На сегодняшний день каменный уголь является одним из самых необходимых полезных ископаемых.
Данный ресурс образуется естественным путем, имеет огромные запасы и массу полезных свойств.
Что такое каменный уголь и как он выглядит
Строительство шахты является очень дорогостоящим вложением, однако по истечении времени все затраты полностью окупаются. При добыче угля на поверхность попадают и другие ресурсы.
Есть вероятность добычи драгоценных металлов и редко встречающихся земных элементов, которые впоследствии возможно продать и получить дополнительную прибыль.
Нефть является практически самым драгоценным ресурсом и основным источником топлива на сегодняшний день. Однако, ни одна фирма или страна, добывающая каменный уголь, не пренебрежет его добычей во имя нефти, ибо твёрдое топливо также имеет большое значение и высокую ценность.
Образование каменного угля
Уголь в природе образовывается путем изменения поверхностного рельефа. Ветки деревьев, растения, листья и другие природные остатки, не успевшие перегнить, насыщаются влагой от болот, из-за чего преобразовываются в торф.
Далее на сушу попадает морская вода, когда она уходит, она также оставляет слой отложений. После реки вносят свои коррективы, земля заболачивается, опять образуется или покрывает почву. Поэтому состав каменного угля сильно зависит от возраста.
Каменный уголь — средний по возрасту между бурым, самым молодым, и антрацитом, самым старшим.
Виды каменного угля, их состав и свойства
Существует несколько разновидностей каменного угля:
- длиннопламенные;
- газовые;
- жирные;
- коксовые;
- слабоспекающиеся;
- тощие.
Также распространены виды, состоящие из нескольких, так называемые смешанные, обладающие свойствами двух групп.
Каменный уголь отличается черной окраской, твердой, слоистой, легко разрушаемой структурой, обладает блестящими вкраплениями. Горючие свойства довольно высоки, так как материал используется, как топливо.
Рассмотрим физические характеристики:
- Плотность (или удельный вес) сильно варьируется (максимальная может достигать 1500 кг/м³).
- Удельная теплоемкость составляет 1300 Дж/кг*К.
- Температура горения — 2100°С (при переработке 1000°С).
Месторождения каменного угля в России
На российской территории находится около трети мировых запасов.
Месторождения угля и горючих сланцев в России (для увеличения нажмите)
Самым крупным месторождением угля на территории России является Эльгинское. Оно располагается в районе Якутии.
Запасы по примерным расчетам составляют более 2 млрд. тонн.
Рельеф, приближенный к Кузнецкому угольному бассейну (Кузбассу), был сильно поврежден из-за масштабных ресурсодобывающих работ.
Крупнейшие месторождения каменного угля в мире
Карта месторождений угля в мире (для увеличения нажмите)
В США самым известным угольным бассейном считается Иллинойский. Общий запас залежей в данном месторождении насчитывает 365 млрд. тонн.
Добыча каменного угля
Каменный уголь в наше время добывается тремя основополагающими способами. Такими как:
- карьерный метод;
- добыча через штольни;
- метод добычи в шахтах.
Способ добычи через карьеры используется, когда пласты угля залегают на поверхности, примерно на ста метрах в глубину и выше.
Карьеры подразумевают простое разрытие земли или песочной ямы, из которой и ведётся добыча, обычно в таких случаях угольный пласт имеет достаточно большую толщину, что делает его добычу проще.
Штольни подразумевают под собой скважины, с большим углом наклона. По нему все добытые ископаемые доставляются наверх, при этом нет необходимости задействовать серьезную технику или вырывать котловину.
Обычно залежи в таких местах имеют небольшую толщину и зарыты не особенно глубоко. Поэтому метод добычи через штольни позволяет быстро производить добычу без особых затрат.
Добыча через шахты — самый распространённый метод добычи ископаемых, вместе с тем самый продуктивный, но в то же время и опасный. Шахты пробуриваются на большую глубину, достигающую нескольких сотен метров. Однако на это требуется разрешение, подтверждающее обоснования для таких масштабных работ, доказательства наличия залежей.
Порой шахты могут достигать километра, а то и больше в глубину, и протягиваться на несколько километров в длину, образуя связанные между собой паутины коридоров под землёй. В 20 веке вокруг шахт со временем образовывались даже поселения и небольшие города, в которых жили шахтеры с семьями.
Именно из-за условий добычи, работа в шахтах считается очень трудной и опасной, ведь огромное количество раз шахты обрушивались, погребая под собой десятки, а то и сотни людей, работающих там.
Применение каменного угля
Каменный уголь применяется в самых различных сферах. Он широко используется как твердое топливо (основное предназначение), в металлургии и в химической промышленности, плюс из него производятся многие иные составляющие.
Именно из каменного угля производят некоторые ароматические вещества, металлы, химические вещества, получается больше 360 других продуктов переработки.
В свою очередь производимые из него вещества имеют рыночную стоимость в десятки раз выше, самым дорогим считается метод переработки угля в жидкое топливо.
Для изготовления 1 тонны жидкого топлива потребуется переработать 2-3 тонны угля. Все промышленные отходы, получаемые при переработке, нередко направляются на производство стройматериалов.
Заключение
На земле существует множество месторождений угля, активно разрабатываемых по сей день. На уроках биологии в 5 классе и ещё раньше, на уроках природоведения во втором классе, дети знакомятся с этим понятием. В данной работе мы повторили кратко основные факты о каменном угле - происхождение, формула, марки, химический состав и использование, добыча и многое другое.
Уголь является одним из важнейших ресурсов, широко используемых в промышленности. Однако все же стоит быть осторожными при нарушении естественного хода веществ, ведь разработка нарушает рельеф и постепенно истощает природные запасы.
«Таят в себе недра Земли: синий лазурит, зелёный малахит, розовый родонит, сиреневый чароит... В пёстрой гамме этих и многих других минералов ископаемый уголь выглядит, конечно, скромно».
Так пишет Эдвард Мартин в своем труде «История кусочка каменного угля», и с ним нельзя не согласиться. Но учитывая пользу, которую уголь приносит людям с незапамятных времен, на это высказывание смотришь совсем другим взглядом.
Каменный уголь – полезное ископаемое, которое люди используют в качестве топлива. Он представляет собой плотную каменистую породу черного (иногда серо-черного) цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью.
Существует две основные точки зрения на происхождение угля.
Первая утверждает, что каменный уголь создавался вследствие гниения растений в течение многих миллионов лет. Но этот процесс не всегда приводил к залежам угля. Дело в том, что доступ кислорода должен быть ограничен, чтобы гниющие растения не смогли отдать углерод в атмосферу. Подходящая среда для этого процесса – болото. Стоячая вода с минимальным содержанием кислорода не дает бактериям полностью разрушать растения. А в определенный момент выделяются кислоты, которые полностью останавливают работу бактерий. Таким образом формируется торф, который трансформируется сначала в бурый уголь, потом в каменный и, наконец, в антрацит. Но образование угля обусловлено еще одним важным моментом – вследствие движения земной коры слой торфа должен быть накрыт другими слоями грунта. Таким образом, испытывая давление, повышенные температуры, оставаясь без воды и газов, образуется каменный уголь.
Есть и вторая версия. Она предполагает, что каменный уголь – результат перехода углерода из газообразного состояния в кристаллическое. Основывается она на том, что в недрах Земли может содержаться большое количество углерода в газообразном состоянии. В процессе охлаждения он осаждается в виде каменного угля.
В России находится 5,5 % мирового запаса угля , на данном этапе он составляет 6421 млрд. тонн, из которых 2/3 – запасы каменного угля. Залежи по территории страны распределены неравномерно: 95 % располагаются в восточных регионах, а из них более 60 % принадлежит Сибири. Основные угольные бассейны: Кузнецкий, Канско-Ачинский, Печорский, Донецкий. По добыче угля Россия занимает 5 место в мире.
Простейшая добыча ископаемого каменного угля
известна с древних времен и зафиксирована в Китае и Греции. В России же впервые увидел уголь Петр I в 1696 году в районе нынешнего г. Шахты. А с 1722 г. начали снаряжаться экспедиции с целью разведки залежей угля по территории России. В это время уголь начинают использовать при солеварении, в кузнечном деле и для отопления домов.
Существует два основных способа добычи каменного угля: открытый и закрытый. Способ добычи зависит от глубины залегания породы. Если залежи находятся на глубине до 100 метров, то способ добычи открытый (снимается верхний слой почвы над месторождением, то есть образуется карьер или разрез). Если глубина залегания больше, то создаются шахты, а в них специальные подземные ходы. К слову, каменный уголь обычно образуется на глубине 3 и более километров. Но в результате подвижек земных слоев происходит поднятие пластов ближе к поверхности или их опущение на более нижний уровень. Залегает каменный уголь в форме пластов и линзовидных залежей. Структура слоистая или зернистая. А средняя толщина пласта угля равна примерно 2 метрам.
Каменный уголь – не просто полезное ископаемое, а представляет собой собрание высокомолекулярных соединений с большим содержанием углерода, а также воды и летучих веществ с небольшим количеством минеральных примесей.
Удельная теплота сгорания (калорийность) - 6500 - 8600 ккал/кг.
Цифры приведены в процентном соотношении, точный же состав зависит от местоположения залежей и климатических условий. Чтобы понять качество угля определяют несколько важных моментов. Во-первых, степень его рабочей влажности (меньше влаги - лучше энергетические свойства). Содержание ее в каменном угле 4-14%, что дает теплоту сгорания 10-30 МДж/кг. Во-вторых, это зольность угля. Зола образуется за счет присутствия в угле минеральных примесей и определяется по выходу остатка после сжигания при температуре 800ºС. Каменный уголь считается пригодным к использованию, если после сгорания зола составляет 30 % и меньше.
В отличие от бурого угля каменный не содержит гуминовых кислот, в нем они преобразованы в карбоиды (уплотненные соединения углерода). Соответственно плотность и содержание углерода у него больше чем у бурого угля.
Говоря о свойствах, различают следующие разновидности каменного угля: блестящий (витрен), полублестящий (кларен), матовый (дгорен) и волнистый (фюзен).
По степени обогащения каменные угли делятся на концентраты, промпродукты и шламы. Концентраты используются в котельной и для получения электроэнергии. Промпродукты идут на нужды металлургии. Шламы подходят для изготовления брикетов и продажи в розницу для населения.
Существует также и классификация угля по размеру кусков:
| Классификация угля | Обозначение | Размер |
| Плитный | П | более 100 мм |
| Крупный | К | 50..100 мм |
| Орех | О | 25..50 мм |
| Мелкий | М | 13..25 мм |
| Горошек | Г | 5..25 мм |
| Семечко | С | 6..13 мм |
| Штыб | Ш | менее 6 мм |
| Рядовой | Р | не ограничен размерами |
Главные технологические свойства каменного угля – спекаемость и коксуемость. Спекаемость – это способность угля формировать при нагревании (без поступления воздуха) сплавленный остаток. Это свойство уголь приобретает на стадиях своего формирования. Коксуемость – это способность угля при определенных условиях и высокой температуре образовывать кусковый пористый материал – кокс. Это свойство придает углю дополнительную ценность.
При формировании каменного угля происходят изменения, касающиеся содержания в нем углерода и уменьшение количества кислорода, водорода и летучих веществ, а также изменяется теплота сгорания. Из этого исходит классификация каменного угля по маркам:
| Классификация угля по маркам: | Обозначение |
| Длиннопламенные | Д |
| Газовые | Г |
|
Длиннопламенные и Газовые обычно применяются в котельной, так как они могут гореть без поддува. Газовые Жирные и Жирные эксплуатируются в черной металлургии для производства стали и чугуна. Отощенные Спекающиеся, Тощие и Слабоспекающиеся используют для получения электроэнергии, так как обладают большой теплотой сгорания. В то же время их сжигание связано с технологическими трудностями. Область применение каменного угля очень обширна, тогда как на первых порах добычи в России его применяли в основном для отопления домов и в кузнечном деле. На данный момент существует много направлений, использующих каменных уголь. Например, металлургическая промышленность. Здесь для плавки металла нужна большая температура, а, следовательно, такой вид каменного угля, как кокс. Химическая промышленность использует каменный уголь для коксования и дальнейшего получения коксового газа, из которого получают углеводороды. В процессе переработки углеводородов получает толуол, бензол и др. вещества, благодаря которым производят линолеум, лаки, краски и пр. Каменный уголь также используется как источник тепла. Как для населения, так и для получения энергии на тепловых станциях. Также из каменного угля в процессе нагревания образуется некоторое количество сажи (качественная сажа получается из Газовых и Жирных углей), из которой производят резину, краски для типографии, тушь, пластмассу и пр. Таким образом, возвращаясь к высказыванию Эдварда Мартина, можно смело утверждать, что скромный вид каменного угля нисколько не умаляет его свойств и полезных качеств. |
Официально - 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.
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.
Еще пример с Украины:
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.
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:
http://sibved.livejournal.com/200768.html
https://new.vk.com/feed?w=wall178628732_2011
http://forum.gp.dn.ua/viewtopic.php?f=33&t=2210
http://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».
СН4 → Сграфит + 2Н2
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 NH3, 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
Почти 200 лет назад гениальный русский ученый М. В. Ломоносов совершенно правильно объяснил образование ископаемого угля из растительных остатков подобно тому, как образуется теперь торф. Ломоносов указал и условия, необходимые для превращения торфа в уголь: разложение растительности «без вольного воздуха», высокая температура внутри Земли и «тягость кровли», т. е. давление горных пород.
Нужно очень много времени, чтобы торф превратился в каменный уголь. Торф накапливается в болоте, а сверху болото зарастает все новыми и новыми слоями растений. На глубине торф постоянно изменяется. Сложные химические соединения, из которых состоят растения, распадаются на более простые. Одна часть растворяется и уносится с водой, другая переходит в газообразное состояние: углекислый и светильный газ - метан (этот же газ горит и в наших плитах). Большую роль при образовании угля играют грибки и бактерии, населяющие все торфяники. Они помогают разрушению растительной ткани. В процессе этих изменений торфа в нем накапливается наиболее стойкое вещество - углерод. Видоизменяясь, торф становится все более и более богатым углеродом.
Накопление углерода в торфе происходит без доступа кислорода, иначе углерод, соединяясь с кислородом, превратился бы полностью в углекислый газ и улетучился. Образующиеся слои торфа вначале изолируются от кислорода воздуха покрывающей их водой, затем вновь возникающими слоями торфа.
Так постепенно идет процесс превращения торфа в ископаемый уголь. Различают несколько основных видов ископаемого угля: лигнит, бурый уголь, каменный уголь, антрацит, богхед и др.
Наиболее похож на торф лигнит - рыхлый уголь бурого цвета, не очень давнего происхождения. В нем ясно видны остатки растений, главным образом древесины (откуда и самое название «лигнит», что означает «деревянный»). Лигнит - это древесный торф. В современных торфяных болотах умеренной полосы торф образуется преимущественно из торфяного мха, осоки, камыша, но в субтропической полосе земного шара, например в лесных болотах Флориды в США, образуется и древесный торф, очень похожий на ископаемый лигнит.
При более сильном разложении и изменении растительных остатков создается бурый уголь. Цвет у него темно-бурый или черный; он крепче лигнита, в нем реже встречаются остатки древесины и разглядеть их труднее. При горении бурый уголь дает больше тепла, чем лигнит, так как он богаче углеродом. Бурый уголь со временем не всегда превращается в каменный. Известно, что бурый уголь Подмосковного бассейна одного и того же возраста, что и каменный уголь на западном склоне Урала (Кизеловский бассейн). Процесс превращения бурого угля в каменный происходит лишь тогда, когда слои бурого угля опускаются в более глубокие горизонты земной коры или происходят процессы горообразования. Для превращения бурого угля в — каменный или антрацит нужна очень высокая температура и большое давление в недрах Земли. В каменном угле уже только под микроскопом видны остатки растений; он тяжелый, блестит и часто бывает очень крепким. Некоторые сорта каменного угля сами или вместе с другими сортами коксуются, т. е. превращаются в кокс.
Наибольшее количество углерода содержит черный блестящий уголь - антрацит. Найти в нем остатки растений можно только под микроскопом. При сгорании антрацит дает тепла больше, чем все другие сорта угля.
Богхед - плотный черный уголь с раковистой поверхностью излома; при сухой перегонке дает большое количество каменноугольного дегтя - ценного сырья для химической промышленности. Богхед образуется из водорослей и сапропеля.
Чем дольше уголь лежит в земных пластах и чем сильнее он подвергается давлению и действию глубинного жара, тем больше в нем углерода. В антраците около 95% углерода, в буром угле - около 70%, а в торфе от 50 до 65%.
В болото, где первоначально накапливается торф, обычно вместе с водой попадают глина, песок и различные растворенные вещества. Они образуют минеральные примеси в торфе, которые потом остаются и в угле. Эти примеси нередко дают прослои, разделяющие пласт угля на несколько слоев. Примесь загрязняет уголь и затрудняет его разработку.
При сжигании угля все минеральные примеси остаются в виде золы. Чем лучше уголь, тем меньше в нем должно быть золы. В хороших сортах угля ее всего несколько процентов, но иногда количество золы достигает 30-40%. Если золы больше 60%, то уголь вообще не горит и не годится на топливо.
Угольные пласты бывают разные не только по своему составу, но и по строению. Иногда весь пласт во всю толщину состоит из чистого угля. Значит, он образовался в торфяном болоте, куда почти не попадала вода, загрязненная глиной и песком. Такой уголь можно сразу сжигать. Чаще же пласты угля чередуются с глинистыми или песчаными прослойками. Такие пласты угля называются сложными. В них, например, на пласт в 1 м мощностью приходится нередко 10-15 прослоев глины по нескольку сантиметров толщиной каждый, а на долю чистого угля приходится всего 60-70 см; при этом уголь может быть очень хорошего качества.
Чтобы получить из угля топливо с малым содержанием посторонних примесей, уголь обогащают. Из шахты породу сразу отправляют на обогатительную фабрику. Там добытую в шахте породу в особых машинах дробят на мелкие куски, а затем отделяют от угля все глинистые комочки. Глина всегда тяжелее угля, поэтому смесь угля с глиной промывают струей воды. Силу струи выбирают такую, чтобы она выносила уголь, а более тяжелая глина оставалась бы внизу. Затем воду с углем пропускают через частую решетку. Вода стекает, и уголь, уже чистый, лишенный глинистых частичек, собирается на поверхности решетки. Такой уголь называется обогащенным. Золы останется в нем совсем немного. Случается, что зола в угле оказывается не вредной примесью, а полезным ископаемым. Так, например, тонкая, глинистая муть, приносимая в болото ручьями и речками, нередко образует прослои ценной огнеупорной глины. Ее специально разрабатывают или собирают золу, остающуюся после сгорания угля, а затем используют для изготовления фарфоровой посуды и других изделий. Иногда в золе угля находят .
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
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.
Данная статья будет полезна не только подрастающему поколению, но и взрослым в том числе.
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.
- Из него человек добывает серу, а также цинк и свинец.
- Уголь в процессе сгорания становится золой. В дальнейшем её используют для создания строительных материалов.
- Из него делают графит. Именно он и является основной составляющей карандашей.
И последняя область применения - отопление. Ведь с помощью него многие дома отапливаются холодными зимними днями.
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.
При увеличении температуры из торфа изгоняются газ и вода. За счёт этого процесса образуется так называемая битумная смесь. При дальнейшем воздействии температуры данная смесь превращается уже в твёрдый уголь. Вот, собственно, и всё, что можно сказать про образование каменного угля. Биология сделала большие шаги в освоении процесса возникновения этой породы.
Виды угля, известные в биологии
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.
Бурый уголь - второй вид. Он считается самым молодым, т.к. обнаружен был совсем недавно. Особенность этого вида заключается в низкой температуре горения.
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.
Есть два вида добычи данной породы - открытый и закрытый. Познакомимся с ними поближе.
- 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.
- 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.
Итог
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.
Важный совет для тех, кто пишет доклад по этой теме. Необходимо сделать акцент на том, какую роль играет уголь в жизни человека, а также какие виды угля существуют. Это поможет сделать доклад интересным.