A szén egy üledékes kőzet, amely a földrétegben képződik. A szén kiváló tüzelőanyag. Úgy gondolják, hogy ez a legősibb tüzelőanyag, amelyet távoli őseink használtak.

Hogyan keletkezik a bitumenes szén

Hatalmas mennyiségű növényi anyagra van szükség a szén előállításához. És jobb, ha a növények egy helyen felhalmozódnak, és nincs idejük teljesen lebomlani. Ennek ideális helye a mocsarak. A bennük lévő víz oxigénszegény, ami megzavarja a baktériumok létfontosságú tevékenységét.

A növényzet felhalmozódik a mocsarakban. Mivel nincs ideje teljesen rothadni, a következő talajlerakódások összenyomják. Így nyerik a tőzeget - a szén kiindulási anyagát. A következő talajrétegek mintegy lezárják a tőzeget a talajban. Ennek eredményeként teljesen megfosztja az oxigéntől és a víztől való hozzáférést, és szénréteggé alakul. Ez a folyamat hosszadalmas. Tehát a legtöbb modern tartalék szén a paleozoikum korszakában alakult ki, vagyis több mint 300 millió évvel ezelőtt.

A szén jellemzői és fajtái

(Barnaszén)

A szén kémiai összetétele a korától függ.

A legfiatalabb faj a barnaszén. Körülbelül 1 km mélységben fekszik. Még mindig sok víz van benne - körülbelül 43%. Nagy mennyiségű illékony anyagot tartalmaz. Jól meggyullad és ég, de kevés hőt ad.

A szén egyfajta "középparaszt" ebben a besorolásban. Legfeljebb 3 km-es mélységben fordul elő. Mivel a felső rétegek nyomása magasabb, a szén víztartalma kevesebb - körülbelül 12%, illékony anyagok - akár 32%, de a szén 75-95%. Nagyon gyúlékony, de jobban ég. A kis mennyiségű nedvesség miatt pedig több hőt ad.

Antracit- régebbi fajta. Körülbelül 5 km mélységben fordul elő. Több a szén és gyakorlatilag nincs nedvesség. Az antracit szilárd tüzelőanyag, gyengén gyúlékony, de a fajlagos égéshő a legmagasabb - akár 7400 kcal / kg.

(Szén-antracit)

Az antracit azonban nem a szerves anyag átalakulásának utolsó szakasza. Súlyosabb körülményeknek kitéve a szén shuntittá alakul. Magasabb hőmérsékleten grafit keletkezik. Ultramagas nyomás alatt pedig a szén gyémánttá változik. Mindezek az anyagok – a növényektől a gyémántokig – szénből készülnek, csak a molekulaszerkezetük más.

A fő "összetevők" mellett a szén összetételében gyakran szerepelnek különféle "sziklák". Ezek olyan szennyeződések, amelyek nem égnek, hanem salakot képeznek. A ként a szén is tartalmaz, tartalmát a szénképződés helye határozza meg. Égéskor oxigénnel reagál, kénsavat képezve. Minél kevesebb szennyeződés van a szén összetételében, annál magasabbra értékelik a minőségét.

Széntelep

A szén előfordulási helyét szénmedencének nevezzük. A világon több mint 3,6 ezer szénmedence ismert. Területük a Föld szárazföldi területének körülbelül 15%-át foglalja el. Az Egyesült Államok rendelkezik a világ szénkészleteinek legnagyobb százalékával, 23%-kal, ezt követi Oroszország 13%-kal. Az első hármat Kína zárja 11%-kal. A világ legnagyobb szénlelőhelyei az Egyesült Államokban találhatók. Ez az Appalache-szénmedence, amelynek készletei meghaladják az 1600 milliárd tonnát.

Oroszországban a legnagyobb szénmedence a Kemerovói régióban található Kuznyeck. A Kuzbass-készletek 640 milliárd tonnát tesznek ki.

Ígéretes a lelőhelyek fejlődése Jakutában (Elginszkoe) és Tyvában (Elegestskoe).

