Меню Рубрики

Сравнить каменный уголь и торф

Установка твердотопливного котла — один из популярных способов решения проблемы отопления в доме. Выбор топлива в первую очередь зависит от степени его доступности. Потому что, каким бы эффективным и экономически выгодным оно ни было, если на его доставку вы будете тратить значительные силы и средства, то это — невыгодный вариант.


Горящее топливо

В первой части статьи о плюсах и минусах различных видов твёрдого топлива для котлов я рассматривала самые распространённые — древесину и её разнообразные технологические производные: топливные брикеты и пеллеты. В этой части речь пойдёт об ископаемых видах углеводородов, используемых в качестве твёрдого топлива для бытовых котлов.

Уголь — самое энергоэффективное твёрдое топливо, используемое в бытовых приборах отопления. В СССР и России удельная теплота сгорания одного килограмма каменного угля считалась и считается «условным топливом». Эта единица («условное топливо») используется для расчёта теплотворности производных нефти. Использование угля лежало в основе цивилизационного скачка человеческого общества: с этим ископаемым топливом связана промышленная революция.

Все ископаемые виды твёрдого топлива различают и классифицируют по степени углефикации — природного процесса метаморфизации органических веществ:

  • торф;
  • бурый уголь;
  • каменный уголь;
  • антрацит.


Угольный разрез

Степень углефикации — это геологический возраст ископаемого. В процессе углефикации повышается количество углерода и уменьшается доля летучих веществ: сначала кислорода, а на более поздних стадиях — азота и водорода. Изменяются и физические характеристики угля: повышается плотность, снижается влагопоглощательная способность, меняется электропроводимость и теплопроводность. А главное — увеличивается удельная теплота сгорания.

Торф по своему составу и геологическому возрасту — самое молодое образование. И, собственно, углём он ещё не стал: он находится в самом начале пути превращения органических остатков в уголь.

Торф — это наслоения не до конца разложившихся в условиях болот мхов и другой растительности. Со временем, в результате естественных процессов, сформировавшийся торф покрывается так называемой кровлей — слоем грунта. Постепенно торф опускается глубже, испытывает давление, вытесняющее из него кислород и воду, и увеличение температуры. Начинается процесс метаморфизма торфа в следующую стадию — бурый уголь.


Торфоразработка

Надо понимать, что схематично описываемый процесс превращения древних торфяников в угольные пласты растянут на миллионы лет. Но даже пока торф ещё не стал углём, он уже является топливом: в нём содержится около 50% углерода и его удельная теплота сгорания составляет от 8 до 15 МДж/кг — такая же, как у древесины. Теплотворность зависит от вида торфа и количества балластных примесей — зольности.

Из добытого торфа изготавливаются топливные брикеты, которые подходят для печей, каминов и котлов. По количеству выдаваемой теплоты и образованию золы такое топливо сопоставимо с обычными дровами и топливными брикетами из древесных отходов. Их стоимость выше, чем у дров, но ниже цены на топливные брикеты из древесины.

Торфяные топливные брикеты

Тем, кто планирует приобрести в качестве топлива прессованный торф, нужно иметь в виду, что качество брикетов из него может быть разным. Некоторые рассыпаются, при сжигании издают неприятный запах, а после сгорания оставляют много золы. Причиной этого может быть недобросовестность производителя и низкое качество исходного сырья: его технические параметры зависят от глубины залегания торфа и от места добычи.

Бурый уголь принадлежит к третьей, низшей (буроугольной) степени углефикации. Залегает на глубине около километра. В советской и российской геологической школе, а также в странах Евросоюза и Англии, бурые угли ещё называют лигнитом. В Америке лигниты — вещества, содержащие лигнин (целлюлозные ткани), — выделяют в отдельную группу, предшествующую бурым углям.

Бурый уголь имеет цвет от тёмно-коричневого (бурого) до чёрного. Часто в его структуре заметны растительные остатки, на изломе кусок такого угля похож на землю или древесину.


Кусок бурого угля

Он содержит 50-70% углерода, много летучих веществ и воды. Вода и большое количество примесей (кислород и азот) значительно снижают теплотворную способность бурого угля, она составляет около 15 МДж/кг. А летучие вещества облегчают розжиг: бурый уголь легко воспламеняется.

Повышенное содержание примесей и летучих веществ приводит к образованию большого количества золы при сжигании — до 40%, коптящего пламени и осаждению сажи в дымоходе. Бурый уголь включает в себя много серы. Горение этого вида топлива сопровождается запахом гари.

На открытом воздухе содержащаяся в буром угле вода испаряется, и куски рассыпаются в порошок. Это ещё одна особенность, осложняющая использование бурого угля в качестве топлива: необходим либо котёл со специальной горелкой, позволяющей сжигать пылевидное топливо, либо предварительное прессование угольной пыли в брикеты.


Брикеты бурого угля

Как топливо бурый уголь используется реже чем каменный, чаще всего в частных домах небольших населённых пунктов. Его стоимость невысока: тонна бурого угля стоит от 900 до 1400 рублей в зависимости от марки.

Каменный уголь в качестве топлива использовался с древних времён. Упоминание о нём можно встретить в трудах Аристотеля (IV век до н. э.). Каменный уголь принадлежит к второй степени углефикации — каменноугольной. Основные его запасы образовались в каменноугольном периоде (карбоне) — примерно 358 млн лет назад.

Это довольно плотная порода чёрного или чёрно-серого цвета с характерным угольным блеском на изломе. По степени блеска можно определить одно из качеств твёрдого топлива — зольность, то есть количество балластных минеральных веществ, не участвующих в горении. Чем более матовую поверхность имеет уголь, тем больше в нём примесей.


Добыча угля в шахте

Каменный уголь содержит от 72 до 90% углерода, что позволяет ему иметь высокую удельную теплоту сгорания — 22-26 МДж/кг. При сжигании одного килограмма такого топлива получают до 6120 ккал или 7,2 кВт/час.

Широкая распространённость и относительно небольшая цена (от 1100 до 2850 рублей за тонну) при высокой энергоэффективности делает каменный уголь наиболее популярным видом топлива для бытовых котлов. Стоимость каменного угля зависит от марки (технических параметров и фракции).


Железнодорожные составы с каменным углём

Отопление этим видом топлива связано с некоторыми особенностями:

  • модель котла;

Для эффективной работы требуется котёл, приспособленный для топки именно углём. Его топливник должен иметь трапециевидную форму, а наличие бункера очень желательно для организации непрерывной подачи топлива, иначе перевоплощаться в кочегара придётся несколько раз в сутки. Как правило, котлы, рассчитанные на топку углём, стоят дороже тех, что работают на дровах.

  • уголь грязный;

Запасы угля содержат угольную пыль, которая загрязняет и место хранения угля, и помещение котельной и человека, обслуживающего котельное оборудование.


Уголь

При сжигании угля в обычных котлах в продуктах сгорания остаётся довольно много недогоревших частиц (сажи). Эта чёрная пыль оседает на территории участка, особенно чётко это видно зимой на фоне белого снега. С этой проблемой помогают справится пиролизные модели угольных котлов, которые имеют дожиг продуктов сгорания. Пиролизные котлы обладают и большей эффективностью в сравнении с обыкновенными, их КПД достигает 85%.

При сжигании каменного угля атмосфера загрязняется. У газогенераторных (пиролизных) котлов процент выброса в атмосферу вредных веществ ниже, правда, и стоимость их на порядок больше.

Отопление углём требует хорошо организованной системы вентиляции котельной. При недостатке кислорода во время горения образуются токсичные вещества.

  • хранение;

Влага, впитывающаяся в уголь, снижает его эффективность. Степень влажности угля особенно важна при топке высокотехнологичных моделей котлов, требовательных к качеству топлива.

Каменный уголь самого высокого качества — антрацит. Это древнейший из ископаемых видов твёрдого топлива — в последней стадии углефикации. Чаще всего месторождения антрацита находятся в местностях с высокой геологической активностью. В результате сдвигов земной коры массивы этого ископаемого топлива оказываются погребёнными под очень большим (в несколько километров) слоем грунта. Антрацит содержит до 98% углерода и очень мало воды и прочих примесей, включая серу. Он густого чёрного цвета с высокой степенью блеска.


Антрацит

Антрацит имеет большую удельную теплоту сгорания – 30 МДж/кг, выдавая при сжигании килограмма угля до 7500 ккал. Это накладывает особые условия на отопительную технику: внутреннее устройство котла должно выдерживать большую температуру, иначе металлическая топка может просто расплавиться.

Строго говоря, древесный уголь не является в полном смысле ископаемым топливом. Углём этот вид топлива назван за свой чёрный цвет. Древесный уголь — продукт, получаемый при пиролизе древесины: нагреве дерева до температуры +400. +600°С без доступа (или с ограниченным доступом) кислорода. Древесина в таких условиях (без кислорода) не горит, однако происходит разложение органических веществ под действием температуры: сухая перегонка.

Древесный уголь

Во время получения древесного угля практически не изменяется структура древесины: на куске готового продукта можно разглядеть волокна дерева. Сохраняется пористость, потому древесный уголь — хороший адсорбент.

Такой уголь содержит большое количество углерода, то есть имеет высокую теплотворную способность: удельная теплота сгорания древесного угля — 31 МДж/кг. Поэтому древесный уголь используют в своей работе кузнецы. Чугунолитейные производства на заре промышленной эры тоже работали на древесном угле.


Кузница

Отопление древесным углём более экологично в сравнении с ископаемым топливом. Процесс горения древесного угля аналогичен горению дров: остаётся малое количество золы, нет серы. Стоимость такого угля соизмерима с ценой на каменный уголь, и поэтому (из-за относительно высокой цены) древесный уголь — не самый распространённый вид топлива.

Если есть желание и возможность, высокоуглеродное топливо можно получить и самостоятельно, подвергая пиролизу обычные дрова. Процесс получения древесного угля не требует высокотехнологичного оборудования, хотя, конечно, сегодня древесину обжигают в специальных промышленных печах.


Работа углежога

Кустарное производство древесного угля организовывается ямно или кучно: разводится костёр, затем сверху закладываются дрова, предназначенные для получения угля, а потом бурт или яма с дровами закрывается слоем земли. Внутри сохраняется высокая температура, но невозможен процесс активного горения. В работу углежога, помимо формирования бурта, входит и слежение за тем, чтобы сохранялся ограниченный доступ кислорода в бурт. При большом объёме древесины процесс пиролизного сжигания может длиться до нескольких месяцев.

Я рассказала о всех видах твёрдого топлива, используемого в бытовых котлах, рассмотрев положительные и отрицательные стороны каждого из них. Какой сделать выбор — зависит от разных причин: доступности топлива, финансовой ситуации, модели отопительного оборудования, отношении к вопросам экологии и так далее.

источник

Запасы растительного сырья на планете весьма велики, но, есть альтернатива – запасы угля, нефти, газа, торфа. В отличие от древесного угля, все эти материалы образовались из органического материала животного и растительного происхождения за многие миллионы лет.

