Как образовался каменный уголь – сообщение доклад

Образование каменного угля (биология): особенности, свойства и виды

Каменный уголь известен с давних времён. Ещё Ломоносов в своё время писал работы о возникновении каменного угля. Образование каменного угля изучено многими учёными уже вдоль и поперёк. Даже для подрастающего поколения данный процесс уже не является чем-то неизвестным, т.к. на уроках по природоведению довольно простым и понятным языком объясняются все моменты этого процесса.

Значимость каменного угля

Говоря о каменном угле, нельзя не задеть такую тему, как его значимость в жизни человека. И ведь действительно, его область применения довольно большая. К примеру, благодаря сжижению каменного угля можно получить топливо высокого качества. Но и это далеко не всё. Довольно часто на кухнях можно увидеть на полу линолеум. Сложно поверить, но и в его состав он входит. Помимо этого, уголь используется для создания красок, растворителей и лаков.

Но и здесь список применения угля не заканчивается. Внизу представлен полный список применения данной породы.

1. Из него человек добывает серу, а также цинк и свинец.
2. Уголь в процессе сгорания становится золой. В дальнейшем её используют для создания строительных материалов.
3. Из него делают графит. Именно он и является основной составляющей карандашей.

Образование каменного угля

Теперь пора поговорить собственно о теме данной статьи. Как же происходит образование каменного угля? Биология понятным и простым языком отвечает на данный вопрос. Сам по себе процесс довольно долгий. Должен пройти не один десяток лет, чтобы на конкретной территории мог возникнуть уголь. Местом для его образования является болото. Мхи, различные сучки и листья зачастую не успевают полностью разложиться. В итоге постепенно эта масса превращается в торф. За время всего этого процесса болотистая местность может несколько раз покрыться песком или илом. За счёт этого торф теряет часть воды, которая в нём содержалась. На этом образование каменного угля переходит во вторую стадию.

Виды угля, известные в биологии

Большое заблуждение считать, что у данной породы существует только лишь один-единственный вид. Помимо каменного угля существует ещё два вида. О них и будет идти речь.

Итак, первый вид – это антрацит. Это самый твёрдый вид угля. Его особенность заключается в высокой температуре сгорания. Данный вид добывают на достаточно большой глубине. Для его добычи строятся шахты.

Что такое вообще температура горения? Если объяснять простым и понятным языком – это температура, при которой начинается возгорание топлива, в нашем случае – угля. Каменный уголь начинает гореть при температуре четыреста семьдесят градусов. Бурый уголь начинает гореть при температуре триста семьдесят градусов. Следовательно, заставить его гореть намного проще, чем каменный. Но от каменного будет более высокая теплоотдача. А там, где уголь используется как топливо для отопления, этот фактор является самым важным.

Где добывают уголь

Процесс образования каменного угля теперь понятен. Но где же его добывают? Место, где есть залежи каменного угля, называется бассейном. Огромное количество таких бассейнов раскидано по всему миру. Существует рейтинг стран по залежам исследуемой в этой статье породы. На первом месте – Соединённые Штаты Америки. Процент залежей угля в этой стране составляет двадцать три процента. На втором месте – Российская Федерация: тринадцать процентов. А тройку лидеров замыкает Китай – одиннадцать процентов.

Самым большим угольным бассейном в России считается Кузнецкий бассейн.

Способы добычи каменного угля

Образование каменного угля – длительный процесс. Да и его добыча – процесс также небыстрый. Не сразу люди научились добывать породу с глубин земли. Шло время, создавалась техника для таких работ. Придумывались различные сооружения и инструменты. Также были придуманы виды добычи. Как раз о них и пойдёт в дальнейшем речь.

1. Открытый способ. Данный способ применяется только тогда, когда залежи породы находятся неглубоко. Первым делом проводится анализ почвы на твёрдость. Если поверхность мягкая, то из техники понадобятся только бульдозер и скрепер. Если слой твёрдый, то необходимо использование экскаваторов и драглайнов. Слой, который пролегает над слоем угля, взрывают.
2. Следующий способ – закрытый. Вот как раз для этого способа и строятся шахты. Шахты строятся, если залежи угля находятся на глубине сорока пяти метров и более.

Добыча этой породы – сложная и опасная работа, особенно когда добыча идёт внутри шахт. Довольно часты случаи взрывов в шахтах и другие чрезвычайные ситуации. Работу шахтёров нельзя переоценить. Благодаря труду этих людей, в домах всегда тепло и развивается промышленность всей страны.

