Каменный уголь применяется для получения металлов

Обновлено: 16.05.2024

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

Применение каменного угля
Сферы применения
Для отопления
Для удобрения почвы
Для получения жидкого топлива
Другие области использования

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

Каменный уголь имеет различные технологические и генетические характеристики, что дает возможность применять его как в качестве топлива, так и в других сферах. Так, он нашел свое применение в сельском хозяйстве и химической промышленности. Например, из него изготавливают к р исталлические решетки и коксовый газ. Из последнего делают углеводороды, которые идут на производство красок, лаков, линолеума и так далее.

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

Сферы применения

Около 25% потребляемого объема каменного угля используется для технологических целей на промышленных предприятиях. Его перерабатывают либо применяют как сырье для производства кокса. Остальные 75% идут на выполнение энергетических задач. При этом больше половины этого объема используется в тепловых электрических станциях , а оставшаяся часть – в районных и промышленных котельных, а также для коммунально-бытовых, сельскохозяйственных, строительных и иных нужд.

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

Таблица потребления каменного угля согласно статистическим данным (за 2015 год)

N	Страна	Объём (миллион тонн)
1	Китайская Народная Республика	3732
2	Индия	990
3	Соединённые Штаты Америки	730
4	Германия	232
5	Россия	207
6	Япония	190

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Таким образом, на первом месте по потреблению находится Китай, а Россия занимает пятую позицию.

Для наглядности, ниже представлены статистические данные о добыче каменного угля по всему миру в миллионах тонн.

Таблица добычи каменного угля согласно статистическим данным (за 2015 год)

N	Страна	Объём (миллион тонн)
1	Китайская Народная Республика	3523
2	Индия	716
3	Соединённые Штаты Америки	702,3
4	Австралия	481,3
5	Индонезия	461
6	Россия	408,9

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

А теперь перечислим основные сферы применения каменного угля:

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

Ниже мы расскажем более подробно о каждом предназначении.

Для отопления

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

У нас вы можете купить каменный уголь для:

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

В этой сфере каменный уголь обладает массой преимуществ:

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

Рассматривая преимущества использования каменного угля, нельзя не сказать о том, что при сгорании из него образуются парообразные и газообразные летучие продукты. Они негативно влияют на окружающую среду. При сгорании можно увидеть серовато-желтый, светло-серый или темно-серый дым. У древесного топлива он легкий и поднимается вверх, а у каменного угля он более темный и тяжело рассеивается в атмосферных слоях.

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

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

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

Для удобрения почвы

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

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

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

Каменноугольное удобрение применяют в виде:

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

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

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

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

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

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

Для получения жидкого топлива

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

Есть два проверенных способа:

Далее мы рассмотрим каждый способ.

Гидрогенизация

Для получения 800 кг топлива берут 1 т каменного угля. Для процесса главное, чтобы в угле содержалось 35% летучих элементов. Процесс гидрогенизации предполагает, что в уголь добавляют недостающий водород. С этой целью сырье помещают в автоклав и нагревают. Внутри температура составляет 500°С, а давление – 200 Бар. При такой методике получения жидкого топлива сырье проходит в автоклаве две фазы – жидкую и паровую. Уголь насыщается водородом , и происходит распад сложных органических соединений на простые. На выходе получается синтетический бензин или дизельное топливо. Теперь можно понять, насколько сложно такое производство. Самостоятельно наладить его не получится.

Газификация

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

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

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

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

Другие области использования

Каменный уголь нашел свое применение и в других областях.

После первичной переработки из него получают:

Кокс
Каменноугольную смолу
Аммиак

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

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

Дело в том, что у каменного угля высокая температура горения и большое содержание летучих веществ. А чтобы его разжечь своими силами, надо сильно постараться. К тому же, в материале есть примеси тяжелых металлов и опасных веществ. Да, их процент крайне мал , но он есть. По этой причине, кстати, не стоит давать золу каменного угля в качестве подкормки животным. В этом случае лучше использовать золу безопасного древесного угля.

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

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

Хотите узнать больше?

О том, что такое каменный уголь, какие у него есть виды и свойства, читайте на странице Каменный уголь.

Другие полезные статьи и советы по этому материалу вы найдете в разделе Все о каменном угле.

Хотите узнать, какой материал подойдет для ваших целей?

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

Краткая история угля: как он появился и вызвал промышленную революцию

Привет, Хабр! Мы продолжаем наш цикл рассказов о топливе, на этот раз посвящаем рассказ углю, его происхождению и влиянию на нашу цивилизацию.

