Perlombongan arang batu
Kaedah perlombongan arang batu bergantung pada kedalaman kejadiannya. Pembangunan dilakukan secara terbuka di lombong arang batu, jika kedalaman jahitan arang batu tidak melebihi seratus meter. Terdapat juga kes yang kerap apabila, dengan pendalaman lubang arang batu yang semakin meningkat, adalah lebih berfaedah untuk membangunkan deposit arang batu melalui kaedah bawah tanah. Lombong digunakan untuk mengeluarkan arang batu dari kedalaman yang hebat. Lombong terdalam di Persekutuan Rusia mengeluarkan arang batu dari paras lebih seribu dua ratus meter.
Dalam pengeluaran lombong konvensional, kira-kira 40% daripada arang batu tidak diekstrak. Penggunaan kaedah perlombongan baharu - longwall - membolehkan anda mengekstrak lebih banyak arang batu.
Bersama arang batu, deposit galas arang batu mengandungi banyak jenis sumber geo yang mempunyai kepentingan pengguna. Ini termasuk batu perumah sebagai bahan mentah untuk industri pembinaan, air bawah tanah, metana dasar arang batu, unsur nadir dan surih, termasuk logam berharga dan sebatiannya. Sebagai contoh, beberapa arang batu diperkaya dengan germanium.
memuncak pada 8254.9 juta tan pada 2013.
pembentukan arang batu
Pada masa yang berbeza dan di tempat yang berbeza di masa lalu geologi Bumi, hutan tebal telah wujud di tanah pamah tanah lembap. Disebabkan proses semula jadi seperti banjir, hutan ini tertimbus di bawah tanah. Apabila lapisan tanah di atasnya meningkat, tekanan meningkat. Suhu juga meningkat apabila ia turun. Di bawah keadaan sedemikian, bahan tumbuhan dilindungi daripada biodegradasi dan pengoksidaan. Karbon yang diasingkan oleh tumbuhan di tanah gambut yang besar akhirnya dilitupi dan tertimbus dalam oleh sedimen. Di bawah tekanan tinggi dan suhu tinggi, tumbuh-tumbuhan mati secara beransur-ansur ditukar menjadi arang batu. Oleh kerana arang kebanyakannya karbon, penukaran tumbuh-tumbuhan mati kepada arang dipanggil pengkarbonan.
Arang batu terbentuk apabila bahan tumbuhan yang reput terkumpul lebih cepat daripada yang boleh diuraikan secara bakteria. Persekitaran yang ideal untuk ini dicipta di paya, di mana air bertakung, miskin oksigen, menghalang aktiviti penting bakteria dan dengan itu melindungi jisim tumbuhan daripada kemusnahan sepenuhnya. Pada peringkat tertentu proses, asid yang dikeluarkan menghalang aktiviti bakteria selanjutnya. Beginilah caranya gambut - produk awal untuk pembentukan arang batu. Jika kemudian ia tertimbus di bawah sedimen lain, maka gambut mengalami mampatan dan, kehilangan air dan gas, ditukar menjadi arang batu.
Di bawah tekanan lapisan sedimen setebal satu kilometer, lapisan arang coklat setebal 4 meter diperoleh daripada lapisan gambut 20 meter. Sekiranya kedalaman pengebumian bahan tumbuhan mencapai tiga kilometer, maka lapisan gambut yang sama akan bertukar menjadi lapisan arang batu setebal 2 meter. Pada kedalaman yang lebih besar, kira-kira enam kilometer, dan pada suhu yang lebih tinggi, lapisan gambut 20 meter menjadi lapisan antrasit setebal 1.5 meter.
Untuk pembentukan arang batu, pengumpulan jisim tumbuhan yang banyak diperlukan. Di rawa gambut purba, bermula dari zaman Devon (kira-kira 400 juta tahun yang lalu), bahan organik terkumpul, dari mana arang batu fosil terbentuk tanpa akses kepada oksigen. Kebanyakan deposit arang batu fosil komersial bermula dari tempoh ini, walaupun deposit yang lebih muda juga wujud. Umur arang batu paling purba dianggarkan sekitar 300-400 juta tahun.
Pembentukan sejumlah besar arang batu kemungkinan besar terhenti selepas penampilan kulat, kerana reput putih kulat sepenuhnya mengurai lignin.
Lautan Carboniferous yang luas dan cetek menyediakan keadaan yang ideal untuk pembentukan arang batu, walaupun arang batu diketahui dari kebanyakan tempoh geologi.Pengecualian ialah jurang arang batu semasa peristiwa kepupusan Permian-Triassic, di mana arang batu jarang berlaku. Arang batu yang terdapat dalam lapisan Precambrian yang mendahului tumbuhan darat dianggap berasal dari sisa alga.
Hasil daripada pergerakan kerak bumi, lapisan arang batu mengalami terangkat dan lipatan. Dari masa ke masa, bahagian yang terangkat telah musnah akibat hakisan atau pembakaran spontan, manakala bahagian yang diturunkan dipelihara dalam lembangan cetek yang luas, di mana arang batu berada sekurang-kurangnya 900 meter di atas permukaan bumi. Pembentukan lapisan arang batu paling tebal dikaitkan dengan kawasan permukaan bumi, di kawasan yang mana aliran keluar sejumlah besar jisim bitumen berlaku, seperti, sebagai contoh, di Hat Creek (Bahasa Inggeris) Rusia. (Kanada), jumlah ketebalan pakej jahitan arang batu mencapai 450 m.
Kesan kepada alam sekitar dan kesihatan pelombong
Arang batu fosil mengandungi logam berat berbahaya seperti merkuri dan kadmium (kepekatan sehingga 0.0001 hingga 0.01% mengikut berat)[sumber tidak dinyatakan 2077 hari].
Semasa perlombongan arang batu bawah tanah, kandungan habuk udara boleh melebihi MPC beratus kali ganda. Di bawah keadaan kerja yang wujud di lombong, pemakaian respirator yang berterusan boleh dikatakan mustahil (dengan setiap pencemaran yang teruk mereka memerlukan perubahan cepat untuk membersihkan topeng pernafasan baru, mereka tidak membenarkan komunikasi, dsb.), yang tidak membenarkan menggunakannya. sebagai cara pencegahan yang boleh dipercayai untuk penyakit pekerjaan yang tidak dapat dipulihkan dan tidak dapat diubati - silikosis, pneumoconiosis (dsb.). Oleh itu, untuk melindungi kesihatan pelombong dan pekerja perusahaan pemprosesan arang batu di Amerika Syarikat dengan pasti, cara perlindungan kolektif yang lebih berkesan digunakan.
Klasifikasi, jenis
Arang batu dibahagikan kepada berkilat, separa berkilat, separa matte, matte. Sebagai peraturan, jenis arang batu berkilat adalah abu rendah kerana kandungan kekotoran mineral yang rendah.
Di antara struktur bahan organik arang batu, 4 jenis (telinit, posttelinit, precolinite, dan colinite) dibezakan, yang merupakan peringkat berturut-turut bagi satu proses penguraian lignin - tisu selulosa. Kepada kumpulan genetik arang batu keras, sebagai tambahan kepada empat jenis ini, arang batu leuptinite juga disertakan. Setiap lima kumpulan genetik mengikut jenis bahan mikrokomponen arang batu dibahagikan kepada kelas yang sepadan.
Terdapat banyak jenis klasifikasi arang batu: mengikut komposisi bahan, komposisi petrografi, genetik, kimia-teknologi, perindustrian dan campuran. Klasifikasi genetik mencirikan keadaan pengumpulan arang batu, sebenar dan petrografi - komposisi bahan dan petrografinya, kimia-teknologi - komposisi kimia arang batu, proses pembentukan dan pemprosesan perindustrian, perindustrian - pengelompokan jenis arang batu bergantung pada keperluan industri. Klasifikasi arang batu dalam jahitan digunakan untuk mencirikan deposit arang batu.
Klasifikasi industri arang batu
Klasifikasi industri arang batu keras di negara individu adalah berdasarkan pelbagai parameter sifat dan komposisi arang batu: di Amerika Syarikat, arang batu keras dikelaskan mengikut haba pembakaran, kandungan karbon tetap dan kandungan relatif bahan meruap, di Jepun - mengikut haba pembakaran, pekali bahan api yang dipanggil dan kekuatan kok, atau ketidakupayaan untuk kok. Di USSR, apa yang dipanggil klasifikasi Donetsk yang dibangunkan pada tahun oleh V.S. Krym bertindak sebagai klasifikasi perindustrian utama. Ia kadangkala dipanggil "berjenama", dan pada masa yang sama ia adalah genetik, kerana perubahan dalam sifat arang batu yang diambil sebagai asasnya mencerminkan hubungannya dengan perkembangan genetik bahan organik arang batu.
deposit
| Negara | Arang batu | Arang batu perang | Jumlah | % |
|---|---|---|---|---|
| USA | 111 338 | 135 305 | 246 643 | 27,1 |
| Rusia | 49 088 | 107 922 | 157 010 | 17,3 |
| China | 62 200 | 52 300 | 114 500 | 12,6 |
| India | 90 085 | 2360 | 92 445 | 10,2 |
| Australia | 38 600 | 39 900 | 78 500 | 8,6 |
| Afrika Selatan | 48 750 | 48 750 | 5,4 | |
| Ukraine | 16 274 | 17 879 | 34 153 | 3,8 |
| Kazakhstan | 28 151 | 3128 | 31 279 | 3,4 |
| Poland | 14 000 | 14 000 | 1,5 | |
| Brazil | 10 113 | 10 113 | 1,1 | |
| Jerman | 183 | 6556 | 6739 | 0,7 |
| Colombia | 6230 | 381 | 6611 | 0,7 |
| Kanada | 3471 | 3107 | 6578 | 0,7 |
| bahasa Czech | 2094 | 3458 | 5552 | 0,6 |
| Indonesia | 740 | 4228 | 4968 | 0,5 |
| Turki | 278 | 3908 | 4186 | 0,5 |
| Madagascar | 198 | 3159 | 3357 | 0,4 |
| Pakistan | 3050 | 3050 | 0,3 | |
| Bulgaria | 4 | 2183 | 2187 | 0,2 |
| Thailand | 1354 | 1354 | 0,1 | |
| Korea Utara | 300 | 300 | 600 | 0,1 |
| New Zealand | 33 | 538 | 571 | 0,1 |
| Sepanyol | 200 | 330 | 530 | 0,1 |
| Zimbabwe | 502 | 502 | 0,1 | |
| Romania | 22 | 472 | 494 | 0,1 |
| Venezuela | 479 | 479 | 0,1 | |
| Jumlah | 478 771 | 430 293 | 909 064 | 100,0 |
Arang batu keras tertumpu di lembangan arang batu Donetsk dan di lembangan arang batu Lvov-Volyn (Ukraine); Karaganda (Kazakhstan); Yakutsk Selatan, Minusinsk, Bureinsky, Tungussky, Lensky, Taimyrsky (Rusia); Appalachian, Pennsylvanian (Amerika Utara), Lower Rhine-Westphalian (Ruhr - Jerman); Silesian Atas, Ostrava-Karvinsky (Republik Czech dan Poland); Lembangan Shanxi (China), lembangan Welsh Selatan (Great Britain).
Antara lembangan arang batu terbesar, pembangunan perindustrian yang bermula pada abad ke-18-19, England Tengah, Wales Selatan, Scotland dan Newcastle (Great Britain) dikhususkan; Lembangan Westphalian (Ruhr) dan Saarbrücken (Jerman); deposit Belgium dan Perancis Utara; lembangan Saint-Etienne (Perancis); Silesia (Poland); Lembangan Donetsk (Ukraine).
Pendidikan
Arang batu terbentuk daripada hasil penguraian sisa organik tumbuhan yang mengalami perubahan (metamorfisme) dalam keadaan tekanan tinggi batuan sekeliling kerak bumi dan suhu yang agak tinggi.
Apabila lapisan pembawa arang batu direndam ke kedalaman dalam keadaan tekanan dan suhu yang semakin meningkat, perubahan jisim organik yang konsisten berlaku, perubahan dalam komposisi kimianya, sifat fizikal dan struktur molekul. Semua transformasi ini dirujuk sebagai "metamorfisme arang batu serantau". Pada peringkat akhir (tertinggi) metamorfisme, arang batu bertukar menjadi antrasit dengan struktur kristal grafit yang jelas. Sebagai tambahan kepada metamorfisme serantau, kadang-kadang (kurang kerap) transformasi berlaku di bawah pengaruh haba dari batu igneus yang terletak di sebelah strata yang mengandungi arang batu (di atas atau di bawahnya) - metamorfisme terma, serta secara langsung dalam jahitan arang batu - metamorfisme kenalan. Peningkatan tahap metamorfisme dalam bahan organik arang batu dikesan dengan peningkatan yang konsisten dalam kandungan relatif karbon dan penurunan kandungan oksigen dan hidrogen. Hasil bahan meruap secara konsisten berkurangan (dari 50 hingga 8% dari segi keadaan bebas abu kering), haba pembakaran, keupayaan untuk mensinter dan sifat fizikal arang batu juga berubah. Khususnya, kilauan, pemantulan, ketumpatan pukal arang batu dan sifat lain berubah secara linear. Sifat fizikal penting lain (keliangan, ketumpatan, kerak, haba pembakaran, sifat kenyal, dll.) berubah mengikut undang-undang parabola atau campuran yang dinyatakan.
Sebagai kriteria optik untuk peringkat metamorfisme arang batu, indeks pemantulan digunakan; ia juga digunakan dalam geologi petroleum untuk mewujudkan peringkat transformasi katagen stratum sedimen. Pemantulan dalam rendaman minyak (R0) secara konsisten meningkat daripada 0.5–0.65% untuk arang gred D kepada 2–2.5% untuk arang gred T.
Ketumpatan dan keliangan arang batu bergantung pada komposisi petrografi, jumlah dan sifat kekotoran mineral, dan tahap metamorfisme. Komponen kumpulan fusinite dicirikan oleh ketumpatan tertinggi (1300–1500 kg/m³), dan yang paling rendah (1280–1300 kg/m³) oleh kumpulan vitrinit. Perubahan ketumpatan dengan peningkatan tahap metamorfisme berlaku dalam hukum parabola dengan penyongsangan dalam zon peralihan kepada kumpulan lemak; dalam manifestasi abu rendah, ia menurun daripada gred arang batu D kepada gred Zh secara purata daripada 1370 kepada 1280 kg/m³ dan kemudian secara berurutan meningkat untuk gred arang T sehingga 1340 kg/m³.
Jumlah keliangan arang batu juga berbeza mengikut undang-undang yang melampau; untuk arang batu Donetsk gred D ialah 14–22%, gred arang batu K 4–8% dan meningkat (mungkin disebabkan kelonggaran) sehingga 10–15% untuk gred arang T.Liang dalam arang batu dibahagikan kepada makropores (purata diameter 500×10–10 m) dan mikropori (5–15×10–10 m). Jurang itu diduduki oleh mesopores. Keliangan berkurangan dengan peningkatan tahap metamorfisme. Keretakan endogen (dibangunkan semasa pembentukan arang batu), yang dianggarkan mengikut bilangan keretakan bagi setiap 5 cm arang berkilat, bergantung pada peringkat metamorfisme arang batu: ia meningkat kepada 12 retakan semasa peralihan arang perang kepada nyalaan panjang. arang batu dan mempunyai maksimum 35–60 untuk arang kok dan berturut-turut berkurangan kepada 12–15 retak dalam peralihan kepada antrasit. Subordinat kepada corak perubahan yang sama dalam sifat keanjalan arang batu ialah modulus Young, nisbah Poisson, modulus ricih (ricih), dan halaju ultrasound. Kekuatan mekanikal arang batu keras dicirikan oleh kebolehhancurannya, kerapuhan dan kekerasan, serta kekuatan mampatan sementara.
Penggunaan
Arang batu keras digunakan sebagai bahan mentah teknologi, teknologi tenaga dan tenaga, dalam pengeluaran kok dan separa kok berkaitan dengan pengeluaran sejumlah besar produk kimia daripadanya (naftalena, fenol, padang, dll.), berdasarkan baja, plastik, gentian sintetik, varnis, cat dan sebagainya.
Salah satu kawasan yang paling menjanjikan untuk penggunaan arang batu ialah pencairan (penghidrogenan arang batu) untuk menghasilkan bahan api cecair. Terdapat pelbagai skim untuk penggunaan bukan tenaga bagi arang keras berasaskan termokimia, kimia dan pemprosesan lain dengan tujuan penggunaan bersepadu sepenuhnya dan memastikan perlindungan alam sekitar.