Образование каменного угля (5 класс): биология в школах

Многие взрослые и те, кто недавно окончил школу, помнят уроки биологии. Практически у всех учеников школ было время, когда им задавали писать доклад на тему “Образование каменного угля”. 5 класс как раз и является тем временем. Учебники по биологии являлись незаменимым помощником в этом интересном деле. Сейчас огромный поток информации поступает из СМИ. Много статей существует на данную тему. Возможно, наша статья станет ещё одним полезным источником знаний для подрастающего поколения и его родителей.

В данной статье был подробно описан такой процесс, как образование каменного угля. План для своего доклада можно легко составить благодаря прочтению информации, которая здесь представлена. Будет очень хорошо, если после прочтения данной статьи возникнет сильный интерес к изучению биологии. Эта наука важна и интересна. Благодаря ей можно узнать не только о возникновении данной породы, но и много других, не менее интересных вещей.

Доклад-сообщение Уголь полезные ископаемые 3, 4, 5 класс

Уголь – полезное ископаемое, образовавшееся вследствие разложения погибших растений. Углём пользовались ещё наши предки. И до сих пор это полезное ископаемое широко используется. Образно считают, что в чёрном камне законсервирована солнечная энергия.

Виды угля

Существует три вида угля. Все они залегают пластами в недрах Земли.

1. Антрациты. По своей структуре этот вид очень твёрдый, имеет самую высокую температуру сгорания. Залежи этого угля находятся очень глубоко под землёй.

2. Каменный уголь. Это самая распространённая разновидность угля в деятельности человека. Им топят печки, из него получают искусственный графит, жидкое топливо, краски, смазочные масла. Добывается как открытым способом, так и закрытым, в шахтах.

3. Бурый уголь. Сорт образовался из остатков торфа позже всех, поэтому он считается самым молодым. Особенность его в том, что у него очень низкая температура сгорания.

Методы добычи угля

Насколько глубоко под землёй находятся пласты, напрямую будет влиять на способ его добычи. Всего два способа:

• Открытый способ применяется, когда порода находится не глубоко. Перед тем, как приступить к добыче, проводится анализ почвы на твёрдость, выясняется, насколько выветриваема почва и толщина покрывающего слоя. Отталкиваясь от этого, пригоняется техника для копания. Бульдозеры и скреперы пригоняют для вскапывания мягкого грунта. Экскаваторы и драглайны для толстого слоя. Производят взрыв мощного слоя породы.
• Закрытый способ применяют, когда уголь находится глубоко. Для добычи строят штольни и шахты. Если глубина достигает более 45 метров, строят шахтные стволы. От неё ведут штольни – горизонтальные тоннели.

Такой способ имеет две системы добычи ископаемого: длинными очистными забоями или же камерно-столбовая. Вторая система менее экономична. Первая гораздо безопаснее и эффективнее. Благодаря ей можно извлекать до 79 процентов угля и равномерно доставить его на поверхность.

Происхождение полезного ископаемого

Когда давно на нашей планете был влажный тёплый климат, в котором развивалась разная растительность. Именно из неё и образовался каменный уголь. Под мощным прессом воды, пород и песка, растительность медленно разлагалась. Вся эта масса начала затвердевать под воздействием огромных температур, после чего всё превратилось в привычный для нас каменный уголь.

Крупные месторождения угля

Угольным бассейном называют место, где залегает уголь. Во всём мире насчитывается свыше 3,5 тыс. угольных бассейнов. Суммарно площадь всех бассейнов занимает 14,9 % земной суши. Страной, в которой больше всего находится залежей угля, является США. Мировой запас там составляет 23%. Следующей страной является Россия, в которой находится около 13% мирового запас. С 11 процентами следующим третьим лидером идёт Китай. В Соединённых Штатах, Аппалачский бассейн – место, с самыми крупными залежами во всём мире. 1600 миллиардов тонн – запасы этого месторождения.

В нашей стране самым большим бассейном является Кузнецкий. Место положения – Кемеровская область. По его запасам насчитывают около 640 млрд. тонн.

Использование угля

Область использования полезного ископаемого огромна

• Из него добывают свиней, серу, ванадий, цинк.
• Его применяют в качестве топлива.
• Расходуется для выплавки металлов.
• Из угля выводятся вещества, которые необходимы для производства лаков и красок, а так же других продуктов – бензол и ксилол.
• Его сжигают и получают жидкое топливо.

На сегодняшний день, в результате хим. обработки, изготавливают более 400 различных видов промышленных продуктов.

Доклад Уголь полезные ископаемые сообщение

Природное полезное ископаемое, такое как уголь, использовали, с древних времен и по сей, день в качестве незаменимого топлива. Цвет характерный ему от черного к серо-черному, иного преобладает глянцевый блеск. Размер и форма преобладает разнообразная от мелкого размера к крупному размеру угля.

Как образуется уголь?

Начало его лежит глубоко под землей. А начало образования угля произошло из-за остатков древних растений, которые находились очень глубоко под земле, это было более 300 миллионов лет тому назад. Так как растения находились, под толстым слоем земли без поступления воздуха и на него воздействовала, довольно большая температуры, постепенно эти растения начинали приобретать вид в торфа. По истечению не малого времени, торф терял влагу и газ, и подвергался прессованию, постепенно приобретал вид и свойства угля.

Из чего состоит уголь?

В состав угля входит углерод, водород, кислород, зола и сера. Уголь хоть и выглядит довольно крепким, но являться очень хрупким и легко разбивается на маленькие кусочки. Для того чтобы уголь дошел до людей, для этого понадобиться приложить не мало усилий и времени.

В случае если уголь расположен не глубоко под землей, а можно сказать что на поверхности, то его могли, добывать на поверхности не подгружаясь, под землю. Его вывозят при помощи специальной техники. А если уголь находиться на глубине более одного километра, то в таком случае его добывают при помощи подземных шахт, где с помощью шахтеров уголь добывается и отправляется в реализацию для дальнейшего его использования по назначению.

Делая вывод, можно сказать, что такое природное ископаемое как уголь, очень ценное и нужное. Его используют в бытовых условия для отопления многих помещений, а так же государственных предприятий, а так же это ископаемое применяют в металлургии и химической промышленности. Это черное золото для человечества просто незаменимое.

3, 4, 5 класс, окружающий мир

Уголь полезные ископаемые

Популярные темы сообщений

Большинство многолетних травянистых растений, к которым относятся ягоды, имеют свои особенности и являются предметом интереса для людей.

Основание города произошло в 1783 году в соответствии с указом Екатерины II в удобнейшем месте на берегу Чёрного моря как база для российского флота. До этого здесь располагалась небольшая татарская деревня Ахтияр.

Сон должен быть здоровым, ведь он необходимое условие хорошего душевного и физического состояния. Люди проводят третью часть жизни во сне. Нужно соблюдать определенные условия, чтобы сделать его полезным отдыхом для организма.

Доклад на тему Уголь полезные ископаемое сообщение

Каменный уголь является полезным ископаемым, добывающимся по всему миру. Это осадочная порода, сформированная и расположенная в пласте земной коры. Начало образования угля ученые относят ко времени палеозойской эры, которая протекала на Земле около 300 миллионов лет назад.

Для формирования этого ресурса требуется огромное количество растений и полость с ограниченным доступом кислорода. В таких условиях отмершие растения начинают спрессовываться, не успевая подвергаться процессу гниения – так образуется торф. Идеальным местом для этого процесса являются болота.

Торф под своей массой все больше начинает утопать в землю, еще сильнее увеличивая ограниченность кислорода. С продолжением протекания этого процесса торфяная масса лишается и воды, после чего она начинает формироваться в угольный пласт. Этот процесс протекает невероятно большое количество времени.

Уголь имеет несколько разновидностей, отличающихся по химическому составу и времени залегания в толще Земли. Самым молодым видом угля является бурый. Средняя глубина его залегания составляет 1 км. Он самый плохой по качеству, т.к. содержит около 40% воды и содержит немалое количество летучих органических веществ. Его легко поджечь, но его КПД очень низок.

Каменный (черный) уголь имеет глубину залегания до 3 км. Воды в нем всего около 10%, а вот содержание углерода более 75%. За счет дефицита влаги он выдает гораздо больше тепла, чем бурый.

И, наконец, антрацит – самая древняя порода, залегающая на 5 км. Содержание воды в нем практически нулевое. Он плохо воспламеняется, зато выдает невероятно много тепла при горении. Оказавшись в более суровых условиях, антрацит превращается в шунтит, а при воздействии на него высоких температур – в графит. Если антрацит находится под большим давлением, то его химическая структура превращает уголь в алмаз.

Наиболее богатыми на залежи угля государствами являются США (23%), Российская Федерация (13%) и Китай (11%). В большинстве случаев добыча этого полезного ископаемого ведется открытым способом в карьерах (если залегает неглубоко) и закрытым, строя под землей угледобывающие шахты.

Сообщение 2

Уголь – это горючая порода органического происхождения, состоящая в основном из углерода, водорода и кислорода, с меньшим количеством азота, серы и других элементов. Постоянное количество воды всегда присутствует, равно как и зерна неорганического вещества, которые образуют негорючий остаток, известный как зола.

Уголь образуется за счет накопления и разложения органических остатков растительного происхождения. Захоронение и деградация растительного материала сопровождается обширными биохимическими реакциями, приводящими к образованию торфа. Совокупные эффекты времени, температуры и давления приводят к коактивации – к разработке угля из торфа.