Раньше других, человек освоил торф, представляющий собой растительное сырье, подвергшееся бескислородному гниению под слоем воды и смешанного (минерально-органического) ила. Глубина образования торфа невелика, 5-30 метров, поэтому плотность сравнительно мала (сухой торф 0,8-0,9 гр./см3). Это объясняет достаточно высокую зольность 10-20%, что не позволяет получать из торфа качественный кокс. В отличие от углей, торф образуется за небольшой интервал времени в 40-500 лет, поэтому материал торфа отличается от исходной древесины не столько термодеструктивным распадом и низкотемпературным пиролизом под высоким давлением, сколько постепенным микробиологическим разрушением наиболее “вкусной” части (моно- и олигосахариды, белки), сопровождающиеся уплотнением и засолением “огрызков” целлюлозного скелета и лигнина.

Данные процессы аналогичны действию ионообменных смол при их заполнении катионами металлов (отсюда и высокая зольность), болота обычно находятся в низинах и не имеют стока воды, поэтому недостатка в минеральных солях там нет. Если бы не хемосорбция (адсорбция, протекающая с образованием химической связи) и адсорбция, то вода в болотах была бы не намного преснее морской. Что касается моно- и олигосахаридов с белками, то ими питаются многочисленные бактерии и грибы, обитающие в болотах, при этом, процесс питания осуществляется в основном в толще воды, так как “выгрызать” корм из древесины и другого растительного сырья микрофлоре не сподручно из-за лигнина и большой глубины залегания торфяно-илистого слоя.

Продуктами жизнедеятельности этих микроорганизмов является: болотный метан и другие газы, отравляющие болотный воздух и предающие ему характерный гнилостный запах.

Из-за пористости и волокнистости, унаследованных от растительного сырья, торф сгорает быстрее, чем уголь, и имеет теплоту сгорания, порядка 22 МДж/кг, для бурых углей этот показатель составляет около 20,5, для лучших коксующихся углей 36. Видим, что торф имеет более высокую теплотворную способность, чем древесина (17 МДж/кг), несмотря на более высокую зольность (древесина 1,5-2% против 10-20%), это связанно с более высоким содержанием лигнина, представляющего собой полифенольные и другие ароматические соединения, являющиеся наиболее калорийными компонентами древесного сырья.

В отличие от торфа, угли залегают на большой глубине (образование угля происходит на глубине не менее 150-200 метров), что приводит к более высокой плотности и, подчас, более низкой зольности. В состав золы, при этом входит больше малорастворимых в воде соединений: известь, глинозем, песок. В золе растительного сырья и торфа значительно больший процент составляют соли, оставшиеся от времени жизни растения и ионы, которые макромолекулы адсорбировали из грунтовых вод. При этом, из-за большой продолжительности образования (не менее нескольких миллионов лет) и высоких давления (а также, влияние тектонического тепла), все или почти все углеводы переходят в графитоподобную структуру углерода, а компоненты лигнина подвергаются деструкции до мономеров, сопровождающуюся декарбоксилированием (отрыв карбоксильной группы в виде диоксида углерода), дегидратацией и другим деструктивным превращениям.

Образовавшиеся мономеры представляют собой, в основном высококипящие жидкости, легко возгоняющиеся кристаллы и смолисто-полимерные структуры. Они образуют так называемую “каменноугольную смолу”, которая адсорбирована в пустотах графитовой структуры или заключена в микрокапсулы. При нагревании угля без доступа воздуха происходит десорбция и вскипание компонентов смолы, что приводит к разрыхлению структуры (становится как губка), смола при этом улетает, ее можно конденсировать в холодильнике, охлаждаемом водой. Каменноугольная смола содержит много ценных веществ, имеющих большое промышленное значение (бензол, ксилол, кумол, антрацен, фенантрен и др.). К сожалению, эти вещества выделяются в виде многокомпонентной смеси, которую очень трудно разделить с высокой чистой компонентов. Поэтому, каменноугольная смола используется для получения узких фракций богатых тем или иным компонентом, и используется для не особо ответственных производств (производство топливных присадок, некоторых взрывчатых веществ, в качестве растворителя и др.).

В отличие от торфа, в процессе образования углей, микроорганизмы и грунтовые воды играют намного меньшую роль. При этом, следует учесть, что граница между торфами и углями весьма условна и очень расплывчата. Считают, что если в структуре сохранились сколько-то молекул целлюлозы, значит это торф, если вся или почти вся целлюлоза перешла в углистую графитоподобную массу, значит это уголь. Многие залежи углей (особенно бурых) образовались из залежей торфа, путем их ухода на большую глубину в результате тектонических изменений. Как правило, чем древнее залежи угля, тем глубже они залегают и большую плотность имеют, характерный графитовый блеск таких углей значительно чище и ярче. Наиболее древний сорт углей – антрацит, на первый взгляд мало отличим от графита (теплота сгорания антрацита 35 МДж/кг). При этом, антрацит содержит соли практически только в виде соединений включения (размещение на атомном уровне между слоями атомов углерода в графитовой структуре), такие соединения носят название – клатратные комплексы, и характерны для графита.

Залежи графита, представляющие интерес для промышленности, образовались из залежей антрацита на глубине не менее 5-6 км, под влиянием тектонического тепла (500-800оС). При этом все органические соединения разложились до углерода, а высокое давление сформировало из углерода графитовую структуру. Существую залежи графита чисто вулканического происхождения.

