Для отопления домов издавна использовалась древесина, но чтобы постоянно поддерживать горение необходимо подкладывать поленья снова и снова. С развитием угледобывающей промышленности все больше людей стало использовать каменный уголь: он дает больше тепла, горит дольше. При правильной закладке печи порция угля, засыпанного в котел с вечера, будет поддерживать стабильную температуру всю ночь.
История образования каменного угля и его виды
Весь процесс образования угля можно разделить на два основных этапа: формирование торфа и собственно процесс углефикации – преобразования торфа в уголь.
Торф формировался на обширных покрытых водой пространствах из растительных остатков разной степени разложения. Часть растений перегнивала полностью до гелеобразного состояния, часть - сохраняла свое клеточное строение. Их остатки скапливались на дне водоемов, которые постепенно превращались в болота. Обязательное условие, необходимое для формирования торфа, - отсутствие кислорода. Под толщей воды кислорода было мало, при разложении остатков выделялся сероводород, метан и углекислота, которые способствовали затвердению остатков. Образовывался торф.
Но не все торфяники преобразовывались в уголь. Для процесса углефикации необходимо: высокое давление, высокая температура и большой промежуток времени. В зависимости от наличия этих условий и происходило или нет образование каменного угля. Сначала торф заносился осадочными породами, что увеличивало давление и повышало температуру внутри торфяного слоя. В таких условиях образовывался бурый уголь – первая ступень углефикации. В некоторых областях происходило смещение пластов, в результате которых пласты бурого угля опускались (некоторые из обнаруженных месторождений находятся на глубине более 6000 метров). Местами эти процессы сопровождались подъемом магмы и извержениями вулканов. Высокое давление, отсутствие кислорода и высокие температуры способствовали тому, что влаги и природных газов в буром угле становилось все меньше, углерода все больше. По мере вытеснения воды и газов, бурый уголь превращался в битуминозный, затем, при наличии высокой температуры, в антрацит. Основное отличие бурого угля от каменного: в буром угле содержится больше влаги и природных газов и меньше углерода, что влияет на количество выделяемого при горении тепла.
Сегодня возраст угольных залежей определяется по растительным остаткам. Самые древние датируются каменноугольным периодом (345-280 миллионов лет назад). В это период сформировалось большая часть угольных бассейнов северной Америки (восток и центр США), центра и запада Европы, юга Африки, Китая, Индии. В Евразии большая часть угольных месторождений формировалась в Пермский период, некоторая часть небольших угольных бассейнов в Европе датируется Триасовым периодом. Увеличивается активность углеобразования к концу Юрского периода и в Меловом. Примерно в это время были сформированы залежи на востоке Европы, в Скалистых горах Америки, в Индокитае и центре Азии. Позже формировались в основном бурые угли и залежи торфа.
Виды угля
Уголь классифицируют в зависимости от содержания влаги, природных газов и углерода. С повышение количества углерода повышается его теплотворная способность. Чем меньше влаги и летучих веществ (газов), тем лучше он переносит хранение и транспортировку.
Лигнит - уголь первой стадии углефикации. Он отличается от бурого угля меньшим количеством воды (45%) в составе и большим выделением тепла. Структуру имеет волокнистую, цвет - от коричневого до черного (более высокого качества). Чаще всего используется в энергетике (на теплоэлектростанциях) для отопления частных домов используется редко, так как плохо хранится и имеет невысокую теплотворную способность в обычных печах.
Суббитоминозный уголь - цвет черный, менее выраженная волокнистая структура, более высокая по сравнению с лигнитом теплотворность, меньшее содержание влаги (30%). При перевозке крошится, а на открытом воздухе выветривается. При сгорании выделяет 5-6 кВт/кг. Используется как в энергетике, так и в ЖКХ для отопления.
Битуминозный уголь отличается самой высокой теплотворной способностью, не теряет своих качеств при транспортировке и хранении. Выделяет при горении 7-9 кВт/кг тепла. Некоторые его виды используют для коксования.
Антрацит - уголь смоляно-черного цвета. Отличается самым высоким содержанием углеводорода. Его тяжело разжечь, но горит долго и без копоти, выделяет большое количество тепла (более 9 кВт/кг). Именно антрацит чаще других используется для отопления.
Какой уголь используют для отопления
В России и странах СНГ действует система, принятая еще в 1988 году. Классифицируют уголь согласно ГОСТ 25543-88, который подразделяется на 7 категорий. Для отопления используют только некоторые:
Длиннопламенный уголь (Д). Свое название получил благодаря длительному процессу горения с выделением большого количества тепла (5600-5800 ккал/кг). Для его розжига и горения не требуется специального обдува, потому длиннопламенные угли часто используются в бытовых котлах на твердом топливе. В зависимости от размеров бывает:
- ДПК - плитный крупный - размеры кусков 50-200 мм;
- ДПКО - плитный кулак-орех - размеры кусков 25-100 мм;
- ПО - орех - 26-50 мм;
- ДМ - мелкий - размеры 13-25 мм;
- ДС - семечка - 6-13 мм;
- ДР - рядовой - нет стандартных размеров.
Длиннопламенный уголь - оптимальный для отопления: пламя длинное (похожее «выдают» дрова), выделяется много тепла, разжигается и горит легко - для нормального горения достаточно естественной тяги. Относительно невысокая его стоимость в сочетании с отличными характеристиками и обусловили популярность этой марки угля. Его закупают не только для отопления частных домов, но и для котельных образовательный и медицинских учреждений. Причем используется топливо любой фракции: от крупных «К» до мелких «М».
Длиннопламенный газовый (ДГ). Отличается от марки Д большей теплотворной способностью. Используют для отопления частных домов все фракции: от «крупный» до «рядовой». Более требователен чем длиннопламенный к условиям хранения, т.к. более интенсивно выветривается.
Антрацит (А). Выделяет много тела, имеет малую зольность (зольный остаток 10%), горит долго и ровно, дым при горении - белый (все остальные марки «дают» черный дым). Несмотря на высокие показатели однозначно рекомендовать его для отопления частных домов нельзя: антрацит имеет высокую стоимость и его тяжело разжигать.
В некоторых случаях покупают тощие угли «Т», жирные «Ж» или слабоспекающиеся «СС». Остальные классы имеют преимущественно промышленное использование. Их используют в энергетике и металлургии, некоторые марки для коксования и обогащения. При выборе угля нужно обращать внимание не только на его характеристики, но и на стоимость доставки. Если в вашем регионе не продают длиннопламенный или антрацит, то скорее всего вам придется обходится тем, что представлен на рынке. Обращать внимание нужно и на рекомендации производителей вашего котла: в документах обычно указываются марки, под которые проектировалось оборудование. Их и нужно использовать.
Для повышения комфортности и в целях экономии многие предпочитают иметь несколько фракций: растапливать удобнее фракцией «орех» или «крупный», а на длительное горение засыпать «семечко». На самые холодные периоды запасают некоторое количество антрацита, который хоть и тяжело разжигается, но в разогретом котле горит долго и жарко.