Степень углизации, называемая раком угля, увеличивается от лигнита (бурый уголь) через суббитуминозный уголь, битуминозный уголь и антрацит (также известный как черный уголь). С увеличением ранга происходит снижение содержания воды и увеличение содержания углерода.

Основными видами использования угля являются, как топливо в производстве электроэнергии (черный и немного бурый уголь) для производства кокса (некоторые виды черного угля), который используется в производстве чугуна и стали.

Другие виды использования черного угля включают:

• производство цемента;
• другое производство (используется как источник тепла);
• изготовление пластмасс.

Коричневый уголь также используется для производства брикетов для внутреннего отопления.

В 1997 году мировое производство черного угля составляло примерно 3,8 млрд. Тонн; Австралия была шестым по величине производителем, внося 220 млн. Тонн (6%). Основными производителями являются США и Китай (60%).

Большая часть черного угля Австралии добывается в Нью-Южном Уэльсе и Квинсленде, причем примерно 70% этого экспорта экспортируется, главным образом в Японию, что делает Австралию крупнейшим в мире экспортером черного угля. В 1997 году в Австралии (Виктория) было добыто около 60 тонн бурого угля, главным образом для местной энергетики.

Уголь и полезные ископаемые. Уголь является одним из самых распространенных видов ископаемого топлива в мире. Он имеет много важных применений, наиболее существенно в производстве электроэнергии, производстве стали и цемента, а также в технологическом отоплении. Среди стран Канада занимает первое место в рейтинге угля по запасам угля – около 37 миллиардов тонн. Большинство этих запасов находятся в провинции Альберта.

Чистый уголь Альберты. Уголь представляет собой горючую осадочную породу с более чем 50-процентным органическим веществом. Уголь встречается во многих формациях в центральной и южной Альберте с более низким содержанием углекислого газа в районе равнины, переходя на более высокие угли в горном регионе.

Уголь Альберты состоит в основном из битуминозных и суббитуминозных форм. Уголь, добываемый в Альберте, как правило, является низким содержанием серы и, следовательно, сгорает относительно чисто по сравнению со многими углями, добытыми в других частях мира.

Общая рыночная добыча угля в Альберте в 2010 году составила 35 миллионов тонн, большая часть из которых – суббитуминозный уголь, предназначенный для электростанций на шахте.

Методы извлечения угля. Большая часть угля Альберты добывается с использованием методов поверхностного добычи. С открытым карьером, по мере развития горных разработок, ямы расширяются и углубляются. Как правило, несколько разных ямок разрабатываются один за другим.

Разрушение шахты – это то, где угольные пласты довольно горизонтальны и близки к поверхности. Большая техника выставляет и извлекает уголь в ряд рядов, называемых полосами.

Неэнергетические минералы. Существует несколько полезных ископаемых, раскопанных и добытых в четырех крупных карьерах в Альберте для использования, кроме производства энергии. Некоторые из этих неэнергетических минералов включают:

• аммонит;
• Бриллианты;
• золото;
• железо и магнетит;
• известняк и другой строительный камень;
• поваренная соль;
• песок, гравий, глина и сланцы;
• сера.

Соль и известняк продолжают оставаться ведущими нетопливными минералами, произведенными в Альберте.

Картинка к сообщению Уголь полезные ископаемые

Популярные сегодня темы

Существует понятие «7 чудес света». Оно несёт в себе определение постройкам, созданными человеком и несущих в себе величественность. За все времена человечества таких чудес было всего 7, и пр

Землепользование — использование человеком территории и её ресурсов для жизни и хозяйственной деятельности. Традиционным является использование земель под пашни, пастбища, сады и огороды, пла

Официально-деловой стиль речи (далее – ОДС), наряду с тремя другими стилями – художественным, научным и публицистическим, – принадлежит к четырем основным функциональным стилям речи русског

Рождение русского человека, который навсегда вошёл в историю, произошло примерно с 1510 по 1530 года. Точная дата так и осталась неизвестной. Предположительно это случилось в Калужской губерн

Лес – это дом для многих животных и птиц. Ниже расскажу о некоторых из них. 1. Лось – самый большой из обитающих в наши дни оленей. После бизона, это второе по размеру

Реферат: Каменный уголь

Два десятилетия подряд уголь находился в тени нефтяного бума. Горы не находившего сбыт угля росли в небо. Закрывались многочисленные шахты, сотни тысяч горняков теряли свое рабочее место. Район Аппалачей США, когда-то цветущий угольный бассейн , превратился в один из наиболее мрачных районов бедствий. Беспорядочный, проходящий под нажимом монополий переход на дешевую, импортированную – в основном с Ближнего Востока – нефть обрек уголь на роль “золушки”, лишенной будущего. Однако это не произошло в ряде стран, в том числе и в бывшем СССР, которые учитывали преимущества энергоструктуры, опирающейся на национальные ресурсы.

