Интересные факты о каменном угле, характеристика, виды, добыча, применение

Каменный уголь человек использует в качестве топлива еще с древних времен. С периода первого поиска угля он использовался для самых различных целей. Это были и приготовление пищи, и промышленное производство. За счет использования угля возможным стало и создание стали. С углем связано множество интересных фактов, а его роль в нашей жизни колоссальна. Именно благодаря каменному углю человечество смогло ощутимо продвинуться вперёд в плане промышленности, ведь это полезное ископаемое считается более энергоэффективным топливом, нежели древесина. До открытия методов перегонки нефти и перевоплощения её в бензин, мазут и другие горючие жидкости, именно каменный уголь служил главным источником энергии и тепла в целом.

Характеристики каменного угля

• Каменный уголь – это осадочная порода, которая образована за счет разложения остатков таких растений как: все древовидные папоротники, хвощи, плауны и голосеменная растительность. Основные угольные запасы, что добываются на сегодня в мире, были образованы в палеозойской эре. Это произошло примерно 300-350 миллионов лет назад. Каменный уголь добывают уже несколько столетий, и именно он считается важным для человечества полезным ископаемым.
• Состоит каменный уголь из смеси высокомолекулярных ароматических соединений, преимущественно углерода, а также из воды и летучих веществ с малым содержанием в них примесей. В зависимости от разновидности угля состав его и количество выделяемой теплоты может меняться. Также меняться может и количество возникающей золы. От такого соотношения будет зависеть и ценность угля, и его месторождения.
• Плотность угля составляет 1,28-1,53 г/см3. Это немаловажная характеристика, ведь чем больше плотность ископаемого, тем большей будет и удельная теплота сгорания.
• Содержание углерода в угле составляет 75-97%. Чем больше углерода имеется в топливе, тем меньше посторонних примесей там есть. Следовательно, при сжигании угля получится и большее количество выделяемого тепла.
• Механическая прочность определяет, насколько хорошим является тот или иной каменный уголь, и как он перенесет транспортировку. Данный критерий может измениться в пределах 40 кг/см2.
• Содержание серы в таком виде топлива 0,5-5,4%. Чем меньше там серы содержится, тем более безопасным будет его использование.
• Выход летучих составляющих угля составляет от 2 до 45%.
• Влажность топлива может меняется в пределах от 4 до 15%. Чем меньше влаги в каменном угле, тем более эффективным будет его сжигание. Влажные угли подвергаются выветриванию сильнее и крошатся быстрее.
• Зольность угля – это та характеристика, которая определяет количество негорючих примесей. Чем меньшей будет зольность, тем большей станет удельная теплоемкость. Самая малая зольность у такого вида, как антрацит. Самые лучшие из антрацитов могут дать только 2% золы от общей массы. Приемлемым для использования является зольность до 30%. Самым низким показателем считается – 45%.
• Удельная теплота сгорания каменного угля достигает 6500-8600 ккал/кг.

Виды угля

• По собственному обогащению каменный уголь делится на: концентраты, промышленные продукты и шлам. Концентраты сжигаются для получения электроэнергии и отопления в паровых котлах, промышленные продукты используют в металлургии, а шлам – это фактически мелкая фракция  и пыль после дробления полезного ископаемого.
• По содержанию в себе углерода уголь делится на такие виды, как бурый и каменный. Бурый уголь – это частично сформированный каменный уголь, у которого невысокая теплота от сгорания. При перевозке и хранении он крошится и может самовозгораться. Каменный уголь бывает разных сортов и с разными характеристиками. Антрацит — это на сегодня самая качественная разновидность такого угля.
• По сортовой принадлежности каменный уголь делится на антрациты и полуантрациты, на длиннопламенный и газовый длиннопламенный, на жирный и газовый жирный, на тощий и отощенный, на спекающийся и слабоспекающийся, на коксующийся и жирный коксующийся.
• Антрациты и полуантрациты — это самый качественный, но недешевый уголь. Выделяется от него много тепла, но он нелегко разгорается. В обыкновенные отопительные котлы этот сорт угля засыпают лишь после того, как котел разгорелся. 
• Длиннопламенный и газовый длиннопламенный уголь – это оптимальное решение для отопления. Выбирая такой уголь по приемлемой цене можно получить длительное сгорание и отличное выделение тепла.
• Жирный и газовый жирный уголь применяют для отопления в ограниченном количестве. Более широко его используют в металлургической промышленности.
• Тощий и отощенный спекающийся уголь отличаются большой зольностью и низкой теплотворностью. Используют эти сорта в отоплении, но не они не очень эффективные: часто придется после них чистить котел от золы.
• Слабоспекающиеся сорта каменного угля имеют характеристики, зависящие от месторождения. Это топливо тяжело разгорается, но горит долго и выделяет много тепла. Не существует особенных требований по объему топки или количеству загружаемого угля, но потребуется постоянный доступ достаточного количества воздуха без избытка.
• Коксующиеся жирные сорта угля обладают достаточно высокой температурой сгорания. Для бытовых котлов применять их не желательно, ведь они не рассчитаны на подобные температуры и могут лопаться и оплавляться.