Szénbányászat

A szén mélységétől függően zárt vagy nyílt bányászati ​​módszert alkalmaznak.

Zárt vagy földalatti bányászati ​​módszer. Ehhez a módszerhez aknákat és aknákat építenek. Aknákat építenek, ha a szén mélysége 45 méter vagy több. Vízszintes alagút vezet belőle - egy adit.

2 zárt aknás bányászati ​​rendszer létezik: kamarás-pillérbányászat és hosszúfalú bányászat. Az első rendszer kevésbé gazdaságos. Csak olyan esetekben használják, amikor a talált rétegek vastagok. A második rendszer sokkal biztonságosabb és praktikusabb. Lehetővé teszi a kőzet akár 80%-ának kitermelését és a szenet egyenletes felszínre juttatását.

A nyílt módszert akkor alkalmazzák, ha a szén sekély. Először is elemezni kell a talaj keménységét, meghatározva a talaj időjárási fokát és a fedőréteg rétegzettségét. Ha a szénrétegek feletti talaj puha, elegendő buldózer és kaparó használata. Ha a felső réteg vastag, akkor kotrógépeket és vontatókötéleket hoznak be. A szenet fedő vastag kemény kőzetréteget felrobbantják.

Kőszén alkalmazása

A szén felhasználási területe egyszerűen óriási.

A szénből ként, vanádiumot, germániumot, cinket, ólmot bányásznak.

Maga a szén kiváló tüzelőanyag.

A kohászatban vas olvasztására, öntöttvas, acél előállítására használják.

A szén elégetése után nyert hamut építőanyagok előállításához használják fel.

A szén speciális kezelését követően benzolt és xilolt nyernek, amelyeket lakkok, festékek, oldószerek és linóleum előállításához használnak.

A szén cseppfolyósításával első osztályú folyékony tüzelőanyagot kapunk.

A szén a grafitgyártás nyersanyaga. Valamint a naftalin és számos más aromás vegyület.

A szén kémiai kezelésének eredményeként ma több mint 400 féle ipari terméket állítanak elő.

Szénüledékes kőzetnek nevezik, amely a növényi maradványok (fa páfrányok, zsurló és líra, valamint az első gymnospermek) bomlása során keletkezett. A jelenleg bányászott szén főbb készletei a paleozoikum idején keletkeztek, körülbelül 300-350 millió évvel ezelőtt. A bitumenes szenet több évszázada bányászták, és az egyik legfontosabb ásvány. Szilárd tüzelőanyagként használják.

A szén nagy molekulatömegű aromás vegyületek (főleg szén), valamint víz és illékony anyagok keverékéből áll, kis mennyiségű szennyeződéssel. A szén összetételétől függően változik az égése során felszabaduló hő mennyisége, valamint a képződött hamu mennyisége. A szén és lelőhelyeinek értéke ettől az aránytól függ.

Az ásványképződéshez a következő feltételnek is eleget kellett tenni: a rothadó növényi anyagnak gyorsabban kellett felhalmozódnia, mint ahogy a bomlása végbement. Ezért a bitumenes szén főleg az ősi tőzeglápokon keletkezett, ahol felhalmozódtak a szénvegyületek, és gyakorlatilag nem jutottak oxigénhez. A szén keletkezésének kiindulási anyaga valójában maga a tőzeg, amelyet egy ideig tüzelőanyagként is használtak. A szén akkor keletkezett, amikor a tőzegrétegek más üledékek alatt voltak. Ezzel párhuzamosan a tőzeg összenyomódott, és vízveszteség keletkezett, aminek következtében szén keletkezett.

A bitumenes szén akkor fordul elő, ha a tőzegrétegek jelentős mélységben, általában 3 km-nél nagyobb mélységben rakódnak le. Nagyobb mélységben antracit képződik - a legmagasabb minőségű szén. Ez azonban nem jelenti azt, hogy minden szénlelőhely nagy mélységben található. Idővel a különböző irányú tektonikai folyamatok hatására egyes rétegek felemelkedést tapasztaltak, aminek következtében közelebb kerültek a felszínhez.