Угольные запасы рассредоточены по всему миру. Большинство промышленных стран ими не обделено. Землю опоясывают две богатые угольные зоны. Одна простирается через страны бывшего СССР, через Китай, Северную Америку до Центральной Европы. Другая, более узкая и менее богатая, идет от Южной Бразилии через Южную Африку в Восточную Австралию. Наиболее значительные залежи каменного угля находятся в странах бывшего СССР, США и Китае. Каменный уголь доминирует на западе Европы. Главные каменноугольные бассейны в Евразии: Южный Уэльс, Валансьен-Льеж, Саарско-Лотаргинский, Рурский, Астурийский, Кизеловский, Донецкий, Таймырский, Тунгусский, Южно-Якутский, Фуньшуньский; в Африке: Джерада, Абадла, Энугу, Уанки, Витбанк; в Австралии: Большая Синклиналь, Новый Южный Уэльс; в Северной Америке: Грин-Ривер, Юннта, Сан-Хуан-Ривер, Западный, Иллинойский, Аппалачский, Сабинас, Техасский, Пенсильванский; в Южной Америке: Караре, Хунин, Санта-Катарина, Консепсьон. На Украине следует отметить Львовско-Волынский бассейн и богатый месторождениями Донбасс.

Уголь – это остатки растений, погибших многие миллионы лет назад, гниение которых было прервано в результате прекращения доступа воздуха. Поэтому они не смогли отдать в атмосферу отобранный у нее углерод. Доступ воздуха прекращался особенно резко там, где болота и заболоченные леса опускались в результате тектонических подвижек и изменения климатических условий и покрывались сверху другими веществами. При этом растительные останки превращались под воздействием бактерий и грибов ( углефицировались) в торф и дальше в бурый уголь, каменный уголь, антрацит и графит. По составу основного компонента – органического вещества угли подразделяются на три генетические группы: гумолиты, сапропелиты, сапрогумолиты. Преобладают гумолиты, исходным материалом которых явились остатки высших наземных растений. Отложение их произошло преимущественно в болотах, занимавших низменное побережье морей, заливов, лагун, пресноводных бассейнов. Накапливающийся растительный материал в результате биохимического разложения перерабатывался в торф, при этом значительное влияние оказывали обводнённость и химический состав водной среды. Содержание углерода в каменном угле колеблется от 75 до 90 процентов. Точный состав обуславливается месторасположением и условиями преобразования угля. Минеральные примеси находятся либо в тонкодисперсном состоянии в органической массе, либо в виде тончайших прослоек и линз, а также кристаллов иконреций . Источником минеральных примесей в ископаем ых углях могут быть неорганические части растений – углеобразователей, минеральные новообразования, выпадающие из растворов вод, циркулирующих в торфяниках и т.д. Состав минеральных примесей – кварц, глинистые минералы, полевые шпаты, пирит, марказит, карбонаты и другие соединения, содержащие Большая часть минеральный примесей при сжигании превращается в золу.

В результате длительного воздействия повышенных температур и давления бурые угли преобразуются в каменные угли, а последние – в антрациты. Необратимый процесс постепенного изменения химического состава, физических и технологических свойств органического вещества на стадии превращения от бурых углей до антрацитов носит название метаморфизма углей. Структурно-молекулярная перестройка органического вещества при метаморфизме сопровождается последовательным повышением в угле относительного содержания углерода, снижением содержания кислорода, выхода летучих веществ; изменяются содержание водорода, теплота сгорания, твердость, плотность, хрупкость, оптичность, электричность и др. физические свойства. Каменные угли на средних стадиях метаморфизма приобретают спекающие свойства – способность гелифицированных и липоидных компонентов органического вещества переходить при нагревании в определенных условиях в пластическое состояние и образовывать пористый монолит – кокс. В зонах аэрации и активного действия подземных вод вблизи поверхности Земли угли подвергаются окислению. По своему воздействию на химический состав и физические свойства окисление имеет обратную направленность по сравнению с метаморфизмом : уголь утрачивает прочностные свойства и спекаемость ; в нем возрастает относительное содержание кислорода, снижается количество углерода, увеличивается влажность и зольность, резко снижается теплота сгорания. Глубина окисления ископаемых углей в зависимости от современного и древнего рельефа, положения зеркала грунтовых вод, характера климатических условий, вещественного состава и метаморфизма колеблется от 0 до 100 метров по вертикали.