Коксующий и обогащенный угли проходят специальную обработку для увеличения теплотворной способности. Используются эти виды в металлургии и энергетике. Для бытовых котлов такое топливо не подходит: из-за чрезмерно высокой температуры горения печь может разорвать.
Если послушать людей с опытом, то говорят, лучший эффект дает следующая последовательность засыпки топлива в котел: растопить длиннопламенным, затем засыпать антрацита фракции «орешек» - он долго горит вы дает много тепла, а на ночь печь добавить «семечки», которая будет гореть до утра.
Порядок растопки кирпичных печей рекомендуют другой: растапливают печь дровами, когда хорошо разгорится, засыпают «семечкой» или (поддувало и заслонку открыть для лучшего поступления кислорода). Если в семечке много пыли, ее можно смочить водой - так она разгорается легче. Когда жара в печи достаточно, можно использовать «кулак».
Что такое древесный уголь и для чего он используется
Древесный уголь используется людьми уже много тысяч лет назад: его находили при раскопках в поселениях пещерных людей. Вряд ли они изготавливали его сами, скорее собирали на пожарах или сохраняли остатки костров, но, видимо, знали о его свойствах и умели пользоваться.
Сегодня в нашей стране этот вид топлива используется большей частью для приготовления пищи: его используют в мангалах и барбекюшницах, подкладывают в костры. Иногда используют для каминов: горит он долго, выделяет много тепла (7800 ККл/кг), а дыма и копоти почти не образуется. Оставшаяся зола является отличным удобрением и используется для удобрения лесных угодий или сельскохозяйственных полей. Зола древесного угля применяется также для производства удобрений.
В промышленности древесный уголь используют для выплавки чугуна. Для производства тонны сплава требуется всего 0,5 тонны этого топлива. При этом чугун получает повышенную стойкость к коррозии и прочность. Как флюс используют каменный уголь при выплавке латуни, бронзы, меди, марганца, цинка и никеля. Из него изготавливают твердую смазку для машиностроения, используют для шлифовки в приборостроении и полиграфии и т.д. Из древесного угля изготавливают фильтры разного назначения.
Сегодня древесный уголь начинают рассматривать как альтернативу традиционному топливу: в отличие от каменного угля, нефти и газа он относится к возобновляемым материалам. Причем современные технологии позволяют получать древесный уголь даже из отходов промышленности: из опилок, трухи, кустарников и т.п. Из такого измельченного сырья формируют брикеты, которые дают в 1,5 раза больше тепла, чем обычный древесный уголь. При этом тепло выделяется более продолжительный промежуток времени и жар получается равномерный.
Как делают древесный уголь
До 20 века древесный уголь получали, сжигая древесину или кучах специальной формы. В них укладывали древесину, засыпали ее землей, поджигали через проделанные специальные отверстия. Такая технология общедоступна и по сегодняшний день используется в некоторых странах. Но имеет она малую эффективность: на 1 кг угля уходит до 12 кг древесины, к тому же невозможно контролировать качество получаемого древесного угля. Следующим этапом развития углежжения стало использование в земляных печах трубы. Такое усовершенствование подняло эффективность процесса: на килограмм уходило 8 кг леса.
В современных углевыжигательных аппаратах на килограмм продукта затрачивается 3-4кг сырья. При этом обращается большое внимание на экологичность процесса: при производстве древесного угля в атмосферу выделяется много дыма, сажи и вредных газов. Современные установки выделяемые газы улавливают, направляют в специальные камеры, где он используется для нагревания печи до температуры коксования.
Преобразование древесины в древесный уголь происходит в бескислородной атмосфере при высокой температуре (реакция пиролиза). Весь процесс поделен на три этапа:
- при 150 о С происходит удаление из древесины влаги;
- при 150-350 о С выделение газов и образование органических продуктов;
- при 350-550 о С отделяют смолы и неконденсируемые газы.
Согласно ГОСТу древесный уголь делят на несколько марок в зависимости от типа использованной древесины:
- А - твердолиственные породы;
- Б - твердо- и мягко- лиственные, хвойные породы (о ).
Марки Б и В - чаще всего это древесноугольные брикеты, на изготовление которых идут отходы деревоперерабатывающих предприятий. Это отличный вид биотоплива, который давно используется в Европе для отопления и даже на электростанциях: при их сгорании не образуются серные соединения (серы в древесном угле нет), а углеводород содержится в минимальных количествах. Используя технологии предков можно нажечь уголь для собственных нужд самостоятельно. .
Сообщение про каменный уголь может быть использовано при подготовке к уроку. Рассказ про каменный уголь для детей может быть дополнен интересными фактами.
Доклад про каменный уголь
Каменный уголь - это твердое исчерпаемое невосстановимое полезное ископаемое, которое человек использует для получения тепла путем его сжигания. По классификации относится к осадочным горным породам. Уголь, как источник энергии, люди стали использовать еще в древности наравне с дровами.
Как образуется каменный уголь?
Каменный уголь появился на Земле около 300-350 млн лет назад, когда на первобытных болотах пышно росли древовидные папоротники и начали появляться первые голосеменные растения.
Считается, что каменный уголь образовался в результате отложений древесины. Были древние леса, деревья которых накапливались в болотах, где без доступа кислорода деятельность бактерий разлагающих растительные остатки сводится к нулю, образуется торф, а затем в процессе захоронения этих остатков, под большим давлением и температурой образуются уголь.
Так для образования каменного угля требуется залегание торфа на глубине в три километра. На этой глубине слой торфа в двадцать метров, превратится в каменный уголь с толщиной пласта в два метра.
Виды угля
Все виды угля залегают пластами и места их расположения называются угольными бассейнами. Сегодня добывают разные виды угля.
- Антрациты - наиболее твердые сорта с большой глубины и имеющие максимальную температуру сгорания.
- Каменный уголь - множество сортов, добываемых в шахтах и открытым способом. Имеет самое широкое распространение во многих сферах деятельности человека.
- Бурый уголь - образовался из остатков торфа, самый молодой вид угля. Имеет самую низкую температуру сгорания.
Как добывают уголь?
Раньше каменный уголь просто собирали в местах выхода пласта на поверхность. Это могло произойти в результате смещения слоев земной коры.
Часто после обвалов в горной местности такие выходы залежи оголялись, и люди получали возможность добраться до кусков «горючего камня».
Позже, когда появилась первая техника, уголь стали разрабатывать открытым способом. Некоторые угольные копи погружались на глубину более 300 метров.
Сегодня, благодаря современной техники, люди опускаются на глубину больше 1000 м, где добывают качественный каменный уголь.
Разные виды угля можно применяют для получения тепла. При сгорании оно выделяется в гораздо большем количестве, чем можно получить его от дров или других твердых видов топлива. Самые жаркие сорта угля используют в металлургии, где нужны высокие температуры.
Кроме того, уголь – ценное сырье для химической промышленности. Из него добывают множество нужных и полезных веществ.
Надеемся, изложенная информация про каменный уголье помогла Вам. А свой доклад про каменный уголь Вы можете оставлять через форму комментариев.