Этот материал — перевод оригинального текста норвежского геолога-энтузиаста Карстена Эйга, в котором автор постарался ёмко, но подробно раскрыть сочетание природных и исторических факторов в развитии угля как источника топлива.

Прогресс на всех парах

До XVIII века все на свете было натуральным, кустарным и рукодельным – за неимением иных вариантов. Ткачи шили полотна, кузнецы ковали инструменты и гвозди, крестьяне ходили за плугом.

Тем не менее, мир не стоял на месте. Вспомните, как принято представлять эпоху викингов, высокое Средневековье, Ренессанс и начало XVIII века. Четко прослеживаются большие достижения в строительстве, кораблестроении, оружейном деле и практической агрономии. В Средневековье человек обуздал силу воды и ветра, запитав ими свои мельницы, лесопилки и водокачки. Но все оборудование по-прежнему требовалось изготавливать вручную, транспортировать на себе, на вьючных животных или под парусом – как и за тысячелетия до того. На море корабль сдавался на милость Эолу – пока все не изменилось с появлением паровой машины.

Уже в 1712 году Томас Ньюкомен сконструировал первый паровой двигатель для откачки воды из шахт. Но для работы этой модели требовалось, чтобы вода закипала и снова остывала в цилиндре на каждом ходу насоса. Машина работала медленно и ненасытно жрала уголь.

Настоящий прорыв удалось совершить благодаря человеку, чья фамилия более какой-либо иной ассоциируется с промышленной революцией: это был шотландский инженер Джеймс Уатт. Он создал первый привычный нам паровой двигатель: в нем вода разогревается до состояния пара, поступает в цилиндр через клапана, толкает поршень, выходит через другой клапан и затем отдельно конденсируется. Так удалось обеспечить постоянное поступление пара в поршневую камеру, поэтому машина работала гораздо быстрее, чем более ранние модели и экономила топливо. Уатт оснастил машину валом и маховиком, благодаря чему движение поршня «вперед-назад» удалось преобразовать в круговое. Остальное – уже история.

Схема парового двигателя Уатта

Паровой двигатель в буквальном смысле стал локомотивом промышленной революции. Он разгонял все более тяжелые и быстрые машины, позволяя быстрее и увереннее преодолевать расстояния на суше и на море. Первый надежный паровоз “Ракета” у наших современников мог бы вызвать улыбку. Максимальная скорость, которую он развивал, составляла 45 км/ч. Но в 1829 году «Ракета» произвела революцию. Паровоз работал при любой погоде, независимо от ветра.

Богатства туманного Альбиона

Историки посвятили этой теме целые фолианты, и было бы тщетно пытаться беспристрастно рассмотреть ее в единственном посте для блога. Тем более, что я – не историк и не экономист.

Но, в целом, историки сходятся во мнении, что революция произошла именно в Англии по причине благоприятных политических обстоятельств, складывавшихся со времен принятия Великой Хартии Вольностей в 1215 году. Этот документ предоставлял дворянам и клирикам некоторые права на честный суд и закреплял принцип «нет налогам без представительства» - что красной нитью проходит через развитие всех общественных институтов, известных сегодня: парламента, независимого суда и верховенства права.

Эта нить вилась долго, медленно, путано и зачастую жестоко – между королем и баронами порой вспыхивали настоящие гражданские войны. Но к XVIII веку эти общественные институты вполне устоялись. Это была, естественно, еще не демократия в современном понимании. Но королевскую власть удалось ограничить, закон содержал предписания для лендлордов и дельцов – а также закреплял за ними право собственности.

Право собственности – ключевой фактор экономического развития. Одно дело – изобрести паровую машину, но для обустройства фабрик уже требуются инвестиции. Никто не захочет вкладываться, если есть риск потерять средства из-за каприза короля или лорда. Так в Англии был заложен фундамент промышленной революции.

Что приводит нас к другим ее фундаментальным составляющим. Нужно железо, чтобы изготавливать машины, уголь, чтобы питать их, а также другие металлы для специализированных запчастей. В Соединенном Королевстве все это нашлось.

Железная руда и уголь в Европе вполне обычны, но распределены они неравномерно. В Норвегии и Швеции железа очень много, а угля почти нет, тем более, что в описываемые времена скандинавские монархии были автаркиями. Ни в Дании, ни в Норвегии было невозможно даже бар открыть, не имея на то монаршей патентной грамоты.

Во Франции не было недостатка ни в угле, ни в железе, но страна застряла в старорежимных порядках (L’Ancien Regime), когда в Версале всем заправляли взбалмошные короли, а в экономике царил меркантилизм.

