Cărbune este o rocă sedimentară formată prin descompunerea resturilor vegetale (ferigi arbore, coada-calului și mușchi, precum și primele gimnosperme). Principalele rezerve de cărbune extrase în prezent s-au format în perioada paleozoică, cu aproximativ 300-350 de milioane de ani în urmă. Cărbunele a fost extras de câteva secole și este unul dintre cele mai importante minerale. Folosit ca combustibil solid.
Cărbunele constă dintr-un amestec de compuși aromatici cu greutate moleculară mare (în principal carbon), precum și apă și substante volatile vis o cantitate mare impurităţi. În funcție de compoziția cărbunelui, se modifică cantitatea de căldură degajată în timpul arderii acestuia, precum și cantitatea de cenușă produsă. Valoarea cărbunelui și a zăcămintelor sale depinde de acest raport.
Pentru formarea unui mineral trebuia îndeplinită și următoarea condiție: putrezirea material vegetal ar fi trebuit să se acumuleze mai repede decât a avut loc descompunerea lui. Acesta este motivul pentru care cărbune s-a format în principal pe turba antică, unde s-au acumulat compuși de carbon și practic nu a existat acces la oxigen. Materia de pornire pentru formarea cărbunelui este, de fapt, turba însăși, care a fost folosită și ca combustibil de ceva timp. Cărbunele s-a format atunci când straturile de turbă se aflau sub alte sedimente. În același timp, turba a fost comprimată și a pierdut apă, ducând la formarea cărbunelui.
Cărbunele apare atunci când straturile de turbă apar la o adâncime semnificativă, de obicei mai mare de 3 km. La adâncimi mai mari, se formează antracitul - cel mai înalt grad de cărbune. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că toate zăcămintele de cărbune sunt situate la adâncimi mari. În timp, sub influența proceselor tectonice diverse direcții unele straturi au experimentat ridicare, ceea ce a dus la apropierea lor de suprafață.
Metoda de extragere a cărbunelui depinde și de adâncimea la care se află mineralele purtătoare de cărbune. Dacă cărbunele se află la o adâncime de până la 100 de metri, atunci exploatarea este de obicei efectuată metoda deschisa. Acesta este numele pentru îndepărtarea vârfului unui zăcământ, în care mineralul apare la suprafață. Pentru minerit de la adâncimi mari se folosește metoda puțului, în care accesul se realizează prin realizarea unor pasaje subterane speciale - puțuri. Cele mai adânci mine de cărbune din Rusia sunt situate la o distanță de aproximativ 1200 de metri de suprafață.
Cele mai mari zăcăminte de cărbune din Rusia
Câmpul Elga (Sakha)
Acest zăcământ de cărbune, situat în sud-estul Republicii Sakha (Yakutia) la 415 km est de orașul Neryungri, este cel mai promițător pentru minerit în cariera deschisă. Suprafața câmpului este de 246 km2. Depozitul este un pliu blând asimetric.
Depozitele din Jurasicul superior și Cretacicul inferior sunt purtătoare de cărbune. Principalele cusături de cărbune sunt situate în depozitele formațiunilor Neryungri (6 cusături cu o grosime de 0,7-17 m) și Undyktan (18 cusături cu o grosime de 0,7-17 m).
Cărbunii de aici sunt în cea mai mare parte semi-lucitori, cu un conținut foarte mare din cea mai valoroasă componentă - vitrinită (78-98%), cenușă medie și mare, cu conținut scăzut de sulf, cu conținut scăzut de fosfor, bine sinterizat, cu un potențial caloric ridicat. valoare. Cărbunele Elga poate fi îmbogățit folosind o tehnologie specială, care va produce un produs de calitate superioară, care respectă standardele internaționale. Straturile de cărbune groase și plate sunt acoperite de depozite subțiri, ceea ce este foarte important pentru minerit în cariera deschisă.
Eleest depozit (Tuva)
Situat în Republica Tuva. Acest câmp are rezerve de aproximativ 20 de miliarde de tone. Majoritatea rezervele (aproximativ 80%) sunt situate într-un singur strat de 6,4 m grosime. Dezvoltarea acestui zăcământ este în curs de desfășurare, astfel încât producția de cărbune aici ar trebui să atingă capacitatea maximă în jurul anului 2012.