A szénbányászat módja attól is függ, hogy milyen mélységben helyezkednek el a széntartalmúak. Ha a szén 100 méter mélyen fekszik, akkor a bányászatot általában nyílt módon végzik. Ez a neve a lerakódás feletti felső eltávolításának, amelyben az ásvány a felszínen van. A nagy mélységből történő kitermeléshez a bányamódszert használják, amelyben a hozzáférést speciális földalatti járatok - bányák - létrehozásával végzik. Oroszország legmélyebb szénbányái a felszíntől körülbelül 1200 méterre találhatók.

A legnagyobb szénlelőhelyek Oroszországban

Elga mező (Szakha)

A Szaha Köztársaság (Jakutia) délkeleti részén, Neryungri városától 415 km-re keletre található szénlelőhely a legígéretesebb külszíni bányászat számára. A lelőhely területe 246 km2. A betét finom aszimmetrikus hajtás.

A felső jura és az alsó kréta lelőhelyek széntartalmúak. A fő széntelepek a Neryungri (6 réteg 0,7-17 m vastag) és az Undyktan (18 réteg szintén 0,7-17 m vastag) képződmények üledékeiben találhatók.

A szenek itt többnyire félig fényesek, nagyon magas a legértékesebb komponens - vitrinit (78-98%), közepes és magas hamutartalmú, alacsony kéntartalmú, alacsony foszfortartalmú, jól szinterezett, magas fűtőértékkel. Az Elga szén egy speciális technológia segítségével dúsítható, amely lehetővé teszi, hogy több terméket tartalmazó terméket kapjunk. Jó minőség amely megfelel a nemzetközi szabványoknak. A vastag, sekély szénrétegeket kis vastagságú lerakódások borítják, ami nagyon fontos a külszíni bányászat szempontjából.

Elegestskoe mező (Tuva)

A Tuva Köztársaságban található. Ennek a mezőnek mintegy 20 milliárd tonna készlete van. A készletek nagy része (mintegy 80%) egyrétegű 6,4 m vastagságban található, a lelőhely fejlesztése jelenleg is folyamatban van, ezért a szénbányászat itt 2012 körül éri el maximális kapacitását.

A nagy (több ezer km2 területű) szénlelőhelyeket szénmedencéknek nevezzük. Az ilyen lerakódások jellemzően bármilyen nagy tektonikus szerkezetben (például vályúban) találhatók. Általában azonban nem minden, egymás közelében található lelőhelyet vonnak össze medencékké, és néha különálló lelőhelyeknek tekintik őket. Ez általában a történelmileg kialakult elképzelések szerint történik (a lerakódásokat különböző időszakokban fedezték fel).

Minusinszki szénmedence a Khakassia Köztársaságban található. A szénbányászat itt kezdődött 1904-ben. A legnagyobb lelőhelyek a Chernogorskoye és az Izykhskoye. A geológusok szerint ezen a területen a szénkészletek 2,7 milliárd tonna. A medencében a hosszú lángú, magas égési értékű kőszén dominál. A szén közepes hamutartalmú. A maximális hamutartalom az Izykhskoye lelőhely szénére jellemző, a minimális - a Beyskoye lelőhely szénére. A medencében a szénbányászat eltérő: vannak külszíni bányák és bányák.

Kuznyeck szénmedence (Kuzbass)- a világ egyik legnagyobb szénlelőhelye. Kuzbass délen, a hegyláncok közötti sekély mélyedésben található, Gornaya Shoria és. Ez a Kemerovo régió területe. A "Kuzbass" rövidítés a régió második neve. Az első lelőhelyet a Kemerovo régióban 1721-ben fedezték fel, és 1842-ben Chikhachev geológus bevezette a „Kuznyecki szénmedence” kifejezést.

A bányászatot is különböző módokon végzik. A medence területén 58 bánya és több mint 30 külszíni bánya található. A minőség szempontjából a "" szenek sokfélék, és a legjobb szenek közé tartoznak.