Промышленная революция требовала как природных ресурсов, так и институциональной поддержки. В Англии нашлось и то, и другое. Поэтому давайте рассмотрим, где и когда в Англии образовался уголь: поговорим о промышленной революции в геологическом аспекте. Где залегают уголь, железная руда и цветные металлы – и почему именно там?

Начнем с угля, поскольку с ним ситуация наиболее понятна. Давным-давно углем была покрыта большая часть Великобритании и всей Европы. На самом деле, большая часть мира представляла собой «фабрику угля», поскольку суша была покрыта болотами и лесами. Речь идет о временах с 330 по 300 миллионов лет назад, то есть, о заключительной части того геологического периода, который неслучайно был назван карбоном.

Однажды в карбоне

Точно не известно, когда именно растения вышли на сушу, но судя по первым ископаемым спорам, это произошло в среднем ордовике, около 470 миллионов лет назад. Известно это в основном по спорам, а первые растения того времени напоминали печеночные мхи. То есть, не имели ни корневой, ни проводящей ткани, поэтому могли обитать только в воде или очень влажной среде, поскольку никаким образом не могли прокачивать воду по стеблю и отросткам.

Первопоселенка: крошечная Куксония была прапрапрапрабабушкой ананаса, перца чили и ядовитого плюща.

Только в среднем силуре, то есть, около 430 миллионов лет назад появились первые настоящие сосудистые растения – у которых в стебле и ветках имелись трубочки для прокачки воды. Куксония имела от нескольких миллиметров до сантиметров в длину и, в принципе, походила на ветвистый стебелек, а на кончике каждого ее отростка имелся колпачок со спорами.

На протяжении всего оставшегося силура и последовавшего за ним девона растения широко расселились по Земле, устроив на ней настоящий ботанический всепланетный опен-эйр.

Растения обзавелись лигнином – прочным соединением, которое превращается в целлюлозу и позволяет стеблю идти в рост. Первые тонкие стебли, которые в течение девона стали потолще, вымахали в полную силу к началу карбона.

Рост стеблей и стволов сопровождался одновременным развитием корневых систем. Первые растения корней, в сущности, не имели, и поэтому не могли стоять. В течение девона корни все сильнее углублялись в грунт, что придало растениям устойчивости и позволило им тянуться к небу.

В начале девона, около 410 миллионов лет назад, растения также развили еще одну важнейшую фичу: листья. Первые листья были крошечными, всего в один-два миллиметра. Так было на протяжении всего девона. Как ни парадоксально, причина такой миниатюрности заключалась в самой функции листьев.

Листья улавливают солнечный свет и тепло, выделяют в атмосферу углекислый газ, водяной пар и кислород; все это поддерживает процесс фотосинтеза. Но в девоне было очень жарко, поэтому большие листья могли нахватать так много тепла, что растение от этого бы попросту погибло. В девонской атмосфере было около 0,002% CO₂, в пять раз больше, чем сегодня, поэтому и извлекать CO₂ из атмосферы растения вполне могли без больших листьев.

Но, осуществляя фотосинтез, растения также подготовили себе почву и атмосферу, чтобы стать крупнее. Они медленно выводили CO₂ из атмосферы, в земле формировались залежи углерода, поначалу бывшие останками растений – это и был первый уголь. Выводя CO₂ из атмосферы, растения ослабляли парниковый эффект, разгоняя эволюцию как снежный ком: листья становились больше, стволы – выше, и вся эта биомасса изымала CO₂ из атмосферы, постепенно остужая Землю. Из-за чего, в свою очередь, листья становились еще выше, а стебли, которые их несли – выше и толще.

Карбон был влажным периодом, значительная часть суши была заболочена. Умирая, деревья погребались в этих болотах и постепенно слеживались, превращаясь в уголь, а поверх них накапливались все новые и новые слои.

Примерно так наши современники представляют себе каменноугольный период.

Любопытно, что стоило Земле покрыться пышными деревьями – и парниковый эффект ослаб настолько, что начался ледниковый период. Именно карбон – последний период в истории Земли (до современности), когда у нашей планеты были полярные шапки.

Уголь в изобилии встречается по всему земному шару. Большая часть угля сосредоточена именно в породах карбона. Первые геологи, искавшие пригодные для разработки угольные пласты, быстро заметили закономерность: в основном уголь залегает в породах прослойками, между которыми – определенный интервал. Эти геологи не знали эволюционной предыстории угля, но знание об этой закономерности серьезно помогло в поисках топлива для промышленной революции.