Depozite mari cărbunele (a cărui suprafață este de mii de km2) se numesc bazine carbonifere. De obicei, astfel de depozite sunt situate într-o structură tectonică mare (de exemplu, un jgheab). Cu toate acestea, nu toate câmpurile situate aproape unele de altele sunt de obicei combinate în bazine și, uneori, sunt considerate câmpuri separate. Acest lucru se întâmplă de obicei conform unor idei stabilite istoric (depozitele au fost descoperite în diferite perioade).
Bazinul de cărbune Minusinsk este situat în Republica Khakassia. Exploatarea cărbunelui aici a început în 1904. Cele mai mari zăcăminte includ Chernogorskoye și Izykhskoye. Potrivit geologilor, rezervele de cărbune din această zonă se ridică la 2,7 miliarde de tone. Bazinul este dominat de cărbuni cu flacără lungă cu o putere calorică ridicată. Cărbunii sunt clasificați ca cenușă medie. Conținutul maxim de cenușă este tipic pentru cărbunii din zăcământul Izykh, cel minim - pentru cărbunii din zăcământul Beiskoye. Exploatarea cărbunelui în bazin se desfășoară în diferite moduri: există atât mine la cariere, cât și mine.
Bazinul de cărbune Kuznetsk (Kuzbass)- una dintre cele mai mari zăcăminte de cărbune pace. Kuzbass este situat în sud într-un bazin de mică adâncime între lanțurile muntoase ale Muntelui Shoria și. Acesta este teritoriul regiunii Kemerovo. Abrevierea „Kuzbass” este al doilea nume al regiunii. Primul zăcământ din regiunea Kemerovo a fost descoperit în 1721, iar în 1842 geologul Cihaciov a introdus termenul „bazin de cărbune Kuznetsk”.
Mineritul aici se desfășoară, de asemenea, în moduri diferite. Pe teritoriul bazinului sunt 58 de mine și mai mult de 30 de mine deschise. Calitatea cărbunilor „” este variată și se numără printre cei mai buni cărbuni.
Straturile purtătoare de cărbune ale bazinului de cărbune Kuznetsk sunt formate din aproximativ 260 de bucăți de cărbune de diferite grosimi, distribuite neuniform pe secțiune. Grosimea predominantă a straturilor de cărbune este de la 1,3 la 4,0 m, dar există și cusături mai groase de 9-15 și chiar 20 m, iar pe alocuri până la 30 m.
Adâncimea maximă a minelor de cărbune nu depășește 500 m (adâncimea medie este de aproximativ 200 m). Grosimea medie a straturilor de cărbune dezvoltate este de 2,1 m, dar până la 25% din producția de cărbune din mină are loc în straturile de peste 6,5 m.
Astăzi, cărbunele este unul dintre cele mai necesare minerale.
Această resursă se formează în mod natural, are rezerve uriașe și o mulțime de proprietăți utile.
Ce este cărbunele și cum arată?
Construcția unei mine este o investiție foarte costisitoare, dar în timp toate costurile sunt recuperate integral. Când se exploatează cărbunele, ies la suprafață și alte resurse.
Există o posibilitate de minerit metale pretioaseși elemente pământești rare, care ulterior pot fi vândute și pot primi profit suplimentar.
Petrolul este practic cea mai prețioasă resursă și principala sursă de combustibil astăzi. Cu toate acestea, nici o singură companie sau țară care extrage cărbune nu va neglija extragerea acestuia în numele petrolului, deoarece și combustibilul solid are mare importanță si valoare mare.
Formarea cărbunelui
Cărbunele în natură se formează prin schimbarea topografiei suprafeței. Ramurile copacilor, plantele, frunzele și alte resturi naturale care nu au avut timp să putrezească sunt saturate cu umezeala din mlaștini, motiv pentru care sunt transformate în turbă.
Apoi lovește pământul apa de mare când dispare, lasă în urmă și un strat de depozite. După ce râul își face propriile ajustări, solul devine mlaștin, din nou formează sau acoperă solul. Prin urmare, compoziția cărbunelui depinde în mare măsură de vârstă.
Cărbunele are o vârstă intermediară între maro, cel mai tânăr, și antracit, cel mai în vârstă.
Tipuri de cărbune, compoziția și proprietățile lor
Există mai multe tipuri de cărbune:
- flacără lungă;
- gaz;
- gras;
- Coca-Cola;
- slab aglomerat;
- slab.
De asemenea, comune sunt speciile formate din mai multe, așa-numitele mixte, având proprietățile a două grupe.
Cărbunele se distinge prin culoarea sa neagră, structura tare, stratificată, ușor de distrus și are incluziuni strălucitoare. Proprietățile combustibile sunt destul de ridicate, deoarece materialul este folosit drept combustibil.
Sa luam in considerare caracteristici fizice:
- Densitatea (sau gravitație specifică) variază foarte mult (maximul poate ajunge la 1500 kg/m³).
- Capacitatea termică specifică este de 1300 J/kg*K.
- Temperatura de ardere - 2100°C (1000°C în timpul procesării).
Zăcăminte de cărbune în Rusia
Pe teritoriul rusesc conţine aproximativ o treime din rezervele lumii.
Zăcăminte de cărbune și șisturi petroliere din Rusia (click pentru a mări)
Cel mai mare zăcământ de cărbune din Rusia este Elginskoye. Este situat în regiunea Yakutia.
Rezervele, conform calculelor aproximative, se ridică la peste 2 miliarde de tone.
Terenul din apropierea bazinului de cărbune Kuznetsk (Kuzbass) a fost grav avariat din cauza operațiunilor de extracție a resurselor la scară largă.
Cele mai mari zăcăminte de cărbune din lume
Harta zăcămintelor de cărbune din lume (click pentru a mări)
În Statele Unite, cel mai faimos bazin de cărbune este Illinois. Rezervele totale de zăcăminte din acest domeniu se ridică la 365 miliarde de tone.
Extracția cărbunelui
În timpul nostru, cărbunele este extras în trei moduri fundamentale. Ca:
- metoda carierei;
- minerit prin adite;
- metoda de minerit.
Metoda de exploatare a carierei este utilizată atunci când straturile de cărbune se află la suprafață, aproximativ o sută de metri adâncime sau mai mare.
Carierele implică pur și simplu săparea pământului sau a gropii de nisip din care se efectuează mineritul, de obicei, în astfel de cazuri, stratul de cărbune este destul de gros, ceea ce face extragerea acestuia mai ușor.
Adiții înseamnă puțuri cu un unghi mare de înclinare. Toate mineralele extrase sunt transportate în sus de-a lungul acestuia, fără a fi nevoie să folosiți echipamente serioase sau să săpați un bazin.
De obicei, depozitele din astfel de locuri sunt subțiri și nu sunt îngropate deosebit de adânc. Prin urmare, metoda de exploatare prin adite permite o producție rapidă, fără costuri speciale.
Extracția prin mine este cea mai comună metodă de extragere a mineralelor, în același timp cea mai productivă, dar în același timp periculoasă. Minele sunt forate la adâncimi mari, ajungând la câteva sute de metri. Cu toate acestea, aceasta necesită o autorizație care să confirme justificarea unei astfel de lucrări la scară largă și dovezi ale prezenței depozitelor.
Uneori, minele pot ajunge la un kilometru sau mai mult în adâncime și se pot întinde pe câțiva kilometri în lungime, formând rețele interconectate de coridoare subterane. În secolul al XX-lea s-au format chiar așezări în jurul minelor și orase mici, în care minerii locuiau împreună cu familiile lor.
Tocmai din cauza condițiilor de exploatare, munca în mine este considerată foarte dificilă și periculoasă, deoarece o cantitate mare ori minele s-au prăbușit, îngropând zeci sau chiar sute de oameni care lucrau acolo.
Aplicarea cărbunelui
Cărbunele este folosit cel mai mult domenii diverse. Este utilizat pe scară largă ca combustibil solid (scop principal), în metalurgie și în industria chimica, plus multe alte componente sunt făcute din el.
Din cărbune, unele substanțe aromatice, metale, substanțe chimice, se obțin peste 360 de alte produse prelucrate.
La rândul lor, substanțele produse din acesta au o valoare de piață de zeci de ori mai mare, cea mai scumpă metodă este considerată metoda de procesare a cărbunelui în combustibil lichid.
Pentru producție de 1 tonă combustibil lichid Vor trebui procesate 2-3 tone de cărbune. Toate deșeurile industriale obținute în timpul procesării sunt adesea folosite pentru producerea materialelor de construcție.
Concluzie
Există multe zăcăminte de cărbune pe pământ care sunt încă exploatate activ până în prezent. La orele de biologie din clasa a V-a și chiar mai devreme, la orele de istorie naturală din clasa a II-a, copiii sunt introduși în acest concept. În această lucrare, am repetat pe scurt faptele de bază despre cărbune - origine, formulă, clase, compoziție chimică și utilizare, extracție și multe altele.
Cărbunele este una dintre cele mai importante resurse utilizate pe scară largă în industrie. Cu toate acestea, ar trebui să fiți totuși atenți atunci când perturbați fluxul natural de substanțe, deoarece dezvoltarea perturbă relieful și epuizează treptat rezervele naturale.
Astăzi, cărbunele este cel mai utilizat. Cu ajutorul ei se obține energie electrică, elemente rare și oligoelemente și grafit. Cărbunele este o materie primă importantă în industria chimică și metalurgică. Acesta este motivul pentru care cererea „cumpărați cărbune” apare foarte des.
Rusia se mândrește cu rezerve uriașe de cărbune, ale căror bazine și zăcăminte sunt împrăștiate în toată țara. Ele diferă prin structura geologică, calitatea cărbunelui, saturația cărbunelui și vârsta sedimentelor. În funcție de caracteristicile structurale, bazinele rusești sunt clasificate în pliate, tranziționale și platforme.\
Majoritatea zăcămintelor conțin cărbuni humus, printre care locul principal aparține soiurilor de cocsificare. Bazine principale: Donețk, Pechora, Yakutsk de Sud și Kuznetsk. Zăcăminte de cărbune brun se găsesc în regiunile Siberiei de Est și Urali, precum și în bazinul Moscovei.
Zăcămintele de cărbune sunt inegale în ceea ce privește calitatea fosilei, volumul rezervelor sale și suprafața ocupată. În plus, ele, ca și companiile de dezvoltare, sunt localizate în diferite regiuni ale țării. Astăzi cărbunele este extras în zece bazine carbonifere. Cele mai mari zăcăminte sunt considerate a fi bazinele Kuznetsk, Kansko-Achinsk, Gorlovka și Donbasul de Est.
Bazinul Kuznetsk este principalul bază de cărbuneţară şi furnizează jumătate din volumul total de materii prime extrase. Aproape douăsprezece la sută din exploatare se face prin exploatare în cară deschisă. Bazinul Kansk-Achinsk furnizează cărbune brun, care este considerat cel mai ieftin din țară. Datorită calității sale scăzute, este slab transportabil, astfel încât asigură în principal funcționarea centralelor termice puternice care funcționează pe baza celor mai mari mine cu cară deschisă. Bazinul Pechora reprezintă patru la sută din producția de cărbune a țării. Este situat departe de centre industriale, exploatarea se desfășoară numai în mine.
Extracția cărbunelui
Cărbunele este extras în două moduri principale - închis și deschis. În primul caz, acestea sunt mine sau tăieturi. Al meu - complex întreprindere minieră pentru exploatarea subterană a cărbunelui. În medie, ea lucrează timp de aproximativ patruzeci de ani. Cărbunele este extras în straturi, fiecare strat durând aproximativ zece ani pentru a fi îndepărtat. După aceasta, orizontul este reconstruit și se dezvoltă un strat mai profund. Mina în cariera implică excavarea cărbunelui în bănci și fâșii succesive. Cărbunele extras în mine și cariere este trimis direct către consumator sau către fabricile de procesare, unde este mai întâi sortat și apoi îmbogățit.
Bazinele carbonifere promițătoare includ Lensky, Tungussky și Taimyrsky. Ocupă zone semnificative în zonele slab populate ale Siberiei și Orientul îndepărtat. Astăzi, producția de cărbune în regiunile vestice scade treptat, în timp ce în regiunile estice este în creștere. Unul dintre cele mai vechi bazine este Donbass. Cărbunele extras aici are calitate superioară, cum diferă de produsele concurenților.
