Kulldrift
Kullgruvemetoder avhenger av dybden av dens forekomst. Utbyggingen utføres på åpen måte i kullgruver, dersom dybden på kulllaget ikke overstiger hundre meter. Det er også hyppige tilfeller hvor det med en stadig økende utdyping av en kullgrop er ytterligere fordelaktig å utvikle en kullforekomst ved en underjordisk metode. Gruver brukes til å utvinne kull fra store dyp. De dypeste gruvene i den russiske føderasjonen utvinner kull fra et nivå på litt over tusen to hundre meter.
I konvensjonell gruveproduksjon utvinnes ikke omtrent 40 % av kullet. Bruken av nye metoder for gruvedrift - longwall - lar deg utvinne mer kull.
Sammen med kull inneholder kullholdige forekomster mange typer georessurser som har forbrukerbetydning. Disse inkluderer vertsbergarter som råstoff for byggeindustrien, grunnvann, metan fra kullbunnen, sjeldne og sporstoffer, inkludert verdifulle metaller og deres forbindelser. For eksempel er noen kull beriket med germanium.
nådde en topp på 8254,9 millioner tonn i 2013.
kulldannelse
Til forskjellige tider og på forskjellige steder i jordens geologiske fortid har det eksistert tett skog i lavlandet i våtmarker. På grunn av naturlige prosesser som flom, ble disse skogene begravd under jorden. Etter hvert som jordlaget over dem økte, økte trykket. Temperaturen steg også etter hvert som den gikk ned. Under slike forhold ble plantematerialet beskyttet mot biologisk nedbrytning og oksidasjon. Karbonet sekvestrert av planter i enorme torvmarker ble til slutt dekket og dypt begravd av sedimenter. Under høyt trykk og høy temperatur blir død vegetasjon gradvis omdannet til kull. Siden trekull for det meste er karbon, kalles omdannelsen av død vegetasjon til trekull karbonisering.
Kull dannes når råtnende plantemateriale akkumuleres raskere enn det kan spaltes bakterielt. Det ideelle miljøet for dette er skapt i sumper, hvor stillestående vann, fattig på oksygen, forhindrer den vitale aktiviteten til bakterier og dermed beskytter plantemassen mot fullstendig ødeleggelse. På et visst stadium av prosessen forhindrer de frigjorte syrene ytterligere bakteriell aktivitet. Dette er hvordan torv - det første produktet for dannelse av kull. Hvis den deretter begraves under andre sedimenter, opplever torven kompresjon og, mister vann og gasser, omdannes til kull.
Under trykket av lag av sedimenter som er en kilometer tykke, oppnås et lag med brunkull 4 meter tykt fra et 20 meter stort lag med torv. Hvis dybden av begravelse av plantemateriale når tre kilometer, vil det samme laget av torv bli til et lag med kull 2 meter tykt. På større dybde, omtrent seks kilometer, og ved høyere temperatur, blir et 20 meter lang torvlag til et lag med antrasitt som er 1,5 meter tykt.
For dannelse av kull er en rikelig opphopning av plantemasse nødvendig. I eldgamle torvmyrer, fra Devon-perioden (for ca. 400 millioner år siden), samlet det seg organisk materiale, hvorfra det ble dannet fossilt kull uten tilgang til oksygen. De fleste kommersielle fossile kullforekomster stammer fra denne perioden, selv om yngre forekomster også eksisterer. Alderen til de eldste kullene er anslått til rundt 300-400 millioner år.
Dannelsen av store mengder kull opphørte mest sannsynlig etter utseendet av sopp, siden den hvite råten av sopp bryter ned lignin fullstendig.
Karbonets brede, grunne hav ga ideelle forhold for kulldannelse, selv om kull er kjent fra de fleste geologiske perioder.Unntaket er kullgapet under Perm-Trias-utryddelsen, der kull er sjeldent. Kullet funnet i de prekambriske lagene som er før landplanter, antas å stamme fra rester av alger.
Som et resultat av bevegelsen av jordskorpen, opplevde kullsømmene heving og folding. Over tid ble de oppløftede delene ødelagt på grunn av erosjon eller selvantennelse, mens de senkede ble bevart i brede grunne bassenger, der kull er minst 900 meter over jordoverflaten. Dannelsen av de tykkeste kullsømmene er assosiert med områder av jordoverflaten, på det området som utstrømmer av betydelige volumer av bituminøse masser skjedde, som for eksempel i Hat Creek (engelsk) Russian. (Canada), den totale tykkelsen på pakken med kullsømmer når 450 m.
Innvirkning på miljøet og helsen til gruvearbeidere
Fossilt kull inneholder skadelige tungmetaller som kvikksølv og kadmium (konsentrasjon fra opptil 0,0001 til 0,01 vekt%)[kilde ikke spesifisert 2077 dager].
Under underjordisk kullgruvedrift kan støvinnholdet i luften overstige MPC hundrevis av ganger. Under arbeidsforholdene som eksisterer i gruvene, er kontinuerlig bruk av åndedrettsvern praktisk talt umulig (ved hver alvorlig forurensning krever de en rask endring for å rengjøre nye åndedrettsmasker, de tillater ikke kommunikasjon osv.), som ikke tillater bruk av dem som et middel for pålitelig forebygging av irreversible og uhelbredelige yrkessykdommer - silikose, pneumokoniose (etc.). Derfor, for å pålitelig beskytte helsen til gruvearbeidere og arbeidere i kullforedlingsbedrifter i USA, brukes mer effektive midler for kollektiv beskyttelse.
Klassifisering, typer
Kull er delt inn i skinnende, halvblank, halvmatt, matt. Som regel er skinnende kulltyper lite aske på grunn av det lave innholdet av mineralske urenheter.
Blant strukturene til det organiske materialet av kull skilles det ut 4 typer (telinitt, posttelinite, precolinite og colinite), som er påfølgende stadier av en enkelt prosess for nedbrytning av ligniner - cellulosevev. Til de genetiske gruppene av steinkull, i tillegg til disse fire typene, er leuptinittkull i tillegg inkludert. Hver av de fem genetiske gruppene i henhold til typen stoff av kullmikrokomponenter er delt inn i tilsvarende klasser.
Det finnes mange typer kullklassifiseringer: etter materialsammensetning, petrografisk sammensetning, genetisk, kjemisk-teknologisk, industriell og blandet. Genetiske klassifiseringer karakteriserer forholdene for kullakkumulering, reell og petrografisk - dens materielle og petrografiske sammensetning, kjemisk-teknologisk - den kjemiske sammensetningen av kull, prosessene for dannelse og industriell prosessering, industriell - teknologisk gruppering av kulltyper avhengig av kravene til kull. industri. Klassifikasjoner av kull i sømmer brukes til å karakterisere kullforekomster.
Industriell klassifisering av kull
Den industrielle klassifiseringen av steinkull i individuelle land er basert på forskjellige parametere for egenskapene og sammensetningen av kull: i USA er steinkull klassifisert i henhold til forbrenningsvarmen, innholdet av fast karbon og det relative innholdet av flyktige stoffer, i Japan - i henhold til forbrenningsvarmen, de såkalte drivstoffkoeffisientene og styrken til koks, eller manglende evne til koks. I USSR fungerte den såkalte Donetsk-klassifiseringen utviklet i år av V.S. Krym som den viktigste industrielle klassifiseringen. Det kalles noen ganger "merket", og samtidig er det genetisk, siden endringene i egenskapene til kull tatt som grunnlag gjenspeiler deres forbindelse med den genetiske utviklingen av det organiske materialet i kull.
innskudd
| Landet | Kull | Brunkull | Total | % |
|---|---|---|---|---|
| USA | 111 338 | 135 305 | 246 643 | 27,1 |
| Russland | 49 088 | 107 922 | 157 010 | 17,3 |
| Kina | 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 |
| Sør-Afrika | 48 750 | 48 750 | 5,4 | |
| Ukraina | 16 274 | 17 879 | 34 153 | 3,8 |
| Kasakhstan | 28 151 | 3128 | 31 279 | 3,4 |
| Polen | 14 000 | 14 000 | 1,5 | |
| Brasil | 10 113 | 10 113 | 1,1 | |
| Tyskland | 183 | 6556 | 6739 | 0,7 |
| Colombia | 6230 | 381 | 6611 | 0,7 |
| Canada | 3471 | 3107 | 6578 | 0,7 |
| tsjekkisk | 2094 | 3458 | 5552 | 0,6 |
| Indonesia | 740 | 4228 | 4968 | 0,5 |
| Tyrkia | 278 | 3908 | 4186 | 0,5 |
| Madagaskar | 198 | 3159 | 3357 | 0,4 |
| Pakistan | 3050 | 3050 | 0,3 | |
| Bulgaria | 4 | 2183 | 2187 | 0,2 |
| Thailand | 1354 | 1354 | 0,1 | |
| Nord-Korea | 300 | 300 | 600 | 0,1 |
| New Zealand | 33 | 538 | 571 | 0,1 |
| Spania | 200 | 330 | 530 | 0,1 |
| Zimbabwe | 502 | 502 | 0,1 | |
| Romania | 22 | 472 | 494 | 0,1 |
| Venezuela | 479 | 479 | 0,1 | |
| Total | 478 771 | 430 293 | 909 064 | 100,0 |
Hardkull er konsentrert i Donetsk-kullbassenget og i Lvov-Volyn-kullbassenget (Ukraina); Karaganda (Kasakhstan); Sør-Jakutsk, Minusinsk, Bureinsky, Tungussky, Lensky, Taimyrsky (Russland); Appalachian, Pennsylvania (Nord-Amerika), Nedre Rhin-Westfalen (Ruhr - Tyskland); Øvre Schlesien, Ostrava-Karvinsky (Tsjekkia og Polen); Shanxi-bassenget (Kina), sør-walisisk basseng (Storbritannia).
Blant de største kullbassengene, hvis industrielle utvikling startet på 1700- og 1800-tallet, peker man ut Sentral-England, Sør-Wales, Skottland og Newcastle (Storbritannia); Westfalske (Ruhr) og Saarbrücken bassenger (Tyskland); forekomster fra Belgia og Nord-Frankrike; bassengene i Saint-Etienne (Frankrike); Schlesia (Polen); Donetsk-bassenget (Ukraina).
utdanning
Kull dannes fra nedbrytningsproduktene av de organiske restene av planter som har gjennomgått endringer (metamorfose) under forhold med høyt trykk av de omkringliggende bergartene i jordskorpen og relativt høye temperaturer.
Når det kullførende laget senkes ned til en dybde under forhold med økende trykk og temperatur, skjer en konsekvent transformasjon av den organiske massen, en endring i dens kjemiske sammensetning, fysiske egenskaper og molekylstruktur. Alle disse transformasjonene blir referert til som "regional kullmetamorfose". På det siste (høyeste) stadiet av metamorfosen blir kull til antrasitt med en uttalt krystallstruktur av grafitt. I tillegg til regional metamorfose, finner noen ganger (sjeldnere) transformasjoner sted under påvirkning av varme fra magmatiske bergarter som ligger ved siden av kullførende lag (overliggende eller underliggende) - termisk metamorfose, så vel som direkte i kullsømmer - kontaktmetamorfose. En økning i graden av metamorfose i det organiske materialet i kull spores av en konsekvent økning i det relative innholdet av karbon og en reduksjon i innholdet av oksygen og hydrogen. Utbyttet av flyktige stoffer synker konsekvent (fra 50 til 8% i form av tørr askefri tilstand), forbrenningsvarmen, evnen til å sintre og de fysiske egenskapene til kull endres også. Spesielt endres glans, reflektivitet, bulktetthet av kull og andre egenskaper lineært. Andre viktige fysiske egenskaper (porøsitet, tetthet, kakedannelse, forbrenningsvarme, elastiske egenskaper osv.) endres i henhold til uttalte parabolske eller blandede lover.
Som et optisk kriterium for stadiet av kullmetamorfose brukes reflektivitetsindeksen; det brukes også i petroleumsgeologi for å fastslå stadiet av katogene transformasjoner av det sedimentære stratumet. Refleksjonsevnen i oljenedsenking (R0) øker konsekvent fra 0,5–0,65 % for klasse D-kull til 2–2,5 % for klasse T-kull.
Tettheten og porøsiteten til kull avhenger av den petrografiske sammensetningen, mengden og naturen av mineralske urenheter og graden av metamorfose. Komponentene i fusinittgruppen er preget av den høyeste tettheten (1300–1500 kg/m³), og den laveste (1280–1300 kg/m³) av vitrinittgruppen. Endringen i tetthet med en økning i graden av metamorfose skjer i en parabolsk lov med en inversjon i overgangssonen til fettgruppen; i lav-aske manifestasjoner synker den fra kullklasse D til klasse Zh i gjennomsnitt fra 1370 til 1280 kg/m³ og øker deretter sekvensielt for kullklasse T opp til 1340 kg/m³.
Den totale porøsiteten til kull varierer også i henhold til ekstreme lover; for Donetsk kullklasse D er den 14–22 %, kullklasse K 4–8 % og øker (sannsynligvis på grunn av løsnede) opp til 10–15 % for kullklasse T.Porer i kull er delt inn i makroporer (gjennomsnittlig diameter 500×10–10 m) og mikroporer (5–15×10–10 m). Gapet er okkupert av mesoporer. Porøsiteten avtar med økende stadium av metamorfose. Endogen (utviklet under dannelsen av kull) brudd, som er estimert ved antall sprekker for hver 5 cm skinnende kull, avhenger av stadiet av kullmetamorfose: det øker til 12 sprekker under overgangen av brunt kull til langflamme kull og har maksimalt 35–60 for kokskull og avtar suksessivt til 12–15 sprekker i overgangen til antrasitt. Underordnet det samme endringsmønsteret i de elastiske egenskapene til kull er Youngs modul, Poissons forhold, skjær- (skjær-) modul og ultralydhastighet. Den mekaniske styrken til steinkull er preget av dets knusbarhet, sprøhet og hardhet, samt midlertidig trykkstyrke.
Bruk
Steinkull brukes som et teknologisk, energiteknologisk og energiråstoff, i produksjon av koks og halvkoks i forbindelse med produksjon av et stort antall kjemiske produkter fra dem (naftalen, fenol, bek, etc.), på grunnlag av hvilke gjødsel, plast, syntetiske fibre, lakk, maling og så videre.
Et av de mest lovende områdene for bruk av kull er flytendegjøring (hydrogenering av kull) for å produsere flytende brensel. Det finnes ulike ordninger for ikke-energibruk av steinkull basert på termokjemisk, kjemisk og annen prosessering med sikte på fullstendig integrert bruk og sikre miljøvern.
