Каменный уголь

Гипотезы происхождения К.у. Гипотезы происхождения К.у. Традиционная точка зрения состоит в том, что источник большого количества углерода - растительного происхождения, и залежи каменного угля есть не что иное, как продукты распада древних гигантских лесов. Традиционная точка зрения состоит в том, что источник большого количества углерода - растительного происхождения, и залежи каменного угля есть не что иное, как продукты распада древних гигантских лесов.

Геологические доказательства теории Геологические доказательства теории Доказательство теории строится на малоубедительном аргументе: сжатие под давлением клетчатки прежде всего нарушает целостность клеточных структур, поэтому отпечатка листьев, веток и коры не должно получаться. Подобные отпечатки, известные геологам по окаменелостям, получаются в результате сложного процесса, напоминающего гальванопластику. Доказательство теории строится на малоубедительном аргументе: сжатие под давлением клетчатки прежде всего нарушает целостность клеточных структур, поэтому отпечатка листьев, веток и коры не должно получаться. Подобные отпечатки, известные геологам по окаменелостям, получаются в результате сложного процесса, напоминающего гальванопластику.

Гипотезы происхождения К.у. Гипотезы происхождения К.у. Залежи каменного угля - результат кристаллизации углерода из газообразного состояния при выходе из недр Земли. Залежи каменного угля - результат кристаллизации углерода из газообразного состояния при выходе из недр Земли.

Гипотезы происхождения К.у. Гипотезы происхождения К.у.. Медленное охлаждение позволяет углероду осаждаться в виде каменного угля, словно копоть внутри имеющихся полостей. В этом случае можно объяснить отсутствие большого количества примесей, прежде всего тем, что часть веществ выходят в атмосферу (азот, кислород, водород, сера).. Медленное охлаждение позволяет углероду осаждаться в виде каменного угля, словно копоть внутри имеющихся полостей. В этом случае можно объяснить отсутствие большого количества примесей, прежде всего тем, что часть веществ выходят в атмосферу (азот, кислород, водород, сера).

Образование К.у. Образование К.у. д Образование К. у. характерно для всех геологических систем начиная от силура и девона, очень широко К. у. распространены в отложениях каменноугольной, пермской и юрской систем. Залегают К. у. в виде пластов различной мощности (от долей м и до нескольких десятков и более м). Глубина залегания углей различна - от выхода на поверхность до м и глубже. д Основные угольные бассейны в России были открыты в начале 18 в. Донецкий (1721), Подмосковный (1722), Кузнецкий (1722). Первые шахты появились в районе Кизела на Урале и в районе Тулы, а затем на Украине, в районе Лисичанска. д Главные геогр. районы по добыче К.у. – страны СНГ(430 млн/т), Зарубежная Европа (730 млн/т ), Зарубежная Азия (1850 млн/т). д Страны-экспортеры: США, Австралия, СНГ, Польша, ЮАР, ОПЕК. д Страны импортеры: Япония, Бразилия, Норвегия.

Способы добычи К.у Способы добычи К.у д В У. п. внедряется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов. д Среднегодовые темпы роста производительности труда рабочего по добыче угля увеличились в два раза, повысилась концентрация производства. д Многие шахты оборудованы постоянно действующей системой газовой защиты. Основным способом разработки угольных месторождений к середине 70-х гг. оставался подземный. д Опережающими темпами развивается добыча угля открытым способом. На открытых разработках применяется мощная высокопроизводительная вскрышная, добычная и транспортная техника.

Главный российский район добычи угля - Кузнецкий бассейн. Главный российский район добычи угля - Кузнецкий бассейн. Второй по важности бассейн каменного угля – Печорский. Второй по важности бассейн каменного угля – Печорский. Самыми большими запасами угля, оцениваемыми в 2,3 трлн т, обладает Тунгусский каменноугольный бассейн, но его месторождения практически не разрабатываются. Самыми большими запасами угля, оцениваемыми в 2,3 трлн т, обладает Тунгусский каменноугольный бассейн, но его месторождения практически не разрабатываются. Экономические районы добычи Каменного угля: (1) - Северный район (1) - Северный район (2) - Центральный район (2) - Центральный район (3) - Северо-Кавказский район (3) - Северо-Кавказский район (4) - Уральский район (4) - Уральский район (5) - Западно-Сибирский район (5) - Западно-Сибирский район (6) - Восточно-Сибирский район (6) - Восточно-Сибирский район (7) - Дальневосточный район (7) - Дальневосточный район бассейны Угольные бассейны России

Мировые запасы К.у., нефти и природного газа Мировые запасы К.у., нефти и природного газа д Расчёты, проведённые учёными разных стран, показывают, что реальных запасов нефти на Земле хватит на лет, природного газа - на лет, запасов же угля хватит на лет. д Эти прогнозные оценки исходят из экономически извлекаемых запасов угля, на самом деле их значительно больше. Прогнозные запасы угля, доступного к разработке, оцениваются в 2,5 -3 трлн. тонн. Если исходить из современной ежегодной мировой добычи угля (примерно 3 млрд. тонн), то его хватит на 1000 лет, а если учитывать развитие техники добычи горючих ископаемых, например подземную газификацию, то даже при увеличении добычи угля до 6 млрд. тонн в год этих запасов хватит более чем на 500 лет.

Состав каменного угля Состав каменного угля Состав каменного угля 1. Каменный уголь, твёрдое горючее полезное ископаемое растительного происхождения 2. Представляет собой плотную породу чёрного, иногда серо-чёрного цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью. Содержит 75-97% и более углерода; 1,5-5,7% водорода; 1,5-15% кислорода; 0,5-4% серы; до 1,5% азота; 45-2% летучих веществ; количество влаги колеблется от 4 до 14%; золы - обычно от 2-4% до 45%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу К. у., не менее 23,8 Мдж/кг (5700 ккал/кг). 3. К. у. образуются из продуктов разложения органических остатков высших растений, претерпевших изменения (метаморфизм) в условиях давления окружающих пород земной коры и сравнительно высокой температуры.

Характерные физические свойства К.у. Характерные физические свойства К.у. - плотность (г/см 3 ) – 1,28-1,53; - содержание углерода (С,%) ; - механическая прочность (кг/см 2 ) – ; - удельная теплоемкость С (Ккал/г град) – ; - коэффициент преломления света – 1,82-2,04. 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.

Химический состав К.у. Химический состав К.у. д 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 и конкреций. д Состав минеральных примесей – кварц, глинистые минералы, полевые шпаты, пирит, марказит, карбонаты и другие соединения, содержащие Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, Ti. д Большая часть минеральный примесей при сжигании превращается в золу. д Удельный вес (плотность) каменного угля 1,2 – 1,5 г/см 3,теплота сгорания кДж/кг. д Каменный уголь считается пригодным для технологического использования если после сгорания зола составляет 30 или менее по массе.

Фрагмент гипотетической структуры угля

Технологические свойства К.у. д Метаморфизм - необратимый процесс постепенного изменения химического состава, физических и технологических свойств органического вещества на стадии превращения от бурых углей до антрацитов (под длительным воздействием повышенных температур и давлением). д Коксование – процесс сухой перегонки К.у. путем нагревания в специальных коксовых печах без доступа воздуха до температуры 1000°С. д Окисление - 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

Методы переработки твёрдых горючих ископаемых Методы переработки твёрдых горючих ископаемых. Сжигание и газификация твердого топлива : 1. Автотермические процессы ( Газогенератор с «кипящим» слоем топлива) 2. Аллотермические процессы ( Газификация угля с использованием тепла атомного реактора) 3. Парогазовый цикл (Газ паровоздушной газификации твердого топлива (угольной пыли ), полученный в газогенераторе, работающем под давлением, очищают от золы, сернистых соединений, сажи, канцерогенных веществ и сжигают под котлом для получения пара высокого давления ). 4. Подземная газификация угля Основные стадии подземной газификации углей : 1. Бурение наклонно- горизонтальных скважин для подводки дутья и отвода полученного горючего газа в сеть. 2. Создание в угольном пласте между этими скважинами реакционных каналов ( путем прожигания угольного пласта ). 3. Газификация угольного пласта нагнетанием дутья во входящие каналы и отвод полученного газа из отводящих каналов. 4. Окончательная очистка газа.

Потребление каменного угля Потребление каменного угля д 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. д Получаемый из каменного угля кокс, необходим в больших количества металлургической промышленности.

Продукты, получаемые из каменного угля Продукты, получаемые из каменного угля

Экологические проблемы Экологические проблемы Взаимодействуя с влагой воздуха, эти выбросы порождают кислотные дожди, которые наносят вред флоре и фауне Земли. Они отравляют водоемы, разрушают сооружения и памятники культуры. Это бедствие современной цивилизации. Ученые считают,что сравнительная оценка ущерба,наносимого здоровью человека работой ТЭС на угле и атомной электростанции,в расчете на одинаковую выработку электроэнергии в год, дает приемущество ядерному циклу по меньшей мере в 100 раз. ТЭС жизненно необходимы, без них нет промышленности, они вырабатывают электроэнергию для транспорта, предприятий торговли, быта, но они, безусловно, вредны в экологическом плане, так как выбрасывают в окружающее пространство вещества, наносящие вред здоровью людей и ущерб окружающей среде. Из дымовых труб ТЭС выбрасываются миллионы тон золы, сажи, оксидов серы, азота.

Пути решения экологических проблем Пути решения экологических проблем д Сейчас создается такая технология использования твердого топлива в энергетике, которая экологически является более приемлемой, чем на современной ТЭС. Разработанная технология входит в современную энергетическую технику под названием комбинированного парогазового цикла. д Происходит очистка дымовых газов ТЭС, выбрасываемых в атмосферу, от летучей золы, сажи, оксидов серы, канцерогенных веществ. Сера в результате из вредного выброса превращается в полезный продукт. Растет энергетический КПД ТЭС. Снижается стоимость получаемой электроэнергии.