Удельный вес каменного угля 1,2 – 1,5 г/см 3 ,теплота сгорания 35000 кДж/кг. Каменный уголь считается пригодным для технологического использования если после сгорания зола составляет 30% или менее. Примитивная добыча ископаемых углей известна с древнейших времён (Китай, Греция). Существенную роль в качестве топлива уголь стал играть в Англии в 17 веке. Становление угольной промышленности связано с использованием углей, как кокса при выплавке чугуна. Начиная с 19 века крупный потребитель угля – транспорт. Основные направления промышленного использования угля : производство электроэнергии, металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, получение при химической переработке разнообразных (до 300 наименований) продуктов. Возрастает потребление углей для получения высокоуглеродистых углеграфитовых конструкционных материалов, горного воска, пластических масс, синтетического, жидкого и газообразного высококалорийного топлива, ароматических продуктов путём гидрогенизации, высоко азотистых кислот для удобрений. Получаемый из каменного угля кокс, необходим в больших количествах металлургической промышленности.

Получение кокса осуществляется на коксохимических заводах. Каменный уголь подвергается сухой перегонке (коксованию) путём нагревания в специальных коксовых печах без доступа воздуха до температуры С. При этом получается кокс – твердое пористое вещество. Кроме кокса при сухой перегонке каменного угля образуются также летучие продукты, при охлаждении которых до 25-75 С образуется каменноугольная смола, аммиачная вода и газообразные продукты. Каменноугольная смола подвергается фракционной перегонке, в результате чего получают несколько фракций:

– легкое масло (температура кипения до 170 С) в нем содержится ароматические углеводороды (бензол, толуол, кислоты и др. вещества;

– среднее масло (температура кипения 170-230 С). Это фенолы, нафталин;

– тяжелое масло ( температура кипения 230-270 С). Это нафталин и его гомологи

– антраценовое масло – антрацен, фенатрен и др.

В состав газообразных продуктов (коксового газа) входят бензол, толуол, ксиолы, фенол , аммиак и другие вещества. Из коксового газа после очистки от аммиака, сероводорода и цианистых соединений извлекают сырой бензол, из которого выделяют отдельные углеводороды и ряд других ценных веществ.

Аморфный углерод в виде каменного угля, а также многие соединения углероды играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля выделяется тепло, которое используется для отопления, изготовления пищи и для многих производственных процессов. Большая же часть получаемого тепла превращается в другие виды энергии и затрачивается на совершение механической работы.

Каменный уголь – твердое горючее, полезное ископаемое растительного происхождения. Он представляет собой плотную породу черного, иногда темно-серого цвета с блестящей матовой поверхностью. Содержит 75-97% углерода, 1,5-5,7% водорода, 1,5-15% кислорода, 0,5-4% серы, до 1,5% азота, 2-45% летучих веществ, количество влаги колеблется от 4 до 14%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменного угля не менее 238МДж/кг.

Каменный уголь образуется из продуктов разложения органических веществ высших растений, претерпевших изменения в условиях давления различных пород земной коры и под воздействием температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменный уголь увеличивает содержание углерода и одновременно уменьшает количество кислорода, водорода, летучих веществ. Изменяется также теплота сгорания угля.

Характерные физические свойства каменного угля:

– содержание углерода (С,%) – 75-97;

– плотность (г/см 3 ) – 1,28-1,53;

– механическая прочность (кг/см 2 ) – 40-300;

– удельная теплоемкость С (Ккал/г град) – 026-032;

– коэффициент преломления света – 1,82-2,04.

Наиболее крупные по объему добычи месторождения каменного угля в мире это Тунгусский, Кузнецкий, Печорский бассейны – в России; Карагандинский – в Казахстане; Аппалачский и Пенсильванский бассейны – в США; Рурский – в Германии; Большой Хуанхэ – в Китае; Южно-Уельский – в Великобритании; Валансьен – во Франции и др.

Применение каменного угля многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Угольная, коксохимическая промышленность, отрасли тяжелой промышленности осуществляют переработку каменного угля методом коксования. Коксование- промышленный метод переработки угля путем нагревания до 950-1050 С без доступа воздуха. Основынми коксохимическими продуктами являются: коксовый газ, продукты переработки сырого бензола, каменноугольной смолы, аммиака.

Из коксового газа углеводороды извлекают промывкой в скрубберах жидкими поглотительными маслами. После отгонки от масла, разгонки из фракции, очистки и повторной ректификации получают чистые товарные продукты, как-то: бензол, толуол, ксилолы и др. Из непредельных соединений, содержащихся в сыром бензоле, получают кумароновые смолы, использующиеся для производства лаков, красок, линолеума и в резиновой промышленности. Перспективным сырьем является также циклопентадиен, который также получают из каменного угля. Каменный уголь – сырье для получения нафталина и других индивидуальных ароматических углеводородов. Важнейшими продуктами переработки являются пиридиновые основания и фенолы.

