Zobacz, co „Węgiel” znajduje się w innych słownikach:

1. Właściwości chemiczne węgla

2. Klasyfikacja węgla kamiennego

3. Powstawanie węgla kamiennego

4. Zasoby węgla

Węgiel jest skała osadowa, będąca głębokim rozkładem szczątków roślinnych (paprocie drzewiaste, skrzypy i widłaki, a także pierwsze nagonasienne).

Właściwości chemiczne węgla kamiennego

Według składu chemicznego węgiel to mieszanina wysokocząsteczkowych związków aromatycznych o dużym udziale masowym węgla oraz wody i substancji lotnych z niewielką ilością zanieczyszczeń mineralnych. Te zanieczyszczenia tworzą popiół podczas spalania węgla. Węgle kopalne różnią się między sobą stosunkiem składników, który decyduje o ich cieple spalania. Szereg związków organicznych wchodzących w skład węgla ma właściwości rakotwórcze.

Większość złóż węgla powstała w paleozoiku, głównie w okresie karbońskim, około 300-350 mln lat temu. Według składu chemicznego węgiel jest mieszaniną wielopierścieniowych związków aromatycznych o dużej masie cząsteczkowej o dużym udziale masowym węgla oraz wody i substancji lotnych z niewielką ilością zanieczyszczeń mineralnych, które podczas spalania węgla tworzą popiół. Węgle kopalne różnią się między sobą stosunkiem składników, który decyduje o ich cieple spalania. Szereg związków organicznych wchodzących w skład węgla ma właściwości rakotwórcze. Zawartość węgla w węglu kamiennym, w zależności od jego gatunku, waha się od 75% do 95%.

Węgiel, stały palny minerał pochodzenia roślinnego; rodzaj węgla kopalnego o wyższej zawartości węgla i większej gęstości niż węgiel brunatny. Jest to gęsta skała koloru czarnego, czasem szaroczarnego o błyszczącej, półmatowej lub matowej powierzchni. Zawiera 75-97% lub więcej węgla; 1,5-5,7% wodoru; 1,5-15% tlenu; 0,5-4% siarki; do 1,5% azotu; 45-2% substancji lotnych; ilość wilgoci waha się od 4 do 14%; popiół - zwykle od 2-4% do 45%. Wyższa wartość opałowa liczona na mokrej bezpopiołowej masie węgla kamiennego wynosi nie mniej niż 23,8 MJ/kg (5700 kcal/kg).

Węgiel to pozostałości roślin, które wymarły wiele milionów lat temu, których rozkład został przerwany w wyniku ustania dostępu powietrza. Dlatego nie mogli uwolnić pobranego z niej węgla do atmosfery. Dostęp powietrza zatrzymał się szczególnie gwałtownie tam, gdzie bagna i lasy bagienne opadły w wyniku ruchów tektonicznych i zmian warunków klimatycznych i zostały pokryte od góry innymi substancjami. W tym samym czasie szczątki roślinne zostały przekształcone pod wpływem bakterii i grzybów (zwęglone) w torf, a dalej w węgiel brunatny, węgiel, antracyt i grafit.

Zgodnie ze składem głównego składnika - materii organicznej, węgle dzielą się na trzy grupy genetyczne: humolity, sapropelity, saprohumolity. Dominują humolity, których materiałem źródłowym były szczątki wyższych roślin lądowych. Ich osadzanie miało miejsce głównie na bagnach, które zajmowały nisko położone wybrzeża mórz, zatok, lagun i basenów słodkowodnych. W wyniku rozkładu biochemicznego nagromadzony materiał roślinny został przetworzony na torf, przy czym istotny wpływ miała zawartość wody i skład chemiczny środowiska wodnego. Zawartość węgla w węglu kamiennym waha się od 75 do 90 procent. Dokładny skład zależy od miejsca i warunków konwersji węgla. Zanieczyszczenia mineralne występują albo w stanie drobno rozproszonym w masie organicznej, albo w postaci najcieńszych warstw i soczewek oraz kryształów i konkrecje. Źródłem zanieczyszczeń mineralnych w węglach kopalnych mogą być nieorganiczne części roślin - węglotwórcze, nowotwory mineralne wypadające z roztworów wody krążącej w torfowiskach itp.

W wyniku długotrwałego narażenia na podwyższone temperatury i ciśnienie węgle brunatne zamieniają się w węgle bitumiczne, a te w antracyty. Nieodwracalna stopniowa zmiana składu chemicznego, właściwości fizycznych i technologicznych materii organicznej na etapie przemiany węgla brunatnego w antracyt nazywana jest metamorfizmem węgla.

Przegrupowaniu strukturalnemu i molekularnemu materii organicznej podczas metamorfizmu towarzyszy stały wzrost względnej zawartości węgla w węglu, spadek zawartości tlenu i uwalnianie substancji lotnych; zmienia się zawartość wodoru, ciepło spalania, twardość, gęstość, kruchość, optyka, elektryczność i inne właściwości fizyczne. Węgle w środkowych stadiach metamorfizmu nabierają właściwości spiekania - zdolności zżelowanych i lipidowych składników materii organicznej do przejścia po podgrzaniu w określonych warunkach do stanu plastycznego i utworzenia porowatego monolitu - koksu. W strefach napowietrzania i aktywnego działania wód gruntowych w pobliżu powierzchni Ziemi węgle ulegają utlenianiu.

W swoim wpływie na skład chemiczny i właściwości fizyczne utlenianie ma kierunek przeciwny niż metamorfizm:

węgiel traci swoje właściwości wytrzymałościowe i spiekalnicze;

wzrasta w nim względna zawartość tlenu, zmniejsza się ilość węgla, wzrasta wilgotność i zawartość popiołu, a wartość opałowa gwałtownie spada.

Głębokość utleniania węgli kopalnych, w zależności od współczesnej i starożytnej rzeźby, położenia zwierciadła wód gruntowych, charakteru warunków klimatycznych, składu materiałowego i metamorfizmu, waha się od 0 do 100 metrów w pionie.

Ciężar właściwy węgla wynosi 1,2 – 1,5 g/cm3, wartość opałowa 35 000 kJ/kg. Węgiel uważa się za nadający się do wykorzystania technologicznego, jeśli po spaleniu zawartość popiołu wynosi 30% lub mniej. Prymitywne wydobycie węgla kopalnego znane jest od czasów starożytnych (Grecja). Węgiel zaczął odgrywać znaczącą rolę jako paliwo w Wielkiej Brytanii w XVII wieku. Powstanie przemysłu węglowego wiąże się z wykorzystaniem węgla jako koksu w wytopie żelaza. Od XIX wieku dużym odbiorcą węgla jest transport. Główne kierunki przemysłowego wykorzystania węgla: produkcja energii elektrycznej, koksu metalurgicznego, spalanie w celach energetycznych, pozyskiwanie różnych (do 300 szt.) produktów w procesach przeróbki chemicznej. Wzrasta zużycie węgli do produkcji wysokowęglowych materiałów konstrukcyjnych węglowo-grafitowych, wosku górskiego, tworzyw sztucznych, wysokokalorycznych paliw syntetycznych, ciekłych i gazowych, produktów aromatycznych z uwodornienia oraz kwasów wysokoazotowych do nawozów. Koks pozyskiwany z węgla jest potrzebny w dużych ilościach do hutnictwa przemysł.

Koks produkowany jest w koksowniach. Węgiel poddawany jest suchej destylacji (koksowaniu) poprzez ogrzewanie w specjalnych piecach koksowniczych bez dostępu powietrza do temperatury C. W tym przypadku otrzymuje się koks – porowatą substancję stałą. Oprócz koksu podczas suchej destylacji węgla powstają również produkty lotne, gdy są one schładzane do 25-75 ° C, powstaje smoła węglowa, woda amoniakalna i produkty gazowe. Smoła węglowa poddawana jest destylacji frakcyjnej, w wyniku której powstaje kilka frakcji:

olej lekki (temperatura wrzenia do 170 C) zawiera węglowodory aromatyczne (benzen, toluen, kwasy i inne substancje);

olej średni (temperatura wrzenia 170-230 C). To są fenole, naftalen;

olej ciężki (temperatura wrzenia 230-270 C). To jest naftalen i jego homologi

olej antracenowy - antracen, fenathren itp.

Skład produktów gazowych (gaz koksowniczy) obejmuje benzen, toluen, ksyole, fenol, amoniak i inne substancje. Benzen surowy jest ekstrahowany z gazu koksowniczego po oczyszczeniu z amoniaku, siarkowodoru i związków cyjankowych, z których wyodrębnia się poszczególne węglowodory i szereg innych cennych substancji.

Węgiel amorficzny w postaci węgla, a także wiele związków węgla, odgrywa ważną rolę we współczesnym życiu jako źródło różnego rodzaju energii. Podczas spalania węgla uwalniane jest ciepło, które jest wykorzystywane do ogrzewania, gotowania i wielu procesów przemysłowych. Większość otrzymanego ciepła jest zamieniana na inne formy energii i zużywana na pracę mechaniczną.

Węgiel to paliwo stałe, minerał pochodzenia roślinnego. Jest to gęsta skała o czarnym, czasem ciemnoszarym kolorze z błyszczącą matową powierzchnią. Zawiera 75-97% węgla, 1,5-5,7% wodoru, 1,5-15% tlenu, 0,5-4% siarka, do 1,5% azotu, 2-45% substancji lotnych, ilość wilgoci waha się od 4 do 14%. Wartość opałowa wyższa obliczona dla mokrej masy bezpopiołowej węgla kamiennego wynosi nie mniej niż 238 MJ/kg.

Węgiel powstaje z produktów rozkładu materii organicznej roślin wyższych, które uległy zmianom pod naciskiem różnych skał skorupy ziemskiej i pod wpływem temperatury. Wraz ze wzrostem stopnia metamorfizmu w masie palnej węgiel zwiększa zawartość węgla i jednocześnie zmniejsza ilość tlenu, wodoru i substancji lotnych. Zmienia się również kaloryczność węgla.

Charakterystyczne właściwości fizyczne węgla:

gęstość (g / cm3) - 1,28-1,53;

wytrzymałość mechaniczna (kg / cm2) - 40-300;

ciepło właściwe C (Kcal / g deg) - 026-032;

współczynnik załamania światła - 1,82-2,04.

Największe złoża węgla na świecie pod względem wielkości produkcji to baseny Tunguska, Kuzniecka, Peczora - w Federacji Rosyjskiej; Karaganda – w Kazachstanie; Baseny Appalachów i Pensylwanii - w USA; Ruhr - w Republice Niemiec; Duża Żółta Rzeka - w Chinach; Południowa Walia – in Anglia; Valenciennes - we Francji itp.

Wykorzystanie węgla jest zróżnicowane. Stosowany jako paliwo domowe, energetyczne, metalurgiczne i chemiczne przemysł, a także do wydobywania z niego pierwiastków rzadkich i śladowych. Przemysł węglowy, koksowniczy, ciężki przeprowadzają przeróbkę węgla poprzez koksowanie. Koksowanie to przemysłowa metoda przeróbki węgla polegająca na podgrzaniu do 950-1050 C bez dostępu powietrza. Główne produkty koksowo-chemiczne to: gaz koksowniczy, benzen surowy, smoła węglowa, amoniak.

Węglowodory są odzyskiwane z gazu koksowniczego poprzez płukanie w płuczkach ciekłymi olejami absorpcyjnymi. Po destylacji z oleju, destylacji z frakcji, oczyszczeniu i ponownej rektyfikacji otrzymuje się czyste produkty handlowe, takie jak: benzen, toluen, ksyleny itp. Z nienasyconych związków zawartych w surowym benzenie otrzymuje się żywice kumaronowe, które są wykorzystywane do produkcja lakierów, farb, linoleum oraz w przemyśle gumowym. Obiecującym surowcem jest również cyklopentadien, który również pozyskuje się z węgla. Węgiel - surowiec w celu uzyskania naftalenu i innych pojedynczych węglowodorów aromatycznych. Najważniejszymi produktami przetwórstwa są zasady pirydynowe i fenole.

Przetwarzając łącznie można uzyskać ponad 400 różnych produktów, których koszt w porównaniu z koszt samego węgla wzrasta 20-25 razy, a produkty uboczne uzyskiwane w koksowniach przekraczają Cena sam koks.

Bardzo obiecujące jest spalanie (uwodornianie) węgla z wytworzeniem ciekłego paliwa. Do produkcji 1 tony czarnego złota zużywa się 2-3 tony węgla. Sztuczny grafit pozyskiwany jest z węgla. Są używane jako surowce nieorganiczne. Podczas przetwarzania węgla wydobywa się z niego na skalę przemysłową wanad, german, siarkę, gal, molibden i ołów. Popiół ze spalania węgla, odpadów wydobywczych i przetwórczych wykorzystywany jest do produkcji materiałów budowlanych, ceramiki, surowców ogniotrwałych, tlenku glinu oraz materiałów ściernych. W celu optymalnego wykorzystania węgla jest wzbogacany (usuwanie zanieczyszczeń mineralnych).

Węgiel zawiera do 97% węgla, można powiedzieć, że stanowi podstawę wszystkich węglowodorów, tj. są oparte na atomach węgla. Często spotyka się węgiel amorficzny w postaci węgla. Strukturalnie węgiel amorficzny jest tym samym grafitem, ale w stanie najdrobniejszego mielenia. Praktyczne zastosowanie amorficznych form węgla jest zróżnicowane. Koks i węgiel - jako reduktor w hutnictwie podczas wytopu żelaza.

Klasyfikacja węgla

Węgiel powstaje z produktów rozkładu szczątków organicznych roślin wyższych, które uległy przemianom (metamorfizmowi) pod naporem otaczających skał skorupy ziemskiej i stosunkowo wysokimi temperaturami. Wraz ze wzrostem stopnia metamorfizmu w palnej masie węgla zawartość węgla konsekwentnie wzrasta, a jednocześnie zmniejsza się ilość tlenu, wodoru i substancji lotnych; Zmienia się również ciepło spalania, zdolność do spiekania i inne właściwości. Na zmianie tych cech, zdeterminowanych wynikami rozkładu termicznego węgla (wydajność substancji lotnych, charakterystyka pozostałości nielotnych), budowana jest klasyfikacja przemysłowa przyjęta w ZSRR.

Gatunki węgla:

długi płomień (D),

gaz (G),

gaz tłuszczowy (GZH),

tłuste (F),

tłuszcz koksowy (QOL),

koks (K),

spiekanie ubogie (OS),

chudy (T),

słabo zbrylająca się (SS),

półantracyty (PA)

antracyty (A).

Niekiedy w osobnej grupie wyróżniają się antracyty. Do koksowania używa się głównie węgla klas G, Zh, K i OS oraz częściowo D i T. 0,5-5,0% dla klas T-A; zmniejszenie zawartości (w masie palnej) tlenu z 15% do 1,5%; wodór - od 5,7% do 1,5%; zawartość siarka, azot i popiół nie zależą od przynależności do konkretnej marki. Wartość opałowa mas palnych wzrasta sukcesywnie od 32,4 MJ/kg (7750 kcal/kg) dla gatunku D do 36,2–36,6 MJ/kg (8650–8750 kcal/kg) dla gatunku K i spada do 35,4–33,5 MJ/kg (8450—8000 kcal/kg) dla klas PA i A.

Węgiel kamienny dzieli się na:

płyta (P) - powyżej 100 mm,

duży (K) - 50-100 mm,

orzech (O) - 26-50 mm,

mały (M) - 13-25 mm,

nasiona (C) - 6-13 mm,

shtyb (W) - mniej niż 6 mm,

zwykły (P) - nieograniczony rozmiar.

Przynależność do marki i wielkość kawałków węgla są oznaczone kombinacjami liter - DK itp.

W przybliżeniu na tych samych zasadach, co w ZSRR, klasyfikacje węgla budowane są w wielu krajach Europy Zachodniej. W USA najczęstszą klasyfikacją jest węgiel, oparty na wydajności substancji lotnych i cieple spalania, zgodnie z którym dzieli się je na subbitumiczne o wysokim uzysku substancji lotnych (odpowiada sowieckim gatunkom D i G), bitumiczne o średni uzysk substancji lotnych (odpowiada gatunkom PZh i K), bitumiczne z niskim uzyskiem substancji lotnych (OS i T) oraz węgle antracytowe z podziałem na semiantracyty (częściowo T i A), antracyty właściwe i metaantracyty (A). Ponadto istnieje międzynarodowa klasyfikacja węgla, oparta na zawartości substancji lotnych, spiekaniu, koksowaniu i wykazywaniu właściwości technologicznych węgla.

Powstawanie węgla kamiennego

Powstawanie węgla jest charakterystyczne dla wszystkich systemów geologicznych, począwszy od syluru i dewonu, węgiel jest bardzo szeroko rozpowszechniony w utworach systemów karbońskich, permskich i jurajskich. Węgiel występuje w postaci pokładów o różnej miąższości (od ułamków m do kilkudziesięciu i więcej m). Głębokość występowania węgla jest różna - od wyjścia na powierzchnię do 2000-2500 m i głębiej. Przy nowoczesnym poziomie technologii wydobycia, wydobycie węgla kamiennego może odbywać się w sposób otwarty do głębokości 350 m.

Do powstania węgla konieczna jest obfita akumulacja masy roślinnej. W pradawnych torfowiskach, począwszy od okresu dewonu, gromadziła się materia organiczna, z której bez dostępu tlenu powstawały węgle kopalne. Większość komercyjnych złóż węgla kopalnego pochodzi z tego okresu, chociaż istnieją również młodsze złoża. Wiek najstarszych węgli szacuje się na około 350 milionów lat.

Węgiel powstaje, gdy gnijący materiał roślinny gromadzi się szybciej, niż może zostać rozłożony przez bakterie. Idealne środowisko do tego tworzy się na bagnach, gdzie stojąca woda, zubożona w tlen, uniemożliwia żywotną aktywność bakterii, a tym samym chroni masę roślinną przed całkowitym zniszczeniem. Na pewnym etapie proces uwolnione w nim kwasy uniemożliwiają dalszą aktywność bakterii. Tak powstaje torf - oryginał produkt do formowania węgla. Jeśli następnie zostanie zakopany pod innymi złożami, to torf ulega ściśnięciu i tracąc wodę i gazy zamienia się w węgiel.

Pod naciskiem miąższości osadów o miąższości 1 kilometra z 20-metrowej warstwy torfu uzyskuje się warstwę węgla brunatnego o grubości 4 metrów. Jeśli głębokość zakopania materiału roślinnego osiągnie 3 kilometry, ta sama warstwa torfu zamieni się w warstwę węgla o grubości 2 metrów. Na większej głębokości, około 6 kilometrów, przy wyższej temperaturze 20-metrowa warstwa torfu staje się warstwą antracytu o grubości 1,5 metra.

Sposób wydobycia węgla uzależniony jest od głębokości jego występowania. Zagospodarowanie odbywa się w sposób otwarty, o ile głębokość pokładu węgla nie przekracza 100 metrów. Często zdarzają się również przypadki, gdy przy coraz większym pogłębieniu wyrobiska węglowego korzystne jest zagospodarowanie złoża węgla metodą podziemną. Kopalnie służą do wydobywania węgla z dużych głębokości. Najgłębsze kopalnie na terytorium Rosja węgiel wydobywany jest z poziomu nieco ponad 1200 metrów.

Wraz z węglem złoża węglonośne zawierają wiele rodzajów geozasobów o znaczeniu konsumenckim. Należą do nich skały gospodarzy, takie jak surowiec dla budownictwa, wód gruntowych, metanu z pokładów węgla, pierwiastków rzadkich i śladowych, w tym cennych metali i ich związków. Na przykład niektóre węgle są wzbogacone germanem.

Zasoby węgla

Ogólne zasoby geologiczne węgla kamiennego w ZSRR wynoszą ok. 4700 mld ton (według szacunków z 1968 r.), w tym sortymenty (w mld ton): D - 1719; DG - 331; G - 475; GZh - 69,4; W - 156; QOL - 21,5; K - 105; system operacyjny - 88,2; SS - 634; T-205; T-A - 540; PA, A - 139.

Największe rezerwy węgla kamiennego w ZSRR znajdują się w zagłębiu tunguskim. Największymi zagłębiami węglowymi rozwijanymi w ZSRR są Donieck, Kuznieck, Peczora, Karaganda; w USA- Appalachów i Pensylwanii, w Polsce - Górnośląskiego i jego kontynuacji w Czechosłowacji - Ostrawa-Karwińskiego, w Niemcy— Ruhr, in Chiny— Big Juanhabass, in Anglia— Południowa Walia, in Francja- Valenciennes oraz w Belgii - Brabancja. Wykorzystanie węgla jest zróżnicowane.

Wykorzystywany jest jako paliwo domowe, paliwo energetyczne, surowiec dla przemysłu metalurgicznego i chemicznego, a także do wydobywania z niego pierwiastków rzadkich i śladowych.

Przez dwie dekady z rzędu węgiel był w cieniu boomu naftowego. W niebo wyrosły góry nie nadającego się do sprzedaży węgla. Wiele kopalń zostało zamkniętych, setki tysięcy górników straciło swoje. Region Appalachów w Stanach Zjednoczonych, niegdyś kwitnące zagłębie węglowe, stał się jednym z najciemniejszych obszarów katastrofy. Nieuporządkowane, napędzane przez monopolistów przejście na tanie, importowane – głównie z Bliskiego Wschodu – olej skazany węgiel do roli „Kopciuszek”, pozbawiony przyszłości. Jednak w niektórych tak się nie stało kraje, w tym w byłym ZSRR, który uwzględniał zalety struktury energetycznej opartej na zasobach krajowych.

Zasoby węgla są rozproszone na całym świecie. Najbardziej przemysłowa kraje nie są oszczędzone. Ziemię otaczają dwie strefy bogatego węgla. Jeden ciągnie się przez kraje byłego ZSRR, przez Chiny, Amerykę Północną po Europę Środkową. Drugi, węższy i mniej bogaty, biegnie od południowej Brazylii przez Afrykę Południową do Australii Wschodniej.

Najbardziej znaczące depozyty węgiel znajdują się w krajach byłego ZSRR, USA i Chiny. W Europie Zachodniej dominuje węgiel kamienny. Główne zagłębie węglowe w Eurazji: Południowa Walia, Valenciennes Liege, Saar-Lotharginsky, Ruhr, Asturian, Kizelovsky, Donieck, Taimyr, Tunguska, South Yakutsky, Funshunsky; w Afryce: Jerada, Abadla, Enugu, Huanki, Witbank; w Australii: Great Syncline, Nowa Południowa Walia; w Ameryce Północnej: Green River, Junnta, San Juan River, Western, Illinois, Appalachian, Sabinas, Teksas, Pensylwania; na płonącym kontynencie: Carare, Junin, Santa Catarina, Concepción. Na Ukrainie należy zwrócić uwagę na basen lwowsko-wołyński i bogaty w złoża Donbas.

Źródła

bse.sci-lib.com/ Wielka radziecka encyklopedia

en.wikipedia.org Wikipedia — wolna encyklopedia

www.bankreferatov.ru streszczenia

dic.academic.ru Słowniki i encyklopedie w Academician

geografia.kz Geografia

www.bibliotekar.ru Bibliotekarz

poddoni.com/ PalletEck

Encyklopedia inwestora. 2013 .

Synonimy: