Pogledajte što je "ugljen" u drugim rječnicima:

1. Kemijska svojstva ugljena

2. Klasifikacija kamenog ugljena

3. Formiranje kamenog ugljena

4. Zalihe ugljena

Ugljen je sedimentna stijena, koja predstavlja duboku razgradnju biljnih ostataka (paprati, preslice i klupske mahovine, kao i prve golosjemenke).

Kemijska svojstva kamenog ugljena

Po kemijskom sastavu ugljen je mješavina visokomolekularnih aromatskih spojeva s velikim masenim udjelom ugljika, kao i vode i hlapljivih tvari s malim količinama mineralnih nečistoća. Ove nečistoće stvaraju pepeo kada se ugljen sagorijeva. Fosilni ugljeni se međusobno razlikuju po omjeru svojih komponenti, što određuje njihovu toplinu izgaranja. Brojni organski spojevi koji čine ugljen imaju kancerogena svojstva.

Većina naslaga ugljena nastala je u paleozoiku, uglavnom u razdoblju karbona, prije oko 300-350 milijuna godina. Po kemijskom sastavu ugljen je mješavina policikličkih aromatskih spojeva visoke molekularne mase s velikim masenim udjelom ugljika, kao i vode i hlapljivih tvari s malim količinama mineralnih nečistoća, koje pri sagorijevanju ugljena stvaraju pepeo. Fosilni ugljeni se međusobno razlikuju po omjeru svojih komponenti, što određuje njihovu toplinu izgaranja. Brojni organski spojevi koji čine ugljen imaju kancerogena svojstva. Sadržaj ugljika u kamenom ugljenu, ovisno o njegovoj klasi, kreće se od 75% do 95%.

Ugljen, čvrsti gorivi mineral biljnog podrijetla; vrsta fosilnog ugljena s većim udjelom ugljika i većom gustoćom od mrkog ugljena. To je gusta stijena crne, ponekad sivo-crne boje sa sjajnom, polumat ili mat površinom. Sadrži 75-97% ili više ugljika; 1,5-5,7% vodika; 1,5-15% kisika; 0,5-4% sumpora; do 1,5% dušika; 45-2% hlapljivih tvari; količina vlage kreće se od 4 do 14%; pepeo - obično od 2-4% do 45%. Viša kalorijska vrijednost, izračunata na mokru masu kamenog ugljena bez pepela, nije manja od 23,8 MJ/kg (5700 kcal/kg).

Ugljen su ostaci biljaka koje su umrle prije mnogo milijuna godina, čije je propadanje prekinuto zbog prestanka pristupa zraka. Stoga nisu mogli ispustiti ugljik iz njega u atmosferu. Pristup zraka posebno je naglo prestao tamo gdje su se močvare i močvarne šume spuštale kao posljedica tektonskih kretanja i promjena klimatskih uvjeta i bile prekrivene odozgo drugim tvarima. Istodobno su se biljni ostaci pod utjecajem bakterija i gljivica (ugljenizirani) transformirali u treset i dalje u mrki ugljen, ugljen, antracit i grafit.

Prema sastavu glavne komponente - organske tvari, ugljen se dijeli u tri genetske skupine: humoliti, sapropeliti, saprohumoliti. Prevladavaju humoliti, čiji su izvorni materijal bili ostaci viših kopnenih biljaka. Njihovo se taloženje događalo uglavnom u močvarama koje su zauzimale niske obale mora, zaljeva, laguna i slatkovodnih bazena. Kao rezultat biokemijske razgradnje, nakupljeni biljni materijal prerađivao se u treset, a značajno su utjecali sadržaj vode i kemijski sastav vodenog okoliša. Sadržaj ugljika u kamenom ugljenu kreće se od 75 do 90 posto. Točan sastav određen je mjestom i uvjetima prerade ugljena. Mineralne nečistoće su ili u fino dispergiranom stanju u organskoj masi, ili u obliku najtanjih slojeva i leća, kao i kristala i konkrecije. Izvor mineralnih nečistoća u fosilnom ugljenu mogu biti anorganski dijelovi biljaka - ugljenotvorci, mineralne neoplazme koje ispadaju iz otopina vode koja kruži u tresetnim močvarama itd.