Спорным является вопрос образования залежей алмазов, ибо они возможно, образовались из залежей графита, но на большой глубине и при высочайшем давлении, глубина образования алмазов, ни как не меньше 40-50 км и более. При этом не совсем понятно, как на такую глубину могли попасть залежи углей растительного происхождения. Поэтому, ученые склонны считать, что алмазы образовались при температуре расплавленной мантии (2000-4000оС) и давлении мантии (3000-5000 атм.) в пузырьках всплывающего шлака на стадии формирования земной коры (см. статью). При этом, обогащение шлака углеродом происходило за счет восстановления углерода из диоксида, расплавленными металлами мантии. Непонятно, только, почему углерод не растворился в металлах, вероятно, при столь высокой температуре, растворимость углерода в металлах не очень высока, или мантия уже насыщенна растворенным углеродом. Все-таки, мы еще очень мало знаем о своей планете. Ведь, самая глубокая шахта на сегодняшний день, это, как раз шахта по добыванию алмазов (южная Африка около 8000 метров под землей). Российскими учеными была достигнута глубина бурения около 13 километров, но, это было произведено в исследовательских целях и, насколько мне известно, сейчас данный проект закрыт из-за проблем с финансированием.

В целом, угли, большей частью, уже пережили свой золотой век (18-19-й и начало 20-го веков), нефть практически вытеснила их из химической промышленности, а атомная энергетика серьезно потеснила в выработке тепла и электроэнергии. Но, новые технологии использования углей и сейчас придают им вторую жизнь, хотя, разведанных запасов (вряд ли неразведанных много) угля на планете осталось на 200-300 лет (оптимистичная оценка) при нынешней добыче. При этом, следует учесть, что качество и рентабельность добычи углей постепенно падает. В частности, при сегодняшней технологии черной металлургии и ее потребностях, запасов коксующихся углей осталось лет на сто, что весьма озадачивает ученых поиском новых технологий их более экономичного и продуктивного использования. Но, об этом в другой раз.

ЦЕЛИ: Познакомить учащихся с видами каменного угля, свойствами и значением каменного угля, способам добычи.

Задачи: Коррекция логического мышления на основе упражнения в установлении сходства и отличия, закрепление знаний учащихся о строительных полезных ископаемых, привитие навыков работы с картой, с коллекцией, умение вычленятиь главное, навыки обобщения, развитие связной речи, познавательной активности, внимания, памяти.

Воспитывать уважение к профессии шахтёра, геолога, патриотическое воспитание.

ОБОРУДОВАНИЕ: коллекция, раздаточный материал.

СЛОВАРНАЯ РАБОТА: бурый уголь, антрацит, шахта, матовый, шахтер.

МЕТОДЫ И ПРИЁМЫ: беседа, рассказ, работа с тетрадью, загадки, с картой, с раздаточным материалом.

–мы продолжаем изучать неживую природу.

– в чем отличие живой природы от неживой?

-какие разделы неживой природы мы изучили?

-какой раздел неживой природы мы изучаем?

-какие группы полезных ископаемых вы знаете? Что к ним относится?

-почему назвали строительные полезные ископаемые?

-чем отличаются они от строительных материалов?

-что лишнее: мел, гранит, цемент, известняк?

-найди в коллекции полезных ископаемых и расскажи о…..граните, меле, мраморе, известняке.

-сравни по схеме свойства песка и глины.

-сравни гранит и мрамор (одинакового цвета). Как их различить?

-все перечисленные полезные ископаемые к какой группе относятся?

-какую группу полезных ископаемых мы изучаем? Почему их так назвали?

-найди в коллекции торф. Расскажи о свойствах и применении торфа.

Изучение новой темы. (презентация)

Он чёрный, блестящий, людям помощник настоящий

Он несёт в дома тепло, от него в домах светло, помогает плавить стали, делать краски и эмали.

Героем нашего урока сегодня будет вот этот невзрачный камень.

Что это за полезное ископаемое?

Мы проведём небольшое исследование и узнаем о каменном угле много нового.

Какое полезное ископаемое я должна взять, чтобы записать дату и тему урока на доске? (запись даты и темы на доске и в тетради)

( история появления угля в России)

250 лет назад русские войска шли в поход на Азов под руководством Петра Первого.

Армия шла в поход на конях, орудия тянули на быках – войска шли знойными степями. Чтобы избежать пожара в степи и не оставить животных без пищи (травы), солдатам был отдан приказ – на привалах обкладывать костры камнями. На одном из привалов солдаты обложили костёр чёрными камнями, найденными в овраге, когда костёр разгорелся – загорелись и камни.

Пётр Первый, когда ему показали эти странные камни, сказал: «Сей минерал, ежели не нам, то нашим потомкам полезен будет».

Слова его оказались пророческими. И уже при его жизни в России начались разведочные работы на уголь.

Месторождение каменного угля.

Что такое месторождение? ( место, где залегают полезные ископаемые)

Месторождения каменного угля на карте обозначаются чёрным квадратом. (работа с картой).

Наша Родина не только по запасам угля, но и по его добыче занимает одно из первых мест в мире.

Запасы угля в России размещены крайне неравномерно. Более всего приходится на ещё недостаточно освоенные районы Сибири и Дальнего Востока. В России более 200 месторождений каменного угля. Толщина угольных пластов бывает от нескольких сантиметров до 100 метров и более.

Практическая работа: «Свойства каменного угля.»

1. Возьмите кусок каменного угля. Он какой? (твердый)

Агрегатное состояние – твёрдое тело.

2.Попробуйте разломать его руками. Однако если уголь ударить молотком, то он расколется на несколько кусочков.

Какой можно сделать вывод? (твердый, но хрупкий)

3.Положите кусочек угля в стакан с водой. Что произойдёт? (утонет)

4.Сравните каменный уголь и торф.

Сходство – горючие полезные ископаемые, твёрдые.

Различие – торф лёгок, едва тонет в воде. А уголь тяжелее воды – тонет в воде.

В отличие от торфа, который вспыхивает практически сразу, каменный уголь разгорается очень долго. Поэтому опасны пожары на торфянниках. Загоревшись, горит долго ярким пламенем. При этом выделяется тепла, значительно больше, чем при горении торфа или дров.

Итог: Каменный уголь – твёрдый, хрупкий, чёрного цвета, в воде тонет, хорошо горит и выделяет тепло. ( запись в тетрадь)

Каменный уголь в зависимости от месторождения бывает разным. В природе встречается три вида каменного угля – бурый, обыкновенный каменный уголь и антрацит ( рассматривание коллекции).

БУРЫЙ УГОЛЬ. Зрелым называют яблоко и грушу, когда они полны соков. Про рожь говорят,-« рожь созрела», когда её пора убирать. Но, оказывается, и про каменный уголь тоже говорят,- «зрелый».

Бурые угли, рыхлые и более тусклые, их геологи называют незрелыми. Они не блестят, хуже горят.

Самым зрелым считают АНТРАЦИТ. Это самый лучший каменный уголь, самый крепкий и плотный, чёрного цвета, блестящий, почти не пачкает рук. При горении выделяется много тепла.

ОБЫКНОВЕННЫЙ КАМЕННЫЙ УГОЛЬ сероватого цвета, матовый (меньше блестит) и больше пачкает руки, че антрацит. Горит он хуже, чем антрацит, и меньше выделяет тепла.

Вывод: Бурый уголь – твёрдый , тёмно-бурый , рыхлый , более тусклый, не блестит, хуже горит

Антрацит – твёрдый, чёрный ,плотный , крепкий , блестящий , не пачкает рук , выделяет много тепла .

Обыкновенный каменный уголь – твёрдый, чёрный, менее плотный , хрупкий , матовый , пачкает руки.

Заполнение таблицы в рабочей тетради.

Образование каменного угля.

А почему его называют каменным? Каменный уголь очень твёрдый. Как камень. Долгое время считалось, что он сродни камню. Потому его так и назвали , но ведь камень не горит.

Каменный уголь – замечательный чёрный камень, в нём спрятано тепло и свет. Откуда же взялся каменный уголь?

Работа с учебником, чтение статьи с .111 учебника.

Из чего в древних болотах под тяжестью воды и земли, без доступа воздуха образовались толстые слои каменного угля?

Люди, раскалывая куски угля, часто натыкались на отпечатки листьев растений, коры деревьев. Это доказывает, что уголь образовался из остатков растений давно-давно. Каждый кусочек каменного угля – это своего рода музей, в котором хранятся остатки давно минувших времён

Каменный уголь добывают в разных местах. Пласты угля находятся не только на большой глубине. Некоторые из них выходят к поверхности земли.

Добыча угля из пластов, которые выходят на поверхность земли, проводится открытым способом. Открытый способ применяют, если пласты угля залегают неглубоко – не глубже 100 м. Верхний слой – почву, глину, песок – отодвигают в сторону и начинают добычу экскаваторами, вывозят самосвалами или строят специальную железную дорогу.

Если уголь залегает глубоко , строят шахту, в которой ведут подземную добычу. Самые глубокие шахты России ведут добычу угля до глубины 1200 м. Каменный уголь залегает также в земле большими пластами. Во многих местах глубоко в земле встречаются пласты толщиной 20-30 метров, а в некоторых местах они достигают 100 метров толщины. Добычу его ведут закрытым способом . Для добычи угля из глубины земли делают каменноугольные шахты.

Шахта-это глубокий вертикальный колодец с горизонтальными туннелями ,который доходит до пластов каменного угля. В шахте движутся специальные кабины. В них шахтёры спускаются под землю добывать уголь и поднимаются на поверхность после работы. От шахты во все стороны тянутся длинные подземные коридоры, в них уложены рельсы или конвейеры.

Работает в шахте- шахтёр .Это трудная профессия. Шахтёра отличает внутренняя собранность, повышенная дисциплина, внимательность, ответственность. Шахтёру необходим хороший слух и зрение, а также должен быть физически развит.

Каменный уголь стал первым топливом, на котором ездили первые паровозы.

Какое значение имеет уголь сейчас? (ответы учащихся)

Каменный уголь – ценное ископаемое топливо. Им отапливают помещения, его используют как топливо на фабриках и заводах, сжигают в топках электростанций.

-В особых печах уголь сильно нагревают без доступа воздуха. Из угля выделяется светильный газ и каменноугольная смола. Уголь становится намного легче и перестаёт блестеть. Это-кокс.

Кокс употребляют при выплавке чугуна из железной руды в доменных печах

( сковороды, утюги). Светильный газ раньше использовали для освещения улиц и домов. Сейчас он применяется как топливо на заводах.

-Из каменноугольной смолы получают краски, лекарства и много других полезных веществ.

О чём мы говорили сегодня на уроке?

-различия в свойствах видов угля (по коллекции)

Способы добычи каменного угля – открытый и закрытый

Бородинский угольный разрез. Красноярский крайОфициально – это слои накопления биомассы от лесов и растений, закоксованные под другими слоями. Или это были мощные древние торфяники (нижний самый толстый слой).

Эта картина слоев угля встречается повсеместно:

Назаровский угольный разрез. Два тонких слоя близко у поверхности

Основной слой с бурым углем выглядит не как беспорядочная масса с хаотично уложенными окаменевшими стволами древних деревьев. Пласт имеет четкие страты – множество слоев. Т.е официальная версия с древними деревьями не подходит. И не подходит еще по причине большого содержания серы в пластах бурого угля.

Таблица содержания некоторых химических элементов в углях, торфе, древесине и нефти.

Чтобы не вдумываться в смысл таблицы, напишу выводы из нее.1. Углерод. В древесине его меньше всего из перечисленных топливных источников. И непонятно (если принять во внимание традиционную версию образования углей), почему при накоплении органики (древесина или торф) в слоях количество углерода увеличивается. Противоречие, которое никто не объясняет.2. Азот и кислород. Азотистые соединения – это одни из строительных элементов древесины, растительности. И почему количество азота уменьшилось после превращении древесины или торфа в бурый уголь – опять непонятно. Опять противоречие.3. Сера. В древесине отсутствует какое-либо достаточное для накопления этого хим.элемента количество. Даже в торфе серы ничтожно мало по сравнению со слоями бурого и каменного угля. Откуда сера попадает в слои? Единственное предположение – сера в слоях была изначально. Смешалась с органикой? Но как-то странно концентрация серы в углях совпадает с содержанием серы в нефти.

Обычно сера бывает пиритной, сульфатной и органической. Как правило, превалирует пиритная сера. Сера, содержащаяся в углях, находится обычно в виде сульфатов магния, кальция и железа, железного колчедана (пиритная сера) и в виде органических серосодержащих соединений. Раздельно определяют, как правило, только сульфатную и сульфидную серу; органическая определяется как разность между количеством общей серы в угле и суммой сульфатной и сульфидной серы. Источник

Серный колчедан – почти постоянный спутник каменного угля и притом иногда в таком количестве, что делает его негодным к употреблению (напр. уголь Московского бассейна).

По этим данным выходит, что накопление органики (древесина или торф) не имеет отношения к углям. Образование бурых углей – абиогенный процесс. Но какой? Почему бурые угли расположены относительно неглубоко, а каменноугольные могут находиться на глубинах до двух километров?

Следующий вопрос: где все окаменелости растительного и животного мира в буроугольных пластах. Они должны быть массовые! Стволы, растения, скелеты и кости умерших животных – где они?

Находят отпечатки листьев лишь в вскрышных породах:

Окаменевший папоротник. Такие окаменевшие растения попадаются при добыче угля. Этот экземпляр добыт во время работы на шахте “Родинская” в Донбассе. Но к этим якобы окаменелостям мы вернемся ниже.

Это относится к пустой породе каменноугольных шахт. По бурому углю я ничего не нашел.

Области углеобразования. Большая часть угля находится в северном полушарии, отсутствует на экваторе и тропиках. Но ведь там наиболее приемлемый климат для накопления органики в древности. Нет и областей (в широтном виде) накопления на старых экваторах. Такое распределение явно связано с иной причиной.

Еще один вопрос. Почему это полезное горючее ископаемое не использовали в древности? Нет массовых описаний добычи и использования бурых углей. Первые упоминания про уголь относятся лишь к времени Петра I. Достать (докапаться до пласта) совсем не сложно. Это делают кустарным образом местные жители на Украине:

Есть и более масштабные добычи каменного угля открытым способом:

Уголь под 8-10 метрами глины. Для образования каменного угля геологи говорят нужно большое давление и температура. Здесь явно этого не было

Уголь мягкий, крошится.

При выкапывании колодцев обязательно должны были натыкаться на пласты и выяснить что они горят. Но история нам говорит о начале массовой добычи углей лишь в 19в.

А может быть, не было этих пластов до 19в.? Как не было в середине 19в. деревьев! Смотрите пустынные пейзажи Крыма и фотографии столыпинских переселенцев, которые забирались в глухие уголки Сибири обозами. А сейчас там непроходимая тайга. Это я про версию потопа 19в. Механизм его не ясен (если он все же был). Но вернемся к бурым углям.

Как думаете, что это за порода? Бурый уголь? Похоже, но не угадали. Это битумные пески.

Крупномасштабная добыча нефти из битумных песков в Канаде. До падения цен на нефть было рентабельным, даже прибыльным бизнесом. В среднем, из четырех тонн битумапроизводят только один баррель нефти.

Если не знать, то и не подумаешь, что здесь добывают нефть. Похоже на буроугольный разрез.

В селе Старунья (Ивано-Франковская обл.) нефть выходит на поверхность сама, создавая маленькие вулканы. Некоторые нефтяные вулканы горят!

Потом это все окаменеет и будет угольный пласт.

Так я к чему это веду? К тому, что нефть во время катаклизма, разлома земли вышла, разлилась. Но не окаменела в песках. А бурый уголь, возможно – тоже самое, но в меловых или иных отложениях. Там фракция до нефти была меньше чем песок. Каменное состояние углей говорит, что там замешано на меловых слоях. Возможно, протекли какие-то реакции и пласты превратились в камень.

Даже википедия пишет:Ископаемый уголь — полезное ископаемое, вид топлива, образовавшийся как из частей древних растений, и в значительной степени из битумных масс, излившихся на поверхность планеты, подвергшихся метаморфизму вследствие опускания на большие глубины под землю под высокими температурами и без доступа кислорода. Источник Но версия абиогенного происхождения бурых углей из разливов нефти нигде более не развивается.

Некоторые пишут, что эта версия не объясняет множество слоев бурого угля. Если учесть, что на поверхность выходили не только массы нефти, но и водно-грязевых источников, то чередование вполне возможно. Нефть и битум легче воды – они плавали на поверхности и осаждались и адсорбировались на породе в виде тонких слоев. Вот пример в сейсмоактивной зоне, в Японии:

Из разломов выходит вода. Она, конечно, не глубинная, но что мешает при более масштабных процессах выйти водам артезианских источников или подземных океанов и при выходе выкинуть на поверхность массы пород, перемеленных в глину, песок, известь, соль и т.д. Отложить страты за короткий период, а не миллионы лет. Я все больше склоняюсь, что в некоторых местах в определенные времена потоп мог быть вызван не прохождением волны с океана, а выходом водно-грязевых масс из недр Земли.

