Anglies kasyba
Anglies gavybos metodai priklauso nuo jo atsiradimo gylio. Plėtra vykdoma atviru būdu anglies kasyklose, jei anglies sluoksnio gylis neviršija šimto metrų. Taip pat dažni atvejai, kai, vis gilėjant anglies duobei, toliau naudinga anglies telkinį plėtoti požeminiu būdu. Kasyklos naudojamos anglims išgauti iš didelio gylio. Giliausios Rusijos Federacijos kasyklos išgauna anglį iš kiek daugiau nei tūkstančio dviejų šimtų metrų.
Įprastinėje kasyklų gamyboje neišgaunama apie 40 % anglies. Naujų kasybos metodų – longwall – naudojimas leidžia išgauti daugiau anglies.
Kartu su anglimis, anglies turinčiuose telkiniuose yra daug rūšių georesursų, kurie turi reikšmės vartotojui. Tai apima pagrindines uolienas, kaip žaliavas statybų pramonei, požeminį vandenį, anglies sluoksnio metaną, retuosius ir mikroelementus, įskaitant vertingus metalus ir jų junginius. Pavyzdžiui, kai kurios anglys yra praturtintos germaniu.
pasiekė aukščiausią tašką – 8254,9 mln. t, 2013 m.
anglies susidarymas
Skirtingais laikais ir skirtingose Žemės geologinės praeities vietose pelkių žemumose egzistavo tankūs miškai. Dėl natūralių procesų, tokių kaip potvyniai, šie miškai buvo palaidoti po žeme. Didėjant dirvožemio sluoksniui virš jų, didėjo slėgis. Temperatūra taip pat pakilo krintant. Tokiomis sąlygomis augalinė medžiaga buvo apsaugota nuo biologinio skilimo ir oksidacijos. Didžiuliuose durpynuose augalų sukaupta anglis galiausiai buvo uždengta ir giliai palaidota nuosėdomis. Esant aukštam slėgiui ir aukštai temperatūrai, negyva augmenija palaipsniui virsta anglimi. Kadangi anglis daugiausia yra anglis, negyvos augmenijos pavertimas medžio anglimi vadinamas karbonizacija.
Akmens anglys susidaro, kai pūvanti augalinė medžiaga kaupiasi greičiau, nei gali suirti bakterijomis. Ideali aplinka tam susidaro pelkėse, kur stovintis vanduo, skurdus deguonies, užkerta kelią gyvybinei bakterijų veiklai ir taip apsaugo augalų masę nuo visiško sunaikinimo. Tam tikrame proceso etape išsiskiriančios rūgštys užkerta kelią tolesniam bakterijų aktyvumui. Štai taip durpės - pradinis anglies susidarymo produktas. Jei vėliau jos užkasamos po kitomis nuosėdomis, durpės susispaudžia ir, netekdamos vandens bei dujų, virsta anglimi.
Spaudžiant vieno kilometro storio nuosėdų sluoksnius, iš 20 metrų durpių sluoksnio gaunamas 4 metrų storio rusvosios anglies sluoksnis. Jei augalinės medžiagos užkasimo gylis siekia tris kilometrus, tai tas pats durpių sluoksnis virs 2 metrų storio anglies sluoksniu. Didesniame gylyje, apie šešis kilometrus, ir esant aukštesnei temperatūrai, 20 metrų durpių sluoksnis virsta 1,5 metro storio antracito sluoksniu.
Anglies susidarymui būtinas gausus augalų masės kaupimas. Senovės durpynuose, pradedant devono periodu (prieš apie 400 mln. metų), kaupėsi organinės medžiagos, iš kurių be deguonies susidarė iškastinės anglys. Dauguma komercinių iškastinių anglies telkinių yra iš šio laikotarpio, nors yra ir jaunesnių telkinių. Manoma, kad seniausių anglių amžius siekia apie 300–400 milijonų metų.
Didelis anglies kiekių susidarymas greičiausiai nutrūko atsiradus grybams, nes baltasis grybų puvinys visiškai suskaido ligniną.
Plačios, seklios karbono jūros sudarė idealias sąlygas anglies susidarymui, nors anglys žinomos iš daugelio geologinių laikotarpių.Išimtis yra anglies atotrūkis per Permo ir Triaso išnykimo įvykį, kur anglis yra reta. Manoma, kad prieškambro sluoksniuose randamos anglys, kurios buvo ankstesnės nei sausumos augalai, atsirado iš dumblių liekanų.
Dėl žemės plutos judėjimo anglies siūlės pakilo ir susilankstė. Bėgant laikui iškilusios dalys buvo sunaikintos dėl erozijos ar savaiminio užsidegimo, o pažemintos išsilaikė plačiuose sekliuose baseinuose, kur anglys yra ne mažiau kaip 900 metrų virš žemės paviršiaus. Storiausių anglies siūlių susidarymas yra susijęs su žemės paviršiaus sritimis, kurių srityje įvyko didelių bituminių masių nutekėjimo, pavyzdžiui, Hat Creek (anglų kalba) rusų kalba. (Kanada), bendras anglies siūlių paketo storis siekia 450 m.
Poveikis kalnakasių aplinkai ir sveikatai
Fosilinėse anglyse yra kenksmingų sunkiųjų metalų, tokių kaip gyvsidabris ir kadmis (koncentracija nuo 0,0001 iki 0,01 % masės)[šaltinis nenurodytas 2077 dienos].
Požeminės anglies kasybos metu dulkių kiekis ore gali šimtus kartų viršyti MPC. Kasyklose esančiomis darbo sąlygomis nuolatinis respiratorių dėvėjimas praktiškai neįmanomas (esant kiekvienai didelei taršai, reikia greitai pakeisti naujas respiratorių kaukes, jos neleidžia bendrauti ir pan.), o tai neleidžia jų naudoti. kaip patikima negrįžtamų ir nepagydomų profesinių ligų – silikozės, pneumokoniozės (ir kt.) profilaktikos priemonė. Todėl, siekiant patikimai apsaugoti JAV kalnakasių ir anglių perdirbimo įmonių darbuotojų sveikatą, naudojamos efektyvesnės kolektyvinės apsaugos priemonės.
Klasifikacija, tipai
Akmens anglys skirstomos į blizgančias, pusiau blizgias, pusiau matines, matines. Paprastai blizgios anglies rūšys turi mažai pelenų dėl nedidelio mineralinių priemaišų kiekio.
Tarp anglies organinės medžiagos struktūrų išskiriami 4 tipai (telinitas, postolinitas, prekolinitas ir kolinitas), kurie yra nuoseklūs vieno ligninų – celiuliozės audinių – skilimo proceso etapai. Į genetines akmens anglių grupes, be šių keturių tipų, papildomai įtraukiama leuptinito anglis. Kiekviena iš penkių genetinių grupių pagal anglies mikrokomponentų medžiagos tipą yra suskirstyta į atitinkamas klases.
Yra daug anglies klasifikacijų tipų: pagal medžiagų sudėtį, petrografinę sudėtį, genetinę, cheminę-technologinę, pramoninę ir mišrią. Genetinės klasifikacijos apibūdina anglies kaupimosi sąlygas, realią ir petrografinę - jos medžiaginę ir petrografinę sudėtį, cheminę - technologinę - anglies cheminę sudėtį, formavimosi ir pramoninio perdirbimo procesus, pramoninę - technologinę anglių rūšių grupavimą, atsižvelgiant į reikalavimus. industrija. Anglies klodams apibūdinti naudojamos anglies klasifikacijos siūlėse.
Pramoninė anglies klasifikacija
Kietųjų anglių pramoninė klasifikacija atskirose šalyse grindžiama įvairiais anglies savybių ir sudėties parametrais: JAV akmens anglys klasifikuojamos pagal degimo šilumą, fiksuotos anglies kiekį ir santykinį lakiųjų medžiagų kiekį, t. Japonijoje – pagal degimo šilumą, vadinamuosius kuro koeficientus ir koksų stiprumą, arba nesugebėjimą koksuoti. SSRS V. S. Krymo metais sukurta vadinamoji Donecko klasifikacija buvo pagrindinė pramonės klasifikacija. Jis kartais vadinamas „firminiu“ ir tuo pat metu yra genetinis, nes anglies savybių pokyčiai atspindi jų ryšį su anglies organinės medžiagos genetine raida.
indėlių
| Šalis | Anglis | Rudos anglys | Iš viso | % |
|---|---|---|---|---|
| JAV | 111 338 | 135 305 | 246 643 | 27,1 |
| Rusija | 49 088 | 107 922 | 157 010 | 17,3 |
| Kinija | 62 200 | 52 300 | 114 500 | 12,6 |
| Indija | 90 085 | 2360 | 92 445 | 10,2 |
| Australija | 38 600 | 39 900 | 78 500 | 8,6 |
| pietų Afrika | 48 750 | 48 750 | 5,4 | |
| Ukraina | 16 274 | 17 879 | 34 153 | 3,8 |
| Kazachstanas | 28 151 | 3128 | 31 279 | 3,4 |
| Lenkija | 14 000 | 14 000 | 1,5 | |
| Brazilija | 10 113 | 10 113 | 1,1 | |
| Vokietija | 183 | 6556 | 6739 | 0,7 |
| Kolumbija | 6230 | 381 | 6611 | 0,7 |
| Kanada | 3471 | 3107 | 6578 | 0,7 |
| čekų | 2094 | 3458 | 5552 | 0,6 |
| Indonezija | 740 | 4228 | 4968 | 0,5 |
| Turkija | 278 | 3908 | 4186 | 0,5 |
| Madagaskaras | 198 | 3159 | 3357 | 0,4 |
| Pakistanas | 3050 | 3050 | 0,3 | |
| Bulgarija | 4 | 2183 | 2187 | 0,2 |
| Tailandas | 1354 | 1354 | 0,1 | |
| Šiaurės Korėja | 300 | 300 | 600 | 0,1 |
| Naujoji Zelandija | 33 | 538 | 571 | 0,1 |
| Ispanija | 200 | 330 | 530 | 0,1 |
| Zimbabvė | 502 | 502 | 0,1 | |
| Rumunija | 22 | 472 | 494 | 0,1 |
| Venesuela | 479 | 479 | 0,1 | |
| Iš viso | 478 771 | 430 293 | 909 064 | 100,0 |
Akmens anglys telkiasi Donecko anglies baseine ir Lvovo-Voluinės anglies baseine (Ukraina); Karaganda (Kazachstanas); Pietų Jakutskas, Minusinskas, Bureinskis, Tungusskis, Lenskis, Taimirskis (Rusija); Apalačai, Pensilvanija (Šiaurės Amerika), Žemutinis Reinas-Vestfalija (Rūras – Vokietija); Aukštutinė Silezija, Ostrava-Karvinsky (Čekija ir Lenkija); Šansi baseinas (Kinija), Pietų Velso baseinas (Didžioji Britanija).
Iš didžiausių anglies baseinų, kurių pramoninė plėtra prasidėjo XVIII–XIX a., išskiriama Centrinė Anglija, Pietų Velsas, Škotija ir Niukaslas (Didžioji Britanija); Vestfalijos (Ruhr) ir Sarbriukeno baseinai (Vokietija); Belgijos ir Šiaurės Prancūzijos indėliai; Saint-Etienne (Prancūzija) baseinai; Silezija (Lenkija); Donecko baseinas (Ukraina).
Išsilavinimas
Akmens anglys susidaro iš augalų organinių liekanų skilimo produktų, kurie pasikeitė (metamorfizmas) esant dideliam aplinkinių žemės plutos uolienų slėgiui ir santykinai aukštai temperatūrai.
Kai anglį turintis sluoksnis panardinamas į gylį didėjančio slėgio ir temperatūros sąlygomis, vyksta nuoseklus organinės masės virsmas, keičiasi jos cheminė sudėtis, fizikinės savybės ir molekulinė struktūra. Visos šios transformacijos vadinamos „regioniniu anglies metamorfizmu“. Galutinėje (aukščiausioje) metamorfizmo stadijoje anglis virsta antracitu su ryškia grafito kristaline struktūra. Be regioninio metamorfizmo, kartais (rečiau) transformacijos vyksta veikiant šilumai iš magminių uolienų, esančių šalia anglį turinčių sluoksnių (viršijančių arba po jais) – terminis metamorfizmas, taip pat tiesiogiai anglies siūlėse – kontaktinis metamorfizmas. Anglies organinės medžiagos metamorfizmo laipsnio padidėjimas yra stebimas nuosekliai didėjant santykiniam anglies kiekiui ir mažėjant deguonies bei vandenilio kiekiui. Lakiųjų medžiagų išeiga nuosekliai mažėja (nuo 50 iki 8 % pagal sausą bepelenę būseną), kinta ir degimo šiluma, gebėjimas sukepti, fizinės anglies savybės. Visų pirma, tiesiškai kinta blizgesys, atspindėjimas, anglies tūrinis tankis ir kitos savybės. Kitos svarbios fizinės savybės (poringumas, tankis, lipnumas, degimo šiluma, tamprumo savybės ir kt.) kinta pagal ryškius parabolinius arba mišrius dėsnius.
Kaip optinis akmens anglies metamorfizmo stadijos kriterijus naudojamas atspindžio indeksas; jis taip pat naudojamas naftos geologijoje, siekiant nustatyti nuosėdinių sluoksnių katageninių transformacijų stadiją. Alyvos panardinimo atspindys (R0) nuolat didėja nuo 0,5–0,65 % D klasės anglims iki 2–2,5 % T klasės anglims.
Anglies tankis ir poringumas priklauso nuo petrografinės sudėties, mineralinių priemaišų kiekio ir pobūdžio bei metamorfizmo laipsnio. Didžiausiu tankiu (1300–1500 kg/m³) būdingi fusinitų grupės komponentai, mažiausi – vitrinito grupė (1280–1300 kg/m³). Tankio pokytis didėjant metamorfizmo laipsniui vyksta pagal parabolinį dėsnį su inversija perėjimo į riebalinę grupę zonoje; esant mažai pelenų kiekio apraiškoms, jis vidutiniškai sumažėja nuo D klasės iki Zh klasės nuo 1370 iki 1280 kg/m³, o po to paeiliui didėja anglies T klasėje iki 1340 kg/m³.
Bendras anglies poringumas taip pat skiriasi pagal kraštutinius dėsnius; Donecko anglies D klasė yra 14–22%, anglies K klasė 4–8% ir padidėja (tikriausiai dėl atsipalaidavimo) iki 10–15% anglies T klasėje.Anglies poros skirstomos į makroporas (vidutinis skersmuo 500×10–10 m) ir mikroporas (5–15×10–10 m). Tarpą užima mezoporos. Akytumas mažėja didėjant metamorfizmo stadijai. Endogeninis (išsivysto anglies formavimosi metu) skilimas, kuris apskaičiuojamas pagal įtrūkimų skaičių kas 5 cm blizgančios akmens anglies, priklauso nuo anglies metamorfizmo stadijos: rudosioms anglims pereinant prie ilgos liepsnos jis padidėja iki 12 plyšių. anglys ir turi daugiausia 35–60 anglies koksavimui ir palaipsniui mažėja iki 12–15 įtrūkimų pereinant prie antracito. Tam pačiam anglies tamprumo savybių kitimo modeliui yra pavaldūs Youngo modulis, Puasono koeficientas, šlyties (šlyties) modulis ir ultragarso greitis. Mechaniniam akmens anglių stiprumui būdingas traškumas, trapumas ir kietumas, taip pat laikinas gniuždymo stiprumas.
Naudojimas
Kietosios akmens anglys naudojamos kaip technologinė, energetinė ir energetinė žaliava, gaminant koksą ir puskoksą, iš jų gaminant daugybę cheminių produktų (naftaleno, fenolio, pikio ir kt.), kurių pagrindu trąšos, plastikai, sintetiniai pluoštai, lakai, dažai ir pan.
Viena perspektyviausių anglies panaudojimo sričių yra suskystinimas (anglies hidrinimas) skystam kurui gaminti. Egzistuoja įvairios neenergetinės akmens anglių naudojimo schemos, pagrįstos termocheminiu, cheminiu ir kitokiu apdorojimu, siekiant visapusiškai integruoti jas naudoti ir užtikrinti aplinkos apsaugą.
