Уголь
Уголь - вид ископаемого топлива, образовавшийся из частей древних растений под землей без доступа кислорода.
Международное название углерода происходит от лат. carbō (уголь).
Уголь был 1-м 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 среднем, сжигание 1 кг этого вида топлива приводит к выделению 2,93 кг CO2 и позволяет получить 23-27 МДж (6,4-7,5 кВт·ч) энергии или, при КПД 30 % - 2,0 кВт·ч электричества.
В 1960 г уголь давал около 50% мирового производства энергии, к 1970 г его доля упала до 1/3.
Использование угля увеличивается в периоды высоких цен на нефть и другие энергоносители.
Сланцевая революция в США, к примеру, вынудила снизить цену на американский уголь, поставки которого стали вытеснять более дорогое топливо в Европе.
Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы.
В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода (примерно 400 млн лет назад), 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 300-400 млн лет.
Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля - растительные остатки.
В зависимости от степени преобразования и удельного количества углерода в угле различают 4 его типа: бурые угли (лигниты), каменные угли, антрациты и графиты.
В западных странах имеет место иная классификация - лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты.
Антрацит - самый глубоко прогревавшийся при своем возникновении из ископаемых углей, уголь наиболее высокой степени углефикации.
Характеризуется большой плотностью и блеском.
Содержит 95 % углерода.
Применяется как твердое высококалорийное топливо (теплотворность 6800-8350 ккал/кг).
Имеет наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняются.
Образуются из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 км.
Каменный уголь - осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений).
По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу.
Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания.
Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.
Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %.
Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней), поэтому имеют более высокую теплоту сгорания по сравнению с бурыми углями.
Содержат до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо воспламеняются.
Образуются из бурого угля на глубинах порядка 3 км.
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.
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 км.
Способы добычи угля зависят от глубины его залегания.
Разработка ведется открытым способом в угольных разрезах, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров.
Нередки случаи, когда при всё 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 РФ 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 строительной отрасли промышленности, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения.
В Англии в 1735 г научились выплавлять чугун на коксе.
Каменный уголь используется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов.
Перспективным является сжижение (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива.
Для производства 1 т нефти расходуется 2-3 т каменного угля.
Из каменных углей получают искусственный графит.
Стоимость каменного угля от его качества и стоимости транспортировки.
В 2000 г по России цены составляли 60-400 руб/т, в 2008 г до 600-1300руб/т.
На мировом рынке цена достигла 300 долл США/т в 2008 г , в 2010 г составила до 3500-3650 руб/т.