Путем переработки в общей сложности можно получить более 400 различных продуктов, стоимость которых, по сравнению ,со стоимостью самого угля, возрастает в 20-25 раз, а побочные продукты, получаемые на коксохимических заводах, превосходят стоимость самого кокса.

Очень перспективным является сжигание (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива. Для производства 1т нефти расходуется 2-3т каменного угля. Из каменных углей получают искусственный графит. Используются они в качестве неорганического сырья. При переработке каменного угля из него в промышленных масштабах извлекают ванадий, германий, серу, галлий, молибден, цинк, свинец. Зола от сжигания углей, отходы добычи и переработки используются в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорного сырья, глинозема, абразивов. С целью оптимального использования угля производится его обогащение (удаление минеральных примесей).

Каменный уголь содержит до 97% углерода, можно сказать, лежит в основе всех углеводородов, т.е. в их основе лежат атомы углерода. Часто приходится встречаться с аморфным углеродом в виде угля. По строению аморфный углерод – это тот же графит, но в состоянии тончайшего измельчения. Практическое применение аморфных форм углерода разнообразно. Кокс и уголь – как восстановитель в металлургии при выплавке железа.

Как видно из приведенного реферативного обзора каменный уголь является неотъемлемой частью нашей жизнедеятельности. Разнообразнейшее применение практически во всех отраслях народного хозяйства каменного угля предполагает и дальнейшее его добычу и переработку.

Список используемой литературы:

1. Н.Л.Глинка. Общая химия. Изд-во «Химия», 1972.-712 с.

2. Химическая энциклопедия. Даф-Мед. Изд-во «Сов.энциклопедия», 1990. – 671с.

3. Краткая химическая энциклопедия. М. Сов.энциклопедия , 1967. – 1184 с.

4. Э.Гроссе, Х.Вайсмантель. Химия для любознательных. Л. Химия, 1987. – 392с.

5. В.Д.Войлошников, И.А.Войлошникова. Книга о полезных ископаемых. М. Мир, Недра. – 1991. – 175с.

Сферы применения каменного угля и способы его добычи

Уголь – порода, образующаяся в толще земли за счет отложения остатков органических соединений, минеральных веществ. Основное предназначение – топливо, в том числе энергетическое и жидкое. Уголь используется в металлургии, деревообрабатывающем и химическом производстве.

Процесс образования и состав

Запас породы сформировался в палеозойскую эру и залегает в толще земли более, чем на километр вглубь. Для образования необходимо наличие торфа в грунте. Однако торф не сразу превращается в пласт угля, для этого нужны определенные условия:

• длительное время;
• высокие температуры;
• отсутствие кислорода;
• давление на породу в почве.

В таких условиях естественные природные газы испаряются, как и влага. Взамен этого образуется углерод, преобразующийся в бурый или каменный уголь.

Химический состав угля включает в себя:

Процентное соотношение составляющих компонентов напрямую зависит от возраста породы:

1. Молодой уголь – бурый, состав: до 60% углерода, 20% кислорода, 6% водорода, 4% серы и 3% азота.
2. В каменной породе содержание кислорода снижено до 30%, а углерод возрастает до 70%.
3. Старый уголь – антрацит, содержит в себе свыше 95% углерода с минимальным количеством влаги и примесей.

Чем старше возраст ископаемой породы, тем выше температура сгорания.

Добыча угля

В зависимости от того, на какой глубине прослеживается залегание породы, добыча осуществляется тремя способами:

• гидравлическим;
• шахтным;
• карьерным угольным или открытым.

У каждого метода имеются преимущества и недостатки, влияющие на цену и качество материала.

Гидравлический способ

Метод добычи отличается простотой и относительной безопасностью. Доставка каменного угля на поверхность производится за счет водной струи, подаваемой под сильным давлением. Недостатком является постоянный контакт воды с инструментами, техникой и самой породой, вследствие чего возникают регулярные поломки механизмов. Если порода твердая, а угол наклона шахты не разрешает направить струю в нужном направлении, добыть уголь будет затруднительно.

Шахтный способ

Такой метод позволяет добывать породу на большой глубине. Преимущество угля в шахтах – высокое качество и отсутствие примеси посторонних материалов. Для разработки бурят вертикальные и горизонтальные штольни, по которым спускаются рабочие и поднимается порода. Самая большая глубина шахты 1500 метров. Такой способ добычи несет в себе ряд опасностей:

• внезапное затопление объекта подземными водами;
• выброс в штольни сопутствующих разработке газов, которые способны воспламеняться, взрываться и вызывать отравления людей;
• подъем высокой температуры, приводящий к несчастным случаям на производстве.

Неукоснительное соблюдение техники безопасности минимизирует риск аварий и чрезвычайных происшествий.

Открытый способ

Такой метод добычи безопасный и наиболее распространенный. Над залежами породы снимают верхний слой земли. С помощью бульдозеров, экскаваторов и других специальных машин дробят и транспортируют ископаемые. Недостаток таких разработок – нанесение вреда окружающей природе, поскольку снятие плодородного слоя земли производится на огромной площади.

Виды угля

Существует несколько видов, отличающихся друг от друга составом и удельной теплотворной способностью. Одни используются на производстве, другие для отопления бытовых строений. Типы угля:

• Лигнит – черного цвета с коричневыми оттенками, применяется в энергетической промышленности. Малопригоден для хранения в бытовых условиях. Его отличительная черта – минимум влажности и максимум теплоотдачи.
• Суббитоминозный вид – содержит до 30% влажности, легко крошится, обладает высокой теплотворностью. Применяют уголь для отопления в жилых домах.
• Битуминозный вид – плотный материал, более пригодный для перевозки. При сжигании выделяет много тепла, применяется для коксования.
• Антрацит – качественный и дорогой уголь, отличается твердостью, плотностью и высоким содержанием углеводорода. Черного или серо-черного цвета с глянцевым блеском, с хорошей электропроводностью. При горении не коптит, подходит для отопления жилых помещений.
• Длиннопламенный – с хорошей теплотворностью, быстро сгорает, образуя длинное пламя. Используется для обогрева общественных зданий, отличается низкой себестоимостью.

В отдельную группу относят древесный уголь, содержащий органические вещества. Он долго горит, выделяя много тепла, подходит для каминов и мангалов. Древесная зола применяется как удобрение и питательное вещество для растений. Древесный вид используют в производстве чугуна из-за его устойчивости к коррозии.

Выделяют активированный уголь, имеющий пористую структуру и содержащий до 97% углерода. Применяется в быту для очищения воды через угольный фильтр, ухода за мебелью, удаления неприятных запахов. В медицине используется как адсорбирующее вещество при отравлении и вздутии живота.

Применение угля

В старые времена уголь использовали только как топливо, теперь область применения значительно шире. Можно из тепловой энергии, выделяемой при сгорании, получать электрическую и преобразовывать в жидкое топливо.

Каменный уголь – уникальная порода, содержащая металлы германия и галлия. Из него же получают коксовый газ, преобразуют в бензол, который применяется для изготовления лаков, красок, резины. Область использования каменного угля охватывает процесс переработки в фенолы и углеводороды с ароматическим основанием. Переработанные субстанции направляют на производство цинка, графита, свинца и других, необходимых для промышленности, материалов.

• В металлургии, как компонент для спекания известняка и железа, для восстановления металла и дополнительного насыщения углеводородами. Использование в доменных печах позволяет снизить загрязнение атмосферы при выбросе в воздух летучих химических соединений.
• Как фильтр для сточных и питьевых вод. Такое применение возможно из-за высоких адсорбирующих свойств антрацита.
• В химической промышленности для производства таких веществ, как сера, графит, цинк.
• В электроэнергетике, сжигая в печах специальной конструкции с хорошим доступом кислорода. Обычно принудительно нагнетают воздух в топку для того, чтобы антрацит полностью сгорал, не оставляя твердых отходов.
• В коммунальном хозяйстве, для обогрева жилых домов.

Бурый уголь дешевле каменного, хотя и не так популярен. Основное его применение – обогрев жилых домов и общественных зданий.В процессе перегонки получают топливо в жидком виде и сажу. Вытяжки в виде горного воска используют на предприятиях по деревообработке и в текстильном производстве.

Из этого же полезного ископаемого получают газ, состоящий из метановых, водородных и углеродных соединений. Процесс перегонки происходит в газогенераторах, где жар достигает 1000 градусов.

Из бурого угля методом гидрогенизации получают бензин высокого качества. Сырье соединяют с тяжелым маслом и водородом и доводят до температуры свыше 400 градусов. После промежуточных этапов перегонки достигается конечный результат – бензин.

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:

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

Бурый уголь отличается от каменного:

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

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

Смотрите познавательный видеообзор про минерал:

По степени обогащения

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

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

Промышленное разделение по степени обогащения минерала:

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

По степени углефикации

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

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):

Марки каменного угля

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

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

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

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

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

Происхождение каменного угля

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

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

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

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

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

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

Месторождения и добыча породы

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

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

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

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

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

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

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