A Kuznyecki szénmedence széntartalmú rétegei körülbelül 260 különböző vastagságú szénrétegből állnak, amelyek egyenetlenül oszlanak el a szakaszon. A kőszénvarratok uralkodó vastagsága 1,3-4,0 m, de vannak vastagabb, 9-15, sőt 20 m-es, helyenként 30 m-es varratok is.

A szénbányák maximális mélysége nem haladja meg az 500 métert (az átlagos mélység körülbelül 200 m). A kialakult széntelepek átlagos vastagsága 2,1 m, de a bányászati ​​széntermelés akár 25%-a is a 6,5 ​​m feletti varratokra esik.

Az üzemanyag- és energiakomplexum egyik legnagyobb ága a szénipar.

A szovjet korszakban Oroszország elismert vezetővé vált a szénbányászat és -feldolgozás területén. Itt a szénlelőhelyek a világ készleteinek körülbelül 1/3-át teszik ki, beleértve a barnaszenet, a kőszenet és az antracitot.

Az Orosz Föderáció a hatodik helyen áll a világon a széntermelést tekintve, melynek 2/3-át energia- és hőtermelésre fordítják, 1/3-át a vegyiparban, kis részét Japánba és Dél-Koreába szállítják. Évente átlagosan több mint 300 millió tonnát bányásznak az orosz szénmedencékben.

A betétek jellemzői

Ha megnézzük Oroszország térképét, a lelőhelyek több mint 90%-a az ország keleti részén, főként Szibériában található.

Ha összehasonlítjuk a bányászott szén mennyiségét, teljes mennyiségét, műszaki és földrajzi viszonyait, akkor ezek közül a legjelentősebbek a Kuznyeck-, Tunguska-, Pechora- és Irkutszk-Cseremhovszkij-medence.

, egyébként Kuzbass, Oroszország legnagyobb szénmedencéje, és a legnagyobb a világon.

Nyugat-Szibériában, egy sekély hegyközi medencében található. A medence nagy része a Kemerovói régióhoz tartozik.

Jelentős hátrány a földrajzi távolság a fő üzemanyag-fogyasztóktól - Kamcsatkától, Szahalintól, az ország központi régióitól. A kőszén 56%-át és a kokszszén mintegy 80%-át állítja elő, évente körülbelül 200 millió tonnát. A bányászat típusa nyitott.

Kanszk-Achinsk szénmedence

A transzszibériai vasút mentén elterjedt a Krasznojarszki Területen, Kemerovói és Irkutszki régiókban. Az összes orosz 12%-a barnaszén ebbe a medencébe tartozik, mennyisége 2012-ben 42 millió tonna volt.

Az 1979-es geológiai kutatások adatai szerint a teljes szénkészlet 638 milliárd tonna.

Megjegyzendő, hogy a helyi a legolcsóbb külszíni bányászata miatt, alacsony a szállíthatósága, és a helyi vállalkozások energiaellátására szolgál.

Tunguska szénmedence

Oroszország egyik legnagyobb és legígéretesebb medencéje, Jakutia, Krasznojarszk Terület és Irkutszk Régió területeit foglalja el.

Ha ránézünk a térképre, láthatjuk, hogy ez Kelet-Szibéria több mint fele.

A helyi szénkészletek körülbelül 2345 milliárd tonna. Bitumenes és barnaszén, valamint kis mennyiségű antracit található itt.

Jelenleg a medencében végzett munka gyengén zajlik (a terület gyenge ismerete és a zord éghajlat miatt). Az év során mintegy 35,3 millió tonnát bányásznak a föld alatt.

Pechora-medence

A Pai-Khoi gerinc nyugati lejtőjén található, a Nyenec Autonóm Kerület és a Komi Köztársaság része. A fő lelőhelyek a Vorkutinskoye, Vorgashorskoye, Intinskoye.

A lelőhelyeket többnyire kiváló minőségű kokszszén képviseli, amelyet kizárólag bányászati ​​eljárással állítanak elő.

Évente 12,6 millió tonna szenet bányásznak, ami a teljes mennyiség 4%-a. A szilárd tüzelőanyag-fogyasztók Oroszország észak-európai részének vállalkozások, különösen a Cserepoveci Kohászati ​​Üzem.

Irkutszk-Cseremhovszkij medence

A Felső-Szaján mentén Nyizsneudinszktól a Bajkál-tóig húzódik. Bajkál és Sayan ágakra oszlik. Termelési mennyiség - 3,4%, külszíni bányászati ​​mód. A betét távol van a nagyfogyasztóktól, a szállítás nehézkes, ezért a helyi szenet főleg az irkutszki vállalkozásoknál használják. A tartalék körülbelül 7,5 milliárd tonna szén.

Iparági problémák

Ma aktív szénbányászatot folytatnak a Kuznyeck-, Kansko-Achinsky-, Pechora- és Irkutsk-Cheremkhovsky-medencében, a Tunguska-medence fejlesztését tervezik. A fő bányászati ​​módszer nyitott, ez a választás a viszonylagos olcsóságnak és a munkavállalók biztonságának köszönhető. Ennek a módszernek az a hátránya, hogy a szén minősége jelentősen romlik.

A fő probléma, amellyel a fenti medencék szembesülnek, az üzemanyag távoli régiókba történő szállításának nehézsége, ezzel összefüggésben szükséges a szibériai vasutak korszerűsítése. Ennek ellenére a szénipar az orosz gazdaság egyik legígéretesebb ágazata (az előzetes becslések szerint az orosz szénlelőhelyeknek több mint 500 évig kell tartaniuk).

A szén ősidők óta az emberiség energiaforrása, nem az egyetlen, de széles körben használt. Néha a kőben tárolt napenergiához hasonlítják. Égetik, hőt kapnak fűtésre, vízmelegítésre, hőerőműveken elektromos árammá alakítják, fém olvasztására használják.

Az új technológiák fejlődésével megtanulták a szenet nemcsak égetéssel energiatermelésre használni. A vegyipar sikeresen elsajátította a ritka fémek - gallium és germánium - gyártási technológiáit. Magas széntartalmú kompozit szén-grafit anyagokat, nagy fűtőértékű gáznemű tüzelőanyagot nyernek ki belőle, műanyaggyártási módszereket dolgoztak ki. A legalacsonyabb minőségű szenet, annak nagyon finom frakcióját és szénporát feldolgozzák, és kiválóan alkalmasak fűtésre. ipari helyiségekés magánházak. Összességében több mint 400 féle terméket állítanak elő szén vegyi feldolgozásával, ami több tízszer többe is kerülhet, mint az eredeti termék.

Az emberek évszázadok óta aktívan használják a szenet üzemanyagként az energia előállításához és átalakításához, a vegyipar fejlődésével, valamint a ritka és értékes anyagok iránti igény más iparágakban a szén iránti igény növekszik. Ezért intenzíven folyik új lelőhelyek feltárása, kőbányák és bányák, nyersanyag-feldolgozó vállalkozások épülnek.

Röviden a szén eredetéről

Bolygónkon sok millió évvel ezelőtt a növényzet gyorsan fejlődött párás éghajlaton. Azóta 210 ... 280 millió év telt el. Évezredeken, évmilliókon keresztül több milliárd tonnányi növényzet pusztult el, a mocsarak alján halmozódott fel, üledékrétegekkel borítva. Lassú bomlás oxigénmentes atmoszférában a víz, homok és más kőzetek erőteljes nyomása alatt, néha magas hőmérsékleten a magma közelsége miatt, ennek a növényzetnek a rétegeinek megkövesedéséhez vezetett, amely fokozatosan szénné bomlott. különböző fokú koalizáció.

Főbb orosz lelőhelyek és szénbányászat

A bolygónak több mint 15 billió tonna széntartaléka van. A legnagyobb ásványianyag-kitermelés a szénre esik, mintegy 0,7 tonna/fő, ami több mint 2,6 milliárd tonna évente. Oroszországban a kőszén különböző régiókban kapható. Különböző jellemzőkkel, jellemzőkkel és előfordulási mélységgel rendelkezik. Íme a legnagyobb és legsikeresebb kőszénmedencék:

A szibériai és távol-keleti lelőhelyek aktív felhasználása korlátozza ezek távolságát az európai ipari régióktól. Oroszország nyugati részén is kiváló mutatókkal bányásznak szenet: a Pecserszki és Donyecki szénmedencében. A Rosztovi régióban aktívan fejlesztik a helyi lelőhelyeket, amelyek közül a legígéretesebb Gukovskoye. Az ezekből a lerakódásokból származó szén feldolgozása kiváló minőségű szénminőséget eredményez - antracitokat (AC és AO).

A szén főbb minőségi jellemzői

A különböző iparágak különböző minőségű szenet igényelnek. Minőségi mutatói nagyon eltérőek, még az azonos jelölésűek és nagymértékben szakterületfüggők között is. Ezért a vállalkozások a szén vásárlása előtt megismerkednek annak fizikai jellemzőivel:

A dúsítás mértéke szerint a szenet felosztják:

• - Sűrítmények (gőzkazánokban történő fűtésre és áramtermelésre elégetik);
• - Kohászati ​​iparban használt ipari termékek;
• - Az iszap valójában egy finom frakció (legfeljebb 6 mm) és por a kőzet aprítása után. Problémás az ilyen tüzelőanyag elégetése, ezért jó teljesítményű brikettet formálnak belőle, és háztartási szilárd tüzelésű kazánokban használják.

A koalizáció mértéke szerint:

• - A lignit részben képződött bitumenes szén. Alacsony égéshője, szállítás és tárolás során morzsolódik, hajlamos spontán égésre;
• - Szén. Sok különböző márkája (fajtája) van, eltérő tulajdonságokkal. Széles felhasználási területtel rendelkezik: kohászat, energia, lakás- és kommunális szolgáltatások, vegyipar stb.
• - Az antracit a szén legjobb minőségű formája.

Ha összehasonlítjuk a tőzeget és a bitumenes szenet, akkor a szén égéshője magasabb. A legalacsonyabb égéshő a barnaszénnél, a legmagasabb az antracitnál. A gazdasági megvalósíthatóság alapján azonban nagy kereslet van az egyszerű szénre. Az ár és a fajlagos égéshő optimális kombinációja.

A szénnek nagyon sokféle tulajdonsága van, de nem mindegyik lehet fontos, amikor a szenet választjuk fűtésre. Ebben az esetben fontos tudni néhány kulcsfontosságú paramétert: hamutartalom, nedvességtartalom és fajhő. A kéntartalom fontos lehet. A többire a feldolgozáshoz szükséges alapanyagok kiválasztásakor van szükség. Amit fontos tudni a szén kiválasztásakor, az a méret: milyen nagyok a darabok. Ezek az adatok a márkanévben titkosítva vannak.

Méretbesorolás:

Osztályozás márkák és rövid jellemzőik szerint:

A szén jellemzőitől, minőségétől, típusától és frakciójától függően különböző ideig tárolják. (A cikk tartalmaz egy táblázatot, amely a szén tárolási idejét mutatja, lelőhelytől és minőségtől függően).

Különös figyelmet kell fordítani a szén védelmére a hosszú távú (6 hónapnál hosszabb) tárolás során. Ebben az esetben speciális széntárolóra vagy bunkerre van szükség, ahol az üzemanyag védve lesz a csapadéktól és a közvetlen napfénytől.

A hosszú távú tárolás során a nagy szénhalmok hőmérséklet-szabályozást igényelnek, mivel finom frakciók jelenlétében nedvességgel és magas hőmérséklettel együtt hajlamosak spontán meggyulladni. Célszerű megvásárolni Digitális hőmérőés egy hosszú zsinórú hőelemet a szénkupac közepébe temetni. Hetente egyszer-kétszer ellenőriznie kell a hőmérsékletet, mert egyes szénmárkák nagyon alacsony hőmérsékleten spontán meggyulladnak: barna - 40-60 °C-on, a többi - 60-70 °C. Az antracitok és félig spontán égés esetei -antracit ritkán fordul elő (Oroszországban ilyen eseteket nem regisztráltak).