Kulminedrift
Kulminedriftsmetoder afhænger af dybden af dens forekomst. Udviklingen udføres på åben måde i kulminer, hvis dybden af kullaget ikke overstiger hundrede meter. Der er også hyppige tilfælde, hvor det med en stadigt stigende uddybning af en kulgrav er yderligere fordelagtigt at udvikle en kulforekomst ved en underjordisk metode. Miner bruges til at udvinde kul fra store dybder. De dybeste miner i Den Russiske Føderation udvinder kul fra et niveau på lidt over tusind to hundrede meter.
I konventionel mineproduktion udvindes omkring 40 % af kullet ikke. Brugen af nye metoder til minedrift - longwall - giver dig mulighed for at udvinde mere kul.
Sammen med kul indeholder kulholdige forekomster mange typer georessourcer, der har forbrugermæssig betydning. Disse omfatter værtsbjergarter som råmaterialer til byggeindustrien, grundvand, metan i kullejet, sjældne og sporstoffer, herunder værdifulde metaller og deres forbindelser. For eksempel er nogle kul beriget med germanium.
toppede med 8254,9 millioner tons i 2013.
kul dannelse
På forskellige tidspunkter og forskellige steder i Jordens geologiske fortid har der eksisteret tætte skove i vådområders lavland. På grund af naturlige processer såsom oversvømmelser blev disse skove begravet under jorden. Efterhånden som jordlaget over dem steg, steg trykket. Temperaturen steg også, da den faldt. Under sådanne forhold blev plantematerialet beskyttet mod biologisk nedbrydning og oxidation. Det kulstof, der blev bundet af planter i enorme tørveområder, blev til sidst dækket og dybt begravet af sedimenter. Under højt tryk og høj temperatur omdannes død vegetation gradvist til kul. Da trækul for det meste er kulstof, kaldes omdannelsen af død vegetation til trækul forkulning.
Kul dannes, når rådnende plantemateriale ophobes hurtigere, end det kan nedbrydes bakterielt. Det ideelle miljø for dette skabes i sumpe, hvor stillestående vand, fattigt på ilt, forhindrer bakteriernes vitale aktivitet og derved beskytter plantemassen mod fuldstændig ødelæggelse. På et bestemt trin af processen forhindrer de frigivne syrer yderligere bakteriel aktivitet. Sådan her tørv - det oprindelige produkt til dannelsen af kul. Hvis den så begraves under andre sedimenter, så oplever tørven kompression, og mister vand og gasser, omdannes til kul.
Under trykket af lag af sedimenter, der er en kilometer tykke, opnås et lag af brunkul 4 meter tykt fra et 20 meter lag tørv. Hvis dybden af begravelse af plantemateriale når tre kilometer, vil det samme lag tørv blive til et kullag på 2 meter tykt. På en større dybde, omkring seks kilometer, og ved en højere temperatur, bliver et 20 meter tørvelag til et lag antracit på 1,5 meter.
For dannelsen af kul er en rigelig ophobning af plantemasse nødvendig. I gamle tørvemoser, startende fra Devon-perioden (ca. 400 millioner år siden), akkumuleredes organisk stof, hvorfra fossile kul blev dannet uden adgang til ilt. De fleste kommercielle fossile kulforekomster stammer fra denne periode, selvom der også findes yngre forekomster. Alderen på de ældste kul anslås til omkring 300-400 millioner år.
Dannelsen af store mængder kul ophørte højst sandsynligt efter udseendet af svampe, da den hvide råd af svampe fuldstændigt nedbryder lignin.
Karbonets brede, lavvandede hav gav ideelle betingelser for kuldannelse, selvom kul er kendt fra de fleste geologiske perioder.Undtagelsen er kulgabet under Perm-Trias-udryddelsen, hvor kul er sjældent. Det kul, der findes i de prækambriske lag, der går forud for landplanter, menes at stamme fra rester af alger.
Som et resultat af bevægelsen af jordskorpen oplevede kullag opløftning og foldning. Med tiden blev de hævede dele ødelagt på grund af erosion eller selvantændelse, mens de sænkede blev bevaret i brede lavvandede bassiner, hvor kul er mindst 900 meter over jordens overflade. Dannelsen af de tykkeste kullag er forbundet med områder af jordens overflade, på det område, hvor udstrømning af betydelige mængder bituminøse masser fandt sted, som for eksempel i Hat Creek (engelsk) Russian. (Canada), den samlede tykkelse af pakken med kullag når 450 m.
Indvirkning på minearbejdernes miljø og sundhed
Fossilt kul indeholder skadelige tungmetaller såsom kviksølv og cadmium (koncentration fra op til 0,0001 til 0,01 vægtprocent)[kilde ikke angivet 2077 dage].
Under underjordisk kulminedrift kan støvindholdet i luften overstige MPC hundredvis af gange. Under de arbejdsforhold, der eksisterer i minerne, er kontinuerlig brug af åndedrætsværn praktisk talt umulig (ved hver alvorlig forurening kræver de en hurtig ændring for at rense nye åndedrætsmasker, de tillader ikke kommunikation osv.), hvilket ikke tillader brugen af dem som et middel til pålidelig forebyggelse af irreversible og uhelbredelige erhvervssygdomme - silikose, pneumokoniose (osv.). Derfor, for pålideligt at beskytte sundheden for minearbejdere og arbejdere i kulforarbejdningsvirksomheder i USA, bruges mere effektive midler til kollektiv beskyttelse.
Klassifikation, typer
Kul er opdelt i skinnende, halvblank, halvmat, mat. Som regel er skinnende kultyper lavaske på grund af det lave indhold af mineralske urenheder.
Blandt strukturerne af det organiske stof af kul skelnes der 4 typer (telinit, posttelinit, precolinit og colinite), som er successive stadier af en enkelt proces med nedbrydning af ligniner - cellulosevæv. Til de genetiske grupper af stenkul, ud over disse fire typer, er leuptinit kul yderligere inkluderet. Hver af de fem genetiske grupper efter typen af stof af kulmikrokomponenter er opdelt i tilsvarende klasser.
Der er mange typer kulklassifikationer: efter materialesammensætning, petrografisk sammensætning, genetisk, kemisk-teknologisk, industriel og blandet. Genetiske klassifikationer karakteriserer betingelserne for kulakkumulering, reel og petrografisk - dens materiale og petrografiske sammensætning, kemisk-teknologisk - den kemiske sammensætning af kul, processerne til dannelse og industriel forarbejdning, industriel - teknologisk gruppering af kultyper afhængigt af kravene i kul. industri. Klassifikationer af kul i sømme bruges til at karakterisere kulaflejringer.
Industriel klassificering af kul
Den industrielle klassificering af stenkul i de enkelte lande er baseret på forskellige parametre for kuls egenskaber og sammensætning: i USA klassificeres stenkul efter forbrændingsvarmen, indholdet af fast kulstof og det relative indhold af flygtige stoffer, i Japan - i henhold til forbrændingsvarmen, de såkaldte brændstofkoefficienter og styrken af koks, eller manglende evne til koks. I USSR fungerede den såkaldte Donetsk-klassifikation udviklet i år af V.S. Krym som den vigtigste industrielle klassifikation. Det kaldes nogle gange "branded", og samtidig er det genetisk, da ændringerne i kuls egenskaber taget som grundlag afspejler deres forbindelse med den genetiske udvikling af kuls organiske stof.
indskud
| Landet | Kul | Brunkul | i alt | % |
|---|---|---|---|---|
| USA | 111 338 | 135 305 | 246 643 | 27,1 |
| Rusland | 49 088 | 107 922 | 157 010 | 17,3 |
| Kina | 62 200 | 52 300 | 114 500 | 12,6 |
| Indien | 90 085 | 2360 | 92 445 | 10,2 |
| Australien | 38 600 | 39 900 | 78 500 | 8,6 |
| Sydafrika | 48 750 | 48 750 | 5,4 | |
| Ukraine | 16 274 | 17 879 | 34 153 | 3,8 |
| Kasakhstan | 28 151 | 3128 | 31 279 | 3,4 |
| Polen | 14 000 | 14 000 | 1,5 | |
| Brasilien | 10 113 | 10 113 | 1,1 | |
| Tyskland | 183 | 6556 | 6739 | 0,7 |
| Colombia | 6230 | 381 | 6611 | 0,7 |
| Canada | 3471 | 3107 | 6578 | 0,7 |
| tjekkisk | 2094 | 3458 | 5552 | 0,6 |
| Indonesien | 740 | 4228 | 4968 | 0,5 |
| Kalkun | 278 | 3908 | 4186 | 0,5 |
| Madagaskar | 198 | 3159 | 3357 | 0,4 |
| Pakistan | 3050 | 3050 | 0,3 | |
| Bulgarien | 4 | 2183 | 2187 | 0,2 |
| Thailand | 1354 | 1354 | 0,1 | |
| Nordkorea | 300 | 300 | 600 | 0,1 |
| New Zealand | 33 | 538 | 571 | 0,1 |
| Spanien | 200 | 330 | 530 | 0,1 |
| Zimbabwe | 502 | 502 | 0,1 | |
| Rumænien | 22 | 472 | 494 | 0,1 |
| Venezuela | 479 | 479 | 0,1 | |
| i alt | 478 771 | 430 293 | 909 064 | 100,0 |
Stenkul er koncentreret i Donetsk-kulbassinet og i Lvov-Volyn-kulbassinet (Ukraine); Karaganda (Kasakhstan); Sydjakutsk, Minusinsk, Bureinsky, Tungussky, Lensky, Taimyrsky (Rusland); Appalachian, Pennsylvania (Nordamerika), Nedre Rhin-Westfalen (Ruhr - Tyskland); Øvre Schlesien, Ostrava-Karvinsky (Tjekkiet og Polen); Shanxi-bassinet (Kina), South Welsh-bassinet (Storbritannien).
Blandt de største kulbassiner, hvis industrielle udvikling begyndte i det 18.-19. århundrede, fremhæves Central England, Sydwales, Skotland og Newcastle (Storbritannien); Westfalske (Ruhr) og Saarbrücken-bassiner (Tyskland); forekomster af Belgien og Nordfrankrig; bassiner i Saint-Etienne (Frankrig); Schlesien (Polen); Donetsk-bassinet (Ukraine).
Uddannelse
Kul dannes af nedbrydningsprodukterne af de organiske rester af planter, der har undergået ændringer (metamorfose) under forhold med højt tryk af de omgivende klipper i jordskorpen og relativt høje temperaturer.
Når det kulholdige lag nedsænkes til en dybde under forhold med stigende tryk og temperatur, sker der en konsekvent transformation af den organiske masse, en ændring i dens kemiske sammensætning, fysiske egenskaber og molekylære struktur. Alle disse transformationer omtales som "regional kulmetamorfose". På det sidste (højeste) stadium af metamorfosen bliver kul til antracit med en udtalt krystalstruktur af grafit. Ud over regional metamorfose finder nogle gange (mindre ofte) transformationer sted under påvirkning af varme fra magmatiske bjergarter placeret ved siden af kulbærende lag (overliggende eller underliggende dem) - termisk metamorfose såvel som direkte i kullag - kontaktmetamorfose. En stigning i graden af metamorfose i kuls organiske stof spores af en konsekvent stigning i det relative indhold af kulstof og et fald i indholdet af ilt og brint. Udbyttet af flygtige stoffer falder konsekvent (fra 50 til 8% i form af tør askefri tilstand), forbrændingsvarmen, evnen til at sintre og kulets fysiske egenskaber ændres også. Især glans, reflektionsevne, bulkdensitet af kul og andre egenskaber ændres lineært. Andre vigtige fysiske egenskaber (porøsitet, tæthed, sammenklumpning, forbrændingsvarme, elastiske egenskaber osv.) ændres i henhold til udtalte parabolske eller blandede love.
Som et optisk kriterium for kulmetamorfistadiet anvendes reflektionsindekset; det bruges også i petroleumsgeologi til at fastslå stadiet af katagene transformationer af det sedimentære lag. Refleksionsevnen i olienedsænkning (R0) stiger konsekvent fra 0,5-0,65% for klasse D-kul til 2-2,5% for grade T-kul.
Densiteten og porøsiteten af kul afhænger af den petrografiske sammensætning, mængden og arten af mineralske urenheder og graden af metamorfose. Komponenterne i fusinitgruppen er karakteriseret ved den højeste densitet (1300-1500 kg/m³), og den laveste (1280-1300 kg/m³) af vitrinitgruppen. Ændringen i tæthed med en stigning i graden af metamorfose sker i en parabolsk lov med en inversion i overgangszonen til fedtgruppen; i lav-aske-manifestationer falder det fra kulklasse D til grade Zh i gennemsnit fra 1370 til 1280 kg/m³ og stiger derefter sekventielt for kulklasse T op til 1340 kg/m³.
Den samlede porøsitet af kul varierer også i henhold til ekstreme love; for Donetsk kulklasse D er den 14–22 %, kulkvalitet K 4–8 % og stiger (sandsynligvis på grund af løsnede) op til 10–15 % for kulklasse T.Porer i kul er opdelt i makroporer (gennemsnitlig diameter 500×10–10 m) og mikroporer (5–15×10–10 m). Mellemrummet er optaget af mesoporer. Porøsiteten falder med stigende metamorfose. Endogen (udviklet under dannelsen af kul) frakturering, som estimeres ved antallet af revner for hver 5 cm skinnende kul, afhænger af kulmetamorfosens stadium: det øges til 12 revner under overgangen af brunkul til langflamme kul og har maksimalt 35–60 for kokskul og aftager successivt til 12–15 revner i overgangen til antracit. Underordnet det samme mønster af ændring i kuls elastiske egenskaber er Youngs modul, Poissons forhold, forskydnings- (forskydnings-) modul og ultralydshastighed. Den mekaniske styrke af stenkul er kendetegnet ved dets knusbarhed, skørhed og hårdhed samt midlertidig trykstyrke.
Brug
Stenkul anvendes som et teknologisk, energiteknologisk og energiråmateriale, til fremstilling af koks og halvkoks i forbindelse med fremstilling af en lang række kemiske produkter heraf (naphthalen, phenol, beg, etc.). på baggrund af hvilke kunstgødning, plast, syntetiske fibre, lak, maling og så videre.
Et af de mest lovende områder for brug af kul er fortætning (hydrogenering af kul) for at producere flydende brændsel. Der findes forskellige ordninger for ikke-energianvendelse af stenkul baseret på termokemiske, kemiske og andre forarbejdninger med det formål at deres fuldt integrerede anvendelse og sikre miljøbeskyttelse.