Принято считать, что основные залежи ископаемого каменного угля сформировались преимущественно в отдельный период времени, когда на Земле сложились наиболее благоприятные для этого условия. По связи этого периода с углем он и получил свое название каменноугольного периода, или карбона (от англ. «carbon» – «уголь»).
Начало карбона, по мнению ученых, знаменуется значительным изменением условий на поверхности планеты – климат стал существенно более влажным и теплым, чем в предыдущий период.
В бесчисленных лагунах, дельтах рек и топях воцарилась буйная тепло- и влаголюбивая флора. В местах ее массового развития скапливались колоссальные количества торфообразного растительного вещества, и, со временем, под действием химических процессов, они преобразовывались в обширные залежи каменного угля.
В пластах угля часто встречаются (как считают геологи и палеоботаники) «прекрасно сохранившиеся остатки растений, свидетельствующие о том», что в ходе каменноугольного периода на Земле появилось много новых видов флоры. Это было буквально время буйства растительной зелени.
Рис. 202. Восход солнца в лесу карбона
Процесс же образования каменного угля чаще всего описывается так:
«Каменноугольной эта система называется потому, что среди ее слоев проходят наиболее мощные прослойки каменного угля, какие известны на Земле. Пласты каменного угля произошли благодаря обугливанию остатков растений, целыми массами погребенных в наносах. В одних случаях материалом для образования углей служили скопления водорослей, в других – скопления спор или иных мелких частей растений, в третьих – стволы, ветви и листья крупных растений».
С течением времени в подобных органических останках, как полагают, ткани растений медленно теряют часть составляющих их соединений, выделяемых в газообразном состоянии, часть же, и особенно углерод, прессуются тяжестью навалившихся на них осадков и превращаются в каменный уголь. Сначала торф превращается в бурый уголь, затем в каменный уголь и наконец в антрацит. Происходит все это при высоких температурах.
«Антрациты – угли, которые изменены действием жара. Куски антрацита переполнены массою мелких пор, образованных пузырьками газа, выделявшегося при действии жара за счет водорода и кислорода, содержавшихся в угле. Источником жара, как полагают, могло быть соседство с извержениями базальтовых лав по трещинам земной коры».
Как считается, под давлением наслоений осадков толщиной в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.
В заключение отметим, что в целом ряде источников цепочку «торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит» дополняют графитом и даже алмазом, получая в итоге цепь преобразований: «торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит – графит – алмаз»…
Огромное количество углей, которые вот уже более столетия питают мировую индустрию, по «общепринятому» мнению, указывает на громадную протяженность болотистых лесов каменноугольной эпохи.
Рис. 203. Добыча каменного угля в открытом разрезе
Против приведенной выше так называемой биогенной (органической) версии происхождения каменного угля активно выступают креационисты, которых возраст угольных пластов в сотни миллионов лет никак не устраивает, поскольку он противоречит текстам Ветхого Завета. Они тщательно собирают аргументы, указывающие на противоречия между этой теорией и реальным характером залегания угольных пластов. И если абстрагироваться от приверженности креационистов версии слишком короткой истории нашей планеты (всего не более десятка тысяч лет, как следует из Ветхого Завета) следует признать, что целый ряд их аргументов весьма серьезен. Например, они подметили такую довольно часто встречающуюся странную особенность месторождений каменного угля как непараллельность его разных слоев.
«В чрезвычайно редких случаях пласты каменного угля залегают параллельно друг другу. Почти что все залежи каменного угля в какой-то момент разделяются на два и более отдельных пласта. Объединение уже почти расколотого пласта с другим, расположенным выше, время от времени проявляется в залежах в виде Z-образных соединений. Трудно себе представить, как два расположенных друг над другом пласта должны были возникнуть благодаря отложению росших и сменивших друг друга лесов, если они связаны друг с другом скученными группами складок или даже Z-образными соединениями. Связующий диагональный пласт Z-образного соединения является особенно ярким доказательством того, что оба пласта, которые он связывает, изначально были образованы одновременно и являли собой один пласт, теперь же являются двумя параллельно расположенными друг над другом горизонталями окаменелой растительности» (Р.Юнкер, З.Шерер, «История происхождения и развития жизни»).
Подобные складки и Z-образные соединения в корне противоречат «общепринятому» сценарию происхождения каменного угля. И в рамках этого сценария складки и Z-образные соединения абсолютно не находят объяснения. А ведь речь идет об эмпирических данных, встречающихся повсеместно!..
Рис. 204. Z-образные соединения угольных пластов в районе Оберхаузена-Дуйсбурга
Более детально с аргументами против биогенной версии образования каменного угля можно ознакомиться в моей книге «Сенсационная история Земли», которая уже упоминалась ранее. Мы же здесь приведем лишь еще один факт, на который креационисты не обратили внимания, но который является просто «убийственным» для «общепринятой» теории.
Посмотрим на бурый и каменный уголь с позиций химического состава.
При добыче угля серьезное значение имеет содержание в нем минеральных примесей, или так называемая «зольность», которая колеблется в широких пределах – от 10 до 60%. Так, зольность углей Донецкого, Кузнецкого и Канско-Ачинского бассейнов равна 10-15%, Карагандинского – 15-30%, Экибастузского – 30-60%.
А что такое «зольность»?.. И что представляют из себя эти самые «минеральные примеси»?..
Помимо глинистых включений, появление которых в процессе накопления исходного торфа (если придерживаться версии образования угля именно из торфа) вполне естественно, среди примесей чаще всего упоминается… сера!
«В процессе торфообразования в уголь попадают разные элементы, бóльшая часть которых концентрируется в золе. Когда уголь сгорает, сера и некоторые летучие элементы выделяются в атмосферу. Относительное содержание серы и золообразующих веществ в угле определяют сортность угля. В высокосортном угле меньше серы и меньше золы, чем в низкосортном, поэтому он пользуется бóльшим спросом и дороже.
Хотя содержание серы в углях может меняться от 1 до 10%, в большинстве углей, используемых в промышленности, ее содержание составляет 1-5%. Однако примеси серы нежелательны даже в небольших количествах. Когда уголь сгорает, бóльшая часть серы выделяется в атмосферу в виде вредных загрязняющих веществ – оксидов серы. Кроме того, примесь серы оказывает негативное влияние на качество кокса и стали, выплавленной на основе использования такого кокса. Соединяясь с кислородом и водой, сера образует серную кислоту, корродирующую механизмы работающих на угле тепловых электростанций. Серная кислота присутствует в шахтных водах, просачивающихся из отработанных выработок, в шахтных и вскрышных отвалах, загрязняя окружающую среду и препятствуя развитию растительности».
И вот тут возникает очень серьезный вопрос – а откуда в каменном угле появилась сера?!. Точнее: откуда она появилась в таком большом количестве?!. Вплоть аж до десяти процентов!..
Рис. 205. На торфяном болоте
Готов биться об заклад – даже при своем далеко не полном образовании в области органической химии – в древесине подобных количеств серы никогда не было и быть не могло!.. Ни в древесине, ни в другой растительности, которая могла бы стать основой торфа, в дальнейшем преобразовавшегося в уголь!.. Там серы меньше на несколько порядков!..
Более того. Если набрать в поисковой системе сочетание слов «сера» и «древесина», то чаще всего высвечиваются всего два варианта, оба из которых связаны с «искусственно-прикладным» использованием серы – для консервации древесины и для борьбы с вредителями. В первом случае используется свойство серы кристаллизоваться – она закупоривает поры дерева и при обычной температуре из них не удаляется. Во втором – применение основывается на ядовитых свойствах серы даже в малых ее количествах.
Если серы в исходном торфе было так много, то как могли вообще расти деревья, его образовавшие?.. Или по каким-то непонятным причинам некая «древняя сера», вопреки своему современному поведению, не закупоривала поры древних растений?..
И как вместо того, чтобы повымирать, наоборот чувствовали себя более чем уютно все те насекомые, которые плодились в каменноугольный период и в более позднее время в неимоверных количествах и питались соком растений, в котором было столько ядовитой серы?.. Впрочем, и сейчас болотистая местность создает для насекомых весьма комфортные условия…
А ведь серы в каменном угле не просто много, а очень много!.. Раз уж речь идет вообще даже о серной кислоте!..
И более того – каменный уголь нередко сопровождают залежи такого полезного в хозяйстве соединения серы как серный колчедан. Причем залежи столь большие, что организуется его добыча в промышленном масштабе!..
«…в Донецком бассейне также добыча угля и антрацита Каменноугольного периода идет параллельно разработке здесь же добываемых железных руд… Серный колчедан – почти постоянный спутник каменного угля и притом иногда в таком количестве, что делает его негодным к употреблению (напр. уголь Московского бассейна). Серный колчедан идет на выработку серной кислоты, из него же путем метаморфизации произошли… железные руды».
Это – уже не загадка. Это – прямое и непосредственное противоречие между теорией образования угля из торфа и реальными эмпирическими данными!!!
Стюарт E. Невинс, магистр наук.
Накопленные, уплотненные и переработанные растения образуют осадочную породу, которая называется углем. Уголь является не только источником огромного экономического значения, но и породой, которая обладает особой привлекательностью для студента, изучающего историю земли. Несмотря на то, что уголь образует менее одного процента всех осадочных пород земли, он имеет огромное значение для геологов, которые доверяют Библии. Именно уголь дает геологу-христианину одно из наиболее сильных геологических аргументов в пользу реальности глобального Ноевого Потопа.
Для того чтобы объяснить формирование угля, было предложено две теории. Популярная теория, которой придерживается большинство униформистских геологов, заключается в том, что растения, из которых состоит уголь, накапливались в огромных пресноводных болотах или торфяных болотах на протяжении многих тысяч лет. Эта первая теория, которая предполагает рост растительного материала в месте его обнаружения, называется автохтонной теорией .
Вторая теория предполагает, что угольные пласты накопились из растений, которые быстро перенеслись из других мест и отложились в условиях затопления. Эта вторая теория, согласно которой происходило перемещение растительного мусора, называется аллохтонной теорией .
Окаменелости в угле
Типы ископаемых растений, которые обнаруживаются в угле, очевидно, не подтверждают автохтонную теорию . Ископаемые деревья плауны (например, Lepidodendron и Sigillaria ) и гигантские папоротники (особенно Psaronius ), характерные для Пенсильванских угольных отложений, могли иметь некоторую экологическую устойчивость к болотистым условиям, тогда как другие ископаемые растения Пенсильванского бассейна (например, хвойное дерево Cordaites , гигантский хвощ зимующий Calamites , различные вымершие папоротникообразные голосеменные растения) в соответствии с их основной структурой должно быть предпочитали хорошо просушенные почвы, а не болота. Многие исследователи считают, что анатомическое строение ископаемых растений указывает на то, что они произрастали в тропических или субтропических климатических условиях (довод, который можно использовать против автохтонной теории), поскольку современные болота являются наиболее обширными и имеют самое глубокое накопление торфа в более прохладных климатических условий более высоких широт. Из-за увеличенной испарительной способности солнца, современные тропические и субтропические области наиболее бедны торфами.
В угле нередко встречаются морские ископаемые , такие как ископаемые рыбы, моллюски и брахиоподы (плеченогие). В угольных пластах обнаруживаются угольные шарики, представляющие собой округлые массы скомканных и невероятно хорошо сохранившихся растений, а также ископаемые животные (включая морских животных), которые имеют непосредственное отношение к этим угольным пластам. Небольшой морской кольчатый червь Spirorbis, как правило, обнаруживается прикрепленным к растениям углей Европы и Северной Америки, которые относятся к Каменноугольному периоду. Поскольку анатомическое строение ископаемых растений мало указывает на то, что они были приспособлены к морским болотам, залегание морских животных вместе с неморскими растениями свидетельствует о том, что смешивание произошло во время перемещения, что таким образом поддерживает модель аллохтонной теории.
Среди наиболее удивительных видов ископаемых, которые обнаруживаются в угольных слоях – вертикально залегающие стволы деревьев , которые перпендикулярно к напластованию часто пересекают десятки футов породы. Эти вертикальные деревья зачастую встречаются в пластах, которые связаны с угольными отложениями, а в редких случаях они обнаруживаются и в самом угле. В любом случае осадочные породы должны накапливаться быстро для того, чтобы покрыть деревья до того, как они испортятся и упадут.
Сколько необходимо времени для образования слоев осадочных пород? Взгляните на это десятиметровое окаменевшее дерево, одно из сотен обнаруживаемых в угольных шахтах Куквиля (штат Теннесси, США). Это деревоначинается в одном угольном слое, идет вверх через многочисленныеслои, и наконец заканчивается в другом угольном пласте. Подумайте вот о чем: что произошло бы с верхней частью дерева за тысячи лет, необходимых(согласно эволюции) для образования осадочных слоев и пластов угля? Очевидно, что образование осадочных слоев и пластов угля должно было бытькатастрофическим (быстрым), чтобы захоронить дерево в вертикальном положении до того, как оно сгниет и упадет. Такие «стоящие деревья» обнаруживаются в многочисленных местах на земле и на разных уровнях.Несмотря на свидетельства, долгие периоды времени (необходимые для эволюции), втискиваются между слоями, чему нет никаких свидетельств.
У кого-то может создаться впечатление, что эти деревья находятся в их первоначальном положении роста, но некоторые данные указывают на то, что это совсем не так, а даже наоборот. Некоторые деревья пересекают пласты по диагонали, а некоторые обнаруживаются вообще перевернутыми. Иногда, оказывается, что вертикально залегающие деревья пустили корни в положении роста в пластах, которые полностью пронизаны вторым вертикально расположенным деревом. Полые стволы ископаемых деревьев, как правило, заполнены осадочной породой, которая отличается от залегающих рядом окружающих горных пород. Применимая к описанным примерам логика указывает на перемещение этих стволов.
