Уголь, ископаемый уголь, каменный уголь, бурый уголь и антрацит

Уголь — вид ископаемого топлива, образовавшийся из частей древних растений под землей без доступа кислорода. Международное название углерода происходит от лат. carbō (уголь). Уголь был 1м из используемых человеком видов ископаемого топлива. Он позволил совершить промышленную революцию, которая в свою очередь способствовала развитию угольной отрасли промышленности, обеспечив ее более современной технологией. В среднем, сжигание 1 кг угля 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 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 самого древнего угля 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:

• бурый уголь (лигниты),
• каменный уголь,
• антрацит,
• графит.

В западных странах имеет место иная классификация:

• лигниты,
• суббитуминозный уголь,
• битуминозный уголь,
• антрацит,
• графит.

Ископаемый уголь:

Уголь – это полезное ископаемое, твердая горючая осадочная порода, вид ископаемого топлива, образовавшийся из остатков древних растений (водорослей, древовидных папоротников, хвощей, плаунов, первых голосеменных растений) вследствие опускания их на большие глубины под землю, под высокими температурами и без доступа кислорода.

Представляет собой органическое вещество, образовавшееся под действием биохимических, физико-химических и физических процессов из остатков древних растений.

Название такого химического элемента как углерод происходит от лат. «carbo», что в переводе означает «уголь».

Уголь как вид топлива является невозобновляемым природным ресурсом. Он накапливался на Земле миллионы лет.

Уголь был первым видом ископаемого топлива, используемым человечеством. Сегодня он, как топливно-энергетический ресурс, занимает по значимости второе место после нефти. Запасов угля на планете Земля хватит как минимум на 270 лет.

По степени обогащения

Перед применением уголь проходит процесс обогащения. Он связан с увеличением количества углерода в составе полезного ископаемого за счет удаления минеральных примесей. Самый распространенный способ очистки угля связан с погружением полезного ископаемого в водную среду, где происходит расслоение на минеральные примеси и камень, благодаря низкой плотности угля.

По степени обогащения выделяют промпродукты, концентраты и шлам (мелкую угольную пыль). Шлам прессуют в брикеты и продают в магазинах для нужд населения. Остальные виды используются в крупной промышленности.

Образование угля:

В далеком геологическом прошлом Земля была покрыта густыми лесами и растительностью, которые под действием естественных и геологических процессов оказались похороненными в толще недр, не успев разложиться или окислиться. По мере увеличения поверхностного слоя осадков остатки древних растений опускались всё ниже и ниже. При этом росло давление и росла температура. Доступ к кислороду был закрыт. Из-за высокого давления и повышенной температуры мертвая растительность постепенно преобразовывалась в торф – исходный продукт для образования угля. Данный процесс называется также торфообразование.

Затем торф при тех же внешних условиях (под влиянием повышенной температуры и давления) преобразовывался в бурый уголь (процесс называется диагенез угля). После чего, бурый уголь в результате изменения химического состава, структуры и физических свойств под влиянием повышенной температуры и давления (т.е. при тех же внешних условиях) последовательно превращался в каменный уголь и антрацит.

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

В результате движения земной коры угольные пласты испытывали складкообразование и поднятие вплоть до самой поверхности Земли. Благодаря чему стало возможным их извлечение из недр Земли, в том числе открытым способом.

Месторождения

Уголь распространенное полезное ископаемое, которое добывается повсеместно. Первое место по добыче угля занимает США, второе место Россия, третье место – Китай.

В России добыча производится в шахтах Кемеровской области. В Кузбасском месторождении содержится до 700 миллиардов тонн. История месторождения уходит в далекий 18 век, а во второй половине 20 века на Кузбассе стали добывать уголь.

Также, добыча угля ведется в Якутии, Казахстане, республике Хакассия, в Африке. Если судить по импорту угля во всем мире, то первое место занимает Австралия.

Классификация углей. Виды, классы, категории, типы, подтипы и пр. ископаемых углей:

В основе классификации ископаемых углей лежит следующий комплекс параметров:

– среднее значение произвольного показателя отражения витринита, в %,

– высшая теплота сгорания на влажное беззольное состояние, в МДж/кг,

– выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, в %,

– сумма фюзенизированных компонентов на чистый уголь, в %,

– максимальная влагоемкость на беззольное состояние, в %,

– выход смолы полукоксования на сухое беззольное состояние, в %,

– толщина пластического слоя, в мм,

– показатель свободного вспучивания, в ед.,

– объемный выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, в см/г,

– показатель анизотропии отражения витринита, в %.

Данные параметры определены ГОСТом 25543-2013 «Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам».

В зависимости от величины среднего показателя отражения витринита, высшей теплоты сгорания на влажное беззольное состояние и выхода летучих веществ на сухое беззольное состояние (т.е. в зависимости от первых трех параметров) различают три вида ископаемого угля: бурый уголь, каменный уголь и антрацит. См. таблицу ниже.

Таблица 1. Разделение ископаемых углей на виды.

Бурый уголь – это уголь низкой стадии метаморфизма с показателем отражения витринита менее 0,60% при условии, что высшая теплота сгорания (на влажное беззольное состояние угля) составляет менее 24 МДж/кг.

Каменный уголь – это уголь средней стадии метаморфизма с показателем отражения витринита от 0,40% до 2,59% при условии, что высшая теплота сгорания (на влажное беззольное состояние угля) равна или выше 24 МДж/кг, а выход летучих веществ (на сухое беззольное состояние угля) равен 8% и более.

Антрацит – это уголь высокой стадии метаморфизма с показателем отражения витринита 2,20% и выше при условии, что выход летучих веществ (на сухое беззольное состояние угля) не менее 8%.

Но эта классификация углей неполная. Существует еще несколько видов углей, которые в обиходе не встречаются, но используются в специальной и научной литературе. Они представляют разновидности вышеприведенных видов. Например, лигнит, суббитуминозный уголь, а также окисленный уголь (выветрелый уголь). Они приведены в ГОСТе 17070-87 «Угли. Термины и определения».

Лигнит – разновидность бурого угля, представленная ископаемой слабоуглефицированной древесиной бурого цвета, сохранившей анатомическое строение растительных тканей. По внешнему виду лигнит сходен с неизменной древесиной.

Окисленный уголь (выветрелый уголь) – это уголь, изменивший свойства в результате воздействия кислорода и влаги при залегании в пластах или при хранении.

По происхождению ископаемые угли делятся на следующие виды: гумолиты, липтобиолиты и сапропелиты.

Гумолит – уголь, образовавшийся преимущественно из продуктов превращения отмерших высших растений.

Липтобиолит – гумолит, образовавшийся преимущественно из биохимически устойчивых компонентов растений, к которым относятся кутикулы, споры, пыльца, смолистые вещества и пробковые ткани.

Сапропелит – уголь, образовавшийся преимущественно из продуктов превращения отмерших низших растений и простейших животных организмов в анаэробных условиях.

Бурые угли, каменные угли и антрациты в зависимости от генетических особенностей делят на:

– классы – по среднему показателю отражения витринита,

– категории – по содержанию фюзенизированных компонентов на чистый уголь.

Ископаемые угли в зависимости от технологических особенностей делят на типы и подтипы – по остальным параметрам.

Класс, категория, типы и подтип ископаемого угля отражается в его кодировке, состоящей из 7 цифр. Это принято для удобства, чтобы четко определить физические и химические характеристики и свойства угля.

Нахождение

Этот график показывает зависимость процентного соотношения блоков руд от абсолютной высоты.
Иногда вам может так повезти.

Из чанка удалены все блоки, кроме руд и коренной породы.

Другой вид.

В Minecraft Beta существует следующее распределение руд по высоте (отсчет высоты начинается с нижнего уровня коренной породы). После Beta 1.8 верхняя граница нахождения золота, красного камня и алмазов ниже на 2 блока.

1. На основе экспериментальных данных
2. Только в горном биоме.

Красная руда расположена на том же уровне, что и алмазная, но она генерируется 8 раз на чанк против 1 раза на чанк у алмазной.

Марки угля:

Бурые угли, каменные угли и антрациты в зависимости от их технологических свойств и генетических характеристик (т.е. в зависимости от класса, категории, типа и подтипа ископаемого угля, что отражено в его маркировке) объединяют в марки, технологические группы и подгруппы согласно ГОСТа 25543-2013, которые определяют направление дальнейшего использования ископаемых углей.

Данным ГОСТом установлены следующие марки ископаемых углей: бурый, длинно-пламенный, длинно-пламенный газовый, газовый, газовый жирный отощенный, газовый, жирный, коксовый жирный, коксовый, коксовый отощенный, коксовый слабоспекающийся низкометаморфизированный, коксовый слабоспекающийся, отощенный спекающийся, тощий спекающийся, слабоспекающийся, тощий, антрацит. Всего 16 марок углей.

Таким образом, в зависимости от кодировки конкретного ископаемого угля можно четко установить его марку, технологическую группу и подгруппу, а также направление дальнейшего использования (технологическое, энергетическое, в производстве строительных материалов и пр.).

Например, уголь шахты им.Ленина пласта XVII Кузнецкого бассейна характеризуется следующими показателями:

– показатель отражения витринита 1,48 %;

– содержание фюзенизированных компонентов 43 %;

– выход летучих веществ 18,3 %;

– толщина пластического слоя 10 мм.

Этот уголь в соответствии с ГОСТ 25543-2013 относится к классу 14, категории 4, типу 18, подтипу 10. Кодовое число 1441810. Далее, данный уголь относится к марке ОС (отощенный спекающийся), группе 1ОС (первый отощенный спекающийся), подгруппе 1ОСФ (первый отощенный спекающийся фюзинитовый). Соответственно его можно использовать в технологическом направлении – в слоевом коксовании.

Золотодобывающая отрасль

История

В 1843 году указом правительства была разрешена добыча золота частным предпринимателям в западном Забайкалье, в Верхнеудинском округе, в который в то время входила Витимская тайга, с взиманием натурой в пользу Кабинета при добыче золота до двух пудов в год — 5 %, от двух по пяти пудов — 10 %, свыше пяти пудов — 15 %. Добыча золота в Бурятии началась в Баргузинской тайге в 1844 году работами на прииске Иннокентьевском, на реке Бугарихта (бассейн Ципы) и Мариинском, на ручье Байчикане, впадающем в реку Толой в системе реки Ципикан. На этих двух приисках в 1844 году был промыт 1031 пуд песков и добыто золота 7 золотников 9 долей (30 граммов 260 миллиграммов). Первые сведения о золотоносных россыпях, обнаруженных по реке Бамбуйка, относятся к 1856 году и связаны с именем горного инженера В. М. Буйвита. Им были обнаружены россыпи в долинах ключей Телешмы и Житонды.

К 1861 году в Западно-Забайкальском горном округе насчитывалось 11 золотопромышленных компаний, имеющих в общей сложности 25 приисков. Из них 15 приисков приходилось на долю Баргузинского округа.

В советские годы золотодобыча велась почти исключительно из россыпей и не превышала 1,5-2 тонн в год.

Основная характеристика

Золотодобыча — одна из основных статей доходов в бюджет Бурятии. Геологами на её территории выявлено более 240 месторождений этого драгоценного металла[источник не указан 1965 дней

]. Бурятия, занимая немногим более 2 % от площади России, заключает в своих недрах крупный золотой потенциал[
источник не указан 1965 дней
]. По балансовым запасам золота Республика Бурятия занимает 14-е место среди субъектов РФ[
источник не указан 1965 дней
]. В целом по республике на 01.01.2010 г. запасы золота составляют 100,7 тонн, апробированные прогнозные ресурсы рудного золота оцениваются ещё в 1311 тонн[
источник не указан 1965 дней
]. По уровню добычи золота Бурятия занимает 9 место в России и третье место в Сибирском федеральном округе.

Современное состояние золотодобывающей отрасли

Богатая золото-кварцевая руда

Золото в слитках

C вводом в эксплуатацию рудника «Холбинский» и образования организации ОАО «Бурятзолото» уровень добычи рудного золота начал увеличиваться на 150—600 кг ежегодно. В 2000 г. прирост достиг максимума — 1000 кг. В период с 2000 г. по 2008 г. соотношение добычи рудного и россыпного золота изменилось — с 61 % и 39 % до 80 % и 20 %, соответственно. В настоящее время в Бурятии большая основная часть золота добывается из коренных месторождений. Добыча золота ведётся в шести районах республики, преимущественно в Окинском, Баунтовском и Муйском районах.

• Основные золотоносные рудники и прииски Бурятии (на 2009 г.): Ирокинда (добыча — 2329 кг)
• Холбинский (Самартинский) (2 263кг)
• Кедровское (946 кг)
• Прииск Ципиканский (233 кг)
• Коневинское месторождение (221кг)

• Основные золотодобывающие организации, работающие в Бурятии (на 2012 г.): ОАО «Бурятзолото» (рудники «Ирокинда», «Холбинский») (добыча — 4 170кг)
• ООО «Артель старателей Западная» (рудник «Кедровский») (946кг)
• ЗАО «Витимгеопром» (302кг)
• ООО «Артель старателей Сининда-1» (232кг)
• ООО «Артель старателей Курба» (208кг)
• ООО «Хужир Энтерпрайз» (Коневинское месторождение) (221кг)
• ООО «Прииск Ципиканский» (233кг)

Драга

В целом, в золотодобывающей промышленности Бурятии наметилась устойчивая тенденция падения объёма добычи золота. Если уменьшение добычи из рудных месторождений проявлено относительно слабо (около 2 % в год), то ежегодное снижение добычи россыпного золота в среднем составляет 440 кг (15 — 36 %). Среди проблем, мешающих развитию золотодобычи, следует выделить следующие: 1)низкая обеспеченность золотодобывающих предприятий разведанными запасами. Большинство ранее разведанных месторождений (преимущественно в советский период) отработано. 2)невыгодность для предприятий вложения средств в поиски и разведку россыпей; разведка требуют существенных расходов с неоднозначным результатом. 3)административно-бюрократический фактор.

Бурый уголь:

Бурый уголь – твёрдый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, наиболее молодой из ископаемых углей. Образуется из отмерших органических остатков под повышенным давлением и под действием повышенной температуры на глубинах порядка одного километра.

Имеет черно-бурый или чёрный цвет, реже бурый (черта на фарфоровой плитке всегда бурая).

Содержит 50-77 % углерода, 20-30 % (иногда до 40 %) влаги (воды) и большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Благодаря своему химическому составу бурый уголь легче горит, даёт больше дыма, запаха.

Так как содержит много воды, поэтому имеет низкую теплоту сгорания – менее 24 МДж/кг. На воздухе бурый уголь быстро теряет влагу, растрескивается и превращается в порошок.

Удивительные находки

Наиболее интересные находки в слоях угля – это стволы деревьев, вертикально залегающих. Они часто пересекают огромные толщи пород перпендикулярно к напластованию угля. Деревья в таком вертикальном положении нередко встречаются в пластах, связанных с угольными отложениями, а чуть реже – в самом угле. Многие придерживаются мнения о перемещении и стволов деревьев.

Удивительным является то, что осадочные породы должны были настолько быстро накапливаться, чтобы покрыть эти деревья до того, как они испортились (сгнили) и упали.

Вот такая довольно интересная история формирования породы под названием каменный уголь. Образование в недрах земли подобных слоев является поводом для дальнейших исследований в поисках ответов на многочисленные вопросы.

Каменный уголь:

Каменный уголь – твёрдый ископаемый уголь, промежуточный между бурым углём и антрацитом. Образуется под повышенным давлением и под действием повышенной температуры из бурого угля на глубинах порядка трёх километров.

Имеет чёрный цвет.

Содержит 75-95 % углерода, до 12 % (3–4 % внутренней) влаги (воды) и до 32 % летучих веществ. Неплохо воспламеняется.

Так как содержание влаги невелико, поэтому имеет более высокую теплоту сгорания по сравнению с бурыми углями – более 24 МДж/кг.

Примечания

1. Ф. А. Кудрявцев.
   Зарождение золотопромышленности в Западном Забайкалье // Бурятиеведение. Верхнеудинск. 1927. стр.32-39
2. Г. А. Верхотурова, В. Ф. Жерлов.
   Золотой край Бурятии.
3. ↑ (недоступная ссылка). Дата обращения 13 апреля 2014.
4. ↑
5. ↑ Уголь Бурятии: используем на одну десятую
6. ↑
7. ↑ . catalogmineralov.ru.
8. ↑ . webmineral.ru.
9. . информационное агентство «Байкал Медиа Консалтинг» (02.05.2012).
10. . ИА «Байкал-Daily» (27.05.2011).
11. . Рабочая газета — Всероссийская газета трудящихся (26.02.2008). (недоступная ссылка)
12. Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Плеханова в Республике Бурятия.
    Ермаковское месторождение..
13. Национальная библиотека Республики Бурятия.
    .
14. (недоступная ссылка). Дата обращения 31 июля 2014. [нет в источнике
    ]
15. ↑ Юй // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
16. Цветные камни Трансбайкальского региона
17. «Вечерний Челябинск».
    .
18. ↑ Национальная библиотека Республики Бурятия.
    .

Антрацит:

Антрацит – твёрдый ископаемый уголь, уголь наиболее высокой степени углефикации (метаморфизма). Образуется под повышенным давлением и под действием повышенной температуры из каменного угля на глубинах порядка шести километров. Являеися переходной формой от каменного угля к графиту.

Имеет насыщенный черный или чёрно-серый цвет и металлический блеск.

Содержит 95 % углерода, 1-3% влаги (воды) и до 8 % летучих веществ. Горит быстро, без дыма и пламени.

Запасы антрацита составляют всего лишь три процента от общего объема мировых запасов угля.

Дополнительно

• Начиная с версии 1.0 алмазы, лазурит, красный камень и уголь могут быть добыты в качестве блока руды с помощью зачарования «Шёлковое касание».
• Рудные жилы не могут находиться на стыке чанков.
• Лазурит, изумруд и кварц — единственные руды, отличающиеся от других текстурой. Все остальные руды имеют одну текстуру с разной окраской.
• Проходящие через залежи натуральные структуры уничтожают руды также как и камень.

Способы извлечения из недр

Выбор способа добычи зависит от геологических и природных условий, наличия инфраструктуры, экономических и социальных предпосылок. Основное внимание обращается на следующие факторы:

• количество, качество, толщину и угол наклона пластов, глубину их залегания;
• характер и толщину межпластовых осадочных пород;
• особенности поверхностного рельефа;
• доступность транспортных, энергетических сетей и предприятий переработки;
• экологические последствия;
• форма собственности на земельный участок и его текущее использование.

Все эти данные служат для определения рентабельности будущего предприятия, а также помогают сделать выбор между поверхностной и подземной добычей. Анализ мирового производства показывает, что по количественным показателям оба метода примерно равны, но зависят от сорта угля:

• антрациты составляют около 10% от мировой добычи и разрабатывается подземным способом;
• буроугольные пласты (25%) чаще всего извлекаются из карьеров;
• битумные угли (65%) добываются обоими методами примерно в равных пропорциях.

Открытый способ считается более дешёвым и менее опасным, но весьма вредным для окружающей среды. Его применяют в тех случаях, когда ископаемое залегает на глубине не более 100 м. Уголь извлекают из карьеров с помощью специальной техники: грейдеров, бульдозеров, экскаваторов и большегрузных самосвалов. Высота некоторых машин может сравниться с многоэтажным зданием.

Закрытым способом разрабатывают наиболее ценные марки угля и это оправдывает экономические издержки, связанные со строительством и эксплуатацией шахт. Например, самый ценный антрацит поднимают с глубины более 1,5 км. Эта технология заключается в бурении вертикального ствола, от которого отводятся горизонтальные и наклонные выработки, ведущие к продуктивным пластам. Шахтёрский труд всегда был очень опасным из-за обвалов, выбросов метана и тяжёлых условий, но в нынешнее время он всё больше автоматизируется и место людей занимают угледобывающие комбайны и другая техника.

Откуда глыбы в угле?

Впечатляющей внешней особенностью угля является содержание в нем огромных глыб. Эти крупные глыбы на протяжении уже более ста лет обнаруживаются в угольных пластах многих месторождений. Средний вес 40 глыб, собранных в месторождении угля Западной Вирджинии, составлял около 12 фунтов, а крупнейший – 161 фунт. Причем многие из них представляли собой метаморфическую или вулканическую породу.

Исследователь Прайс предположил, что они могли перенестись в месторождение каменного угля в Вирджинии издалека, вплетаясь в корни деревьев. И данное заключение тоже поддерживает аллохтонную модель образования угля.