Источники:[Spoiler (click to open)]http://sibved.livejournal.com/200768.htmlhttps://new.vk.com/feed?w=wall178628732_2011http://forum.gp.dn.ua/viewtopic.php?f=33&t=2210http://chispa1707.livejournal.com/1698628.html

Отдельный вопрос – образование каменного угля

Комментарий в одной из статей от jonny3747:Уголь на Донбассе, это скорей всего смещение плит одна под другую, вместе со всеми лесами, папоротниками и т.д. Сам работал на глубинах больше 1 км. Пласты залегают под углом, как вроде одна плита под другую заползала. Между пластом угля и породы очень уж часто встречаются отпечатки растений, довольно много попадалось на глаза. И что интересно между твердой породой и углем есть тонкий прослоек еще как бы не породы но еще и не угля, крошится в руках, в отличии от породы имеет темный цвет и вот именно в нем часто отпечатки были.

Это наблюдение очень четко подходит под процесс роста пирографита в этих слоях. Скорее всего, такие автор и видел:

Вспоминаем окаменелости папоротника на фотографиях выше

Вот выдержки из монография «Неизвестный водород» и работы «История Земли без Каменноугольного периода»:

Опираясь на собственные исследования и целый ряд работ других ученых, авторы констатируют:«Учитывая признанную роль глубинных газов, … генетическую связь естественных углеродистых веществ с ювенильным водородно-метановым флюидом можно описать следующим образом.1. Из газофазной системы С-О-Н (метан, водород, диоксид углерода) могут быть синтезированы … углеродистые вещества – как в искусственных условиях, так и в природе…5. Пиролиз метана, разбавленного диоксидом углерода, в искусственных условиях приводит к синтезу жидких … углеводородов, а в природе – к образованию всего генетического ряда битумонозных веществ».

В процессе разложения метана в глубине совершенно естественным образом происходит образование сложных углеводородов! Происходит потому, что оказывается энергетически выгодным! И не только газообразных или жидких углеводородов, но и твердых!Метан и сейчас постоянно «сочится» в местах добычи каменного угля. Он может быть остаточным. А может быть и свидетельством продолжения процесса поступления паров углеводородов из недр.

Ну, вот теперь настало время разобраться с «главным козырем» версии органического происхождения бурого и каменного угля – наличием в них «углефицированных растительных остатков».Такие «углефицированные растительные остатки» находят в залежах угля в огромных количествах. Палеоботаники «уверенно определяют вид растений» в этих «остатках».Именно на основании обилия этих «остатков» сделан вывод о чуть ли не тропических условиях в громадных регионах нашей планеты и вывод о буйном расцвете растительного мира в Каменноугольный период.Но! При получении пиролитического графита путем пиролиза метана, разбавленного водородом, было установлено, что в стороне от газового потока в застойных зонах образуются дендритные формы, весьма похожие на «растительные остатки».

Образцы пиролитического графита с «растительными узорами» (из монографии «Неизвестный водород»)

Самый простой вывод, который вытекает из приведенных выше фотографий «углефицированных растительных форм», на самом деле представляющих из себя лишь формы пиролитического графита, будет таким: палеоботаникам теперь надо крепко думать.

А ученый мир продолжает писать диссертации о происхождении углей на основе биологического накопления слоев

1. Гидридные соединения в недрах нашей планеты, распадаются при нагревании (см. статью автора «Ждет ли Землю судьба Фаэтона. »), выделяя при этом водород, который в полном соответствии с законом Архимеда устремляется вверх – к поверхности Земли.2. На своем пути водород, благодаря высокой химической активности, взаимодействует с веществом недр, образуя различные соединения. В том числе и такие газообразные вещества как метан СН4, сероводород Н2S, аммиак Nh4, водяной пар Н2О и тому подобные.3. В условиях высоких температур и в присутствии других газов, входящих в состав флюидов недр, происходит постадийное разложение метана, что в полном соответствии с законами физической химии приводит к образованию газообразных углеводородов – в том числе и сложных.4. Поднимаясь как по имеющимся трещинам и разломам земной коры, так и образуя под давлением новые, эти углеводороды заполняют все доступные им полости в геологических породах. А из-за контакта с этими более холодными породами, газообразные углеводороды переходят в другое фазовое состояние и (в зависимости от состава и окружающих условий) образуют залежи жидких и твердых ископаемых – нефти, бурого и каменного угля, антрацита, графита и даже алмазов.5. В процессе образования твердых отложений в соответствии с далеко еще неизученными законами самоорганизации материи при соответствующих условиях происходит образование упорядоченных форм – в том числе напоминающих и формы живого мира.

И еще весьма любопытная деталь: до «Каменноугольного периода» – в конце Девона – климат довольно прохладный и засушливый, и после – в начале Перми – климат так же прохладный и засушливый. До «Каменноугольного периода» мы имеем «красный континент», и после имеем тот же «красный континент»…Возникает следующий закономерный вопрос: а был ли теплый «Каменноугольный период» вообще.

Не миллионолетний возраст каменноугольных и буроугольных пластов объясняет еще ряд странных артефактов, найденных в углях:

Железная кружка, найденная в угле возрастом в 300 млн. лет.

Зубчатая рейка в каменном угле

Источник: История Земли без Каменноугольного периода

Угли ископаемые – осадочная порода растительного происхождения. Угли ископаемые – это горючие полезные ископаемые, состоящие из углерода, кислорода, азота и водорода. Залегают в земной коре в виде пластов, имеют слоистую или зернистую текстуру цветом от коричневого до черного и плотностью от 1 до 1,7 г/см3.

Примерно 400 млн. лет назад в торфяных болотах, т.е. в среде без доступа кислорода накапливался торф (скопление остатков растение, подвергшихся неполному разложению), из которого собственно и образовались «сегодняшние» каменные угли. Преобразование торфа в каменный уголь происходило в течении многих миллионов лет. В анаэробных условиях, в так называемых залежах, накапливался углерод, а доля кислорода, азота, водорода снижалась этот процесс принято называть углефикацией. Основные и главные условия для процесса углефикации это высокая температура, давление и время. В России принято выделять следующие стадии углефикации: буроугольная, каменноугольная, антрацитовая и графитовая, а по свойствам делить уголь на бурый, каменный и антрацит.

Как отличить хороший уголь от плохого?

В первую очередь определить рабочую влажность угля. Чем больше влаги в угле, тем хуже его энергетические свойства. Так в бурых углях содержание влаги достигает 60% вследствие чего он имеет более низкую теплоту сгорания по сравнению с каменным углем, в каменном угле содержание влаги 4-15%, что позволяет дать теплоту сгорания 10-30 МДж/кг

Так же важно знать, что при сгорании угля образуется сернистый газ (Оксид серы) Правда, угли большинства бассейнов содержат немного серы (около 1%), но в некоторых бассейнах до3-6%

Некоторые виды бурого угля содержат большое количество смолы и горного воска.

Каменный уголь служит для сжигания в отопительных системах различных типов. Уголь топят ровно и длительное время поддерживает тепло. Уголь каменный используют как энергетическое и бытовое топливо, а так же применяется как сырье для металлургической промышленности. От глубины залегания каменного угля, зависит способ его добычи. Если глубина залегания менее ста метров, то разработка ведется открытым шахтным способом.На территории Российской Федерации глубина самых глубоких шахт более 1200 метров.Характеристики каменного угля различны и зависят от места добычи. Для выбора подходящей марки и вида каменного угля необходимо ознакомиться с характеристиками. Основными характеристиками, которые определяют качество каменного угля, являются: влажность, теплота сгорания, содержание серы, зольность и выход летучих веществ.

Сорт каменного угля определяется размером куска и марки.

Сортомарки – это условное разделение углей по их свойствам, удовлетворяющим те или иные потребности. Поэтому их (сортомарок) может быть значительное количество. Наиболее универсальной является классификация по генетическим и технологическим параметрам. Но она рассчитана на общую оценку углей. Для обозначения сортов углей, предназначаемых для использования в теплоэнергетике используют следующую схему.

Сорт = «марка» + «размер кусков»

Классификация углей по маркам

А – антрацитБ – бурыйГ – газовыйД – длиннопламенныйЖ – жирныйК – коксовыйОС – отощенный спекающийсяСС – слабоспекающийсяТ – тощий

В конце названия марки угля может стоять аббревиатура ОК (ОК1, ОК2), обозначающая степень окисления.

Также, в зависимости от степени обогащения угли делятся на концентраты, промпродукты и шламы.

Концентраты, как правило, используются в котельных и для получения электроэнергии.Промпродукты обычно идут на нужды металлургии.Из шламов можно изготавливать брикеты и продавать в розницу населению для личного использования.

В зависимости от степени углефикации (метаморфизма) существуют бурые угли, каменные угли и антрациты. Самая низкая теплота сгорания у бурых углей, а самая высокая – у антрацитов.Наиболее выгодное отношение цены и удельной теплоты сгорания имеют каменные угли.

Марки угля Д, Г и антрациты находят свое применение, как правило, в котельных, т.к. они могут гореть без поддува.

Марки угля СС, ОС, Т применяются для получения электрической энергии, т.к. они имеют большую теплоту сгорания, но сжигание данного вида углей связано с технологическими трудностями, которые оправданы лишь в случае необходимости большого количества угля.

В черной металлургии используются обычно марки угля Г, Ж для производства сталей и чугуна.По маркировкам углей можно сразу определить их фракцию.

Классификация углей по размеру кусков

Группа Класс Условное обозначение Пределы крупности кусков
нижний верхний
Сортовые Плитный П 100 (80) 300
Крупный кулак К 50 (40) 100 (80)
Орех О 25 (20) 50 (40)
Мелкий М 13 (10) 25 (20)
Семечка С 6 (5,8) 13 (10)
Штыб Ш 0 6 (5,8)
Совмещенный и отсевы Крупный с плитным ПК 50 (40) 300
Орех с крупным КО 25 (20) 100 (80)
Мелкий с орехом ОМ 13 (10) 50 (40)
Семечко с мелким МС 6 (5,8) 25 (20)
Семечко со штыбом СШ 0 13 (10)
Мелкий с семечком и штыбом МСШ 0 25 (20)
Орех с мелким, семечком и штыбом ОМСШ 0 50 (40)
Рядовой Р 0 300

Фракция марки угля определяется исходя из меньшего значения самой мелкой фракции и большего значения самой крупной фракции, указанной в названии марки угля. Так, например, фракция марки ДКОМ (К – 50-100, О – 25-50, М – 13-25) составляет 13-100 мм.

Например уголь сорта ГР. Это значит по марочному составу – газовый, а по грансоставу рядовой (размер кусков 0-200; 300 мм). Причем, в данном случае процентное содержание конкретных классов не регламентируется. Это может быть уголь состоящий из 90% крупных обломков и 10% штыба и наоборот. Если уголь обозначен ТПК то тощие угли сортированные, с размером кусков от 50 (40) до 300мм. Содержание мелких (менее 50 мм) обломков не должно превышать 15%.

источник

Adblock
detector