Kolbrytning
Kolbrytningsmetoderna beror på djupet av dess förekomst. Utvecklingen utförs med en öppen metod i kolgruvor, om kollagens djup inte överstiger hundra meter. Det finns också frekventa fall då det med en ständigt ökande fördjupning av en kolgrop är ytterligare fördelaktigt att utveckla en kolfyndighet med en underjordisk metod. Gruvor används för att utvinna kol från stora djup. De djupaste gruvorna i Ryska federationen utvinner kol från en nivå av drygt ett tusen tvåhundra meter.
I konventionell gruvproduktion utvinns inte cirka 40 % av kolet. Användningen av nya metoder för gruvdrift - longwall - gör att du kan utvinna mer kol.
Tillsammans med kol innehåller kolhaltiga fyndigheter många typer av georesurser som har konsumentbetydelse. Dessa inkluderar värdstenar som råmaterial för byggindustrin, grundvatten, metan i kolbädd, sällsynta och spårämnen, inklusive värdefulla metaller och deras föreningar. Till exempel är vissa kol berikade med germanium.
nådde en topp på 8254,9 miljoner ton 2013.
kolbildning
Vid olika tidpunkter och på olika platser i jordens geologiska förflutna fanns det täta skogar i våtmarker. På grund av naturliga processer som översvämningar begravdes dessa skogar under jorden. När jordlagret ovanför dem ökade ökade trycket. Temperaturen steg också när den gick ner. Under sådana förhållanden var växtmaterialet skyddat från biologisk nedbrytning och oxidation. Kolet som binds av växter i enorma torvmarker täcktes så småningom och begravdes djupt av sediment. Under högt tryck och hög temperatur omvandlas död vegetation gradvis till kol. Eftersom träkol mestadels är kol kallas omvandlingen av död växtlighet till träkol förkolning.
Kol bildas när ruttnande växtmaterial ackumuleras snabbare än det kan brytas ner bakteriellt. Den idealiska miljön för detta skapas i träsk, där stillastående vatten, fattigt på syre, förhindrar bakteriers vitala aktivitet och därigenom skyddar växtmassan från fullständig förstörelse. I ett visst skede av processen förhindrar de frigjorda syrorna ytterligare bakteriell aktivitet. Detta är hur torv - den ursprungliga produkten för bildning av kol. Om den sedan begravs under andra avlagringar, upplever torven kompression och, förlorar vatten och gaser, omvandlas den till kol.
Under trycket av en kilometer tjocka sedimentlager erhålls ett lager av brunkol 4 meter tjockt från ett 20 meter långt lager torv. Om djupet av begravning av växtmaterial når tre kilometer, kommer samma lager av torv att förvandlas till ett lager av kol 2 meter tjockt. På ett större djup, cirka sex kilometer, och vid en högre temperatur, blir ett 20 meter långt lager torv ett lager av antracit 1,5 meter tjockt.
För bildandet av kol är riklig ackumulering av växtmassa nödvändig. I forntida torvmossar, från och med devonperioden (för cirka 400 miljoner år sedan), ackumulerades organiskt material, från vilket fossila kol bildades utan tillgång till syre. De flesta kommersiella fossila kolfyndigheter är från denna period, även om yngre fyndigheter också finns. Åldern på de äldsta kolen uppskattas till cirka 300-400 miljoner år.
Bildandet av stora volymer kol upphörde troligen efter svampens uppkomst, eftersom svampens vita röta sönderdelar lignin fullständigt.
Karbons breda, grunda hav gav idealiska förutsättningar för kolbildning, även om kol är kända från de flesta geologiska perioder.Undantaget är kolgapet under utrotningen av Perm-Trias, där kol är sällsynt. Kolet som finns i de prekambriska lagren som föregår landväxter tros ha sitt ursprung från rester av alger.
Som ett resultat av jordskorpans rörelse upplevde kollagarna höjning och vikning. Med tiden förstördes de upplyfta delarna på grund av erosion eller spontan förbränning, medan de sänkta bevarades i breda grunda bassänger, där kolet ligger minst 900 meter över jordens yta. Bildandet av de tjockaste kollagen är förknippad med områden på jordens yta, på det område där utflöden av betydande volymer bituminösa massor inträffade, som till exempel i Hat Creek (engelska) ryska. (Kanada), den totala tjockleken på paketet med kolfogar når 450 m.
Inverkan på gruvarbetarnas miljö och hälsa
Fossilt kol innehåller skadliga tungmetaller som kvicksilver och kadmium (koncentration från upp till 0,0001 till 0,01 viktprocent)[källa ej angiven 2077 dagar].