Ископаемые корни
Наиболее важным ископаемым, которое имеет прямое отношение к спорам по поводу происхождения угля, является стигмария - ископаемый корень или корневище. Стигмария чаще всего обнаруживается в пластах, которые залегают под угольными пластами и, как правило, имеет непосредственное отношение к вертикальным деревьям. Считалось, что стигмария , которую 140 лет назад исследовали Чарльз Лайель и Д.У. Доусон в угольной последовательности каменноугольного периода в Новой Шотландии, является однозначным доказательством того, что растение росло именно в этом месте.
Многие современные геологи продолжают настойчиво утверждать, что стигмария представляет собой корень, который образовался именно в этом месте, и который уходит в почву, залегающую ниже угольного болота. Угольная последовательность Новой Шотландии была недавно исследована заново Н.A. Рупке, который обнаружил четыре довода в пользу аллохтонного происхождения стигмарии , полученных на основании исследования осадочных отложений. Обнаруживаемое ископаемые, как правило, обломочное и редко прикреплено к стволу – это указывает на предпочтительную ориентировку его горизонтальной оси, которая создалась в результате действия течения. Кроме того, ствол заполнен осадочной породой, которая не похожа на окружающую ствол породу, и он часто обнаруживается на многих горизонтах в пластах, которые полностью пронизаны вертикальными деревьями. Исследование Рупке подвергло серьезным сомнениям популярное автохтонное объяснение других пластов, в которых обнаруживаются стигмарии .
Циклотемы
Уголь обычно залегает в последовательности осадочных пород, которая называется циклотемой . Идеализированная Пенсильванская циклотема может иметь пласты, которые отложились в следующем восходящем порядке: песчаник, глинистый сланец, известняк, подстилающая глина, уголь, глинистый сланец, известняк, глинистый сланец. В типичной циклотеме , как правило, отсутствует один из составляющих пластов. На каждом участке циклотемы каждый цикл отложения обычно повторяется десятки раз, и каждое отложение залегает на предыдущем отложении. В Иллинойсе находится пятьдесят последовательно расположенных циклов, и более ста таких циклов залегает в Западной Вирджинии.
Несмотря на то, что угольный пласт, формирующий часть типичной циклотемы , обычно довольно тонкий (как правило, толщиной от одного дюйма до нескольких футов) латеральное расположение угля имеет невероятные размеры . В одном из проведенных современных стратиграфических исследований4 было проведено соотношение между угольными месторождениями: Броукен Эрроу (штат Оклахома), Кроуберг (штат Миссури), Вайтбрест (штат Айова), Колчестер намбер 2 (штат Иллинойс), Коал IIIa (штат Индиана), Шультцтаун (Западный Кентукки), Принцесс намбер 6 (Восточный Кентукки), и Лоуер Киттаннинг (штаты Огайо и Пенсильвания). Все они образуют один, огромный угольный пласт, который простирается на сотню тысяч квадратных километров в центральной и восточной части Соединенных Штатов. Ни одно современное болото не имеет такую площадь, которая бы хоть чуть-чуть приближалась к размерам Пенсильванских угольных залежей.
Если автохтонная модель образования угля верна, то должны были преобладать очень необычные обстоятельства. Вся территория, часто включающая десятки тысяч квадратных километров, должна была бы одновременно подняться над уровнем моря для того, чтобы произошло накопление болота, а затем она должна была бы опуститься для того, чтобы её затопил океан. Если ископаемые леса поднялись бы слишком высоко над уровнем моря, болото и его антисептическая вода, необходимая для накопления торфа, просто бы испарилась. Если во время накопления торфа в болото вторглось бы море, морские условия уничтожили бы растения и другие осадочные отложения, и торф не отложился бы. Тогда, в соответствии с популярной моделью, формирование толстого угольного пласта указывало бы на сохранение невероятного баланса на протяжении многих тысяч лет между скоростью накопления торфа и повышением уровня моря. Такая ситуация кажется наиболее неправдоподобной, особенно если вспомнить, что циклотема повторяется в вертикальном разрезе сотни раз или даже больше. А может эти циклы лучше всего можно объяснить как накопление, которое происходило во время последовательного повышения и отступления вод потопа?
Глинистый сланец
Когда речь заходит о циклотеме, наибольший интерес вызывает подстилающая глина. Подстилающая глина представляет собой мягкий слой глины, который не расположен в виде пластов и часто залегает под угольным пластом. Многие геологи считают, что это - ископаемая почва, на которой существовало болото. Присутствие подстилающей глины, особенно когда в ней обнаруживаются стигмарии , часто интерпретируется, как достаточно доказательство автохтонного происхождения углеобразующих растений.
Однако недавно проведенное исследование подвергло сомнению интерпретацию подстилающей глины, как ископаемой почвы. Никакие характеристики почвы, которые были бы подобны характеристикам современной почвы, не были обнаружены в подстилающей глине . Некоторые минералы, обнаруженные в подстилающей почве не относятся к типам минералов, которые должны были бы обнаруживаться в почве. Наоборот подстилающие глины, как правило, имеют ритмическую слоистость (на самом дне расположен более крупный зернистый материал) и признаки образования глинистых хлопьев. Это простые характеристики осадочных пород, которые образовывались бы в любом слое, который накапливался в воде.
Многие угольные слои не залегают на подстилающих глинах, и всякие признаки существования почвы отсутствуют. В некоторых случаях угольные пласты залегают на граните, аспидном сланце, известняке, конгломерате или других породах, которые непохожи на почву . Подстилающая глина без расположенного сверху угольного пласта встречается часто, как и подстилающая глина часто залегает сверху угольного пласта. Отсутствие распознаваемых почв ниже пластов угля указывает на то, что здесь не мог расти никакой тип буйной растительности и подтверждает идею о том, что углеобразующие растения были сюда перемещены.
Структура угля
Изучение микроскопического строения и структуры торфа и угля помогает понять происхождение угля. A. Д. Коен был инициатором сравнительного структурного исследования современных автохтонных торфов, образованных из мангровых деревьев и редкого современного аллохтонного прибрежного торфа из южной Флориды. Большинство автохтонных торфов содержали растительные фрагменты, которые имели неупорядоченную ориентацию с преобладающим матриксом более мелкого материала, тогда как аллохтонный торф имел ориентацию, образованную потоками воды с вытянутыми осями растительных фрагментов, которые были расположены, как правило, параллельно к береговой поверхности с характерным отсутствием более мелкого матрикса. Плохо отсортированный растительный мусор в автохтонных торфах имел крупную структуру благодаря переплетенной массе корней, тогда как автохтонный торф обладал характерной микрослоистостью благодаря отсутствию вросших корней.
Проводя это исследование, Коен отметил: "В ходе исследования аллохтонного торфа была выявлена одна особенность, которая заключалась в том, что вертикальные срезы этого материала, сделанные с помощью микротома, выглядели больше похожими на тонкие срезы Каменноугольного угля, чем любой исследуемый автохтонный образец" . Коен обратил внимание на то, что характеристики этого автохтонного торфа (ориентация вытянутых фрагментов, отсортированная зернистая структура с общим отсутствием более мелкого матрикса, микрослоистость с отсутствием спутанной корневой структуры) также являются характеристиками углей Каменноугольного периода !
