Експлоатацију угља
Методе ископавања угља зависе од дубине његовог појављивања. Развој се врши на отворени начин у рудницима угља, ако дубина угљеног слоја не прелази сто метара. Чести су и случајеви када је, уз све веће продубљивање угљенокопа, даље повољно развијати лежиште угља подземном методом. Рудници се користе за вађење угља из великих дубина. Најдубљи рудници у Руској Федерацији извлаче угаљ са нивоа од нешто више од хиљаду двеста метара.
У конвенционалној рударској производњи, око 40% угља се не вади. Употреба нових метода рударења - лонгвалл - омогућава вам да извучете више угља.
Поред угља, угљеносна лежишта садрже многе врсте георесурса који имају потрошачки значај. То укључује стене домаћине као сировине за грађевинску индустрију, подземне воде, метан из угља, ретке елементе и елементе у траговима, укључујући вредне метале и њихова једињења. На пример, неки угаљ је обогаћен германијумом.
достигла врхунац од 8254,9 милиона тона у 2013.
формирање угља
У различитим временима и на различитим местима у геолошкој прошлости Земље, у мочварним низијама постојале су густе шуме. Због природних процеса као што су поплаве, ове шуме су затрпане под земљом. Како се слој земље изнад њих повећавао, притисак се повећавао. Температура је такође расла како је падала. У таквим условима биљни материјал је заштићен од биоразградње и оксидације. Угљеник који су биљке секвестрирали у огромним тресетима је на крају прекривен и дубоко затрпан седиментима. Под високим притиском и високом температуром, мртва вегетација се постепено претвара у угаљ. Пошто је угаљ углавном угљеник, претварање мртве вегетације у угаљ назива се карбонизација.
Угаљ се формира када се трули биљни материјал акумулира брже него што се може бактеријски разградити. Идеално окружење за то ствара се у мочварама, где стајаћа вода, сиромашна кисеоником, спречава виталну активност бактерија и на тај начин штити биљну масу од потпуног уништења. У одређеној фази процеса, ослобођене киселине спречавају даљу активност бактерија. Овако тресет - почетни производ за формирање угља. Ако је тада закопан под другим седиментима, онда тресет доживљава компресију и, губећи воду и гасове, претвара се у угаљ.
Под притиском слојева седимената дебљине један километар, из 20-метарског слоја тресета добија се слој мрког угља дебљине 4 метра. Ако дубина закопавања биљног материјала достигне три километра, онда ће се исти слој тресета претворити у слој угља дебљине 2 метра. На већој дубини, око шест километара, и на вишој температури, слој тресета од 20 метара постаје слој антрацита дебљине 1,5 метара.
За формирање угља неопходна је обилна акумулација биљне масе. У древним тресетним мочварама, почевши од девонског периода (пре око 400 милиона година), акумулирала се органска материја из које су се формирали фосилни угљи без приступа кисеонику. Већина комерцијалних налазишта фосилног угља датира из овог периода, иако постоје и млађа лежишта. Старост најстаријег угља се процењује на око 300-400 милиона година.
Формирање великих количина угља највероватније је престало након појаве гљива, пошто бела трулеж гљива потпуно разлаже лигнин.
Широка, плитка мора карбона су пружала идеалне услове за формирање угља, иако је угаљ познат из већине геолошких периода.Изузетак је јаз угља током пермско-тријаског изумирања, где је угаљ реткост. Сматра се да угаљ пронађен у преткамбријским слојевима који претходе копненим биљкама потиче од остатака алги.
Као резултат померања земљине коре, слојеви угља су доживели подизање и савијање. Временом су уздигнути делови уништени услед ерозије или спонтаног сагоревања, док су спуштени сачувани у широким плитким басенима, где је угаљ најмање 900 метара изнад земљине површине. Формирање најдебљих слојева угља повезано је са подручјима земљине површине, на чијој су површини дошло до изливања значајних количина битуменских маса, као што је, на пример, у Хат Крику (енглески) руски. (Канада), укупна дебљина пакета угљених слојева достиже 450 м.
Утицај на животну средину и здравље рудара
Фосилни угаљ садржи штетне тешке метале као што су жива и кадмијум (концентрација од 0,0001 до 0,01% по тежини)[извор није наведен 2077 дана].
Током подземне експлоатације угља, садржај прашине у ваздуху може стотинама пута премашити МПЦ. У условима рада који постоје у рудницима, континуирано ношење респиратора је практично немогуће (при сваком већем загађењу захтевају брзу замену за чишћење нових респираторних маски, не дозвољавају комуникацију итд.), што не дозвољава њихову употребу. као средство поуздане превенције неповратних и неизлечивих професионалних болести - силикозе, пнеумокониозе (итд.). Стога, како би се поуздано заштитило здравље рудара и радника предузећа за прераду угља у Сједињеним Државама, користе се ефикаснија средства колективне заштите.
Класификација, врсте
Угаљ је подељен на сјајни, полусјајни, полумат, мат. По правилу, сјајне врсте угља су нископепелне због незнатног садржаја минералних нечистоћа.
Међу структурама органске материје угља разликују се 4 типа (телинит, посттелинит, преколинит и колинит), који су узастопне фазе једног процеса разлагања лигнина - целулозног ткива. У генетске групе каменог угља, поред ове четири врсте, додатно се убраја и леуптинит. Свака од пет генетских група према врсти супстанце микрокомпоненти угља подељена је у одговарајуће класе.
Постоји много врста класификација угља: према материјалном саставу, петрографском саставу, генетском, хемијско-технолошком, индустријском и мешовитом. Генетске класификације карактеришу услове акумулације угља, реалне и петрографске - његов материјални и петрографски састав, хемијско-технолошке - хемијски састав угља, процесе настајања и индустријске прераде, индустријско - технолошко груписање врста угља у зависности од захтева угља. индустрија. За карактеризацију лежишта угља користе се класификације угља у слојевима.
Индустријска класификација угља
Индустријска класификација каменог угља у појединим земљама заснива се на различитим параметрима својстава и састава угља: у САД се камени угаљ класификује према топлоти сагоревања, садржају фиксног угљеника и релативном садржају испарљивих материја, као и на основу различитих параметара. у Јапану – према топлоти сагоревања, такозваним коефицијентима горива и јачини кокса, односно немогућности коксовања. У СССР-у је такозвана Доњецка класификација коју је године развио В.С. Крим деловала као главна индустријска класификација. Понекад се назива и „брендираним“, а истовремено је и генетски, будући да промене својстава угља узете за његову основу одражавају њихову повезаност са генетским развојем органске материје угља.
депозити
| Држава | Угаљ | Мрки угаљ | Укупно | % |
|---|---|---|---|---|
| сад | 111 338 | 135 305 | 246 643 | 27,1 |
| Русија | 49 088 | 107 922 | 157 010 | 17,3 |
| Кина | 62 200 | 52 300 | 114 500 | 12,6 |
| Индија | 90 085 | 2360 | 92 445 | 10,2 |
| Аустралија | 38 600 | 39 900 | 78 500 | 8,6 |
| Јужна Африка | 48 750 | 48 750 | 5,4 | |
| Украјина | 16 274 | 17 879 | 34 153 | 3,8 |
| Казахстан | 28 151 | 3128 | 31 279 | 3,4 |
| Пољска | 14 000 | 14 000 | 1,5 | |
| Бразил | 10 113 | 10 113 | 1,1 | |
| Немачка | 183 | 6556 | 6739 | 0,7 |
| Колумбија | 6230 | 381 | 6611 | 0,7 |
| Канада | 3471 | 3107 | 6578 | 0,7 |
| чешки | 2094 | 3458 | 5552 | 0,6 |
| Индонезија | 740 | 4228 | 4968 | 0,5 |
| Турска | 278 | 3908 | 4186 | 0,5 |
| Мадагасцар | 198 | 3159 | 3357 | 0,4 |
| Пакистан | 3050 | 3050 | 0,3 | |
| Бугарска | 4 | 2183 | 2187 | 0,2 |
| Тајланд | 1354 | 1354 | 0,1 | |
| Северна Кореја | 300 | 300 | 600 | 0,1 |
| Нови Зеланд | 33 | 538 | 571 | 0,1 |
| Спаин | 200 | 330 | 530 | 0,1 |
| Зимбабве | 502 | 502 | 0,1 | |
| Румунија | 22 | 472 | 494 | 0,1 |
| Венецуела | 479 | 479 | 0,1 | |
| Укупно | 478 771 | 430 293 | 909 064 | 100,0 |
Камени угаљ је концентрисан у Доњецком угљеном басену и у Лвовско-Волинском угљеном басену (Украјина); Караганда (Казахстан); Јужни Јакутск, Минусинск, Буреински, Тунгуски, Ленски, Тајмирски (Русија); Аппалацхиан, Пеннсилваниан (Северна Америка), Доња Рајна-Вестфалија (Рухр - Немачка); Горња Шлеска, Острава-Карвински (Чешка и Пољска); Сханки басен (Кина), басен Јужног Велса (Велика Британија).
Међу највећим угљеним басенима, чији је индустријски развој започео у 18-19 веку, издвајају се Централна Енглеска, Јужни Велс, Шкотска и Њукасл (Велика Британија); Вестфалски (Рур) и Сарбрикенски басен (Немачка); налазишта Белгије и Северне Француске; басени Саинт-Етиенне (Француска); Шлеска (Пољска); Доњецки басен (Украјина).
образовање
Угаљ настаје од продуката распадања органских остатака биљака које су претрпеле промене (метаморфизам) у условима високог притиска околних стена земљине коре и релативно високих температура.
Када се слој који садржи угаљ потопи до дубине у условима повећања притиска и температуре, долази до доследне трансформације органске масе, промене у његовом хемијском саставу, физичким својствима и молекуларној структури. Све ове трансформације се називају „регионални метаморфизам угља“. У завршној (највишој) фази метаморфизма, угаљ прелази у антрацит са израженом кристалном структуром графита. Поред регионалног метаморфизма, понекад (ређе) се дешавају трансформације под утицајем топлоте из магматских стена које се налазе поред угљеносних слојева (преко њих или испод њих) – термички метаморфизам, као и директно у угљеним слојевима – контактни метаморфизам. Повећање степена метаморфизма у органској материји угља праћено је доследним повећањем релативног садржаја угљеника и смањењем садржаја кисеоника и водоника. Конзистентно се смањује принос испарљивих материја (од 50 до 8% у погледу сувог безпепелног стања), такође се мењају топлота сагоревања, способност синтеровања и физичка својства угља. Конкретно, линеарно се мењају сјај, рефлективност, насипна густина угља и друга својства. Остала битна физичка својства (порозност, густина, згрушавање, топлота сагоревања, еластична својства, итд.) мењају се према израженим параболичним или мешовитим законима.
Као оптички критеријум за стадијум метаморфизма угља користи се индекс рефлексивности; користи се и у нафтној геологији за утврђивање стадијума катагенских трансформација седиментних слојева. Рефлективност при потапању у уље (Р0) се константно повећава од 0,5–0,65% за угаљ разреда Д до 2–2,5% за угаљ разреда Т.
Густина и порозност угља зависе од петрографског састава, количине и природе минералних примеса и степена метаморфизма. Компоненте фузинитне групе карактерише највећа густина (1300–1500 кг/м³), а најмања (1280–1300 кг/м³) група витринита. Промена густине са повећањем степена метаморфизма се јавља у параболичном закону са инверзијом у зони преласка у масну групу; у манифестацијама са ниским степеном пепела, он опада од угља Д до степена Зх у просеку са 1370 на 1280 кг/м³, а затим се узастопно повећава за угаљ класе Т до 1340 кг/м³.
Укупна порозност угља такође варира у складу са екстремним законима; за Доњецк угља Д износи 14–22%, угља К 4–8% и повећава се (вероватно због рахљења) до 10–15% за угаљ класе Т.Поре у угљу се деле на макропоре (просечан пречник 500×10–10 м) и микропоре (5–15×10–10 м). Празнину заузимају мезопоре. Порозност се смањује са повећањем стадијума метаморфизма. Ендогено (развијено током формирања угља) ломљење, које се процењује бројем пукотина на сваких 5 цм сјајног угља, зависи од стадијума метаморфизма угља: повећава се на 12 пукотина током преласка мрког угља у дуговатру. угља и има максимум 35–60 за коксни угаљ и сукцесивно се смањује на 12–15 пукотина у прелазу у антраците. Подређени истом обрасцу промене еластичних својстава угља су Јангов модул, Поиссонов однос, модул смицања (смицања) и брзина ултразвука. Механичка чврстоћа каменог угља карактерише његова ломљивост, ломљивост и тврдоћа, као и привремена чврстоћа на притисак.
Употреба
Камени угаљ се користи као технолошка, енергетско-технолошка и енергетска сировина, у производњи кокса и полукокса у вези са производњом великог броја хемијских производа од њих (нафталин, фенол, смола и др.), на основу којих су ђубрива, пластика, синтетичка влакна, лакови, боје и тако даље.
Једна од најперспективнијих области за коришћење угља је течност (хидрогенација угља) за производњу течног горива. Постоје различите шеме за неенергетско коришћење каменог угља засноване на термохемијској, хемијској и другој преради са циљем њихове пуне интегрисане употребе и обезбеђења заштите животне средине.
