Главная  /  Уголь. Справочная информация

Уголь. Справочная информация

Уголь

Материал из Википедии - свободной энциклопедии

 

У́голь был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива. Он позволил  совершить промышленную революцию, которая в свою очередь способствовала развитию угольной промышленности, обеспечив её более современной технологией. В 1960 году уголь давал около половины мирового производства энергии, к 1970 году его доля упала до одной трети.

   Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля - растительные остатки.

 

Каменный уголь

Каменный уголь - осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300-350 миллионов лет тому назад.

По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящие в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

 

Бурый уголь

Бурый уголь - твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65-70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое сырье. Производство бурого угля, в миллионах тонн:

  

  

1970

1980

1990

2000

2001

1.

Германия

369,300

388,000

356,500

167,700

175,400

2.

Россия

127,000

141,000

137,300

86,400

83,200

3.

США

5,400

42,300

82,600

83,500

80,500

4.

Австралия

24,200

32,900

46,000

65,000

67,800

5.

Греция

8,100

23,200

51,700

63,300

67,000

6.

Польша

32,800

36,900

67,600

61,300

59,500

7.

Турция

4,400

15,000

43,800

63,000

57,200

8.

Чешская республика

67,000

87,000

71,000

50,100

50,700

9.

Китай

13,000

22,000

38,000

40,000

47,000

10.

Югославия (затем Сербия и Черногория)

26,000

43,000

60,000

35,500

35,500

11.

Румыния

14,100

27,100

33,500

17,900

29,800

12.

КНДР

5,700

10,000

10,000

26,000

26,500

 

Всего

804,000

1.028,000

1.214,000

877,400

894,800

Образование угля

Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы. В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода, накапливалось органическое вещество, из которого без доступа кислорода формировались ископаемые угли. Большинство промышленных месторождений ископаемого угля относится к этому периоду, хотя существуют и более молодые месторождения. Возраст самых древних углей оценивается примерно в 350 миллионов лет.

Уголь образуется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение. Идеальная обстановка для этого создаётся в болотах, где стоячая вода, обеднённая кислородом, препятствует жизнедеятельности бактерий и тем самым предохраняет растительную массу от полного разрушения. На определённой стадии процесса выделяемые в ходе его кислоты предотвращают дальнейшую деятельность бактерий. Так возникает торф - исходный продукт для образования угля. Если затем происходит его захоронение под другими наносами, то торф испытывает сжатие и, теряя воду и газы, преобразуется в уголь.

Под давлением наслоений осадков толщиной в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.

В результатах движения земной коры угольные пласты испытывали поднятие и складкообразование. С течением времени приподнятые части разрушались за счет эрозии или самовозгорания, а опущенные сохранялись в широких неглубоких бассейнах, где уголь находится на уровне не менее 900 метров от земной поверхности.

 Добыча угля

Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом в угольных разрезах, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при все большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом. Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.

В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.

 Доказанные запасы угля

Доказанные запасы угля на 2006 год в млн. тонн [1]

Страна  

Каменный уголь  

Бурый уголь  

Всего  

%  

США

111338

135305

246643

27,1

Россия

49088

107922

157010

17,3

Китай

62200

52300

114500

12,6

Индия

90085

2360

92445

10,2

Австралийский Союз

38600

39900

78500

8,6

Южная Африка

48750

0

48750

5,4

Украина

16274

17879

34153

3,8

Казахстан

28151

3128

31279

3,4

Польша

14000

0

14000

1,5

Бразилия

0

10113

10113

1,1

Германия

183

6556

6739

0,7

Колумбия

6230

381

6611

0,7

Канада

3471

3107

6578

0,7

Чехия

2094

3458

5552

0,6

Индонезия

740

4228

4968

0,5

Турция

278

3908

4186

0,5

Мадагаскар

198

3159

3357

0,4

Пакистан

0

3050

3050

0,3

Болгария

4

2183

2187

0,2

Таиланд

0

1354

1354

0,1

Северная Корея

300

300

600

0,1

Новая Зеландия

33

538

571

0,1

Испания

200

330

530

0,1

Зимбабве

502

0

502

0,1

Румыния

22

472

494

0,1

Венесуэла

479

0

479

0,1

Всего

478771

430293

909064

100,0

Уголь в России

Виды угля

В России в зависимости от стадии метаморфизма различают: бурые угли, каменные угли, антрациты и графиты. Интересно, что в западных странах имеет место несколько иная классификация: соответственно, лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты.

1. Бурые угли. Содержат много воды (43 %), и поэтому имеют низкую теплоту сгорания. Кроме того, содержат большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка 1 километра.

2. Каменные угли. Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней), поэтому имеют более высокую теплоту сгорания. Содержат до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо воспламеняются. Образуются из бурого угля на глубинах порядка 3 километров.

3. Антрациты. Почти целиком (96 %) состоят из углерода. Имеют наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняются. Образуются из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 километров. Используются в основном в химической промышленности

4. Графиты

См. также Маркировка угля

История добычи угля в России

Пётр I впервые познакомился с углём в 1696 году, возвращаясь из первого Азовского похода в районе нынешнего г. Шахты (до революции Александровск-Грушевск). Во время отдыха на берегу Кальмиуса царю показали кусок чёрного, хорошо горящего минерала. «Сей минерал, если не нам, то потомкам нашим зело полезен будет», - сказал Пётр I.

Рудознавец крепостной крестьянин Григорий Капустин в 1721 году открыл каменный уголь близ притока Северского Донца - реки Курдючьей и доказал его пригодность для использования в кузнечном и железоделательном производствах. В декабре 1722 года Петр I именным указом послал Капустина за пробами угля, а затем было предписано снаряжение специальных экспедиций для разведки угля и руды.

В 1722 году Берг-коллегия предложила В. И. Геннину, ведавшему уральскими и сибирскими заводами, «иметь старание о прииске каменного угля как и в прочих европейских государствах обходятся дабы оным лесам теми угольями было подспорье».

Группа С. Костылева в 1720-1721 годах вела поиски полезных ископаемых в северных предгорьях Алтая. В феврале 1722 года М. Волков сделал заявку на железную руду, найденную им в Томском уезде, и уголь, обнаруженный им в «горелой горе» в семи верстах от Верхотомского острога, на территории современного города Кемерово.

Становление угольной промышленности в России относится к первой четверти XIX в., когда уже были открыты основные угольные бассейны.

Динамику объемов добычи ископаемого угля в Российской империи можно посмотреть здесь.

Запасы угля в России

В России сосредоточено 5,5 %(почему такая разница с процентом доказанных запасов угля на 2006 год?-потому что большая часть не пригодна к разработке-Сибирь и вечная мерзлота) мировых запасов угля, что составляет более 200 млрд тонн. Из них 70 % приходится на запасы бурого угля.

  • В 2004 году в России было добыто 283 млн тонн угля. 76,1 млн тонн было отправлено на экспорт.
  • В 2005 году в России было добыто 298 млн тонн угля. 79,61 млн тонн было отправлено на экспорт.
  • в 2006 году - 308,788 млн тонн. В 2006 году добыча увеличилась как подземным способом на 4,4 процента по сравнению с 2005 годом (в 2006 году добыча составила 109,28 млн тонн), так и открытым способом - на 2,3 процента[2]

В России в 2004 году имелся дефицит коксующихся углей марок «Ж» и «К» в размере не менее 10 млн тонн (оценка ВУХИН), что связано с выбытием добывающих мощностей в Воркуте и Кузбассе.

 Крупнейшие перспективные месторождения

Эльгинское месторождение (Саха). Наиболее перспективный объект для открытой разработки - находится на юго-востоке Республики Саха (Якутия) в 415 км к востоку от города Нерюнгри. Площадь месторождения 246 км2. Месторождение представляет собой пологую брахисинклинальную асимметричную складку. Угленосны отложения верхней юры и нижнего мела. Основные угольные пласты приурочены к отложениям нерюнгринской (6 пластов мощностью 0,7-17 м) и ундыктанской (18 пластов мощностью также 0,7-17 м) свит. Большая часть ресурсов угля сосредоточена в четырех пластах y4, y5, н15, н16 обычно сложного строения. Угли в основном полублестящие линзовидно-полосчатые с очень высоким содержанием наиболее ценного компонента - витринита (78-98 %). По степени метаморфизма угли относятся к III (жирной) стадии. Марка угля Ж, группа 2Ж. Угли средне- и высокозольные (15-24 %), малосернистые (0,2 %), малофосфористые (0,01 %), хорошо спекающиеся (Y = 28-37 мм), с высокой теплотой сгорания (28 МДж/кг). Эльгинский уголь можно обогатить до высших мировых стандартов и получить экспортный коксующийся уголь высокого качества. Месторождение представлено мощными (до 17 метров) пологими пластами с перекрывающими отложениями небольшой мощности (коэффициент вскрыши - около 3 куб м на тонну рядового угля), что очень выгодно для организации добычи открытым способом.

Элегестское месторождение (Тува) обладает запасами около 1 млрд т коксующегося угля дефицитной марки «Ж» (общий объем запасов оценивается в 20 млрд т). 80 % запасов находится в одном пласте толщиной 6,4 м (лучшие шахты Кузбасса работают в пластах толщиной 2-3 м, в Воркуте уголь добывают из пластов тоньше 1 м). После выхода на проектную мощность к 2012 году на Элегесте ожидается -добыча 12 млн т угля ежегодно. Лицензия на разработку элегестских углей принадлежит Енисейской промышленной компании, которая входит в структуру «Объединенной промышленной корпорации» (ОПК). Правительственная комиссия по инвестиционным проектам РФ 22 марта 2007 года одобрила реализацию проектов по строительству железнодорожной линии «Кызыл-Курагино» в увязке с освоением минерально-сырьевой базы Республики Тува.

  

  

Маркировка угля

Текущая версия (не проверялась)

Маркировка угля установлена с целью рационального промышленного использования угля. Угли подразделяются на марки и технологические группы; в основу такого подразделения положены параметры, характеризующие поведение углей в процессе термического воздействия на них.

Марки угля

Буквенное обозначение марок

Выход летучих веществ Vг, %

содержание углерода Сг, %

теплота сгорания высшая Qгб, ккал/кг

Отражательная способность в масляной иммерсии, %

Бурые

Б

41 и более

76 и менее

6900-7500

0,30-0,49

Длиннопламенные

Д

39 и более

76

7500-8000

0,50-0,64

Газовые

Г

36

83

7900-8600

0,65-0,84

Жирные

Ж

30

86

8300-8700

0,85-1,14

Коксовые

К

20

88

8400-8700

1,15-1,74

Отощённо-спекающиеся

ОС

15

89

8450-8780

1,75-2,04

Тощие

Т

12

90

7300-8750

2,05-2,49

Антрациты

А

менее 8

91 и более

8100-8750

2,50-6,00

Кроме указанных в таблице, в некоторых бассейнах выделяются промежуточные марки:

  • газовые жирные (ГЖ)
  • коксовые жирные (КЖ)
  • коксовые вторые (K2)
  • слабоспекающиеся (СС)

Угли подразделяются на технологические группы по спекающей способности; для указания технологической группы к буквенному обозначению марки прибавляется цифра, указывающая низшее значение толщины пластического слоя в данных углях, например Г6, Г17, КЖ14 и т.п.