Глыбы в угле
Одной из наиболее впечатляющих внешних особенностей угля является наличие в нем крупных глыб. На протяжении более ста лет эти крупные глыбы обнаруживаются в угольных пластах по всему миру. П.Х. Прайс провел исследование, в котором изучил крупные глыбы угольного месторождения Сьюелл, которое находится в Западной Вирджинии. Средний вес 40 собранных глыб составлял 12 фунтов, а самый крупный булыжник весил 161 фунт. Многие булыжники представляли собой вулканическую или метаморфическую породу, в отличие от всех других обнажений пород в Западной Вирджинии . Прайс предположил, что крупные глыбы могли вплестись в корни деревьев и перенестись сюда издалека. Таким образом, наличие в угле крупных глыб поддерживает аллохтонную модель.
Углефикация
Споры относительно природы процесса превращения торфа в уголь ведутся на протяжении многих лет. Одна существующая теория предполагает, что именно время является основным фактором в процессе углефикации. Однако эта теория утратила свою популярность, потому что было установлено, что со временем не происходит никакого систематического повышения метаморфической стадии угля. Существует несколько явных несоответствий: лигниты, которые являются самой низшей стадией метаморфизма, залегают в некоторых самых древних углесодержащих пластах, тогда как антрациты, представляющие самую высшую степень метаморфизма угля, залегают в молодых пластах.
Вторая теория относительно процесса превращения торфа в уголь предполагает, что основным фактором в процессе метаморфизма угля является давление . Однако данная теория опровергается многочисленными геологическими примерами, в которых стадия метаморфизма угля не увеличивается в сильно деформированных и складчатых пластах. Более того, лабораторные эксперименты показывают, что увеличение давления фактически может замедлить химическое превращение торфа в уголь.
Третья теория (на сегодня наиболее популярная) предполагает, что самым важным фактором в процессе метаморфизма угля является температура . Геологические примеры (вулканические интрузии в угольных пластах и подземные пожары на шахтах) показывают, что повышенная температура может вызвать углефикацию. Лабораторные эксперименты также были достаточно успешными в подтверждении этой теории. В результате одного проведенного эксперимента с использованием процесса быстрого нагревания всего за несколько минут было образовано вещество, напоминающее антрацит, при этом большая часть тепла была образована в результате преобразования целлюлозного материала. Таким образом, метаморфизм угля не требует миллионов лет воздействия тепла и давления – он может быть образован в результате быстрого нагревания.
Заключение
Мы видим, что множество подтверждающих доказательств решительно доказывают истинность аллохтонной теории и подтверждают накопление множественных угольных слоев во время Ноевого Потопа. Вертикально залегающие ископаемые деревья внутри угольных слоев подтверждают быстрое накопление растительных остатков. Морские животные и наземные (а не растущие и обитающие в болоте) растения, обнаруживаемые в угле, подразумевают их перемещение. Микроструктура многих угольных пластов имеет определенную ориентацию частиц, структуру отсортированных зерен и микрослоистость, что указывает на перемещение (а не на рост в месте залегания) растительного материала. Присутствующие в угле большие глыбы свидетельствуют о процессах перемещения. Отсутствие почвы под многими угольными пластами подтверждают тот факт, что углеобразующие растения плыли по течению. Уголь, как было показано, образует систематические и типичные порции циклотем , которые явно, как и другие породы, отложились водой. Эксперименты по исследованию изменения растительного материала показывают, что для образования напоминающего уголь антрацита вовсе не нужны миллионы лет – он может образовываться быстро под действием тепла.
Ссылки
*Профессор геологии и археологии из Колледжа Христианского наследия, Эль-Каджон, Калифорния.
1. Химические свойства каменного угля
2. Классификация каменного угля
3. Образование каменного угля
4.Запасы каменного угля
Каменный уголь — это осадочная порода, представляющая собой глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений).
Химические свойства каменного угля
По химическому составу каменный уголь представляет собой смесь высокомолекулярных ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей. Таковые примеси при сжигании угля образуют 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.
Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300—350 миллионов лет тому назад. 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. Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %.
Каменный уголь, твёрдое горючее полезное ископаемое растительного происхождения; разновидность углей ископаемых с более высоким содержанием углерода и большей плотностью, чем у бурого угля. Представляет собой плотную породу чёрного, иногда серо-чёрного цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью. Содержит 75—97% и более углерода; 1,5—5,7% водорода; 1,5—15% кислорода; 0,5—4% серы; до 1,5% азота; 45—2% летучих веществ; количество влаги колеблется от 4 до 14%; золы — обычно от 2—4% до 45%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменный уголь, не менее 23,8 Мдж/кг (5700 ккал/кг).
Уголь - это остатки растений, погибших многие миллионы лет назад, гниение которых было прервано в результате прекращения доступа воздуха. Поэтому они не смогли отдать в атмосферу отобранный у нее углерод. Доступ воздуха прекращался особенно резко там, где болота и заболоченные леса опускались в результате тектонических подвижек и изменения климатических условий и покрывались сверху другими веществами. При этом растительные останки превращались под воздействием бактерий и грибов (углефицировались) в торф и дальше в бурый уголь, каменный уголь, антрацит и графит.
По составу основного компонента - органического вещества угли подразделяются на три генетические группы: гумолиты, сапропелиты, сапрогумолиты. Преобладают гумолиты, исходным материалом которых явились остатки высших наземных растений. Отложение их произошло преимущественно в болотах, занимавших низменное побережье морей, заливов, лагун, пресноводных бассейнов. Накапливающийся растительный материал в результате биохимического разложения перерабатывался в торф, при этом значительное влияние оказывали обводнённость и химический состав водной среды. Содержание углерода в каменном угле колеблется от 75 до 90 процентов. Точный состав обуславливается месторасположением и условиями преобразования угля. Минеральные примеси находятся либо в тонкодисперсном состоянии в органической массе, либо в виде тончайших прослоек и линз, а также кристаллов и конреций. Источником минеральных примесей в ископаемых углях могут быть неорганические части растений - углеобразователей, минеральные новообразования, выпадающие из растворов вод, циркулирующих в торфяниках и т.д.
В результате длительного воздействия повышенных температур и давления бурые угли преобразуются в каменные угли, а последние - в антрациты. Необратимый постепенного изменения химического состава, физических и технологических свойств органического вещества на стадии превращения от бурых углей до антрацитов носит название метаморфизма углей.
Структурно-молекулярная перестройка органического вещества при метаморфизме сопровождается последовательным повышением в угле относительного содержания углерода, снижением содержания кислорода, выхода летучих веществ; изменяются содержание водорода, теплота сгорания, твердость, плотность, хрупкость, оптичность, электричность и др. физические свойства. Каменные угли на средних стадиях метаморфизма приобретают спекающие свойства - способность гелифицированных и липоидных компонентов органического вещества переходить при нагревании в определенных условиях в пластическое состояние и образовывать пористый монолит - кокс. В зонах аэрации и активного действия подземных вод вблизи поверхности Земли угли подвергаются окислению.