Kao posljedica duljeg izlaganja povišenim temperaturama i tlaku, mrki ugljen se pretvara u bitumenski, a potonji u antracit. Nepovratna postupna promjena kemijskog sastava, fizičkih i tehnoloških svojstava organske tvari u fazi transformacije iz mrkog ugljena u antracit naziva se metamorfizam ugljena.

Strukturno i molekularno preuređenje organske tvari tijekom metamorfizma popraćeno je dosljednim povećanjem relativnog sadržaja ugljika u ugljenu, smanjenjem sadržaja kisika i oslobađanjem hlapljivih tvari; mijenjaju se sadržaj vodika, toplina izgaranja, tvrdoća, gustoća, lomljivost, optika, elektricitet i druga fizikalna svojstva. Ugljevi u srednjim fazama metamorfizma stječu svojstva sinteriranja - sposobnost gelificiranih i lipoidnih komponenti organske tvari da pređu, zagrijavajući se pod određenim uvjetima, u plastično stanje i formiraju porozni monolit - koks. U zonama aeracije i aktivnog djelovanja podzemnih voda u blizini Zemljine površine, ugljen se oksidira.

Po svom učinku na kemijski sastav i fizička svojstva, oksidacija ima suprotan smjer u odnosu na metamorfizam:

ugljen gubi svojstva čvrstoće i svojstva sinteriranja;

povećava se relativni sadržaj kisika u njemu, smanjuje se količina ugljika, povećava se vlažnost i sadržaj pepela, a ogrjevna vrijednost naglo opada.

Dubina oksidacije fosilnog ugljena, ovisno o suvremenom i antičkom reljefu, položaju podzemnih voda, prirodi klimatskih uvjeta, materijalnom sastavu i metamorfizmu, kreće se od 0 do 100 metara po vertikali.

Specifična težina ugljena je 1,2 - 1,5 g / cm3, ogrjevna vrijednost je 35 000 kJ / kg. Ugljen se smatra prikladnim za tehnološku uporabu ako je nakon izgaranja pepeo 30% ili manje. Primitivno rudarenje fosilnog ugljena poznato je od davnina (, Grčka). Ugljen je počeo igrati značajnu ulogu kao gorivo u Britaniji u 17. stoljeću. Formiranje industrije ugljena povezano je s korištenjem ugljena kao koksa u topljenju željeza. Od 19. stoljeća glavni otkupljivač ugljena je transport. Glavni pravci industrijske upotrebe ugljena: proizvodnja električne energije, metalurški koks, izgaranje u energetske svrhe, dobivanje raznih (do 300 artikala) proizvoda tijekom kemijske obrade. Povećava se potrošnja ugljena za proizvodnju visokougljičnih ugljično-grafitnih konstrukcijskih materijala, planinskog voska, plastike, sintetičkih, tekućih i plinovitih visokokaloričnih goriva, aromatskih proizvoda hidrogenacijom, te visoko dušičnih kiselina za gnojiva. Koks dobiven iz ugljena potreban je u velikim količinama za metaluršku proizvodnju industrija.

Koks se proizvodi u koksarama. Ugljen se podvrgava suhoj destilaciji (koksanju) zagrijavanjem u posebnim koksnim pećima bez pristupa zraka na temperaturu od C. U tom slučaju se dobiva koks - porozna čvrsta tvar. Osim koksa, tijekom suhe destilacije ugljena nastaju i hlapljivi proizvodi, kada se ohlade na 25-75 ° C, nastaju katran ugljena, amonijačna voda i plinoviti proizvodi. Katran ugljena se podvrgava frakcijskoj destilaciji, što rezultira nekoliko frakcija:

svjetlo ulje (vrelište do 170 C) sadrži aromatične ugljikovodike (benzen, toluen, kiseline i druge tvari);

srednje ulje (točka vrenja 170-230 C). To su fenoli, naftalen;

teško ulje (točka vrenja 230-270 C). Ovo je naftalen i njegovi homolozi

antracensko ulje - antracen, fenatren itd.