Разумеется, уголь встречается и в более молодых породах, поскольку деревья по сей день продолжают расти на болотах. На Шпицбергене, норвежском архипелаге на Крайнем Севере, в шахтах под городом Пирамида добывают уголь времен карбона, но уголь из шахт под Лонгйиром и Баренцбургом гораздо моложе – палеоценовый, ему около 60 миллионов лет. Он сформировался во времена, когда Шпицберген располагался намного южнее, и климат там был гораздо теплее.

Но такой уголь происходит из лесов и болот локального или регионального характера. Никогда со времен карбона не было периода, в который такие мощные залежи угля формировались бы почти повсюду на Земле.

На следующей карте показано, что британские месторождения угля сконцентрированы в нескольких явно очерченных регионах: Среднешотландская низменность, север и юг Уэльса, а также широкий пояс, протянувшийся от северо-восточного побережья Йоркшира, проходящий через Мидленд и охватывающий Пик-Дистрикт и доходящий до Бирмингема. Почти все шахты расположены узкими полосами друг за другом, как будто бы их специально располагали «своя шахта каждому из семи гномов».

Главные области добычи угля на Британских Островах: Среднешотландская низменность, Южный и Северный Уэльс, Центральная Англия, Озерный край.

Как угольные пласты приобрели такой рисунок? История начинается задолго до появления самих угольных пластов, в раннем девоне, около 410 миллионов лет назад. Тогда нынешняя северо-западная часть Европы столкнулась с Гренландией и Северной Америкой, и возникла горная цепь, которая, возможно, была сопоставима по высоте с Гималаями. Этот хребет был назван Каледонскими горами, в честь древнего наименования Шотландии. Эти горы простирались от Шпицбергена на севере и далее через Норвегию, через еще не открывшееся Северное море и через Шотландию. Норвежские и шотландские горы – вероятно, последние остатки того хребта.

Горам, которые когда-то росли вверх, суждено оказаться на глубине. Каледонские горы проседали под собственным весом, и этот процесс происходил вдоль больших зон разлома. Одним из важнейших таких разломов называется Северо-Шотландским, он протянулся по северному краю Мидленда. Мидленд – это грабен, сформировавшийся между вершинами Каледонских гор. Сначала Мидленд был заполнен осадочными породами, осыпавшимися с гор в процессе эрозии. Далее стали накапливаться осадочные породы карбона, заработали вулканы, а в конце карбона сформировались залежи угля. Но к северу и югу от Мидленда никаких залежей угля не сформировались, поскольку в карбоне эти районы оставались высокогорными.

Англия находилась южнее Каледонских гор. Видимо, в конце карбона углем были покрыты значительные территории Англии, но не сплошным одеялом, а в чересполосицу, благодаря старой доброй тектонике.

Карбон был тем периодом, когда континенты по-настоящему стали концентрироваться в суперконтинент Пангея, что переводится с греческого «вся Земля», когда практически вся суша представляла собой единый конгломерат. Пангея была похожа на пазл из множества деталей, которые собирались в общую картинку на протяжении как минимум ста пятидесяти миллионов лет, в течение всего девона и вплоть до середины Перми. К концу карбона, 300 миллионов лет назад, несколько мелких континентальных фрагментов окончательно достроили нынешний юг Европы.

Из-за этих столкновений по Европе протянулся горный пояс, проходивший из южной части Англии через Германию и далее в Восточную Европу. Эти горы называются Герцинской складчатостью – в честь древнего латинского названия немецких гор Гарц. В результате Англия получила увесистый пинок под зад, из-за чего вздыбилось множество невысоких гор. Уголь сохранился только в низменностях между ними.

Тем не менее, его было более чем достаточно на подпитку промышленной революции и на то, чтобы обогревать Британию в течение последующих двух веков. Цена прогресса оказалась высока. Дети работали в шахтах в ужасных условиях. Только в 1842 году вышел Закон о шахтах, запрещавший работать под землей женщинам и мальчикам в возрасте до 10 лет. Города были в саже от заводских труб. Лондон то и дело задыхался от смога от многочисленных печей и каминов. Смог был нежеланным гостем Лондона и регулярно накрывал город до 1960-х, когда уголь заменили более чистым топливом, газом.

Британские шахты (включая ирландские) вышли на максимум производства в 1913 году, когда было добыто 287 миллионов тонн угля. Занятость в отрасли достигла пика в 1921 году, когда на угольных шахтах работало 1,25 миллиона британцев. Затем, в течение XX века, газ, нефть и ядерная энергия в основном заместили в Великобритании уголь. Сегодня британские шахты дают около 8 миллионов тонн угля в год, а в отрасли занято всего две тысячи человек. Последняя подземная штольня закрыта в 2015 году, остались лишь немногочисленные открытые карьеры.