По своему воздействию на химический состав и физические свойства окисление имеет обратную направленность по сравнению с метаморфизмом:
уголь утрачивает прочностные свойства и спекаемость;
в нем возрастает относительное содержание кислорода, снижается количество углерода, увеличивается влажность и зольность, резко снижается теплота сгорания.
Глубина окисления ископаемых углей в зависимости от современного и древнего рельефа, положения зеркала грунтовых вод, характера климатических условий, вещественного состава и метаморфизма колеблется от 0 до 100 метров по вертикали.
Удельный вес каменного угля 1,2 - 1,5 г/см3,теплота сгорания 35000 кДж/кг. Каменный уголь считается пригодным для технологического использования если после сгорания зола составляет 30% или менее. Примитивная добыча ископаемых углей известна с древнейших времён ( , Греция). Существенную роль в качестве топлива уголь стал играть в Британии в 17 веке. Становление угольной промышленности связано с использованием углей, как кокса при выплавке чугуна. Начиная с 19 века крупный приобретатель угля - транспорт. Основные направления промышленного использования угля: производство электроэнергии, металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, получение при химической переработке разнообразных (до 300 наименований) продуктов. Возрастает потребление углей для получения высокоуглеродистых углеграфитовых конструкционных материалов, горного воска, пластических масс, синтетического, жидкого и газообразного высококалорийного топлива, ароматических продуктов путём гидрогенизации, высоко азотистых кислот для удобрений. Получаемый из каменного угля кокс, необходим в больших количествах металлургической промышленности .
Получение кокса осуществляется на коксохимических заводах. Каменный уголь подвергается сухой перегонке (коксованию) путём нагревания в специальных коксовых печах без доступа воздуха до температуры С. При этом получается кокс - твердое пористое вещество. Кроме кокса при сухой перегонке каменного угля образуются также летучие продукты, при охлаждении которых до 25-75 С образуется каменноугольная смола, аммиачная вода и газообразные продукты. Каменноугольная смола подвергается фракционной перегонке, в результате чего получают несколько фракций:
легкое масло (температура кипения до 170 С) в нем содержится ароматические углеводороды (бензол, толуол, кислоты и др. вещества;
среднее масло (температура кипения 170-230 С). Это фенолы, нафталин;
тяжелое масло (температура кипения 230-270 С). Это нафталин и его гомологи
антраценовое масло - антрацен, фенатрен и др.
В состав газообразных продуктов (коксового газа) входят бензол, толуол, ксиолы, фенол, аммиак и другие вещества. Из коксового газа после очистки от аммиака, сероводорода и цианистых соединений извлекают сырой бензол, из которого выделяют отдельные углеводороды и ряд других ценных веществ.
Аморфный углерод в виде каменного угля, а также многие соединения углероды играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля выделяется тепло, которое используется для отопления, изготовления пищи и для многих производственных процессов. Большая же часть получаемого тепла превращается в другие виды энергии и затрачивается на совершение механической работы.
Каменный уголь - твердое горючее, полезное ископаемое растительного происхождения. Он представляет собой плотную породу черного, иногда темно-серого цвета с блестящей матовой поверхностью. Содержит 75-97% углерода, 1,5-5,7% водорода, 1,5-15% кислорода, 0,5-4% серы , до 1,5% азота, 2-45% летучих веществ, количество влаги колеблется от 4 до 14%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменного угля не менее 238МДж/кг.
Каменный уголь образуется из продуктов разложения органических веществ высших растений, претерпевших изменения в условиях давления различных пород земной коры и под воздействием температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменный уголь увеличивает содержание углерода и одновременно уменьшает количество кислорода, водорода, летучих веществ. Изменяется также теплота сгорания угля.
Характерные физические свойства каменного угля:
плотность (г/см3) - 1,28-1,53;
механическая прочность (кг/см2) - 40-300;
удельная теплоемкость С (Ккал/г град) - 026-032;
коэффициент преломления света - 1,82-2,04.
Наиболее крупные по объему добычи месторождения каменного угля в мире это Тунгусский, Кузнецкий, Печорский бассейны - в Российской Федерации; Карагандинский - в Казахстане; Аппалачский и Пенсильванский бассейны - в США; Рурский - в Республики Германии; Большой Хуанхэ - в Китае; Южно-Уельский - в Англии ; Валансьен - во Франции и др.
Применение каменного угля многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, для металлургической и химической промышленности , а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Угольная, коксохимическая , отрасли тяжелой промышленности осуществляют переработку каменного угля методом коксования. Коксование- промышленный метод переработки угля путем нагревания до 950-1050 С без доступа воздуха. Основынми коксохимическими продуктами являются: коксовый газ, продукты переработки сырого бензола, каменноугольной смолы, аммиака.
Из коксового газа углеводороды извлекают промывкой в скрубберах жидкими поглотительными маслами. После отгонки от масла, разгонки из фракции, очистки и повторной ректификации получают чистые товарные продукты, как-то: бензол, толуол, ксилолы и др. Из непредельных соединений, содержащихся в сыром бензоле, получают кумароновые смолы, использующиеся для производства лаков, красок, линолеума и в резиновой промышленности. Перспективным сырьем является также циклопентадиен, который также получают из каменного угля. Каменный уголь - сырье для получения нафталина и других индивидуальных ароматических углеводородов. Важнейшими продуктами переработки являются пиридиновые основания и фенолы.
Путем переработки в общей сложности можно получить более 400 различных продуктов, стоимость которых, по сравнению,со стоимостью самого угля, возрастает в 20-25 раз, а побочные продукты, получаемые на коксохимических заводах, превосходят стоимость самого кокса.
Очень перспективным является сжигание (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива. Для производства 1т черного золота расходуется 2-3т каменного угля. Из каменных углей получают искусственный графит. Используются они в качестве неорганического сырья. При переработке каменного угля из него в промышленных масштабах извлекают ванадий, германий, серу, галлий, молибден, свинец. Зола от сжигания углей, отходы добычи и переработки используются в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорного сырья, глинозема, абразивов. С целью оптимального использования угля производится его обогащение (удаление минеральных примесей).
Каменный уголь содержит до 97% углерода, можно сказать, лежит в основе всех углеводородов, т.е. в их основе лежат атомы углерода. Часто приходится встречаться с аморфным углеродом в виде угля. По строению аморфный углерод - это тот же графит, но в состоянии тончайшего измельчения. Практическое применение аморфных форм углерода разнообразно. Кокс и уголь - как восстановитель в металлургии при выплавке железа.
Классификация каменного угля
Каменный уголь образуются из продуктов разложения органических остатков высших растений, претерпевших изменения (метаморфизм) в условиях давления окружающих пород земной коры и сравнительно высокой температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменный уголь последовательно увеличивается содержание углерода и одновременно уменьшается количество кислорода, водорода, летучих веществ; изменяются также теплота сгорания, способность спекаться а др. свойства. На изменении этих качеств, определяемых по результатам термического разложения угля (выход летучих веществ, характеристика нелетучего остатка), строится принятая в СССР промышленная классификация
Каменный уголь по маркам:
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).
Иногда антрациты выделяются в отдельную группу. Для коксования используются в основном каменный уголь марок Г, Ж, К и ОС, частично Д и Т. По мере перехода каменный уголь от марки Д к маркам Т—А происходит уменьшение влаги в рабочем топливе от 14% у каменный уголь марки Д до 4,5—5,0% у марок Т—А; уменьшение содержания (в горючей массе) кислорода от 15% до 1,5%; водорода — от 5,7% до 1,5%; содержание серы , азота и золы не зависит от принадлежности к той или иной марке. Теплота сгорания горючей массы каменный уголь последовательно возрастает от 32,4 Мдж/кг (7750 ккал/кг) у марки Д до 36,2—36,6 Мдж/кг (8650—8750 ккал/кг) у марки К и снижается до 35,4—33,5 Мдж/кг (8450—8000 ккал/кг) у марок ПА и А.
По размеру получаемых при добыче кусков каменный уголь классифицируется на:
плитный (П) — более 100 мм,
крупный (К) — 50—100 мм,
орех (О) — 26—50 мм,
мелкий (М) — 13—25 мм,
семечко (С) — 6—13 мм,
штыб (Ш) — менее 6 мм,
рядовой (Р) — не ограниченный размерами.
Принадлежность к марке и крупность кусков каменный уголь обозначаются буквенными сочетаниями — ДК и пр.
Примерно на таких же принципах, как в СССР, построены классификации каменный уголь в ряде стран Западной Европы. В США наиболее распространена классификация каменный уголь, основанная на выходе летучих веществ и теплоте сгорания, по которой они делятся на суббитуминозные с большим выходом летучих веществ (отвечает сов. маркам Д и Г), битуминозные со средним выходом летучих веществ (соответствует маркам ПЖ и К), битуминозные с малым выходом летучих веществ (ОС и Т) и антрацитовые угли, разделяемые на семиантрациты (частично Т и А), собственно антрациты и метаантрациты (А). Кроме того, существует международная классификация каменный уголь, основанная на содержании летучих веществ, спекаемости, коксуемости и отображающая технологических свойства углей.
Образование каменного угля
Образованиекаменного угля характерно для всех геологических систем начиная от силура и девона, очень широко каменный уголь распространены в отложениях каменноугольной, пермской и юрской систем. Залегают каменный уголь в виде пластов различной мощности (от долей м и до нескольких десятков и более м). Глубина залегания углей различна — от выхода на поверхность до 2000—2500 м и глубже. При современном уровне горной техники добыча rаменного угля может производиться открытым способом до глубины 350 м.
Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы. В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода, 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 350 миллионов лет.
Уголь образуется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение. Идеальная обстановка для этого создается в болотах, где стоячая вода, обеденная кислородом, препятствует жизнедеятельности бактерий и тем самым предохраняет растительную массу от полного разрушения. На определенной стадии процесса выделяемые в ходе его кислоты предотвращают дальнейшую деятельность бактерий. Так возникает торф — исходный товар для образования угля. Если затем происходит его захоронение под другими наносами, то торф испытывает сжатие и, теряя воду и газы, преобразуется в уголь.
Под давлением толщи осадков мощностью в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.
Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при все 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 России добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.
В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.
Запасы каменного угля
Общегеологические запасы каменного угля, в СССР около 4700 млрд. т (по подсчётам 1968), в том числе по маркам (в млрд. т): Д — 1719; Д—Г — 331; Г — 475; ГЖ — 69,4; Ж — 156; КЖ — 21,5; К — 105; ОС — 88,2; СС — 634; Т — 205; Т—А — 540; ПА, А — 139.
Наибольшие запасы каменного угля в СССР находятся в Тунгусском бассейне. Самыми крупными разрабатываемыми бассейнами каменного угля в СССР являются Донецкий, Кузнецкий, Печорский, Карагандинский; в США — Аппалачский и Пенсильванский, в Польше — Верхнесилезский и его продолжение в Чехословакии — Остравско-Карвинский, в ФРГ — Рурский, в Китае — Большой Хуанхэбасс, в Англии — Южно-Уэльсский, во Франции — Валансьеннский и в Бельгии — Брабантский. Применение каменного угля многообразно.
Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырьё для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов.
Два десятилетия подряд уголь находился в тени нефтяного бума. Горы не находившего сбыт угля росли в небо. Закрывались многочисленные шахты, сотни тысяч горняков теряли свое . Район Аппалачей США, когда-то цветущий угольный бассейн, превратился в один из наиболее мрачных районов бедствий. Беспорядочный, проходящий под нажимом монополистов переход на дешевую, импортированную - в основном с Ближнего Востока - нефть обрек уголь на роль “золушки”, лишенной будущего. Однако это не произошло в ряде стран , в том числе и в бывшем СССР, которые учитывали преимущества энергоструктуры, опирающейся на национальные ресурсы.
Угольные запасы рассредоточены по всему миру. Большинство промышленных стран ими не обделено. Землю опоясывают две богатые угольные зоны. Одна простирается через страны бывшего СССР, через Китай, Северную Америку до Центральной Европы. Другая, более узкая и менее богатая, идет от Южной Бразилии через Южную Африку в Восточную Австралию.
Наиболее значительные залежи каменного угля находятся в странах бывшего СССР, США и Китае . Каменный уголь доминирует на западе Европы. Главные каменноугольные бассейны в Евразии: Южный Уэльс, Валансьен-Льеж, Саарско-Лотаргинский, Рурский, Астурийский, Кизеловский, Донецкий, Таймырский, Тунгусский, Южно-Якутский, Фуньшуньский; в Африке: Джерада, Абадла, Энугу, Уанки, Витбанк; в Австралии: Большая Синклиналь, Новый Южный Уэльс; в Северной Америке: Грин-Ривер, Юннта, Сан-Хуан-Ривер, Западный, Иллинойский, Аппалачский, Сабинас, Техасский, Пенсильванский; в пылающему континенту: Караре, Хунин, Санта-Катарина, Консепсьон. На Украине следует отметить Львовско-Волынский бассейн и богатый месторождениями Донбасс.
Источники
bse.sci-lib.com/ Большая Советская энциклопедия
ru.wikipedia.org Википедия - свободная энциклопедия
www.bankreferatov.ru рефератов
dic.academic.ru Словари и энциклопедии на Академике
geography.kz География
www.bibliotekar.ru Библиотекар
poddoni.com/ ПаллетЭк
Энциклопедия инвестора . 2013 .
Синонимы :Смотреть что такое "Каменный уголь" в других словарях:
Каменный уголь - Уголь Уголь был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива. Он позволил совершить промышленную революцию, которая в свою очередь способствовала развитию угольной промышленности, обеспечив её более современной технологией. В 1960… … Википедия