Месторождения каменного угля

• Эльгинское месторождение в Сахе считается самым перспективным для открытой разработки. Площадь его составляет 246 км2. Месторождения угольные такого типа представляют собой пологую асимметричную складку. Угленосными будут отложения нижнего мела и верхней юры. Ключевые угольные пласты данного месторождения угля заложены в отложениях нерюнгринской и ундыктанской свиты. Угли там в основном полублестящие и с достаточно большим содержанием самого ценного компонента — витринита. Эльгинский каменный уголь при помощи специальной техники можно обогащать, что позволяет получить продукцию с более высоким качеством. Сильные пологие пласты такого каменного угля перекрываются отложениями маленькой мощности, что необычайно важно при добывании ископаемого открытым способом.
•  Элегестское месторождение в Туве имеет запасы примерно на 20 миллиардов тонн. И это подтверждают интересные факты о каменном угле. Огромная часть запасов располагается в одном пласте толщиной 6,4 м. Освоение данного месторождения на сегодня продолжается.
• Минусинский угольный бассейн расположен в Республике Хакасия. Добывать каменный уголь там начали ещё в 1904 году. К самым крупным месторождениям относят Черногорское и Изыхское. Если верить оценкам геологов, то запасы угля на той территории составляют 2,7 миллиарда тонн. В бассейне преобладают каменные длиннопламенные угли с высокой теплотой сгорания. Уголь такого типа относят к среднезольному. Максимальная зольность является характерной для углей Изыхского месторождения, а минимальная – для углей Бейского месторождения. Добывать ископаемые там помогают как разрезы, так и шахты.
• Кузнецкий угольный бассейн – это одно из самых крупных месторождений угля в мире. Кузбасс расположен в южной части Западной Сибири в неглубокой котловине между горами Алатау, Горной Шорией и Салаирским кряжем. Данная территория отнесена к Кемеровской области. Сокращение «Кузбасс» – это второе название области. Там добывают каменный уголь разными методами. На территории этого бассейна расположено 58 шахт и больше 30 разрезов. По качеству топливо «Кузбасса» разнообразное и отнесено к числу лучших углей. Мощность пластов угля, которая преобладает там, от 1,3 до 4,0 метров, но есть и более мощные пласты в 9-15 и даже в 20 метров, а в некоторых местах и до 30 метров. Максимальная глубина таких угольных шахт не превышает 500 метров. Средняя мощность разрабатываемых угольных пластов составляет 2,1 м, но до 25 % шахтной добычи угля приходится на пласты более 6,5 м. 
• Третье место по добыче угля занимает Китай. Крупными месторождениями этого государства считаются те, что расположены в угольном бассейне Шаньсина, в Великой Китайской равнине, в Датун и в Янцзы.
• Большое количество каменного угля добывают и в Австралии – в штатах Новый Южный Уэльс и Квинсленд.
• Крупный добытчик такого полезного ископаемого – Индия, и месторождения там расположены в северо-восточной части страны.
• В месторождениях Саксонии и Саара, Рейн-Вестфалии и Бранденбурга в Германии добывают бурый и каменный уголь на протяжении 150 лет.
• В Украине тоже есть 3 угольных бассейна: Донецкий, Днепровский и Львовско-Волынский. Там добывают антрациты, коксующийся и газовый уголь.
• Достаточно масштабными месторождениями угля считают те, что находятся на территории Канады, Узбекистана, Колумбии, Турции, Северной Кореи, Таиланда, Казахстана, Польши, Чехии и ЮАР.

Как образуется каменный уголь?

Есть 2 теории появления каменного угля.

Самой популярной из них считается та, которой придерживается множество геологов. Она подразумевает под собой то, что растения, из которых состоит каменный уголь, скапливались в огромных пресноводных или торфяных болотах на протяжении множества тысяч лет. Эта теория говорит о росте растительности в местах обнаружения ископаемого и называется “автохтонной”.

Вторая теория основана на том, что пласты каменного угля накапливались из перенесенных из других мест растений, которые и отложились на новом участке при затоплении. Другими словами, уголь возник из перенесенного растительного мусора. Данную теорию называют «аллохтонной».