Sastav plinovitih proizvoda (koksni plin) uključuje benzen, toluen, ksiole, fenol, amonijak i druge tvari. Sirovi benzen se ekstrahira iz plina koksne peći nakon pročišćavanja od spojeva amonijaka, sumporovodika i cijanida, iz kojih se izoliraju pojedinačni ugljikovodici i niz drugih vrijednih tvari.

Amorfni ugljik u obliku ugljena, kao i mnogi spojevi ugljika, igraju važnu ulogu u suvremenom životu kao izvori različitih vrsta energije. Kada se ugljen sagorijeva, oslobađa se toplina koja se koristi za grijanje, kuhanje i mnoge industrijske procese. Većina primljene topline pretvara se u druge oblike energije i troši na mehanički rad.

Ugljen je kruto gorivo, mineral biljnog podrijetla. To je gusta stijena crne, ponekad tamnosive boje sa sjajnom mat površinom. Sadrži 75-97% ugljika, 1,5-5,7% vodika, 1,5-15% kisika, 0,5-4% sumpor, do 1,5% dušika, 2-45% hlapljivih tvari, količina vlage kreće se od 4 do 14%. Viša kalorijska vrijednost izračunata za mokru masu kamenog ugljena bez pepela nije manja od 238 MJ/kg.

Ugljen nastaje od produkata razgradnje organske tvari viših biljaka koje su pretrpjele promjene pod pritiskom raznih stijena zemljine kore i pod utjecajem temperature. S povećanjem stupnja metamorfizma u zapaljivoj masi, ugljen povećava sadržaj ugljika i istovremeno smanjuje količinu kisika, vodika i hlapljivih tvari. Mijenja se i kalorijska vrijednost ugljena.

Karakteristična fizička svojstva ugljena:

gustoća (g / cm3) - 1,28-1,53;

mehanička čvrstoća (kg / cm2) - 40-300;

specifični toplinski kapacitet C (Kcal / g deg) - 026-032;

indeks loma svjetlosti - 1,82-2,04.

Najveća nalazišta ugljena u svijetu u smislu obujma proizvodnje su bazeni Tunguska, Kuznetsk, Pechora - u Ruskoj Federaciji; Karaganda - u Kazahstanu; Appalachian i Pennsylvania bazeni - u SAD-u; Ruhr - u Republici Njemačkoj; Velika Žuta rijeka - u Kini; Južni Wales - in Engleska; Valenciennes - u Francuskoj itd.

Upotreba ugljena je raznolika. Koristi se kao kućansko, energetsko gorivo, za metalurško i kemijsko industrija, kao i za izdvajanje rijetkih i elemenata u tragovima iz njega. Ugljen, koks, teška industrija provode preradu ugljena koksom. Koksiranje je industrijska metoda prerade ugljena zagrijavanjem do 950-1050 C bez pristupa zraka. Glavni koksno-kemijski proizvodi su: koksni plin, sirovi benzol, katran ugljena, amonijak.

Ugljikovodici se dobivaju iz plina koksnih peći ispiranjem u pročivačima tekućim apsorpcijskim uljima. Destilacijom iz ulja, destilacijom iz frakcije, pročišćavanjem i rerektifikacijom dobivaju se čisti komercijalni proizvodi kao što su: benzol, toluen, ksileni itd. Od nezasićenih spojeva sadržanih u sirovom benzenu dobivaju se kumaronske smole koje se koriste za proizvodnji lakova, boja, linoleuma iu gumarskoj industriji. Obećavajuća sirovina je i ciklopentadien, koji se također dobiva iz ugljena. ugljen - sirovina za dobivanje naftalena i drugih pojedinačnih aromatskih ugljikovodika. Najvažniji proizvodi prerade su piridinske baze i fenoli.

Preradom se ukupno može dobiti više od 400 različitih proizvoda čija je cijena u usporedbi s trošak sam ugljen, povećava se 20-25 puta, a nusproizvodi dobiveni u koksarama premašuju cijena sama kokaina.

Vrlo obećavajuće je izgaranje (hidrogenacija) ugljena uz stvaranje tekućeg goriva. Za proizvodnju 1 tone crnog zlata troši se 2-3 tone ugljena. Umjetni grafit se dobiva iz ugljena. Koriste se kao anorganske sirovine. Pri preradi ugljena iz njega se u industrijskim razmjerima izdvajaju vanadij, germanij, sumpor, galij, molibden i olovo. Pepeo od otpada iz izgaranja ugljena, rudarstva i prerade koristi se u proizvodnji građevinskog materijala, keramike, vatrostalnih sirovina, glinice i abraziva. U svrhu optimalnog korištenja ugljena, obogaćuje se (uklanjanje mineralnih nečistoća).

Ugljen sadrži do 97% ugljika, može se reći da je u osnovi svih ugljikovodika, tj. temelje se na atomima ugljika. Često se susreće amorfni ugljik u obliku ugljena. Po strukturi, amorfni ugljik je isti grafit, ali u stanju najfinijeg mljevenja. Praktična primjena amorfnih oblika ugljika je raznolika. Koks i ugljen - kao redukcijsko sredstvo u metalurgiji tijekom taljenja željeza.

Klasifikacija ugljena

Ugljen nastaje od produkata raspadanja organskih ostataka viših biljaka koji su pod pritiskom okolnih stijena zemljine kore i relativno visokim temperaturama doživjeli promjene (metamorfizam). S povećanjem stupnja metamorfizma u zapaljivoj masi ugljena, sadržaj ugljika dosljedno raste, a istodobno se smanjuje količina kisika, vodika i hlapljivih tvari; mijenjaju se i toplina izgaranja, sposobnost sinteriranja i druga svojstva. Na promjeni ovih kvaliteta, koja je određena rezultatima termičke razgradnje ugljena (prinos hlapljivih tvari, karakteristika nehlapljivog ostatka), izgrađena je industrijska klasifikacija usvojena u SSSR-u.

Razredi uglja:

dugi plamen (D),

plin (G),

plinoviti masni (GZh),

masno (F),

masni koks (QOL),

koks (K),

mršavo sinteriranje (OS),

mršav (T),

slabo stvrdnjavanje (SS),

poluantraciti (PA)

antraciti (A).

Ponekad se antraciti ističu u zasebnoj skupini. Za koksiranje se uglavnom koristi ugljen razreda G, Zh, K i OS, a djelomično D i T. .5-5,0% za razrede T-A; smanjenje sadržaja (u zapaljivoj masi) kisika s 15% na 1,5%; vodik - od 5,7% do 1,5%; sadržaj sumpor, dušika i pepela ne ovisi o pripadnosti određenoj marki. Kalorična vrijednost ugljena gorive mase raste uzastopno s 32,4 MJ/kg (7750 kcal/kg) za razred D na 36,2–36,6 MJ/kg (8650–8750 kcal/kg) za razred K i opada na 35 ,4—33,5 MJ/kg (8450—8000 kcal/kg) za razrede PA i A.

Prema veličini komada dobivenih tijekom rudarenja, kameni se ugljen razvrstava na:

ploča (P) - više od 100 mm,

veliki (K) - 50-100 mm,

orah (O) - 26-50 mm,

mali (M) - 13-25 mm,

sjeme (C) - 6-13 mm,

shtyb (W) - manje od 6 mm,

obični (P) - nije ograničen u veličini.

Pripadnost marki i veličina komada ugljena označeni su kombinacijama slova - DK itd.

Otprilike na istim principima kao u SSSR-u, u nizu zapadnoeuropskih zemalja grade se klasifikacije ugljena. U SAD najčešća klasifikacija je ugljen, na temelju prinosa hlapljivih tvari i topline izgaranja, prema kojoj se dijele na subbitumene s visokim prinosom hlapljivih tvari (odgovara sovjetskim razredima D i G), bitumene s prosječni prinos hlapljivih tvari (odgovara razredima PZh i K), bitumenski s niskim prinosom hlapljivih tvari (OS i T) i antracitni ugljen, podijeljen na semiantracite (djelomično T i A), antracit vlastiti i metaantracit (A). Osim toga, postoji međunarodna klasifikacija ugljena, koja se temelji na sadržaju hlapljivih tvari, zgrušavanju, koksovanju i prikazu tehnoloških svojstava ugljena.

Formiranje kamenog ugljena

Formiranje ugljena karakteristično je za sve geološke sustave, počevši od silura i devona, ugljen je vrlo široko rasprostranjen u naslagama karbonskog, permskog i jurskog sustava. Ugljen se javlja u obliku šavova različitih debljina (od frakcija m do nekoliko desetaka ili više m). Dubina pojave ugljena je različita - od izlaska na površinu do 2000-2500 m i dublje. Uz suvremenu razinu rudarske tehnologije, vađenje kamenog ugljena može se izvoditi na otvoreni način do dubine od 350 m.

Za stvaranje ugljena potrebno je obilno nakupljanje biljne mase. U drevnim tresetnim močvarama, počevši od devonskog razdoblja, akumulirala se organska tvar iz koje je, bez pristupa kisiku, nastao fosilni ugljen. Većina komercijalnih nalazišta fosilnog ugljena potječe iz tog razdoblja, iako postoje i mlađa ležišta. Starost najstarijeg ugljena procjenjuje se na oko 350 milijuna godina.

Ugljen nastaje kada se truli biljni materijal nakuplja brže nego što se može bakterijski razgraditi. Idealno okruženje za to stvara se u močvarama, gdje stajaća voda, osiromašena kisikom, sprječava vitalnu aktivnost bakterija i time štiti biljnu masu od potpunog uništenja. U određenoj fazi postupak kiseline koje se pri tome oslobađaju sprječavaju daljnje djelovanje bakterija. Tako nastaje treset – original proizvod za formiranje ugljena. Ako se tada zakopa pod drugim naslagama, tada treset doživljava kompresiju i, gubeći vodu i plinove, pretvara se u ugljen.

Pod pritiskom debljine sedimenata debljine 1 kilometar, iz 20-metarskog sloja treseta dobiva se sloj mrkog ugljena debljine 4 metra. Ako dubina ukopa biljnog materijala dosegne 3 kilometra, tada će se isti sloj treseta pretvoriti u sloj ugljena debljine 2 metra. Na većoj dubini, oko 6 kilometara, a na višoj temperaturi sloj treseta od 20 metara postaje sloj antracita debljine 1,5 metara.

Način vađenja ugljena ovisi o dubini njegove pojave. Razvoj se izvodi na otvoreni način, ako dubina ugljenog sloja ne prelazi 100 metara. Česti su i slučajevi kada je, uz sve veće produbljivanje ugljenokopa, dodatno povoljno razvijati ležište ugljena podzemnom metodom. Rudnici se koriste za vađenje ugljena iz velikih dubina. Najdublji rudnici na teritoriju Rusija ugljen se kopa s razine od nešto više od 1200 metara.

Uz ugljen, ugljenonosna ležišta sadrže mnoge vrste georesursa koji imaju potrošački značaj. To uključuje stijene domaćina kao što su sirovina za građevinsku industriju, podzemne vode, metan iz ugljenih slojeva, rijetke elemente i elemente u tragovima, uključujući vrijedne metale i njihove spojeve. Na primjer, neki ugljeni su obogaćeni germanijem.

Rezerve ugljena

Opće geološke rezerve kamenog ugljena u SSSR-u iznose oko 4700 milijardi tona (prema procjenama iz 1968.), uključujući razrede (u milijardama tona): D - 1719; D-G ​​- 331; G - 475; GZh - 69,4; Š - 156; QOL - 21,5; K - 105; OS - 88,2; SS - 634; T - 205; T-A - 540; PA, A - 139.

Najveće rezerve kamenog ugljena u SSSR-u nalaze se u Tunguskom bazenu. Najveći bazeni ugljena koji se razvijaju u SSSR-u su Donjeck, Kuznjeck, Pechora, Karaganda; u SAD- Appalachian i Pennsylvanian, u Poljskoj - Gornjošleski i njegov nastavak u Čehoslovačkoj - Ostrava-Karvinsky, god. Njemačka— Ruhr, u Kina— Veliki Juanhabass, u Engleska- Južni Wales, u Francuska- Valenciennes i u Belgiji - Brabant. Upotreba ugljena je raznolika.

Koristi se kao domaće, energetsko gorivo, sirovina za metaluršku i kemijsku industriju, kao i za vađenje rijetkih i elemenata u tragovima iz njega.

Već dva desetljeća zaredom ugljen je u sjeni naftnog buma. Planine neupotrebljivog ugljena rasle su u nebo. Brojni rudnici su zatvoreni, stotine tisuća rudara je izgubilo svoje. Regija Appalachian u Sjedinjenim Državama, nekoć cvjetno polje ugljena, postala je jedno od najmračnijih područja katastrofe. Neuredan, monopolistima vođen prijelaz na jeftine, uvezene - uglavnom s Bliskog istoka - ulje osuđen ugljen na ulogu "Pepeljuge", lišene budućnosti. Međutim, u nekima se to nije dogodilo zemlje, uključujući i bivši SSSR, koji je uzeo u obzir prednosti energetske strukture temeljene na nacionalnim resursima.

Rezerve ugljena raspršene su po cijelom svijetu. Većina industrijskih zemlje nisu pošteđeni. Zemljište je okruženo s dvije bogate ugljenom zone. Jedna se proteže kroz zemlje bivšeg SSSR-a, preko Kine, Sjeverne Amerike do srednje Europe. Drugi, uži i manje bogat, proteže se od južnog Brazila preko Južne Afrike do istočne Australije.

Najznačajniji depoziti ugljena nalaze se u zemljama bivšeg SSSR-a, SAD-a i Kina. Kameni ugljen dominira zapadnom Europom. Glavni bazeni ugljena u Euroaziji: Južni Wales, Valenciennes Liege, Saar-Lotharginsky, Ruhr, Asturian, Kizelovsky, Donjeck, Taimyr, Tunguska, South Yakutsky, Funshunsky; u Africi: Jerada, Abadla, Enugu, Huanki, Witbank; u Australiji: Great Syncline, New South Wales; u Sjevernoj Americi: Green River, Junnta, San Juan River, Western, Illinois, Appalachian, Sabinas, Texas, Pennsylvania; na plamenom kontinentu: Carare, Junin, Santa Catarina, Concepción. U Ukrajini treba istaknuti Lvovsko-Volinski bazen i Donbas bogat naslagama.

Izvori

bse.sci-lib.com/ Velika sovjetska enciklopedija

en.wikipedia.org Wikipedia - slobodna enciklopedija

www.bankreferatov.ru sažeci

dic.academic.ru Rječnici i enciklopedije na Akademiji

geografija.kz Zemljopis

www.bibliotekar.ru Knjižničar

poddoni.com/ PalletEck

Enciklopedija investitora. 2013 .

Sinonimi: