Уголь каменный: свойства. Каменный уголь: происхождение, добыча, цена. Залежи каменного угля образовались из отмерших частей растений

7.1.2. Происхождение ископаемого угля - Энергетика: история, настоящее и будущее

7.1.2. Происхождение ископаемых углей

Угли – один из наиболее распространенных видов полезных ископаемых. Они выявлены на всех континентах земного шара. Известно около 3000 угольных месторождений и бассейнов.

Ископаемые угли – твердая горная порода, образовавшаяся из остатков отмерших растений в результате биохимических, физикохимических и физических преобразований. Кроме органических составляющих, в углях всегда присутствуют минеральные примеси, содержание которых колеблется в широких пределах (от 1–2 до 50%).

Состав и свойства углей определяются природой их материального вещества, т.е. исходного растительного материала, эпохой и условиями протекания первой стадии углеобразования, а также метаморфизмом, т. е. изменениями угольного вещества, связанными с последующей историей их формирования.

Ископаемые угли в значительной своей части образовались из остатков растительного мира прошлых геологических периодов при активном участии микроорганизмов. Вместе с тем для их образования было необходимо не только наличие таких остатков, но и требовались определенные условия, при которых эти растительные остатки могли бы накапливаться в огромных количествах на значительных площадях, сохраняться и в последующее время глубоко преобразовываться, переходя в конечном итоге в ископаемые угли, горючие сланцы или участвуя в создании нефтяных месторождений.

Образование углей происходило на протяжении многих геологических периодов, в течение которых неоднократно изменялись климат и рельеф земной поверхности, а следовательно, и растительный мир. Соответственно создавались благоприятные или неблагоприятные условия для образования углей.

Пласты углей встречаются в осадочных породах всех геологических периодов начиная с силурийского возраста, а остатки вообще углистых веществ, по-видимому, органического происхождения известны в значительно более древних породах докембрия.

Исходная растительность. В результате детального изучения остатков древесины, коры, ветвей, листьев или их отпечатков, сохранившихся в пластах каменных углей, представилось возможным восстановить первоначальные формы, размеры, строение растений прежних геологических периодов, способы их размножения и даже условия их произрастания. В самые ранние геологические периоды накопление органического материала происходило за счет наиболее примитивных представителей растительноживотного мира. Именно так образовались огромные массы карбонатных пород – известняков, мергелей, доломитов, однако считается, что в отдельных случаях они давали начало и углистым образованиям, сохранившимся до наших дней. Примером могут служить так называемые «шунгиты», встречающиеся среди докембрийских кристаллических сланцев Карелии.

В последующие геологические периоды происходило развитие более сложных организмов – многоклеточных сине-зеленых водорослей, которые явились исходным материалом для некоторых месторождений горючих сланцев. Например, из таких водорослей в нижнесилурийский период образовались горючие сланцы – «кукерситы» – в Эстонии.

Родственное углю твердое горючее ископаемое – горючий сланец – состоит преимущественно из минеральной составляющей (70–90%), а содержание органического вещества (керогена) не превышает 30%.

В связи с преобладанием сапропелитовой компоненты в керогене сланцев при их нагреве от 50 до 98% органической массы выходит в виде летучих и, главным образом, жидких продуктов – сланцевых масел, что дает еще больше оснований, чем в случае сапропелитовых углей, называть горючие сланцы «твердой нефтью».

Запасы керогена горючих сланцев в земной коре более чем в 30 раз превышают запасы нефти.

Некоторые страны, например Эстония и Израиль, рассматривают горючие сланцы как единственный местный топливный ресурс, а Австралия планирует довести переработку своих сланцев в смолу до масштабов, обеспечивающих полную независимость страны от ввоза нефти.

Стоимость продуктов, получаемых из горючего сланца (ихтиол и другие фармацевтические препараты, бензин, керосин, смазочные и топливные масла, парафин, лаки и мастики, сырой бензол и др.), в несколь3 ко раз превышает стоимость исходного сырья.

На территории Украины расположены крупные месторождения горючих сланцев (Карпатское и Болтышское) с общими запасами более 500 млрд.т. Их разработка сдерживается главным образом из-за того, что не внедряются эффективные технологии переработки сланцев и разделения полученных при этом жидких продуктов.

К началу девонского периода водоросли в своем эволюционном развитии сделали значительный шаг вперед, приспособившись к существованию в прибрежной части суши. Эта первая полуназемная растительность – псилофиты (без настоящих листьев и корней) – местами давала значительные заросли, из которых впоследствии образовались уже настоящие угли (месторождения по р. Барзас в Кузнецком бассейне, угли Медвежьего острова в Баренцовом море).

Гумусо-сапропелитовая природа и условия образования углей Донецкого бассейна связаны с периодическим затоплением его территории морем, из-за чего в нем насчитывается до 150 угольных пластов, образовавшихся в различное время.

Менее 20% отмершей растительности аккумулируется в виде торфа, средняя скорость аккумуляции торфа составляет 1 мм в год, а из 1 м торфа может получиться до 20 см каменного угля.

Наиболее пышного расцвета наземная растительность достигает в каменноугольный период (рис. 7.5), когда на смену псилофитам приходят тайнобрачные (древовидные папоротники, огромных размеров хвощи) и плауновые (каламиты, лепидодендроны, сигиллярии), которые размножались спорами. Заселяя низменные берега прибрежно-морских и континентальных водоемов, эта растительность явилась исходным материалом, из которого формировались такие крупнейшие угольные бассейны, как Донецкий, Кузнецкий, Карагандинский, Подмосковный и многие другие в различных районах земного шара.