В любом случае, чтобы образовался каменный уголь, нужно много растительной массы. И лучше, если растительность будет накапливаться в одном месте и не успевать полностью разлагаться. Идеальным местом для этого считается болото. Вода там не обогащена на кислород, в связи с чем возникает препятствие для развития и жизнедеятельности бактерий.

Растительная масса, которая есть в болоте, не успевая полностью сгнивать, спрессовывается отложениями почвы. Таким образом получается торф, который и есть исходным материалом для получения угля. Следующие пласты почвы будто бы запечатывают торф в земле. В результате этого он полностью лишен доступа кислорода и воды, что превращает его в угольный пласт. Процесс такого типа достаточно длительный. 

Добыча каменного угля

Добывают уголь закрытым или подземным методом. И это происходит вне зависимости от того, сколько тонн угля находят. Так строятся шахтные стволы и штольни. Шахтные стволы строятся, если глубина залегания каменного угля 45 метров и более. От нее ведутся горизонтальные тоннели в виде штольни.

Есть 2 системы закрытой добычи угля: камерно-столбовая и добыча длинными очистными забоями. Первая система является менее экономичной. Она используется только в тех ситуациях, когда обнаруженные угольные пласты мощные. Вторая система будет намного безопаснее и практичнее. Она позволит извлечь до 80% ископаемого и равномерно доставить уголь на поверхность.

Открытый метод применяется в тех ситуациях, когда уголь залегает неглубоко. При этом вначале проводится анализ твердости почвы, выясняется уровень выветриваемости и слоистость покрывающего слоя. Если грунт над угольными пластами мягкий, то достаточно будет применения бульдозера и скрепера. Если верхний пласт толстый, то пригоняются экскаваторы и драглайны. Пролегающий над каменным углем мощный слой твердой породы взрывается. Это простое объяснение добычи угля для детей.

Применение каменного угля

• Сам уголь считается хорошим топливом.
• В металлургической промышленности используют уголь для выплавки железа.
• Также делают из угля сталь и чугун.
• Полученная после сжигания каменного угля зола используется при производстве строительных материалов, что доказано учеными.
• Из угля после его специальной обработки получается бензол и ксилол, которые используются в производстве лакокрасочных веществ, растворителя и линолеумов.
• Интересным для детей будет то, что при помощи сжижения угля получается первоклассное жидкое топливо.
• Уголь – это также сырье для получения графита и нафталина.

Интересные факты про уголь

1. У чёрного и довольно мягкого сорта каменного угля и у самого твёрдого полезного ископаемого на Земле – алмаза, в основе есть одинаковое вещество – углерод. Отличие их состоит только в расположении атомов в строении вещества.
2. Уголь на дне воды начинается как растительное вещество. В результате он покрывается и глубоко захороняется отложениями, где с течением долгого времени происходят метаморфозные процессы.
3. Примерно 70% всей электроэнергии Китая поступает из каменного угля. В целом, уголь считается производителем около 40% мировой электроэнергии. И об этом говорят не только про уголь интересные факты.
4. Первой мировой угольной шахтой считается та, которая была открыта в Нидерландах в 1113 году. Интересным является то, что она до сегодняшнего момента еще функционирует, потому как запасы данного месторождения ещё не исчерпаны.
5. В Российских недрах есть примерно 4 триллиона тонн каменного угля, что составляет треть от всех его мировых запасов.
6. Есть специальная методика перевоплощения угля в жидкое топливо. Для этого полезное ископаемое насыщается водородом.
7. Каменный уголь используют не только в виде топлива. Из него добываются такие минералы как: свинец и сера.
8. Именно каменный уголь считается первым полезным ископаемым топливом, которое и стало использоваться человечеством.
9. В угле обычно присутствуют и морские ископаемые, такие как: моллюски, брахиоподы и рыбы. В угольных пластах также можно встретить и шарики – округлые скомканные массы, которые прекрасно сохранились от ископаемых растений и животных. К примеру, маленький морской червь кольчатый часто обнаруживается прикрепленным к растениям в каменном угле, добытом на территории Европы и Северной Америки. 
10. Самые интересные находки в слоях угля – это стволы деревьев, которые залегают вертикально. Они часто пересекают большие толщи пород перпендикулярно к напластованию угля. Деревья в данном необычном для них вертикальном положении часто встречаются в угольных пластах, связанных с угольными отложениями, а несколько реже – в самом угле. Множество людей придерживаются того мнения, что уголь и стволы деревьев имеют способность перемещаться.
11. На территории Украины сосредотачивается до 5% всего мирового запаса каменного угля.