Under underjordisk kolbrytning kan dammhalten i luften överstiga MPC hundratals gånger. Under de arbetsförhållanden som finns i gruvorna är det praktiskt taget omöjligt att bära andningsskydd kontinuerligt (vid varje allvarlig förorening kräver de ett snabbt byte för att rengöra nya andningsmasker, de tillåter inte kommunikation etc.), vilket inte tillåter användning av dem som ett medel för tillförlitligt förebyggande av irreversibla och obotliga yrkessjukdomar - silikos, pneumokonios (etc.). Därför, för att på ett tillförlitligt sätt skydda hälsan hos gruvarbetare och arbetare i kolbearbetningsföretag i USA, används mer effektiva medel för kollektivt skydd.
Klassificering, typer
Kol är uppdelat i glänsande, halvblank, halvmatt, matt. Som regel är blanka typer av kol lågaska på grund av det låga innehållet av mineralföroreningar.
Bland strukturerna för det organiska materialet av kol särskiljs 4 typer (telinit, posttelinit, precolinit och kolinit), som är successiva steg i en enda process för nedbrytning av ligniner - cellulosavävnader. Till de genetiska grupperna av kol ingår, förutom dessa fyra typer, dessutom leuptinitkol. Var och en av de fem genetiska grupperna efter typen av ämne av kolmikrokomponenter är indelad i motsvarande klasser.
Det finns många typer av kolklassificeringar: efter materialsammansättning, petrografisk sammansättning, genetisk, kemisk-teknologisk, industriell och blandad. Genetiska klassificeringar karakteriserar förhållandena för kolackumulering, verklig och petrografisk - dess material och petrografiska sammansättning, kemisk-teknologisk - den kemiska sammansättningen av kol, processerna för bildning och industriell bearbetning, industriell - teknisk gruppering av koltyper beroende på kraven i kol. industri. Klassificeringar av kol i sömmar används för att karakterisera kolavlagringar.
Industriell klassificering av kol
Den industriella klassificeringen av stenkol i enskilda länder baseras på olika parametrar för kolets egenskaper och sammansättning: i USA klassificeras stenkol efter förbränningsvärme, innehållet av fixerat kol och det relativa innehållet av flyktiga ämnen, i Japan - enligt förbränningsvärmen, de så kallade bränslekoefficienterna och styrkan hos koks, eller oförmåga att koka. I Sovjetunionen fungerade den så kallade Donetsk-klassificeringen som utvecklades under året av V.S. Krym som den huvudsakliga industriella klassificeringen. Det kallas ibland "märkt", och samtidigt är det genetiskt, eftersom förändringarna i kolets egenskaper som bas återspeglar deras samband med den genetiska utvecklingen av det organiska materialet i kol.
inlåning
| Landet | Kol | brunkol | Total | % |
|---|---|---|---|---|
| USA | 111 338 | 135 305 | 246 643 | 27,1 |
| Ryssland | 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 | |
| Ukraina | 16 274 | 17 879 | 34 153 | 3,8 |
| Kazakstan | 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 |
| Kanada | 3471 | 3107 | 6578 | 0,7 |
| tjeckiska | 2094 | 3458 | 5552 | 0,6 |
| Indonesien | 740 | 4228 | 4968 | 0,5 |
| Kalkon | 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 |
| Nya Zeeland | 33 | 538 | 571 | 0,1 |
| Spanien | 200 | 330 | 530 | 0,1 |
| Zimbabwe | 502 | 502 | 0,1 | |
| Rumänien | 22 | 472 | 494 | 0,1 |
| Venezuela | 479 | 479 | 0,1 | |
| Total | 478 771 | 430 293 | 909 064 | 100,0 |
Stenkol är koncentrerat i Donetsk-kolbassängen och i Lvov-Volyn-kolbassängen (Ukraina); Karaganda (Kazakstan); Södra Yakutsk, Minusinsk, Bureinsky, Tunguska, Lensky, Taymyrsky (Ryssland); Appalacherna, Pennsylvanian (Nordamerika), Nedre Rhen-Westfalen (Ruhr - Tyskland); Övre Schlesien, Ostrava-Karvinsky (Tjeckien och Polen); Shanxi-bassängen (Kina), södra walesiska bassängen (Storbritannien).
Bland de största kolbassängerna, vars industriella utveckling började på 1700-1800-talen, nämns Central England, södra Wales, Skottland och Newcastle (Storbritannien); bassängerna Westfalen (Ruhr) och Saarbrücken (Tyskland); fyndigheter i Belgien och norra Frankrike; bassängerna i Saint-Etienne (Frankrike); Schlesien (Polen); Donetsk-bassängen (Ukraina).
Utbildning
Kol bildas från nedbrytningsprodukterna av de organiska resterna av växter som har genomgått förändringar (metamorfos) under förhållanden med högt tryck av de omgivande bergarterna i jordskorpan och relativt höga temperaturer.
När det kolbärande skiktet nedsänks till ett djup under förhållanden med ökande tryck och temperatur, sker en konsekvent omvandling av den organiska massan, en förändring i dess kemiska sammansättning, fysikaliska egenskaper och molekylstruktur. Alla dessa omvandlingar kallas "regional kolmetamorfism". I det sista (högsta) stadiet av metamorfism förvandlas kol till antracit med en uttalad kristallstruktur av grafit. Förutom regional metamorfos sker ibland (mindre ofta) omvandlingar under inverkan av värme från magmatiska bergarter som ligger intill kolbärande skikt (överliggande eller underliggande dem) - termisk metamorfos, såväl som direkt i kolsömmar - kontaktmetamorfism. En ökning av graden av metamorfos i det organiska materialet i kol spåras av en konsekvent ökning av det relativa innehållet av kol och en minskning av innehållet av syre och väte. Utbytet av flyktiga ämnen minskar konsekvent (från 50 till 8% när det gäller torrt askfritt tillstånd), förbränningsvärmen, förmågan att sintra och kolets fysikaliska egenskaper förändras också. I synnerhet ändras glans, reflektivitet, bulkdensitet hos kol och andra egenskaper linjärt. Andra viktiga fysikaliska egenskaper (porositet, densitet, kakning, förbränningsvärme, elastiska egenskaper etc.) förändras enligt uttalade paraboliska eller blandade lagar.
Som ett optiskt kriterium för stadiet av kolmetamorfism används reflektivitetsindex; det används också inom petroleumgeologi för att fastställa stadiet för katogena omvandlingar av de sedimentära skikten. Reflexionsförmågan i oljenedsänkning (R0) ökar konsekvent från 0,5–0,65 % för kol av klass D till 2–2,5 % för kol av klass T.
Kolets densitet och porositet beror på den petrografiska sammansättningen, mängden och naturen av mineralföroreningar och graden av metamorfism. Komponenterna i fusinitgruppen kännetecknas av den högsta densiteten (1300–1500 kg/m³), och den lägsta (1280–1300 kg/m³) av vitrinitgruppen. Förändringen i densitet med en ökning av graden av metamorfism sker i en parabolisk lag med en inversion i övergångszonen till fettgruppen; vid lågaskemanifestationer minskar den från kolklass D till klass Zh i genomsnitt från 1370 till 1280 kg/m³ och ökar sedan sekventiellt för kolklass T upp till 1340 kg/m³.
Kolets totala porositet förändras också enligt extrema lagar; för Donetsk kolklass D är den 14–22 %, kolkvalitet K 4–8 % och ökar (troligen på grund av lossning) upp till 10–15 % för kolklass T.Porer i kol är indelade i makroporer (medeldiameter 500×10–10 m) och mikroporer (5–15×10–10 m). Klyftan är upptagen av mesoporer. Porositeten minskar med ökande stadie av metamorfism. Endogen (utvecklad under bildandet av kol) sprickbildning, som uppskattas av antalet sprickor för varje 5 cm glänsande kol, beror på stadiet av kolmetamorfism: det ökar till 12 sprickor under övergången av brunkol till långflammig kol och har max 35–60 för kokskol och minskar successivt till 12–15 sprickor i övergången till antracit. Underordnade samma mönster av förändring i kolets elastiska egenskaper är Youngs modul, Poissons förhållande, skjuvningsmodul och ultraljudshastighet. Stenkolets mekaniska styrka kännetecknas av dess krossbarhet, sprödhet och hårdhet, samt tillfällig tryckhållfasthet.
Användande
Stenkol används som ett tekniskt, energitekniskt och energimässigt råmaterial, vid framställning av koks och halvkoks i samband med framställning av ett stort antal kemiska produkter från dem (naftalen, fenol, beck, etc.), på grundval av vilka konstgödsel, plast, syntetfibrer, fernissor, färger och så vidare.
Ett av de mest lovande områdena för användning av kol är kondensering (hydrering av kol) för att producera flytande bränsle. Det finns olika system för icke-energianvändning av stenkol baserade på termokemiska, kemiska och annan bearbetning i syfte att fullt integrerad användning och säkerställa miljöskydd.
