили, как на промышленном предприятии преобразовывается каменный уголь в новые материи. Но как же отапливаются жилые помещения, благодаря нашему сырью? Уголь низкого сорта и его отходы прессуют в брикеты. Именно этот энергоноситель прекрасно подходит для отапливания домов.

На сегодняшний день, как вы уже заметили, уголь значительно распространён. И все его свойства и вытекающие из них превращения увеличиваются непрерывно в объёмах.

Наличие огромных запасов данного сырья позволяет активно использовать его в качестве топлива и преобразующейся энергии. Благодаря обнаружению больших месторождений, Россия занимает высокое положение в мировой таблице по использованию каменного угля.

Но кто знает, добьёмся ли мы нового ценного и редкого сырья или же будем первыми по прибыльности данного полезного ископаемого?

Где же были обнаружены первые залежи каменного угля?

Примерной датировкой первого нахождения каменного угля считают 300 млн. лет назад. Образовывалось ископаемое благодаря отмершей флоре в грунте болот. Под большим весом различных пород растительность медленно разлагалась. Огромная температура вулканической магмы (благодаря ей происходило затвердевание всей массы) со временем превратилась в полезное ископаемое.

Сколько запасов угля в наши дни?

По подсчётам экспертов недра земли хранят 15 трлн. тонн данного сырья. Для России добыча этого сырья (2.5 млрд тонн каждый год) первоочерёдная задача. Стоит заметить, что в разных регионах уголь располагается в различных пластах земли, так что его добыча иногда бывает проблемной задачей. Дальше будет приведён список самых значительных месторождений природного ископаемого в России:

1. Эльгинское месторождение. Оно располагается в юго-восточной части Якутии. Уголь находится на верхних ярусах земли, так что его добыча не составит труда. Отсюда стоимость будет ниже средней;

2. Тувинское месторождение. В пластах земли насчитывается около 20 млрд. тонн полезного ископаемого. 80% угля находится всего в 7 метрах от верхнего пласта. Работа по его добыче не является громоздкой. Стоимость этого сырья на мировом рынке считается средней;

3. Минусинские месторождения. Они располагаются в республике Хакассия. Запасы угля на данной территории очень малы, всего 2-7 млрд. тонн. Он считается преимущественно ценным и качественным вариантом. Из-за сложной добычи сырья приобрести залежи сможет не каждый;

4. Кузнецкий угольный бассейн. Огромные залежи находятся на территории Сибири. Из данного бассейна уголь уходит на производство черной металлургии. Всё наличие сырья идёт на коксование (на процесс нагревания жидкого и твёрдого топлива в бескислородной среде);

5. Кузнецкий Алатау. В данном месторождении каменный уголь самого высшего качества. Наибольшая глубина залегания находится на 500 метрах. Продать залежи из Алатау очень затруднительно из-за слишком высокой цены, которую не каждая республика сможет себе позволить.

Свойства

В промышленной отрасли применение угля огромно. Но не для каждого производства подойдёт одна и та же марка. Тогда какой же уголь выбрать? Давайте в этом разберёмся, ознакомившись с его физическими характеристиками:

1. Плотность (1.3-1.50 грамм на куб. см). Является она одной из самых значимых характеристик. Увеличение коэффициента допускает повышение удельной теплоты сгорания данного сырья;

2. Наличие углерода (75-97%). Чем выше коэффициент углерода, тем меньше пространства остаётся на наличие чужеродных примесей. Это обеспечивает получение предельно допустимого количества энергии при сгорании сырья;

3. Прочность сырья. Данное свойство позволяет транспортировать каменный уголь без его повреждений;

4. серы (от 0,5 до 5.5%). Чем значение меньше, тем угольное топливо будет безопаснее для здоровья человека;

5. Выход летучих компонентов (до 45%);

6. Влажность (5-15%). Количество влаги показывает, будет ли продуктивным сжигание: чем больше процентов влаги в топливе, тем уголь сильнее претерпевает эрозию (полное или частичное разрушение продукта);

7. Зольность.

Данное свойство характеризует количество негорючих примесей в топливе: самое малое содержание имеют антрациты (лучший сорт каменного угля, отличающийся чёрным цветом, сильным блеском, большой теплопроводностью). Чтобы прогреть жилое помещение или предприятие необходимо 30% зольности. Самым большим коэффициентом является 45%. Освобождается от 6500 до 8500 количества тепла при сгорании 1 кг топлива.

Мера обогащения

В каждой сфере данный продукт используют по-разному. На промышленном предприятии сырьё используют для приобретения энергии, форм жидкого топлива, новых процессов обработки и тому подобное. Также благодаря данному сырью жилые помещения могут отапливаться и потреблять электричество. В зависимости от меры обогащения угля выделяют несколько разновидностей:

1. Концентраты. Данное топливо применяют для получения электроэнергии и теплоэнергии;

2. Промышленные продукты. Используются только в металлургии (механическая и химическая обработка в промышленном производстве);

3. Шлак (остатки сырья, образующие пылевые и мельчайшие его части, получаемые в виде осадка при обработке рудных материалов). Из данной степени обогащения изготовляют брикеты (формы подготовки всевозможных разновидностей отходов).

Уровень углефикации

Углефикация — стадия углеобразования, в которой почвенный торф последовательно преобразуют при определённых условиях по порядку в 3 стадии. Что же это за стадии? Поговорим о них подробнее:

1. Бурый уголь. Можно считать, что это каменный уголь, только сгенерированный. Характерная черта хуже, чем у более добротного горючего, выделяется невысокая температура при процессе горения и размельчается при перевозке. В отличие от своего предшественника у него есть предрасположенность к самовоспламенению;

2. Каменный уголь. Данный тип топлива имеет огромное число марок. Каждый сорт неповторим, благодаря своему физическому и химическому строению. Широко применяются различные типы не только в металлургии, но и в энергетике (промышленное предприятие, разрабатывающее способы получения и применения различных типов энергии), в жилищно-коммунальном хозяйстве и химической промышленности.

3. Антрациты. Они являются оптимальным видом природного ископаемого, отличающимся чёрным цветом, сильным блеском, высокой теплопроводностью. Антрациты являются особо качественным видом данного сырья.

Какой же уровень углефикации является наивысшим? Пониженной теплотой горения располагает бурый уголь, а наиболее значительной располагают антрациты. Чем предпочтительнее обзавестись? Наиболее выгодным является каменный уголь, цена которого не выходит за пределы 200 долл. за 1 тонну.

Классификация угля

Каменный уголь бывает самых разных значений. Поэтому была создана классификация угля по его размерам, для удобства и безошибочного приобретения:

  1. «Р» – рядовой. Обладает группами разнообразных размеров;
  2. «Ш» – штыб. Это продукт от добычи каменного угля, представляющий собой в большинстве случаев угольную пыль, предназначенный для брикетирования;
  3. «С» – семечко. Обладает большой дешевизной. Имеет долю угля в пределах 0,6-1,3 сантиметра;
  4. «М» – мелкий тип. Доля составляет 1,3-2,5 сантиметра;
  5. «О» – орех. Размеры достигают 2,5-5 сантиметра;
  6. «К» – крупный тип. Доля насчитывается в пределах 5-10 сантиметра;
  7. «П» – плитный тип. Имеет долю угля крупнее 10 сантиметров.

Бурый уголь

Бурый уголь является менее качественной разновидностью своего сородича — каменного угля. Цена такого топлива находится в пределах 100 долл. за тонну. Данное сырьё сформировалось в болотах, благодаря уплотнению торфяников на глубине 1 км.

Наличие воды в данном угле очень велико (до 40%). Также он имеет низкую теплоту сгорания. Обладает высоким количеством (в пределах 50%) летучих газов.

Приведём пример использования бурого угля в повседневной жизни: как будет функционировать печь, если использовать для её разжигания такой уголь? Будет ощущение, что вы кинули в огонь сырую древесину. Уголь будет тяжело разгораться и сильно дымить.

Также остаётся большое наличие золы. Поэтому наилучшим применением бурого угля будет производство брикетов. Стоят немного, всего 8-10 тыс. руб. за тонну.

Как хранить чёрный уголь?

Если вы планируете использовать уголь продолжительное время, то необходимо знать, как хранить его. Чаще всего это помещение, оборудованное от проникновения солнечных лучей и от влаги.

Поэтому сараи и всевозможные виды бункеров востребованы больше всего. Так же не стоит забывать, если чёрный уголь размещён в большом количестве, то необходимо контролировать его.

А если в малом количестве, то присмотр за ним может уберечь от самовозгорания.

Источник: https://nerudnye-spb.ru/blog/vidy-kamennogo-uglya

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

Каменный уголь: происхождение, свойства и классификация угля

› Виды камней

12.08.2019

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

Что такое каменный уголь

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

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

Классификация каменных углей

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

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

Бурый уголь отличается от каменного:

  • цветом;
  • меньшим содержанием азота и углерода;
  • тем, что легче горит;
  • дает больше дыма;
  • выделяет меньше тепла.

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

Смотрите познавательный видеообзор про минерал:

По степени обогащения

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

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

Промышленное разделение по степени обогащения минерала:

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

По степени углефикации

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

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

По размерам

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

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

Классификация по размерам (фракциям):

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

Марки каменного угля

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

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

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

  • много летучих веществ (от 39 %);
  • мало серы (менее 0,5 %);
  • мало золы;
  • теплота сгорания 4700–5400 ккал/кг – это хороший показатель;
  • содержание воды – 15–16 %;
  • высокая теплоотдача.

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

Происхождение каменного угля

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

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

  1. Самая распространенная – образование торфа, а затем угля произошло из-за распада папоротников, плаунов, хвощей. Однако эта теория не может объяснить пласты ископаемых толщиной в 400–700 метров. Ведь для образования 500 метров ископаемых требуется 2000 метров торфа, т. е. растения одних видов должны были произрастать на территории миллионы лет без изменений погодных условий.
  2. Термическая теория – медленное тление растительных остатков в условиях среды с малым содержанием кислорода с постепенным превращением в обычный уголь, а затем – в каменный. Однако при этом внутри ископаемых не сохранились бы части растений.
  3. Версия с морской водой. Упав в океан, растения подвергались длительному процессу углефикации, находясь под давлением и без кислорода. Теория подтверждается морскими находками – водорослями, песком.
  4. Абиогенная – уголь появлялся путем нагревания метана в присутствии водорода и углекислого газа. По этой теории, находки в пластах являются не остатками растений, а пиролитическим графитом, потому нельзя достоверно определить возраст добываемых ископаемых.

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

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

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

Месторождения и добыча породы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В Африке добывают минерал на территориях:

  • Зимбабве;
  • Мозамбика;
  • ЮАР.

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

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

Смотрите передачу о добыче камня в России:

Физико-химические свойства камня

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

Название угля% воды% углерода% летучих веществКак воспламеняетсяКак горитТеплоотдача
БурыйДо 43До 45До 50ХорошоХорошоНизкая
КаменныйДо 1275–95До 32ОтличноХорошоСредняя
Антрацит1–385–95Менее 9С трудомСлабо, без дыма из-за малого объема летучих примесейВысокая

Свойства:

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

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

Применение каменного угля в промышленности

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

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

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

Отдельно выделяют:

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

Все продукты коксования делятся на 3 группы:

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

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

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

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

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

Разжечь каменный уголь непросто – нужны охапка дров, древесная щепа или лучины, солома, бумага. Сначала укладывают несколько дров, на них – щепу (лучины), сверху – солому. Поджигают бумагу, с ее помощью – солому.

Далее постепенно загорается древесина. Остальные дрова подкладывают по мере освобождения места. В самый жар кладут каменный уголь. Процесс подготовки окупается длительным временем сгорания и хорошей теплоотдачей.

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

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

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

Стоимость ископаемого

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

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

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

Все о каменном угле: описание, свойства и подробная классификация, добыча, применение Ссылка на основную публикацию

Источник: https://zakamnem.ru/vidy/kamennyj-ugol

Уголь в России: основные месторождения, классификация угля и характеристика

Каменный уголь: происхождение, свойства и классификация угля

С древности каменный уголь является источником энергии для человечества, не единственным, но широко применяемым. Иногда его сравнивают с солнечной энергией, законсервированной в камне. Его сжигают, получая тепло для отопления, нагревая воду, на тепловых станциях преобразуют в электричество, используют для выплавки металлов.

С развитием новых технологий научились использовать каменный уголь не только для получения энергии путем сжигания. Химическая промышленность успешно освоила технологии производства из каменного угля жидкого топлива,  редких металлов  — галлия и германия.

Извлекаются из него композиционные углеграфитовые материалы с высоким содержанием углерода, газообразное топливо высокой калорийности, отработаны методики производства пластмассы.

Самый низкосортный уголь, его очень мелкую фракцию и угольную пыль перерабатывают и прессуют в каменноугольные брикеты, которые отлично подходят для отопления как производственных помещений так и частных домов.

Всего с помощью химической переработки каменного угля производят более 400 наименований продукции, стоить которые могут в десятки раз больше, чем исходный продукт.

Люди уже несколько веков активно используют уголь как топливо для получения и преобразования энергии, с  развитием химической промышленности и потребностей редких и ценных материалов в других отраслях потребность в каменном угле возрастает. Поэтому интенсивно ведется разведка новых месторождений, строятся карьеры и шахты, предприятия по переработки сырья.

Месторождение каменного угля. Разработка открытым способом

 Кратко о происхождении каменного угля

На нашей планете много миллионов лет тому назад во влажном климате бурно развивалась растительность. С тех пор минуло 210…280 миллионов лет. Тысячелетиями, миллионами лет миллиарды тонн растительности отмирали, скапливались на дне болот,  покрывались слоями наносов.

 Медленное разложение в бескислородной атмосфере под мощным прессом воды, песка, других пород, иногда в условиях высоких температур из-за близкого расположения магмы, привело к окаменению слоев этой растительности, с постепенным перерождением в уголь разной степени углефикации.

 Основные российские месторождения и добыча каменного угля

На планете насчитывают запасы каменного угля выше 15 триллионов тонн.

Самые большие добычи полезных ископаемых приходятся на каменный уголь, примерно по 0,7 тонны на человека, это более 2,6 миллиарда тонн в год.  В России каменный уголь имеется в разных регионах.

  Он имеет разные характеристики, особенности и глубину залегания. Вот наиболее крупные и успешно разрабатываемые бассейны каменного угля:

  • Эльгинское месторождение. Это юго-восток Якутии очень перспективное для открытого способа добычи, которая не требует больших затрат, что значительно снижает стоимость.
  • Тувинское месторождении. Запасы каменного угля составляют примерно 20 миллиардов тонн. Разработчиков привлекает тот факт, что 80% залежей находятся в одном пласте толщиной 6-7 м.
  • Минусинский бассейн в республике Хакасия включает несколько месторождений. Самые крупные  Изыхское и Черногорское, по оценкам запасы бассейна не очень велики 2,7 миллиарда в тоннах. Ценность составляет характеристики угля: Изыхское месторождение дает каменный уголь, горение которого выделяет очень высокую температуру. Добыча осуществляется в шахтах и открытым методом, в зависимости от расположения месторождений.
  • Кузнецкий угольный бассейн в западной Сибири .  Запасы угля тут оцениваются как «мирового масштаба». В основном здесь добывают уголь для коксования и использования в черной металлургии.
  • Кузнецкий Алатау. Наибольшая глубина шахт достигает 500 м. Работают 58 шахт, качество угля — одно из самых высоких. Добыча ведется  разными способами: 30 месторождений находятся в открытых разрезах, остальные добываются из шахт. В разломах Кузнецкого бассейна 260 пластов на разной глубине, толщина пластов от 1.3 до 30 метров, качество угля — разное.

    каменный уголь в россииМесторождений каменного угля в России расположены в различных регионах

Активное использование сибирских и дальневосточных месторождений ограничивает их удаленность от промышленных европейских регионов.

В западной части России также добывается уголь с отличными показателями:  в Печерском, Донецком угольных бассейнах. В Ростовской области активно разрабатывают локальные месторождения, наиболее перспективное из них — Гуковское.

Переработка каменного угля с этих месторождений дает марки каменного угля высокого качества  — антрациты (АС и АО).

 Основные качественные характеристики каменного угля

Для разных отраслей промышленности требуется различные марки угля. Качественные показатели его изменяются в широких пределах даже у тех, которые имеют одинаковую маркировку и во многом зависят о месторождения.  Поэтому предприятия, прежде чем закупать уголь, знакомятся с такими его физическими характеристиками:

  • Плотность 1,28-1,53 г/см3 . Это важная характеристика: чем больше плотность, тем больше удельная теплота сгорания.
  • углерода (С) – 75% — 97%. Чем больше углерода содержится в топливе, тем меньше посторонних примесей, а значит, от сжигания единицы топлива получается больше количество энергии (или продукта при его химической переработке).
  • Механическая прочность – определяет, насколько хорошо топливо переносит транспортировку. Это параметр изменяется в пределах 40кг/см2  (как правило это бурые угли) — 300кг/см2 (антрациты).
  • серы 0,5-5,4%. Чем меньше серы содержится в топливе, тем более безопасно его применение.
  • Выход летучих составляющих от 2%  до 45%.
  • Влажность изменяется в пределах от 4% до 15%. Чем меньше влаги в угле, тем более эффективно его сжигание. Влажные угли более подвержены выветриванию и быстрее крошатся.
  • Зольность. Характеризует количество негорючих примесей. Чем меньше зольность, тем больше удельная теплоемкость. Самая малая зольность у антрацитов. Самые лучшие из антрацитов могут давать всего 2% золы от общей массы. Приемлемым для применения (и отопления) считается зольность до 30%. Самый низкий показатель – 45%.
  • Удельная теплота сгорания (количество тепла, образующееся при сгорании одного кг топлива)  — 6500-8600ккал/кг.

    Каменный уголь для отопления — только небольшая часть используется для этих целей

По степени обогащения каменный уголь разделяют:

  • — Концентраты (сжигают для отопления в паровых котлах и получения электроэнергии);
  • — Промышленные продукты, используются в металлургической отрасли;
  • — Шлам, фактически это мелкая фракция (до 6мм) и пыль после дробления породы. Сжигать такое топливо проблематично, потому из него формуют брикеты, имеющиех хорошие эксплуатационные характеристики и используют в бытовых твердотопливных котлах.

По степени углефикации :

  • — Бурый уголь, это частично сформированный каменный уголь. Имеет невысокую теплоту сгорания, при перевозке и хранении крошится, имеет склонность к самовозгоранию;
  • — Каменный уголь. Имеет множество разных марок (сортов) с различными характеристиками. Имеет широкую область использования: металлургия, энергетика, ЖКХ, химическая промышленность и т.п.

  • — Антрациты — самая качественная форма каменного угля.

Если сравнивать торф и каменный уголь, теплота сгорания угля выше. Самая низкая теплота сгорания у бурого угля, самая высокая — у антрацитов. Однако, исходя из экономической целесообразности, большим спросом пользуется простой каменный уголь.

У него оптимальное сочетание цены и удельной теплоты горения.

Разработка залежей каменного угля производится при помощи самых разных машин

Различных характеристик угля очень много, но далеко не все из них могут иметь значение при выборе угля для отопления.

  В этом случае важно знать всего несколько ключевых параметров: зольность, влажность  и удельную теплоемкость. Может быть важно содержание серы. Остальные требуются при подборе сырья на переработку.

  Что важно  знать при выборе угля, так это размеры:  насколько крупные куски вам предлагают. Эти данные зашифрованы в названии марки.

 Классификация по размерам:

  • «П» — плитный. Это большие практически не дробленые куски от 10см и больше.
  • «К»  — крупный, еще называют эту фракцию «кулак». Фрагменты угля размером  5…10см. Используется при отоплении для интенсивного выделения тепла.
  • «О» — орех. Достаточно крупная фракция. Размеры  2,5…5см.

    При отоплении частных домов также используется для активного повышения температуры.

  • «М» — мелкий. Размеры кусков преобладают небольшие 1,3см-2,5см. В твердотопливные котлы засыпается, когда требуется режим тления (на ночь).
  • «С» — семечко – 0,6-1,3см. Более дешевая фракция, которая также хороша для длительного тления.

  • «Ш» — штыб – очень мелкая фракция с большой частью угольной пыли – до 0,6см. Использование в твердотопливных котлах нецелесообразно из-за того, что большая часть просыпается через колосники. Наиболее эффективное применение – брикетирование.
  • «Р» — рядовой. Эта марка не имеет стандарта.

    В партии может быть 85% крупного и среднего и лишь 15% мелочи и пыли, но вполне может быть наоборот.

    Уголь маркируют и по размерам

Классификация по маркам и их краткая характеристика:

  • Антрациты и полуантрацита – А и ПА  — наиболее качественный, но и самый дорогой уголь. Выделяет много тепла, но тяжело разгорается. В обычных отопительных колах можно засыпать только после того, как котел разгорелся.  Горит долго с выделением большого количества тепла.

  • Длиннопламенные и газовые длиннопламенные – Д и ДГ. Оптимальный выбор для отопления:  длительное горение, легко разжечь, приемлемая цена.
  • Жирные и газовые жирные  — Ж и ГЖ. Применяются для отопления в ограниченном количестве.

    Более широко используются в металлургии из-за особенностей горения: образуют плотные спекающиеся шлаки.

  • Тощие и отощенные спекающиеся – Т и ОС – отличаются большой зольностью и достаточно низкой теплотворностью. Используются в отоплении, но не очень эффективны:  часто необходимо чистить котел от золы.

    Спекающиеся угли требуют частого «ворошения»  при горении, иначе шлак образует непроницаемый для кислорода корж и печь тухнет. Потому чаще используют в теплоэнергетике, где для них создаются особые условия горения. Эти марки больше используются для коксования угля.

  • Слабоспекающиеся – СС.

    Характеристики зависят от месторождения. Тяжело разгораются, но горят долго и выделяют большое количество тепла. Нет особых требований по объему топки или количеству загружаемого топлива, но необходим постоянный доступ воздуха  достаточном, но не избыточном количестве.

    При его недостатке печь гаснет, а при слишком большом количестве кислорода (пламя становится белого цвета) горения становится чересчур интенсивным, что приводит к перегреву печи.

  • Кокосующиеся и коксующиеся жирные – К и КЖ. Имеют очень высокую температуру сгорания.

    Для бытовых котлов применять не желательно: они не рассчитаны на такие температуры, могут лопнуть или оплавиться (плавятся колосники и т.п.).

    Каменный уголь используется для производства жидкого топлива, металлов, в медицине, в химической промышелнности

В зависимости от характеристик каменного угля, его марки, типа и фракции хранится он разное время.  (В статье «Как выбрать уголь для отопления, его характеристики и виды» есть таблица, где указаны сроки хранения угля в зависимости от месторождения и марки).

Особое внимание нужно уделять защите угля при длительном его хранении (более 6 месяцев). В этом случае требуется специальный угольный сарай или бункер, где топливо будет защищено от осадков и прямого солнечного света.

Большие кучи угля при длительном хранении требуют контроля температуры, так как при наличии мелких фракций в сочетании с влагой и высокой температурой имеют склонность к самовозгоранию.

  Желательно приобрести электронный термометр и термопару с длинным шнуром, которую закопать в центре угольной кучи. Проверять температуру нужно один-два раза в неделю, потому что некоторые марки угля самовозгораются при совсем невысоких температурах: бурые – при 40-60оC, остальные – 60-70оC.

Редко случаются случаи самовозгорания антрацитов и полуантрацитов (в России такие случаи не зарегистрированы).

Источник: https://teplowood.ru/ugol-v-rossii-osnovnye-mestorozhdeniya-klassifikaciya-uglya-i-xarakteristika.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.