В последующее время по мере эволюции растительного мира тайнобрачные постепенно вытесняются голосемянными, являвшимися прообразом современных хвойных,

– кордаитами. Господство кордаитов наступает в юрский и нижнемеловой периоды. В результате имело место образование многих угольных месторождений Сибири и Дальнего Востока (Канско-Ачинский, Иркутский, Буреинский бассейны).

В нижнемеловом периоде появляется еще более совершенная растительность из числа покрытосемянных, уже близкая к современной. Гигантские деревья достигают 100 м высоты при диаметре стволов до 15 м. Новый пышный расцвет растительного мира наблюдался в третичном периоде.

Таким образом, за время, прошедшее с момента появления органической жизни, на Земле неоднократно возникали особо благоприятные условия для развития растительного мира. В каменноугольный, пермский, юрский, меловой и третичный периоды они обеспечили образование основной массы угольных месторождений.

Климатические условия. Для усиленного развития растительного мира необходим прежде всего благоприятный климат, влияние которого сказывается не только на росте растений, но и на строении и составе флоры. Так, растения каменноугольного периода достигали большой высоты, имели толстые, мягкие, большие листья, обладали слабой корневой системой. Годовые кольца у них отсутствовали. Несомненно, что они произрастали в условиях теплого, влажного и равномерного климата. Примерно такой же климат был в юрский период и в начале третичного.

Вместе с тем значительные количества растительного материала накапливаются в современных торфяниках в районах умеренно-холодного климата. Это показывает, что и в прошлые геологические периоды примерно в таких же климатических условиях могло происходить накопление торфа – исходного материала для образования угля.

Рельеф поверхности. Важным фактором для углеобразования является характер рельефа поверхности, от которого зависят условия произрастания растений и накопления их остатков. Накопление значительных количеств растительных остатков возможно только в областях пониженного рельефа, с заболоченными площадями, подобных современным торфяникам. Кроме того, равнинно-низменный рельеф, особенно в прибрежно-морских условиях, благоприятствовал существованию равномерного и влажного климата, а тем самым способствовал усиленному произрастанию и общему расцвету растительного мира.

Автохтонное накопление. Основная масса материнского вещества угля в форме растительных остатков накапливалась на месте произрастания растений. Такой вид накопления называется автохтонным. Наглядное представление об условиях автохтонного накопления дают современные торфяники. Торфяные болота образуются в результате зарастания наземными и водными растениями различных водоемов со стоячей или малоподвижной водой (болот, озер, заливов и лагун морей и океанов). В застойных водах при недостатке кислорода растительный материал предохраняется от полного окисления и, кроме того, в них слабо развиваются микроорганизмы, разрушающие растения.

Наиболее благоприятными для развития наземно-водных растений и накопления их остатков являются низинные болота, питающиеся грунтовыми водами, богатыми минеральными солями. При этом особенно большое значение для углеобразования имеют болота – топи, в которых уровень грунтовых вод всегда стоит несколько выше торфяного слоя. В зарастании водоемов озерно-болотной растительностью существует закономерная последовательность. В прибрежной – самой мелководной – части произрастает осока, с увеличением глубины начинают преобладать тростники, затем камыши, а глубже 3–4 м образуется подводная зона из кувшинок и водяных лилий. На открытой поверхности водоемов в большом количестве развивается так называемый «планктон», состоящий из свободно плавающих микроводорослей. Из остатков болотной травяной растительности впоследствии и образуется торф – осоковый, тростниковый, камышовый. Планктон же микроводорослей при отмирании падает на дно и, смешиваясь с глинистыми частицами, образует сапропель – гнилостный ил.

В дальнейшем на поверхности заросшего торфяного болота развиваются мхи, способные существовать за счет влаги атмосферных осадков, затем с берегов начинает продвижение травянистая, а за ней и древесная растительность (ольха, береза).

Большинство современных торфяников образуется на континентах с умеренно-холодным и относительно влажным климатом. В прошлые геологические периоды накопление остатков растительности происходило главным образом в огромных приморских лагунах и заливах в условиях более теплого и влажного морского климата. Однако аналогичные условия, хотя и в меньших масштабах, имеются и в настоящее время. Примером может служить огромный торфяник «Гиблое болото» в Северной Америке, расположенный на берегу Атлантического океана. Здесь исходным материалом для образования торфа является древесная растительность (кипарисы, тополи, кедры), приспособленная к жизни в болотных условиях.

Известное представление о торфяниках, образующихся в условиях жаркого климата, дают современные мангровые болота морского побережья Индии и Цейлона, где накапливается большое количество растительного материала и органического ила.

Большинство угольных месторождений имеет автохтонное происхождение. Угли автохтонного происхождения обладают некоторыми особыми признаками, главные из которых следующие:

• Наличие корневых остатков в почве угольных пластов. Часто в глинистой почве угольных пластов наблюдаются остатки и обрывки корешков растений (стигмарии). У донецких шахтеров такие слои получили специальное название «кучерявчик».
• Почвы с обуглившимися пнями деревьев.
• Вертикально стоящие пни иногда встречаются в большом количестве при разработке угольных пластов, представляя собой как бы остатки ископаемого леса.
• Боковые корневые побеги. Некоторые растения (тростники, хвощи), поднимаясь все выше и выше по мере роста торфяника, дают дополнительные корневые побеги, которые и встречаются в углях.
• Известковые почки. Под этим названием понимаются конкреции, чаще всего округлой формы, по своему химическому составу близкие к доломиту. В этих конкрециях нередко находят минерализованные остатки растений совершенной сохранности, что исключает возможность их переноса. Чистота угля, т. е. незначительное содержание в нем золы, также является одним из признаков его автохтонного образования, так как при переносе растительных остатков текучими водами последние всегда несут и песчано-глинистый материал, который дает повышенную зольность угля.
• Постоянная мощность угольных пластов на больших протяжениях. Очень часто пласты каменных углей расположены на площадях в сотни и даже тысячи квадратных километров при небольших колебаниях в их мощности. Это возможно только при условии их образования на месте произрастания растительности, так как только в таком случае можно допустить равномерное накопление огромных масс растительных остатков.

Аллохтонное накопление. Часть угольных месторождений образовалась в результате переноса и переотложения растительного материала текучими водами. Реки часто переносят на большие расстояния стволы деревьев и другой растительный материал, который на участках с замедленным течением, в заводях, широких устьях, дельтах задерживается и, оседая на дно, может давать значительные накопления.

Рис. 7.5. Ландшафт продуктивной эпохи каменноугольного периода

Таблица 7.1. Важнейшие показатели бурого и каменного углей

Признаки образования угольных месторождений аллохтонным способом в общем противоположны признакам их возникновения автохтонным способом. Кроме того, для угольных пластов, образовавшихся аллохтонным способом, весьма характерно расщепление на несколько выклинивающихся пачек.

Изменение растительных остатков. Образование торфа, бурых углей, сапропелитов, липтобиолитов. На открытом воздухе растительность после отмирания подвергается медленному окислению или тлению. При тлении образуются газообразные продукты (СО2), вода и небольшое количество золы. При ограниченном доступе кислорода растительность полностью не разлагается и возникает так называемый перегной. Изменение же растительных остатков с образованием торфа может происходить только в относительно более глубоких частях водоемов без доступа кислорода воздуха. Здесь в разложении остатков основная роль принадлежит микроорганизмам, так называемым анаэробным бактериям, способным существовать в безвоздушной среде. Таким образом, процесс формирования торфа по существу биохимический и представляет собой медленное и постепенное окисление за счет кислорода самого растительного материала. При этом кислород стремится перейти в СО2, а водород в СН4.

С разложением растительных тканей под водой всегда связано образование органических гуминовых кислот, а сам процесс разложения носит общее название гумификации.Образовавшиеся из торфа угли принято называть гумитами,или гумусовыми углями. После образования над торфяником минеральной кровли биохимические процессы постепенно замедляются и начинаются дегидратация торфа (потеря воды), его уплотнение и уменьшение количества гуминовых кислот. Изменение элементного состава органической массы сводится в основном к уменьшению процентного содержания кислорода и увеличению доли углерода. В совокупности все эти факторы и определяют постепенный переход торфа в бурый уголь.

Бурый уголь, который еще сохранил ясное строение древесины, называется лигнитом, являющимся как бы промежуточным образованием между торфом и бурым углем. В особые группы выделяются так называемые липтобиолиты и сапропелиты – угли, по исходному веществу и условиям образования отличные от гумусовых углей.

К липтобиолитам относят угли, состоящие из остатков наиболее устойчивых частей высших растений – спор, смолы, кутикулы (кожицы), пробковой ткани коры. Они могут накапливаться на месте полного разложения менее устойчивых частей растений, образуя самостоятельные прослои липтобиолитов среди бурых или каменных углей. В других случаях – при размыве торфяника – наиболее устойчивые части растительной массы, переносимой водой, отлагаются в пониженных местах рельефа и могут образовать слой липтобиолитов. Именно так, например, образуются скопления споровых, или «бумажных» (состоящих из обрывков кутикулы), углей.

На дне водоемов со стоячей и малоподвижной водой, как уже было указано, накапливаются остатки низших водорослей и планктон животных микроорганизмов. Разлагаясь, они преобразуются в бесструктурную студнеобразную массу – сапропель, или гнилостный ил. При этом белки и жиры, которыми богаты низшие организмы, превращаются в жирные кислоты – битумы, почему и сам процесс называют битуминизацией. Сапропель является главным исходным материалом для сапропелевых углей – сапропе3 литов – и горючих битуминозных сланцев.

Собственно сапропелиты отличаются тонкозернистым строением, вязкостью, раковистым изломом и состоят из скоплений хорошо сохранившихся микроскопических водорослей, сцементированных бурой основной массой. Содержание золы в них не превышает 40%. Такие сапропелиты носят общее название богхедов. Они всегда содержат какую-то часть примеси гумуса; в зависимости от его количества образуются переходные типы углей между сапропелевыми и гумусовыми, которые соответственно называют полубогхеды, кеннель-богхеды и т. д. К сапропелитам относят также горючие сланцы, обычно содержащие свыше 40% золы.

Переход бурых углей в каменные. Образование каменных углей происходит в результате воздействия высокой температуры и давления. Нижележащие пласты имеют более высокую степень метаморфизма, чем пласты, залегающие выше, когда они медленно погружаются в глубинные зоны земной коры.

При региональном метаморфизме угольные пласты, которые образовались первыми, испытывают большее давление и воздействие высокой температуры, чем пласты, залегающие выше. Поэтому ранние по возрасту угольные пласты в одном и том же бассейне обычно оказываются наиболее метаморфизованными.

Контактовый метаморфизм обусловливается тепловым и химическим воздействием магматических пород, внедрившихся в угленосную толщу. В результате бурые угли могут превращаться в каменные угли, антрациты, а иногда в естественные коксы или даже графиты (например, таково происхождение их тунгусских месторождений). Метаморфизм является причиной изменения физических и химических свойств угля: уменьшаются влажность и количество летучих составных частей органической массы, закономерно уменьшается количество кислорода, а содержание углерода возрастает, в связи с чем такой процесс изменения углей называется уг3 лефикацией. Угли приобретают черный цвет, блеск и большую плотность. При дальнейшей углефикации каменные угли переходят в тощие, а затем в антрациты.

Свойства и отличительные признаки углей. Важнейшие свойства и отличительные признаки бурого и каменного углей сравниваются в табл. 7.1, а также описываются ниже.

Плотность. Обусловлена главным образом степенью углефикации и зольностью; для бурых углей она составляет 800–1250, каменных углей – 1260–1330 и антрацитов – 1350–1500 (кг/м 3).

Твердость. Увеличивается с повышением степени углефикации и определяется по шкале Мооса в пределах от 1 до 3.

Рис. 7.6. Элементный состав древесины, торфа и углей, %

Хрупкость. Определяется по степени сопротивления раздавливанию, истиранию и удару. Наиболее хрупкими являются угли фюзенового типа, далее следуют витреновые и клареновые, а наиболее стойкие – дюреновые угли.

Цвет. Бурые угли имеют бурый цвет и на фарфоровой пластинке оставляют бурую черту, так же как и сапропелиты. Каменные угли и антрациты имеют черный цвет и оставляют такую же черту на фарфоровой пластинке.

Блеск. Характер блеска углей зависит от их петрографического состава, степени углефикации и зольности. Стеклянный блеск наблюдается у витрена, жирный – у кларена, шелковый – у фюзена; к матовым относятся дюреновые угли. Антрацит, представляющий собой уголь высшей степени углефикации, обладает сильным блеском с металлическим оттенком.

Излом. По характеру поверхности, которая получается при разломе угля, различают неровный, занозистый, волокнистый, раковистый изломы.

Включения в угле. Чаще всего в углях содержатся скопления новоотложенных минералов (кальцит, кварц, соединения железа), заполняющие открытые трещины в них; разнообразные посторонние примеси – валуны, галька, песок или прослойки песчаников; скопления глинистых минералов, занесенные в торфяники еще в период их образования; доломитовые или известняковые почки, образовавшиеся за счет отложения минеральных солей, растворенных в морской воде.

Элементный состав древесины, торфа и углей различной стадии метаморфизма приведен на рис. 7.6. Особое значение имеют примеси, адсорбируемые углями, например германия, урана и других редких элементов, в связи с чем все чаще зола таких углей, да и сами угли рассматриваются как сырье для получения этих элементов.

Естественная классификация ископаемых углей. В основу естественной классификации углей положены состав исходного материала, из которого они образовывались, и процессы изменения этого материала в природных условиях, обнаруживаемые в результате химических и петрографических исследований. Схематически эта классификация выглядит так:

Класс 1. Гумусовые угли. Образовались из торфа, в основном за счет легко разлагающихся частей высших растений (целлюлоза, древесина, лигнин): лигниты; бурые угли; каменные угли; антрациты; углистые сланцы.

Класс 2. Липтобиолиты. Образовались только из наиболее устойчивых частей высших растений (оболочка спор, смолы, кожица кутикулы). Внутри класса делятся по преобладанию исходного материала: споровые угли; смоляные угли; кутикуловые угли.

Класс 3. Сапропелиты. Образовались из остатков низших организмов (водоросли, планктон). Делятся только по зольности; кроме того, в особый подкласс выделяют богхеды, в которых низшие водоросли не сохранились от разложения и превращены в бесструктурную массу (сапроколлиты): богхеды; сапроколлиты; горючие сланцы.

energetika.in.ua

еще один тест по биологии. домашнее задание. помогите пожалуйста. внутри.

A. Риччия

Б. Маршанция

B. Сфагнум

Г. Кукушкин лен

2. У кукушкиного льна женские растения, в отличие от мужских имеют:

A. Сперматозоиды

Б. Яйцеклетки

B. Коробочки на длинных ножках

Г. Листья

3. Сфагнум, в отличие от кукушкиного льна:

A. Быстро всасывает и проводит воду

Б. Не имеет ризоидов

B. Размножается спорами

Г. Не имеет стебля и листьев

15. Там, где растет сфагнум:

A. Деревья развиваются хорошо

Б. Деревья становятся угнетенными

B. Деревья расти не могут

Г. Лес заболачивается

4. Выберите правильное определение.

Торф – это:

A. Толща полуразложившихся растительных остатков

Б. Название мхов

B. Толща разложившихся папоротников

Г. Тип болота

5. Выберите наиболее полный ответ.

Плауны, хвощи и папоротники относят к высшим споровым растениям:

A. Они широко расселились по земле

Б. Размножаются спорами

B. Имеют корни, стебель, листья и размножаются спорами

Г. Размножаются семенами

6. Вайями называют:

A. Сильно рассеченные листья папоротника

Б. Вид папоротника

B. Корень папоротника

Г. Подземные побеги

19. Становится редким и нуждается в охране:

А. Папоротник

Б. Хвощ

В. Плаун

Г. Кукушкин лен

7. Показателем повышенной кислотности почв на пашне служит распространение на этой территории:

А. Папоротника

Б. Хвоща

В. Плауна

Г. Крапивы

8. Вставьте пропущенные слова.

Папоротник имеет подземные побеги – ...от них растут...,на нижней стороне которых находятся маленькие бугорки – ...

22. Папоротникообразные относятся к высшим споровым растениям, так как они:

A. Широко расселились по земле

Б. Имеют корень

B. Имеют корень, стебель, листья и размножаются спорами

Г. Размножаются спорами

9. К голосеменным растениям относят:

A. Кукушкин лен и сосну

Б. Ель и хвощ

B. Пихту и лиственницу

Г. Можжевельник и плаун

10. Выберите более точный ответ.

Залежи каменного угля образовались:

A. Из отмерших древовидных папоротников

Б. Из отмерших частей мхов

B. Из большого скопления остатков растительности

Г. Из большого скопления отмерших водорослей

otvet.mail.ru

Ответы@Mail.Ru: как образовался уголь?

Что происходило в то время и как образовался уголь? Уголь располагается в земной коре в виде пластов длиной до нескольких километров и толщиной до трех метров между скальными породами. Уголь представляет собой остатки древнейших деревьев и растений, которые росли в болотистых джунглях в теплом влажном климате сотни миллионов лет назад,

В таких болотах преобладали быстрорастущие тростники и папоротники гигантских размеров. Со временем они отмирали и падали в болото. Это спасало их от гниения. Бактерии перерабатывали некоторые части деревьев, превращая, их в . газ, который улетучивался. Оставалась черная масса, состоящая в основном из углерода. В дальнейшем она превращалась в пласт угля.

Буйная растительность постепенно наращивала этот пласт до толщины в несколько метров. В конце концов этот процесс останавливался, когда данный участок покрывался водой. В результате пласты угля покрывались слоями донных отложений и песка.

Со временем давление верхних слоев вытесняло жидкость, оставляя пастообразную массу, которая, медленно застывая, превращалась в уголь. В некоторых местах этот процесс повторялся несколько раз. Образовавшийся слой осадков покрывался водой, на этом месте заново образовывалось болото. Опять появлялся слой растительности, и снова он затоплялся. Таким образом создавались слои угля, разделенные между собой илом и песком, со временем затвердевшими.

Для превращения дерева в уголь требуются многие тысячи лет. Легко видеть подтверждение того, что уголь произошел от дерева. Изредка в угле находят хорошо сохранившиеся отпечатки папоротника, коры деревьев, а также окаменелые куски стволов и пни.

otvet.mail.ru

Уголь каменный: свойства. Каменный уголь: происхождение, добыча, цена

С древних времен каменный уголь человечество использует в качестве одного из источников энергии. И в наши дни это полезное ископаемое применяется достаточно широко. Иногда его называют солнечной энергией, которая законсервирована в камне.

Применение

Уголь сжигают, получая тепло, которое идет для горячей воды и обогрева домов. Полезное ископаемое применяют в технологических процессах выплавки металлов. На тепловых станциях уголь путем сжигания преобразуется в электричество.

Научные достижения позволили использовать это ценное вещество иначе. Так, в химической промышленности успешно освоена технология, позволяющая получить из каменного угля жидкое топливо, а также такие редкие металлы, как германий и галлий. Из ценного ископаемого в настоящее время извлекаются углеграфитовые композиционные материалы с выскокой концентрацией углерода. Также отработаны методы получения пластмассы и газообразного топлива высокой калорийности из угля.

Очень низкую фракцию низкосортного угля и его пыль после переработки прессуют в брикеты. Этот материал отлично подходит для отопления частных домов и производственных помещений. В целом выпускают более четырехсот наименований различной продукции после химической переработки, которой подвергается уголь. Цена на все эти продукты в десятки раз превышает стоимость исходного сырья.

На протяжении нескольких последних столетий человечество активно использует каменный уголь в качестве топлива, необходимого для получения, а также преобразования энергии. Причем потребность в этом ценном ископаемом в последнее время возрастает. Этому способствует развитие химической промышленности, а также необходимость в получаемых из него ценных и редких элементов. В связи с этим в России на сегодняшний день ведется интенсивная разведка новых месторождений, создаются шахты и карьеры, строятся предприятия для переработки этого ценного сырья.

Происхождение ископаемого

В давние времена на Земле был теплый и влажный климат, в котором бурно развивалась разнообразная растительность. Из нее в дальнейшем и образовался каменный уголь. Происхождение этого ископаемого кроется в скоплении миллиардов тонн отмершей растительности на дне болот, где они покрывались наносами. С той поры прошло около 300 млн. лет. Под мощным прессом песка, воды и различных пород растительность медленно разлагалась в бескислородной среде. Под воздействием высоких температур, которые давала близко расположенная магма, происходило затвердевание этой массы, которая постепенно превращалась в каменный уголь. Происхождение всех существующих месторождений имеет только такое объяснение.

Запасы полезного ископаемого и его добыча

На нашей планете имеются большие залежи каменного угля. Всего, по подсчетам специалистов, земные недра хранят в себе пятнадцать триллионов тонн этого полезного ископаемого. Причем добыча каменного угля по своему объему стоит на первом месте. В год она составляет 2,6 миллиарда тонн, или 0,7 тонны на одного жителя нашей планеты.

Месторождения каменного угля в России находятся в различных регионах. Причем в каждом из них полезное ископаемое обладает различными характеристиками и имеет свою глубину залегания. Ниже приведен перечень, в который входят самые крупные месторождения каменного угля в России:

1. Эльгинское месторождение. Оно располагается в юго-восточной части Якутии. Глубина залегания угля в этих местах позволяет осуществлять открытую добычу ископаемого. Это не требует особых затрат, что сказывается на снижении стоимости конечного продукта.
2. Тувинское месторождение. По оценкам экспертов, на его территории находится около 20 млрд. тонн полезного ископаемого. Месторождение весьма привлекательно для разработки. Дело в том, что восемьдесят процентов его залежей располагается в одном пласте, имеющем толщину в 6-7 метров.
3. Минусинские месторождения. Они располагаются в республике Хакассия. Это несколько месторождений, самыми крупными из которых являются Черногорское и Изыхское. Запасы бассейна невелики. По оценкам специалистов, они составляют от 2 до 7 млрд тонн. Здесь добывают очень ценный по своим характеристикам уголь каменный. Свойства полезного ископаемого таковы, что при его сгорании фиксируется очень высокая температура.
4. Кузнецкий угольный бассейн. Это месторождение, расположенное на западе Сибири, дает продукт, используемый в черной металлургии. Уголь, который добывают в этих местах, идет для коксования. Объем залежей здесь просто огромен.
5. Кузнецкий Алатау. Это месторождение дает продукт самого высокого качества. Наибольшая глубина залегания пластов полезного ископаемого достигает пятисот метров. Добыча ведется как в открытых разрезах, так и в шахтах.

Каменный уголь в России добывают в Печорском угольном бассейне. Активно разрабатываются месторождения и в Ростовской области.

Выбор угля для производственного процесса

В различных отраслях промышленности существует потребность в разных марках полезного ископаемого. Какие же отличия имеет уголь каменный? Свойства и качественные характеристики этого продукта колеблются в широких пределах.

Это происходит даже в том случае, если уголь имеет одинаковую маркировку. Дело в том, что характеристики ископаемого зависят от места его добычи. Именно поэтому каждое предприятие, выбирая уголь для своего производства, должно ознакомиться с его физическими характеристиками.

Свойства

Уголь различается по следующим свойствам:

1. Плотность. Это одна из самых важных характеристик, которая колеблется в районе от 1,28 до 1,53 грамм на кубический сантиметр. При повышении значений плотности увеличивается удельная теплота сгорания каменного угля.
2. Содержание углерода. Этот показатель находится в пределах от 75 до 97 процентов. При большем содержании углерода в топливе остается меньше объема для посторонних примесей. Это позволяет получить максимальное количество энергии при сгорании продукта.
3. Механическая прочность. Эта характеристика определяет способность ископаемого переносить транспортировку. Данный параметр находится в пределах от 40 килограмм на квадратный сантиметр (у бурых углей) до 300 (у антрацитов).
4. Содержание серы. В угле ее может находиться от 0,5 до 5,4 процента. При меньшем значении данной величины применять топливо безопаснее.
5. Выход летучих компонентов (2-45%).
6. Влажность. Топливо может содержать от 4 до 15 процентов влаги. От данного показателя напрямую зависит, эффективен ли при сжигании уголь каменный. Свойства более влажного продукта в корне отличаются от сухого. Такой уголь крошится и подвергается быстрому выветриванию.
7. Зольность. Эта характеристика указывает на количество негорючих смесей, содержащихся в ископаемом. При меньшей зольности возрастает удельная теплоемкость. Самый низкий процент содержания негорючих смесей имеют антрациты. Он находится в пределах 2%. Для отопления приемлема зольность в пределах тридцати процентов. Наиболее высокое значение данной характеристики – 45%.
8. Удельная теплота сгорания. Этот показатель находится в пределах от 6500 до 8600 ккал/кг. Он характеризует то количество тепла, которое образуется при сгорании одного килограмма топлива.

Степень обогащения

В зависимости от цели использования может быть приобретен различный уголь каменный. Свойства топлива при этом становятся понятны, исходя из степени его обогащения. Выделяют:

1. Концентраты. Такое топливо находит применение при получении электро- и теплоэнергии.

2. Промышленные продукты. Их используют в металлургии.

3. Шлам. Это мелкая фракция угля (до шести миллиметров), а также пыль, образующаяся в результате дробления породы. Из шлама формируют брикеты, имеющие хорошие эксплуатационные свойства для бытовых твердотопливных котлов.

Степень углефикации

По данному показателю различают:

1. Бурый уголь. Это тот же каменный уголь, только частично сформированный. Свойства его несколько хуже, чем у более качественного топлива. Бурый уголь выдает низкую теплоту при сгорании и крошится при транспортировке. Кроме того, у него есть склонность к самовозгоранию.

2. Каменный уголь. Этот вид топлива имеет большое количество сортов (марок), свойства которых различны. Его широко применяют в энергетике и металлургии, ЖКХ и химической промышленности.

3. Антрациты. Это наиболее качественный вид каменного угля.

Свойства всех этих форм полезного ископаемого значительно отличаются друг от друга. Так, самой низкой теплотой сгорания характерен бурый уголь, а самой высокой – антрациты. Какой же лучше всего приобрести уголь? Цена должна быть экономически целесообразной. Исходя из этого, стоимость и удельная теплота в оптимальном соотношении находятся у простого каменного угля (в пределах 220 долларов за тонну).

Классификация по размерам

При выборе угля важно знать его размеры. Этот показатель зашифрован в марке полезного ископаемого. Итак, уголь бывает:

- «П» – плитный, который представляет собой большие куски свыше 10 см.

- «К» – крупный, размеры которого составляют от 5 до 10 см.

- «О» – орех, он также достаточно крупный, с размерами фрагментов от 2,5 до 5 см.

- «М» – мелкий, с небольшими кусками в 1,3-2,5 см.

- «С» – семечко – дешевая фракция для длительного тления с размерами в 0,6-1,3 см.

- «Ш» – штыб, представляющий собой по большей части угольную пыль, предназначенный для брикетирования.

- «Р» – рядовой, или бесстандартный, в котором могут быть фракции различных размеров.

Свойства бурого угля

Это наименее качественный каменный уголь. Цена у него самая низкая (около ста долларов за тонну). Бурый уголь образовывался в древних болотах путем прессования торфа на глубине около 0,9 км. Это наиболее дешевое топливо, содержащее большое количество воды (около 40%).

Кроме того, бурый уголь имеет довольно низкую теплоту горения. В нем находится большое количество (до 50%) летучих газов. Если использовать бурый уголь для топки печи, то он по своим качественным характеристикам напомнит сырые дрова. Продукт тяжело разгорается, сильно дымит и оставляет после себя большое количество золы. Часто из этого сырья готовят брикеты. Они обладают неплохими эксплуатационными характеристиками. Их цена находится в пределах от восьми до десяти тысяч рублей за тонну.

Свойства каменного угля

Данное топливо более качественное. Каменный уголь – это горная порода, имеющая черный цвет и матовую, полуматовую или блестящую поверхность.

В этом виде топлива содержится всего пять-шесть процентов влаги, из-за чего оно обладает высокой теплотой сгорания. По сравнению с дубовыми, ольховыми и березовыми дровами каменный уголь дает тепла в 3,5 раза больше. Минусом такого вида топлива является его большая зольность. Цена на каменный уголь летом и осенью находится в пределах от 3900 до 4600 рублей за тонну. Зимой стоимость данного топлива увеличивается на двадцать-тридцать процентов.

Хранение угля

Если топливо предполагается использовать на протяжении длительного срока, то его необходимо разместить в специальном сарае или бункере. Там оно должно быть защищено от прямых солнечных лучей и от осадков.

Если кучи угля большие, то при хранении нужно постоянно контролировать их состояние. Мелкие фракции в сочетании с высокой температурой и влагой могут самовозгораться.

fb.ru

Полезные ископаемые: Каменный уголь

Каменный уголь – осадочная порода, которая образуется в земном пласте. Уголь – превосходное топливо. Считается, что это самый древний вид топлива, который использовали наши далекие предки.

Как образуется каменный уголь

Для образования угля необходимо огромное количество растительной массы. И лучше, если растения накапливаются в одном месте и не успевают разлагаться полностью. Идеальное место для этого – болота. Вода в них бедна кислородом, что препятствует жизнедеятельности бактерий.

В болотах накапливается растительная масса. Не успевая полностью сгнить, она спрессовывается следующими отложениями почвы. Так получается торф – исходный материал для угля. Следующие пласты почвы как бы запечатывают торф в земле. В результате он полностью лишается доступа кислорода и воды и превращается в угольный пласт. Процесс этот длительный. Так, большая часть современных запасов каменного угля образовались в эпоху палеозоя, т. е. более 300 млн. лет назад.

Характеристики и виды каменного угля

(Бурый уголь)

Химический состав угля зависит от его возраста.

Самый молодой вид – бурый уголь. Он залегает на глубине порядка 1 км. Воды в нем еще много – около 43%. Содержит большое количество летучих веществ. Хорошо воспламеняется и горит, но тепла дает мало.

Каменный уголь – этакий "середнячок" в этой классификации. Залегает он на глубинах до 3 км. Так как давление верхних пластов больше, то и содержание воды в каменном угле меньше – около 12%, летучих веществ – до 32%, зато углерода содержится от 75% до 95%. Он также легко воспламеняется, но горит лучше. А за счет малого количества влаги дает больше тепла.

Антрацит – более древняя порода. Залегает на глубинах порядка 5 км. В нем больше углерода и практически нет влаги. Антрацит – твердое топливо, плохо воспламеняется, зато удельная теплота сгорания самая высокая – до 7400 ккал/кг.

(Уголь антрацит)

Впрочем, антрацит – это не конечная стадия преобразования органического вещества. Попадая в более жесткие условия, уголь трансформируется в шунтит. При более высоких температурах получается графит. А испытывая сверхвысокое давление, уголь превращается в алмаз. Все эти вещества – от растения до алмаза – состоят из углерода, только молекулярная структура разная.

Помимо основных "ингредиентов" в состав угля часто входят различные "породы". Это примеси, которые не сгорают, а образуют шлак. Содержится в угле и сера, причем ее содержание обуславливается местом образования угля. При сгорании она взаимодействует с кислородом и образует серную кислоту. Чем меньше примеси в составе угля, тем выше ценится его сорт.