Oamenii au folosit combustibil de cărbune din cele mai vechi timpuri. Inflamabilitatea sa și transferul de căldură, durata reținerii căldurii în vatră au devenit salvarea oamenilor în perioadele reci care s-au înlocuit ciclic reciproc pe planeta noastră. Cărbunele este utilizat în mod activ în timpurile moderne în complexul de combustibil și energie, este una dintre primele trei materii prime împreună cu petrolul și gazul.
Cum s-au format zăcămintele de cărbune?
Format zăcăminte de cărbuneîn locuri cu zone verzi imense. Aceasta este materie organică străveche care rămâne după moartea plantațiilor de copaci. Pentru ca plantele moarte să devină cărbune, sunt necesare anumite condiții: resturile de lemn nu trebuie să putrezească sub influența bacteriilor. Acest lucru este posibil numai dacă cad sub apa mlaștină și apoi sub pământ, unde oxigenul nu curge. Cărbunele este considerat un mineral extras din straturi de rocă situate la diferite adâncimi.
Cum sunt găsite și dezvoltate zăcămintele de cărbune?
Locurile în care există cărbune pe planetă au fost de mult explorate. Rezervele sale în tari diferite uriașe, vor fi suficiente pentru nevoile de încălzire și industriale timp de aproape trei secole. Dar Potrivit geologilor, ar putea fi mai mulți, deoarece prospectarea geologică profundă pentru prezența combustibilului de cărbune nu a fost efectuată în toate părțile lumii. Dezvoltarea zăcămintelor de cărbune este relevantă și aduce venituri semnificative statelor care sunt angajate în extracția acestui aur negru solid. Procesul de dezvoltare a depozitelor se realizează în funcție de teren și de adâncimea straturilor de cărbune.
Costurile reduse și stocurile mari sunt principalii factori care conduc la creșterea numărului de aplicații cărbune brun. Acest tip de fosilă combustibil solid, cel mai vechi tip de cărbune, a fost exploatat de oameni de sute de ani. Cărbunele brun este un produs al metamorfismului turbei, într-o etapă între lignit și cărbune. Comparativ cu ultimul, acest tip Combustibilul este mai puțin popular, cu toate acestea, datorită costului său scăzut, este utilizat pe scară largă pentru producerea de energie electrică, încălzire și alte tipuri de combustibil.
Structura
Cărbunele brun este o masă carbonică densă, pământoasă sau fibroasă, de culoare maro sau neagră, cu un conținut ridicat de substanțe bituminoase volatile. De regulă, structura plantei, fracturile concoidale și masele lemnoase sunt bine conservate în ea. Se arde cu ușurință, flacăra este fumurie și o particularitate miros urât ardere. Reacționând cu hidroxidul de potasiu, formează un lichid maro închis. Când este distilat uscat, cărbunele brun formează amoniac cu acid acetic. Compoziție chimică(în medie), minus cenușă: carbon - 63%, oxigen - 32%, hidrogen 3-5%, azot 0-2%.
Origine
Cărbunele brun formează straturi de depozite roci sedimentare- flanse, adesea de mare putere si lungime. Materialele pentru formarea cărbunelui brun sunt diferite tipuri de cercuri, conifere, copaci și plante de turbă. Depozitele acestor substanțe se descompun treptat fără acces la aer, sub apă, sub un capac dintr-un amestec de argilă și nisip. Procesul de mocnit este însoțit de eliberarea constantă de substanțe volatile și duce treptat la îmbogățirea reziduurilor vegetale cu carbon. Cărbunele brun este una dintre primele etape de metamorfism a unor astfel de depozite vegetale, după turbă. Etapele ulterioare sunt cărbunele, antracitul, grafitul. Cu cât procesul este mai lung, cu atât starea este mai aproape de carbon-grafit pur. Astfel, grafitul aparține grupului azoic, cărbunele - paleozoicului, cărbunele brun - în principal mezozoicului și cenozoicului.
Cărbune tare și brun: diferențe
După cum puteți vedea din numele însuși, cărbunele brun diferă de cărbunele de piatră prin culoare (mai deschis sau mai închis). Există și soiuri negre, dar sub formă de pulbere nuanța unui astfel de cărbune este încă maro. Culoarea pietrei și antracitului rămâne întotdeauna neagră. Proprietățile caracteristice ale cărbunelui brun sunt un conținut mai mare de carbon în comparație cu cărbunii tari și un conținut mai scăzut de substanțe bituminoase. Acest lucru explică de ce cărbunele brun arde mai ușor și produce un numar mare de fum. Conținutul ridicat de carbon explică, de asemenea, reacția menționată cu hidroxidul de potasiu și mirosul neplăcut deosebit în timpul arderii. Conținutul de azot, în comparație cu cărbunii tari, este, de asemenea, semnificativ mai mic. Când este expus la aer pentru o perioadă lungă de timp, cărbunele maro pierde rapid umiditatea, fărâmizându-se în pulbere.
Soiuri
Există destul de multe soiuri și soiuri de cărbune brun, printre care există mai multe principale:
- Cărbune brun obișnuit, consistență densă, culoare maro mat.
- Cărbune brun de fractură pământoasă, ușor măcinat în pulbere.
- Rășinos, foarte dens, maro închis, uneori chiar negru-albăstrui. Când este spart, seamănă cu rășina.
- Lignit sau lemn bituminos. Cărbune cu o structură vegetală bine conservată. Uneori se găsește chiar și sub formă de trunchiuri întregi de copaci cu rădăcini.
- Disodil este cărbune de hârtie maro sub formă de masă vegetală degradată în straturi subțiri. Se împarte ușor în foi subțiri.
- Cărbune brun de turbă. Seamănă cu turba, cu multe impurități străine, uneori amintind de pământ.
Procentul de cenușă și elemente combustibile în tipuri variate cărbunele brun variază foarte mult, ceea ce determină meritele unui anumit tip de material combustibil.
Productie
Metodele de extragere a cărbunelui brun sunt similare pentru toți cărbunii fosili. Există deschise (cariere) și închise. Cea mai veche metodă de exploatare minieră închisă este adit-urile, puțurile înclinate către un strat de cărbune de grosime mică și apariție mică. Se utilizează în caz de ineficiență financiară a construcției carierei.
O mină este o gaură verticală sau înclinată în rocă de la suprafață până la stratul de cărbune. Aceasta metoda folosit în cusături adânci purtătoare de cărbune. Se caracterizează prin costul ridicat al resurselor extrase și o rată ridicată a accidentelor.
Exploatarea în cariera se desfășoară la o adâncime relativ mică (până la 100 m) a stratului de cărbune. Exploatarea în cariera deschisă este cea mai economică astăzi aproximativ 65% din tot cărbunele este extras în acest fel. Principalul dezavantaj al dezvoltării carierei este pagubele mari mediu inconjurator. Cărbunele brun este exploatat în principal folosind minerit în cară deschisă datorită adâncimii sale mici. Inițial, supraîncărcarea (stratul de rocă de deasupra stratului de cărbune) este îndepărtată. După aceasta, cărbunele este defalcat prin metoda de foraj și explozie și transportat cu vehicule specializate (de carieră) de pe amplasamentul minier. Operațiunile de decopertare, în funcție de mărimea și compoziția stratului, pot fi efectuate cu buldozere (pentru un strat liber de grosime nesemnificativă) sau excavatoare rotative și dragline (pentru un strat de rocă mai gros și mai dens).
Aplicație
Cărbunele brun este folosit mult mai rar ca combustibil decât cărbunele. Este folosit pentru încălzirea caselor private și a centralelor electrice mici. Prin așa-numitul Distilarea uscată a cărbunelui brun produce ceară de rocă pentru industria lemnului, hârtie și industria textilă, creozot, acid carbolic și alte produse similare. De asemenea, este transformat în combustibil lichid de hidrocarburi. Acizii humici din cărbune brun fac posibilă utilizarea acestuia în agricultură ca îngrășământ.
Tehnologiile moderne fac posibilă producerea de gaz sintetic din cărbune brun, care este un analog al gazului natural. Pentru a face acest lucru, cărbunele este încălzit la 1000 de grade Celsius, rezultând formarea de gaz. În practică, se folosește o metodă destul de eficientă: printr-un puț forat, depozitele de cărbune brun sunt alimentate printr-o conductă. căldură, iar gazul finit iese deja printr-o altă conductă - un produs al prelucrării subterane.
Se încarcă...
