Khai thác than
Các phương pháp khai thác than phụ thuộc vào độ sâu xuất hiện của nó. Việc phát triển được thực hiện theo hướng lộ thiên trong các mỏ than, nếu độ sâu của vỉa than không vượt quá một trăm mét. Cũng có những trường hợp thường xuyên xảy ra khi hố than ngày càng được đào sâu, việc khai thác mỏ than bằng phương pháp dưới lòng đất càng có lợi hơn. Các mỏ được sử dụng để khai thác than từ độ sâu lớn. Các mỏ sâu nhất ở Liên bang Nga khai thác than từ độ cao chỉ hơn một nghìn hai trăm mét.
Trong sản xuất mỏ thông thường, khoảng 40% lượng than không được khai thác. Việc sử dụng các phương pháp khai thác mới - lò chợ - cho phép bạn khai thác nhiều than hơn.
Cùng với than, các mỏ chứa than chứa nhiều dạng nguồn địa chất có ý nghĩa tiêu dùng. Chúng bao gồm đá chủ làm nguyên liệu cho ngành xây dựng, nước ngầm, mêtan ở tầng than, các nguyên tố vi lượng và hiếm, bao gồm các kim loại có giá trị và các hợp chất của chúng. Ví dụ, một số loại than được làm giàu bằng gecmani.
đạt đỉnh 8254,9 triệu tấn vào năm 2013.
sự hình thành than
Vào những thời điểm khác nhau và ở những nơi khác nhau trong quá khứ địa chất của Trái đất, những khu rừng rậm đã tồn tại ở những vùng đất trũng ngập nước. Do các quá trình tự nhiên như lũ lụt, những khu rừng này đã bị chôn vùi dưới lòng đất. Khi lớp đất phía trên chúng tăng lên, áp suất tăng lên. Nhiệt độ cũng tăng lên khi nó đi xuống. Trong điều kiện đó, vật liệu thực vật được bảo vệ khỏi sự phân hủy sinh học và quá trình oxy hóa. Các-bon được cô lập bởi thực vật trong những vùng đất than bùn khổng lồ cuối cùng đã bị bao phủ và chôn sâu bởi trầm tích. Dưới áp suất cao và nhiệt độ cao, thảm thực vật chết dần được chuyển hóa thành than. Vì than chủ yếu là cacbon nên việc chuyển đổi thảm thực vật chết thành than được gọi là quá trình cacbon hóa.
Than được hình thành khi vật liệu thực vật thối rữa tích tụ nhanh hơn mức có thể được phân hủy bằng vi khuẩn. Môi trường lý tưởng cho việc này được tạo ra trong các đầm lầy, nơi nước tù đọng, nghèo oxy, ngăn cản hoạt động quan trọng của vi khuẩn và do đó bảo vệ khối thực vật khỏi bị phá hủy hoàn toàn. Ở một giai đoạn nhất định của quá trình, các axit được giải phóng ngăn cản hoạt động của vi khuẩn. Đây là cách than bùn - sản phẩm ban đầu để hình thành than. Nếu sau đó nó bị chôn vùi dưới các lớp trầm tích khác, thì than bùn sẽ bị nén và mất nước và khí, được chuyển thành than.
Dưới áp lực của các lớp trầm tích dày một km, từ một lớp than bùn dày 20 mét thu được một lớp than nâu dày 4 mét. Nếu độ sâu chôn lấp vật liệu thực vật lên đến ba km, thì lớp than bùn tương tự sẽ biến thành một lớp than dày 2 mét. Ở độ sâu lớn hơn, khoảng sáu km, và ở nhiệt độ cao hơn, một lớp than bùn dài 20 mét trở thành một lớp than antraxit dày 1,5 mét.
Để hình thành than, cần phải tích lũy nhiều khối lượng thực vật. Trong các đầm lầy than bùn cổ đại, bắt đầu từ kỷ Devon (khoảng 400 triệu năm trước), chất hữu cơ được tích tụ, từ đó than hóa thạch được hình thành mà không cần tiếp cận với oxy. Hầu hết các mỏ than hóa thạch thương mại đều có niên đại từ thời kỳ này, mặc dù các mỏ nhỏ hơn cũng tồn tại. Tuổi của những loại than cổ đại nhất được ước tính vào khoảng 300-400 triệu năm.
Sự hình thành khối lượng lớn than rất có thể đã chấm dứt sau khi nấm xuất hiện, vì nấm thối trắng phân hủy hoàn toàn lignin.
Các vùng biển rộng và nông của Carboniferous đã tạo điều kiện lý tưởng cho việc hình thành than, mặc dù than đã được biết đến từ hầu hết các thời kỳ địa chất.Ngoại lệ là khoảng trống than trong sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi-Trias, nơi mà than đá rất hiếm. Than được tìm thấy trong các lớp Precambrian có trước các loài thực vật trên cạn được cho là có nguồn gốc từ tàn tích của tảo.
Do sự chuyển động của vỏ trái đất, các vỉa than trải qua sự nâng lên và gấp khúc. Theo thời gian, các phần nâng lên đã bị phá hủy do xói mòn hoặc quá trình đốt cháy tự phát, trong khi những phần bị hạ thấp được bảo quản trong các bồn nước nông rộng, nơi than đá cao hơn bề mặt trái đất ít nhất 900 mét. Sự hình thành các vỉa than dày nhất gắn liền với các khu vực trên bề mặt trái đất, trên khu vực đã xảy ra các luồng khối lượng bitum đáng kể, chẳng hạn như ở Hat Creek (tiếng Anh), tiếng Nga. (Canada), tổng chiều dày của gói vỉa than lên tới 450 m.
Ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe của thợ mỏ
Than hóa thạch có chứa các kim loại nặng có hại như thủy ngân và cadmium (nồng độ từ 0,0001 đến 0,01% trọng lượng) [nguồn không được chỉ định 2077 ngày].
Trong quá trình khai thác than dưới lòng đất, hàm lượng bụi trong không khí có thể vượt quá MPC hàng trăm lần. Trong điều kiện làm việc tồn tại trong hầm mỏ, việc đeo mặt nạ phòng độc liên tục trên thực tế là không thể (với mỗi lần ô nhiễm nghiêm trọng, họ yêu cầu thay nhanh để làm sạch mặt nạ phòng độc mới, họ không cho phép liên lạc, v.v.), điều này không cho phép sử dụng chúng như một phương tiện phòng ngừa đáng tin cậy các bệnh nghề nghiệp không thể chữa khỏi và không thể chữa khỏi - bệnh bụi phổi silic, bệnh bụi phổi (v.v.). Vì vậy, để bảo vệ sức khỏe của thợ mỏ và công nhân của các xí nghiệp chế biến than ở Hoa Kỳ một cách đáng tin cậy, các phương tiện bảo vệ tập thể hiệu quả hơn được sử dụng.
Phân loại, các loại
Than được chia thành bóng, nửa bóng, nửa mờ, mờ. Theo nguyên tắc, các loại than sáng bóng có độ tro thấp do hàm lượng tạp chất khoáng không đáng kể.
Trong số các cấu trúc của chất hữu cơ của than, người ta phân biệt 4 loại (telinite, posttelinite, precolinite và colinit), là các giai đoạn liên tiếp của một quá trình phân hủy lignin - mô cellulose. Đối với các nhóm di truyền của than cứng, ngoài bốn loại này, than leuptinit còn được bao gồm. Mỗi nhóm trong số năm nhóm di truyền theo loại chất của các vi cấu tử than được chia thành các lớp tương ứng.
Có nhiều cách phân loại than: theo thành phần vật chất, thành phần thạch học, di truyền, hóa học - công nghệ, công nghiệp và hỗn hợp. Phân loại di truyền đặc trưng cho điều kiện tích tụ than, thực và thạch học - thành phần vật chất và thạch học của nó, công nghệ hóa học - thành phần hóa học của than, các quá trình hình thành và chế biến công nghiệp, phân nhóm công nghiệp - công nghệ của các loại than tùy theo yêu cầu của ngành công nghiệp. Phân loại than trong vỉa được sử dụng để xác định đặc điểm của các mỏ than.
Phân loại than trong công nghiệp
Việc phân loại than cứng trong công nghiệp ở từng quốc gia dựa trên các thông số khác nhau về tính chất và thành phần của than: ở Mỹ, than cứng được phân loại theo nhiệt đốt, hàm lượng cacbon cố định và hàm lượng tương đối của các chất dễ bay hơi, ở Nhật Bản - theo nhiệt của quá trình đốt cháy, cái gọi là hệ số nhiên liệu và độ bền của cốc, hoặc không có khả năng tạo cốc. Ở Liên Xô, cái gọi là phân loại Donetsk được phát triển vào năm bởi V.S. Krym đóng vai trò là phân loại công nghiệp chính. Nó đôi khi được gọi là "có thương hiệu", và đồng thời nó cũng có tính di truyền, vì những thay đổi trong đặc tính của than đá được lấy làm cơ sở phản ánh mối liên hệ của chúng với sự phát triển di truyền của các chất hữu cơ của than.
tiền gửi
| Quốc gia | Than đá | than nâu | Tổng cộng | % |
|---|---|---|---|---|
| Hoa Kỳ | 111 338 | 135 305 | 246 643 | 27,1 |
| Nga | 49 088 | 107 922 | 157 010 | 17,3 |
| Trung Quốc | 62 200 | 52 300 | 114 500 | 12,6 |
| Ấn Độ | 90 085 | 2360 | 92 445 | 10,2 |
| Châu Úc | 38 600 | 39 900 | 78 500 | 8,6 |
| Nam Phi | 48 750 | 48 750 | 5,4 | |
| Ukraine | 16 274 | 17 879 | 34 153 | 3,8 |
| Kazakhstan | 28 151 | 3128 | 31 279 | 3,4 |
| Ba lan | 14 000 | 14 000 | 1,5 | |
| Brazil | 10 113 | 10 113 | 1,1 | |
| nước Đức | 183 | 6556 | 6739 | 0,7 |
| Colombia | 6230 | 381 | 6611 | 0,7 |
| Canada | 3471 | 3107 | 6578 | 0,7 |
| Tiếng Séc | 2094 | 3458 | 5552 | 0,6 |
| Indonesia | 740 | 4228 | 4968 | 0,5 |
| gà tây | 278 | 3908 | 4186 | 0,5 |
| Madagascar | 198 | 3159 | 3357 | 0,4 |
| Pakistan | 3050 | 3050 | 0,3 | |
| Bungari | 4 | 2183 | 2187 | 0,2 |
| nước Thái Lan | 1354 | 1354 | 0,1 | |
| Bắc Triều Tiên | 300 | 300 | 600 | 0,1 |
| New Zealand | 33 | 538 | 571 | 0,1 |
| Tây Ban Nha | 200 | 330 | 530 | 0,1 |
| Zimbabwe | 502 | 502 | 0,1 | |
| Romania | 22 | 472 | 494 | 0,1 |
| Venezuela | 479 | 479 | 0,1 | |
| Tổng cộng | 478 771 | 430 293 | 909 064 | 100,0 |
Than cứng tập trung ở bể than Donetsk và ở bể than Lvov-Volyn (Ukraine); Karaganda (Kazakhstan); Nam Yakutsk, Minusinsk, Bureinsky, Tunguska, Lensky, Taymyrsky (Nga); Appalachian, Pennsylvanian (Bắc Mỹ), Lower Rhine-Westphalian (Ruhr - Đức); Thượng Silesian, Ostrava-Karvinsky (Cộng hòa Séc và Ba Lan); Lưu vực Sơn Tây (Trung Quốc), lưu vực Nam Welsh (Anh).
Trong số các bể chứa than lớn nhất, sự phát triển công nghiệp bắt đầu từ thế kỷ 18-19, Trung Anh, Nam Wales, Scotland và Newcastle (Vương quốc Anh) được chọn ra; Lưu vực Westphalian (Ruhr) và Saarbrücken (Đức); tiền gửi của Bỉ và miền Bắc nước Pháp; lưu vực Saint-Etienne (Pháp); Silesia (Ba Lan); Lưu vực Donetsk (Ukraine).
Giáo dục
Than được hình thành từ các sản phẩm phân hủy của xác hữu cơ thực vật trải qua quá trình biến đổi (biến chất) trong điều kiện áp suất cao của các đá xung quanh vỏ trái đất và nhiệt độ tương đối cao.
Khi tầng chứa than được ngâm ở độ sâu trong điều kiện tăng áp suất và nhiệt độ, sự biến đổi nhất quán của khối hữu cơ xảy ra, sự thay đổi về thành phần hóa học, tính chất vật lý và cấu trúc phân tử của nó. Tất cả những biến đổi này được gọi là "biến chất than khu vực". Ở giai đoạn cuối cùng (cao nhất) của quá trình biến chất, than đá biến thành antraxit với cấu trúc tinh thể rõ rệt của graphit. Ngoài biến chất khu vực, đôi khi (ít thường xuyên hơn) các biến đổi diễn ra dưới tác động của nhiệt từ các đá mácma nằm bên cạnh các địa tầng chứa than (bên trên hoặc bên dưới chúng) - biến chất nhiệt, cũng như trực tiếp trong vỉa than - biến chất tiếp xúc. Sự gia tăng mức độ biến chất trong chất hữu cơ của than được thể hiện bằng sự gia tăng nhất quán của hàm lượng tương đối của cacbon và sự giảm hàm lượng của oxy và hydro. Hiệu suất của các chất bay hơi liên tục giảm (từ 50 đến 8% ở trạng thái khô không tro), nhiệt đốt, khả năng thiêu kết và các tính chất vật lý của than cũng thay đổi. Đặc biệt, độ bóng, hệ số phản xạ, mật độ khối của than và các đặc tính khác thay đổi tuyến tính. Các tính chất vật lý quan trọng khác (độ xốp, tỷ trọng, đóng rắn, nhiệt đốt cháy, tính chất đàn hồi, v.v.) thay đổi theo quy luật hỗn hợp hoặc parabol rõ rệt.
Là một tiêu chí quang học cho giai đoạn biến chất than, chỉ số phản xạ được sử dụng; nó cũng được sử dụng trong địa chất dầu khí để thiết lập giai đoạn biến đổi xúc tác của địa tầng trầm tích. Hệ số phản xạ khi ngâm trong dầu (R0) tăng liên tục từ 0,5–0,65% đối với than loại D lên 2–2,5% đối với than cấp T.
Tỷ trọng và độ xốp của than phụ thuộc vào thành phần thạch học, số lượng và bản chất của các tạp chất khoáng, mức độ biến chất. Các thành phần của nhóm fusinite được đặc trưng bởi mật độ cao nhất (1300–1500 kg / m³), và thấp nhất (1280–1300 kg / m³) bởi nhóm vitrinit. Sự thay đổi mật độ với sự gia tăng mức độ biến chất xảy ra theo quy luật parabol với sự nghịch đảo trong vùng chuyển sang nhóm béo; ở các biểu hiện có độ tro thấp, nó giảm trung bình từ than cấp D đến cấp Zh từ 1370 đến 1280 kg / m³ và sau đó tăng dần đối với than cấp T lên đến 1340 kg / m³.
Tổng độ xốp của than cũng thay đổi theo quy luật cực đoan; đối với than Donetsk cấp D là 14–22%, than cấp K 4–8% và tăng (có thể do nới lỏng) lên đến 10-15% đối với than cấp T.Các lỗ trong than được chia thành đại bào tử (đường kính trung bình 500 × 10–10 m) và vi bào tử (5–15 × 10–10 m). Khoảng trống bị chiếm bởi các trung gian. Độ xốp giảm dần theo giai đoạn biến chất tăng dần. Sự đứt gãy nội sinh (phát triển trong quá trình hình thành than đá), được ước tính bằng số vết nứt trên mỗi 5 cm than sáng bóng, phụ thuộc vào giai đoạn biến chất của than: nó tăng lên 12 vết nứt trong quá trình chuyển từ than nâu sang ngọn lửa dài than đá và có tối đa 35–60 đối với than cốc và liên tiếp giảm xuống 12–15 vết nứt khi chuyển sang antraxit. Phụ thuộc vào cùng một kiểu thay đổi trong các đặc tính đàn hồi của than là môđun Young, tỷ lệ Poisson, môđun cắt (lực cắt) và vận tốc siêu âm. Độ bền cơ học của than cứng được đặc trưng bởi khả năng nghiền, độ giòn và độ cứng, cũng như độ bền nén tạm thời.
Cách sử dụng
Than cứng được sử dụng làm nguyên liệu công nghệ, năng lượng-công nghệ và năng lượng, trong sản xuất than cốc và bán than cốc liên quan đến sản xuất một số lượng lớn các sản phẩm hóa học từ chúng (naphtalen, phenol, cao su, v.v.), trên cơ sở đó phân bón, chất dẻo, sợi tổng hợp, vecni, sơn, v.v.
Một trong những lĩnh vực hứa hẹn nhất cho việc sử dụng than là hóa lỏng (hydro hóa than) để sản xuất nhiên liệu lỏng. Có nhiều kế hoạch khác nhau cho việc sử dụng than cứng không sử dụng năng lượng dựa trên nhiệt hóa, hóa chất và các chế biến khác nhằm mục đích sử dụng tổng hợp đầy đủ và đảm bảo bảo vệ môi trường.