Месторождение каменного угля

Место залегания каменного угля называют угольным бассейном. В мире известно свыше 3,6 тысяч угольных бассейнов. Их площадь занимает около 15% территории земной суши. Самый большой процент залежей мирового запаса угля в США – 23%.На втором месте – Россия, 13%. Замыкает тройку стран-лидеров Китай – 11%. Самые крупные залежи угля в мире находятся в США. Это Аппалачский каменноугольный бассейн, чьи запасы превышают отметку в 1600 млрд. тонн.

В России самый большой угольной бассейн – Кузнецкий, что в Кемеровской области. Запасы Кузбасса составляют 640 млрд. тонн.

Перспективна разработка месторождений в Якутии (Эльгинское) и в Тыве (Элегестское).

Добыча каменного угля

В зависимости от глубины залегания угля применяют либо закрытый способ добычи, либо открытый.

• Закрытый, или подземный метод добычи. Для этого метода строят шахтные стволы и штольни. Шахтные стволы строят, если глубина залегания угля 45 метров и выше. От нее ведут горизонтальный тоннель – штольню.

Существуют 2 системы закрытой добычи: камерно-столбовая и добыча длинными очистными забоями. Первая система менее экономична. Ее используют лишь в тех случаях, когда обнаруженные пласты мощные. Вторая система гораздо безопаснее и практичнее. Она позволяет извлекать до 80% породы и равномерно доставлять уголь на поверхность.

• Открытый метод применяют, когда уголь залегает неглубоко. Для начала проводят анализ твердости почвы, выясняют степень выветриваемости почвы и слоистость покрывающего слоя. Если грунт над пластами угля мягкий, достаточно использования бульдозеров и скреперов. Если верхний пласт толстый, то пригоняют экскаваторы и драглайны. Пролегающий над углем мощный слой твердой породы взрывают.

Применение каменного угля

Область использования каменного угля просто огромна.

• Из угля добывают серу, ванадий, германий, цинк, свинец.

• Сам уголь – превосходное топливо.

• Используется в металлургии для выплавки железа, при производстве чугуна, стали.

• Полученную после сжигания угля золу используют в производстве строительных материалов.

• Из угля после его специальной обработки получают бензол и ксилол, которые используют в производстве лаков, красок, растворителей, линолеума.

• Путем сжижения угля получают первоклассное жидкое топливо.

• Уголь – сырье для получения графита. А также нафталина и еще ряда ароматических соединений.

В результате химической обработки каменного угля на сегодняшний день получают свыше 400 видов промышленных продуктов.

xn----8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

каково происхождение торфа и каменного угля

Оставшаяся часть переходила в твёрдое состояние и превращалась, сначала, в торф, потом в бурый уголь, а затем уже в каменный уголь. Так образовывался угольный пласт. При многократном повторении процесса образовывалось несколько пластов, толщина которых или мощность зависела от количества одновременно погибших растений.

Однако если рассматривать подробнее, то процесс превращения растительных масс в каменный уголь в карбоновый период весьма сложный и был обусловлен внешними факторами – в противном случае угольные месторождения находились бы повсеместно на земле при условии бурной растительности. Учёные установили, что таких внешних факторов было несколько.

Во-первых, почва, на которой росли леса, должна была быть предельно влажной, практически «заболоченной». Был даже введён термин – плавучие леса. В подобных условиях на земле под кроной деревьев довольно бурно образовывался торф. Во-вторых, тектонические изменения рельефа земной коры, под воздействием внутренних толчков. В результате этих изменений, леса уходили под воду вместе с торфом, и процесс разложения набирал силу. И цепочка «торф-бурый уголь-каменный уголь» начинала действие. Из-за того, что процесс в разных местах планеты проходил под различным давлением земных слоёв, образовавшийся уголь существенно отличается и по содержанию углерода, и по составу, и по плотности. Потому, добываемый в настоящее время уголь классифицируется несколькими марками и сортами. И третьим фактором была высокая температура, которая, впрочем, также являлась следствием внутренней энергии земли.

На вполне естественный вопрос – почему уголь не образовывается в настоящее время, можно ответить следующее. Сейчас торф на болотистых местностях образуется, в основном, от низкорослых растений, крона которых расположена близко от земли. Тем самым не создаются условия для обугливания его. Да и сдвигов земной коры под воздействием тектонических толчков не наблюдается.

Данная теория подтверждается многими доказательствами, артефактами, найденными в кусках каменного угля, и научными экспериментами, которые проводили, начиная ещё с XIX века. Остаётся констатировать факт, что каменный уголь много миллионов лет назад был дарован человечеству природой и растительным миром.

otvet.mail.ru

Какие растения образовали залежи каменного угля

completerepair.ru

• 
  Тело хламидомонады представлено это растение относится к группе
• 
  Заболевания вызываемые вирусами у растений животных человека таблица
• 
  В каком растении количество железа зашкаливает если сопоставить
• 
  Почему желтеют листья у комнатных растений что делать
• 
  Значение растений в жизни человека 5 класс биология
• 
  Урок систематика растений и животных 7 класс сухорукова
• 
  Установите соответствие между материком и произрастающим там растением
• 
  Какие системы потребления питательных веществ имеются у растений
• 
  Безостое красноколосое растение пшеницы скрещивается с остистым белоколосым
• 
  Красная книга костромской области животные и растения список
• 
  Опишите культурные растения выращиваемые вашей семьей на приусадебном