И, все-таки мы до сих пор во многом обязаны нашим благосостоянием тому изобретению, к которому давным-давно пришла эволюция: когда растения приобрели лигнин и стали обзаводиться прочными стволами. И тому, как растениям удалось высосать из атмосферы углерод и захоронить его. По геологическим меркам это произошло почти мгновенно.

Каменный уголь применяется для получения металлов

Ключевые слова конспекта: Ископаемый уголь (антрацит, каменный уголь, бурый уголь). Коксование. Коксохимическое производство. Кокс. Коксовый газ. Аммиачная вода. Каменноугольная смола. Газификация угля. Водяной газ. Каталитическое гидрирование угля.

Каменный уголь и его разновидности

Наверное, вы догадались, что речь пойдёт о ещё одном полезном ископаемом, которым так богата наша Родина, — каменном угле. Это горная порода, образованная окаменелыми останками доисторических растений.

Уголь стал первым в истории человечества ископаемым топливом. Помимо прямого использования теплоты сгорания угля, человек научился превращать выделяющуюся энергию в механическую работу, а затем и в электрическую энергию. Вплоть до середины прошлого века тепловые электростанции, работающие на ископаемом угле, давали более половины мирового производства электроэнергии. Только с появлением атомной энергетики теплоэлектростанции стали уступать место более эффективным и экологичным способам производства электроэнергии.

Из курса географии вы знаете, что в зависимости от физико-химических свойств различают три вида ископаемых углей: антрацит, каменный уголь и бурый уголь.

Антрацит залегает на больших глубинах — около 6 км. В результате огромного давления расположенных выше почвенных слоёв пласты антрацита приобрели большую плотность и характерный блеск. Содержание углерода в антраците — от 95 % и выше. Теплота сгорания этого вида угля самая высокая, однако загорается он с трудом. Используют антрацит в качестве высокоэффективного топлива, а также для изготовления электродов и получения карбидов металлов.

Каменный уголь залегает на меньших глубинах, содержит больше летучих веществ и влаги. Содержание углерода в каменном угле в зависимости от месторождения составляет от 70 до 95 %. Именно этот вид угля используют как сырьё в коксохимическом производстве. По внешнему виду каменный уголь отличается от антрацита отсутствием характерного блеска.

Бурый уголь имеет наименьшую глубину залегания. Образовывался он при значительно меньших давлениях и температуре, массовая доля углерода в нём менее 70 %, зато много летучих органических веществ, неорганических примесей и влаги. Теплота сгорания бурого угля невелика, однако ценность представляют продукты его переработки. Этот вид угля имеет характерную чёрно-бурую окраску, низкую плотность и рыхлую структуру.

Запасы угля значительно превышают запасы нефти и природного газа, а значит, в недалёком будущем он станет важнейшим природным источником органических соединений и главным углеродным энергоресурсом.

По ресурсам ископаемого угля Россия занимает второе место в мире после США, владея примерно 17 % его мировых запасов. В настоящее время около половины добываемого каменного угля используется в качестве топлива, остальное количество служит сырьём для коксохимического производства.

Переработка каменного угля

Один из основных процессов химической переработки каменного угля — коксование.

Коксование — процесс высокотемпературного нагревания угля без доступа воздуха.

Этот процесс проводят с целью получения важнейшего для металлургической промышленности продукта — кокса. Кроме него, в результате коксования образуются каменноугольная смола, аммиачная вода и коксовый газ (рис. 21). Отрасль чёрной металлургии, занимающуюся переработкой каменного угля методом коксования, называют коксохимическим производством.

При коксовании каменный уголь загружают в коксовую печь и нагревают при 1000 °С в течение 14—15 ч. Кусочки угля превращаются в кокс, представляющий собой практически чистый углерод. Кокс выталкивают из печи, сортируют и отправляют на металлургические заводы для использования в доменном процессе.

Органические вещества, входящие в состав каменного угля, при нагревании постепенно разлагаются с образованием летучих продуктов. Они поступают в специальный сборник, где конденсируются в две несмешивающиеся жидкости: каменноугольную смолу (каменноугольный дёготь) и аммиачную воду. В состав каменноугольной смолы входит около 300 различных соединений, часть из которых выделяют путём фракционной перегонки. Так получают, например, бензол и другие ароматические углеводороды. В аммиачной воде содержатся, естественно в растворённом состоянии, аммиак и другие вещества. На специальной колонне растворённые вещества выделяют и разделяют. Полученный аммиак идёт главным образом на производство азотных удобрений.

Коксовый газ, оставшийся после конденсации, очищают от остатков смол и извлекают из него аммиак. Для этого газ пропускают через раствор серной кислоты, превращая аммиак в сульфат аммония, который используют в качестве азотного удобрения. Из коксового газа выделяют также водород, этилен, бензол и некоторые другие вещества.

Вторым важным направлением переработки каменного угля является его газификация. Измельчённый уголь, или кокс, подаётся в газогенератор, где при высокой температуре соприкасается с перегретым водяным паром. В результате образуется смесь газообразных продуктов, содержащая главным образом водород и оксид углерода(II) — так называемый водяной газ:

Водяной газ можно разделить на компоненты, а можно без разделения использовать для синтеза углеводородов и кислородсодержащих органических соединений.

В последние годы вновь возрос интерес к процессу каталитического гидрирования угля. Для этого процесса может быть использован водород, образующийся в процессе газификации. Реакция между углеродом и водородом при повышенной температуре и давлении приводит к образованию смеси углеводородов, которая используется в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания и является альтернативой продуктам нефтепереработки:

Запасы природного газа, нефти, каменного угля на Земле небезграничны. Все полезные ископаемые относятся к невозобновляемым сырьевым ресурсам. Человечество приходит к необходимости искать альтернативные, в том числе возобновляемые, источники энергии и сырья.

Разве существует сырьё, которое никогда не кончается? Представьте себе, да. Всё большее внимание химиков и технологов привлекают растения. Ежегодно на Земле вырастает миллион миллиардов тонн зелёной растительной массы, а ведь это уникальный источник органических веществ, промышленную переработку которого ещё только предстоит освоить.

Конспект урока по химии «Каменный уголь и его переработка». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 10 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:

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

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

Что такое каменный уголь

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

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

Классификация каменных углей

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

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

Бурый уголь отличается от каменного:

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

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

Смотрите познавательный видеообзор про минерал:

По степени обогащения

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

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

Промышленное разделение по степени обогащения минерала:

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

По степени углефикации

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

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

По размерам

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

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

Классификация по размерам (фракциям):

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

Марки каменного угля

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

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

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

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

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

Происхождение каменного угля

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

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

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

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

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

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

Месторождения и добыча породы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В Африке добывают минерал на территориях:

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

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

Смотрите передачу о добыче камня в России:

Физико-химические свойства камня

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

Название угля	% воды	% углерода	% летучих веществ	Как воспламеняется	Как горит	Теплоотдача
Бурый	До 43	До 45	До 50	Хорошо	Хорошо	Низкая
Каменный	До 12	75–95	До 32	Отлично	Хорошо	Средняя
Антрацит	1–3	85–95	Менее 9	С трудом	Слабо, без дыма из-за малого объема летучих примесей	Высокая

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

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

Применение каменного угля в промышленности

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

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

конденсация;
полимеризация;
ароматизация;
алкилирование.

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

Все продукты коксования делятся на 3 группы:

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

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

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

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

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

Разжечь каменный уголь непросто – нужны охапка дров, древесная щепа или лучины, солома, бумага. Сначала укладывают несколько дров, на них – щепу (лучины), сверху – солому. Поджигают бумагу, с ее помощью – солому. Далее постепенно загорается древесина. Остальные дрова подкладывают по мере освобождения места. В самый жар кладут каменный уголь. Процесс подготовки окупается длительным временем сгорания и хорошей теплоотдачей.

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

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

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

Стоимость ископаемого

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

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

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

Виды каменного угля

Общепринятого разделения угля на виды не существует. В разных странах используются свои системы.

В России уголь разделяют на 3 вида в соответствии с ГОСТ 32464-2013:

Все три относятся к так называемым ископаемым углям. Они образовались из растительных останков. Миллионы лет назад на болотах разложившиеся растения п р евращались в торф. Из торфа образовался бурый уголь, затем каменный уголь и в конце концов – антрацит.

Процесс превращения торфа в уголь называется метаморфизмом, или углефикацией. Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье Как образовался каменный уголь.

Кроме того, есть еще древесный уголь, кокс и полукокс. О них мы в этой статье говорить не будем, потому что эти разновидности получают искусственным путем после обработки древесины либо каменного угля. А ископаемый уголь – это осадочная горная порода.

Далее мы опишем все три вида ископаемых углей, расскажем об их особенностях, отличиях и назначении. Есть и более сложное разделение этого материала на марки, классы, типы и так далее. С разными классификациями материала вы можете ознакомиться на страницах Марки угля и Классы, категории, типы и подтипы угля.

Бурый уголь

Бурый уголь – это наиболее молодой вид полезного ископаемого. Он образовался приблизительно 50 миллионов лет назад, в конце Мезозойской и начале Кайнозойской эр. Лишь в некоторых бассейнах (например, Подмосковном) возраст пластов больше. Материал считается пе р еходным от торфа к каменному углю. Исходными растениями для него стали хвойные и лиственные деревья, болотные кустарники и травы.

Залегает бурый уголь близко к поверхности земли (100-500 м). Поэтому его добывают в основном открытым способом. Первое место по добыче этой разновидности занимает Германия, второе – Россия. Самый крупный бассейн с бурым углем в нашей стране – Канско-Ачинский, расположенный на территории Красноярского края и частично в Иркутской и Кемеровской областях.

Цвет полезного ископаемого колеблется от светло-коричневого до практически черного; если провести углем по светлой поверхности, он оставит на ней бурую черту. Структура материала плотная, нередко заметны элементы растений или древесины. Блеск у него чаще всего матовый, прочность средняя либо низкая, излом раковистый (в форме мелких волн, напоминает морскую раковину), землистый (похож на комок земли).

По внешним признакам бурый уголь разделяют на:

Обыкновенный плотный
Это разновидность с однородной структурой, имеет землистый излом и матовый блеск.
Землистый
Уголь с выраженным бурым оттенком, низкой плотностью , легко истирается в порошок.
Смолистый
Материал с высокой плотностью, темно-бурого, черного или синеватого цвета со смолянистым блеском.
Битумизированное дерево, или лигнит
В таком угле хорошо сохранена древесная структура. Иногда встречаются обуглившиеся пни или стволы. Их можно обрабатывать как обычное дерево.
Листоватый, бумажный, или дизодил
Он тонкослойный, легко разделяется на тоненькие пластинки (листки). По структуре напоминает истлевшие растения или бумагу.
Торфяной
Это войлочная рыхлая масса, напоминающая по своей структуре торф. В таком угле много различных примесей, пласты в некоторых местах переходят в квасцовый грунт.

Для более точного определения вида полезного ископаемого изучают его состав и свойства. После обработки гидроксидом натрия (каустической содой) бурый уголь дает темно-коричневую жидкость. При нагревании до высоких температур в среде без кислорода (сухой перегонке) образуется свободный или связанный с уксусной кислотой аммиак.

Влажность материала колеблется от 40% до 70%. Этот показатель используют, чтобы отличить бурый уголь от торфа. У последнего влажность в естественных условиях превышает 70%.

Бурый уголь – это продукт начальной стадии превращения торфа в твердое полезное ископаемое. Поэтому его плотность ниже, чем у других видов, всего 1 200-1500 кг/м3. Материал еще недостаточно уплотнился под давлением осадочных пород и вследствие химических процессов.

Теплота сгорания бурого вида угля – до 24 МДж, или 4000-5500 ккал (у антрацита и каменного угля она 7000-9000 ккал). Показатель у материала низкий из-за высокой зольности и небольшого количества углерода в составе породы. При сжигании выделяется много летучих веществ, топливо дымит и оставляет большой объем золы.

Основные элементы бурого угля:

Углерод (С) – 50-77% (усредненное значение 63%)
Кислород (О2) – 26-37% (32%)
Водород (Н) – 3-5%
Азот (N) – 0-2%

Зольность материала достигает 25-40%.

Основные компоненты твердого минерального остатка:

В буром угле встречаются такие редкие элементы как уран и германий. Существуют способы их получения из этой породы.

Макрокомпоненты бурого угля:

Витринит – 80-98%
Витринит – основной органический компонент углей, продукт превращения целлюлозы и лигнина. В древних отложениях юрского периода на территории Средней Азии 45-82% составляет фюзинит (продукт распада растений в присутствии кислорода, имеет пористую структуру).
Гуминовые кислоты – от 2-3% до 64%
Эти вещества – продукты распада органики – характерны для торфа , но сохраняются в буром угле и свидетельствуют о его неполной углефикации.
Смолы – 5-25%
Горный воск или парафин – 50-75%
Бензольные соединения – 5-15%
Летучие вещества – до 50%
Они представляют собой газообразные вещества, которые выделяются при нагревании.

Благодаря наличию некоторых макрокомпонентов, этот материал используют в качестве сырья для получения смол, воска, ароматических соединений (бензолов).

Бурый уголь плохо хранится. На открытом воздухе он окисляется и теряет влагу. Поэтому через несколько месяцев он становится менее прочным, рассыпается на мелкие куски или пыль.

Используют бурый уголь в основном для отопления. На нем работают некоторые ТЭЦ. Качество его ниже, чем у каменного угля или антрацита, но потребителей привлекает цена. Применяется бурый уголь и в химической промышленности для получения жидкого топлива, некоторых органических веществ.

Каменный уголь

Самым популярным видом угля считается каменный. По степени метаморфизма он занимает среднее положение между бурым и антрацитом. Образовался вид 300-350 миллионов лет назад, в Протерозойскую и Палеозойскую эры. Самые молодые залежи относят к юрскому и меловому периодам. Расположены они на глубине от 500 м до 3 км, хотя встречаются пласты и на поверхности. Добывают уголь в основном закрытым способом и реже – открытым.

Каменный уголь – это черная матовая или блестящая порода с раковистым изломом. По характеру блеска материал разделяют на:

Блестящий
Полублестящий
Полуматовый
Матовый

Если провести каменным углем по светлой поверхности, он оставит на ней черный след. Структура у материала однородная, слоистая. Иногда внутри встречаются обуглившиеся останки растений. Под микроскопом в по р оде можно заметить споры, кутикулу.

Данный вид полезного ископаемого подразделяется на 15 марок с разной степенью метаморфизма, составом и свойствами. Подробнее об этом читайте на нашей странице Марки угля.

В каменном угле меньше парафинов (восков) и смол, чем в буром. Большинство органических соединений материала имеют циклическую структуру.

Элементарный состав этой разновидности:

Углерод – 75-92%
Кислород – 1,5-15%
Водород – 2,5-5,7%
Азот – 1-25%
Сера – 0,5-4%

Основные характеристики материала:

Зольность – от 2% до 40%
Количество летучих веществ колеблется от 8% до 48%
Влажность низкая, от 1% до 12%
Показатель высшей теплоты сгорания – 30-37 МДж, или 7000-8800 ккал
Реакция нейтральная, уголь не реагирует со слабыми растворами щелочей

Главные области применения каменной разновидности – энергетика и металлургия. Его закупают как топливо для ТЭЦ, частных домов и котельных. Незначительная часть применяется в химической промышленности, фармацевтике, для изготовления фильтров.

Антрацит

Антрацит – самый древний среди всех видов угля и считается конечным продуктом метаморфизма. Цикл превращения растительных остатков в антрацит занимает более 400 миллионов лет. Иногда материал рассматривают как переходный между углем и шунгитом. Шунгит (осадочная горная порода черного цвета) в свою оче р едь занимает промежуточное положение между антрацитом и графитом.

Залегает антрацит на большой глубине – от 1000 м до 3000-4000 м. Поэтому добывается он закрытым способом. Лишь в отдельных месторождениях его пласты находятся близко к поверхности.

На долю антрацита приходится лишь 3% среди всех мировых запасов угля. Больше всего их в Китае. Россия занимает второе место. Антрацит есть в Кузнецком, Таймырском, Тунгусском бассейнах.

На вид это порода черного или черно-серого цвета с ярким металлическим блеском. У антрацита высокие плотность (1500-1700 кг/м3) и вязкость, низкая спекаемость (способность переходить в пластическое состояние при нагревании без доступа кислорода). Он проводит электрический ток и притягивается магнитом.

Больше всего антрацит ценится за энергетические свойства. Его высшая теплота сгорания 35-40 МДж (8000-9000 ккал). При сжигании материал не дымит, практически не дает пламени и неприятного запаха. Выход летучих веществ у него не превышает 8% (чаще 3-4%), влажность всего 1-3%.

Элементарный состав антрацита:

Углерод – 94-97%
Кислород – 1-1,5%
Водород – 1-3%
Азот – 1-1,5%
Сера – 0,6-1%
Фосфор – 0,01-0,02%

В зависимости от содержания углерода, антрацит разделяют на 3 сорта:

Стандартный (SG)
Высокого качества (HG)
Све р хвысокого качества (UHG)

Основная сфера применения антрацита – энергетика (топливо для ТЭЦ). Материалом сверхвысокого качества заменяют кокс в доменных печах. Из антрацита делают фильтры, электроды, порошок в угольных микрофонах.

Ископаемый уголь – это очень неоднородный по своей структуре и свойствам материал. Поэтому у него очень много разных классификаций. В этой статье мы рассказали лишь об одной – виды угля по происхождению.

Если вы хотите узнать, какие еще классификации материала существуют, рекомендуем вам ознакомиться с другими статьями из этого раздела:

Читайте также: