Низька собівартість і великі запаси - основні чинники, що зумовлюють збільшення кількості сфер застосування бурого вугілля. Цей вид викопного твердого палива, ранній вид вугілля, видобувається людиною вже не одну сотню років. Вугілля буре - продукт метаморфізму торфу, у стадії між лігнітом і кам'яним вугіллям. Порівняно з останнім, даний вид палива менш популярний, проте через свою низьку собівартість досить широко застосовується для виробництва електроенергії, опалення та отримання інших видів палива.
Будова
Вугілля буре - щільна, землиста або волокниста маса бурого або смоляно-чорного кольору з великим вмістом летких бітумінозних речовин. Як правило, в ньому добре зберігаються рослинна структура, ракові злами, деревні маси. Горить легко, полум'я коптить, при цьому виділяється своєрідний неприємний запах гару. Вступаючи в реакцію з гідроксидом калію, утворює рідину темнобурого кольору. При сухій перегонці буре вугілляутворює аміак із оцтовою кислотою. Хімічний склад(В середньому), за вирахуванням золи: вуглець - 63%, кисень - 32%, водень 3-5%, азот 0-2%.
Походження
Вугілля буре утворюють шари покладів осадових порід - флеці, часто великої потужності та протяжності. Матеріалом для формування бурого вугілля служать різноманітні пяльпи, коніфери, дерева та торф'яні рослини. Відкладення цих речовин поступово розкладаються без доступу повітря, під водою, під шапкою суміші глини та піску. Процес тління супроводжується постійним виділенням летких речовин і поступово призводить до збагачення рослинних залишків вуглецем. Вугілля буре - одна з перших стадій метаморфізму таких рослинних відкладень, після торфу. Подальші стадії - кам'яне вугілля, антрацит, графіт. Чим триваліший процес, тим ближчий стан до чистого вуглець-графіту. Так, графіт належить до азойської групи, кам'яне вугілля - до палеозойської, буре вугілля - переважно до мезозойської та кайнозойської.
Кам'яне та буре вугілля: відмінності
Як можна помітити з самої назви, буре вугілля відрізняється від кам'яного кольором (світлішим або темнішим). Існують і чорні різновиди, але у порошкоподібному вигляді відтінок такого вугілля все одно бурий. Колір кам'яного та антрациту завжди залишається чорним. Характерні властивості бурого вугілля полягають у більшому вмісті вуглецю, порівняно з кам'яним вугіллям, та меншому вмісті бітумінозних речовин. Це пояснює те, чому буре вугілля горить легше і при цьому утворюється велика кількість диму. Великий вміст вуглецю також пояснює згадану реакцію з гідроксидом калію та своєрідний неприємний запах під час горіння. Вміст азоту, порівняно з кам'яним вугіллям, також є значно нижчим. При довгому перебуванні повітря буре вугілля стрімко втрачає вологу, розсипаючись на порошок.
Різновиди
Сортів та різновидів бурого вугілля досить багато, серед яких виділяють кілька основних:
- Звичайне буре вугілля, консистенція щільна, матового бурого кольору.
- Буре вугілля землістого зламу, що легко стирається в порошок.
- Смолистий, дуже щільний, темно-бурий, іноді навіть синьо-чорний. У зламі нагадує смолу.
- Лігніт, або бітумінозне дерево. Вугілля з рослинною структурою, що добре збереглася. Іноді зустрічається навіть у вигляді цілих стволів дерев з корінням.
- Дизодил - буре паперове вугілля у вигляді зітлілої тонкошарової рослинної маси. Легко поділяється на тонкі листи.
- Буре торф'яне вугілля. Нагадує торф, з великою кількістю сторонніх домішок, що іноді нагадує землю.
Відсоткове співвідношення золи та горючих елементів у різних видів бурого вугілля варіюється в широких межах, що і визначає переваги пального матеріалу того чи іншого різновиду.
Здобич
Способи видобутку бурого вугілля аналогічні всім копалин вугілля. Розрізняють відкритий (кар'єрний) та закритий. Найбільш старий метод закритого видобутку – штольні, похилі свердловини до вугільного пласта невеликої потужності та неглибокого залягання. Застосовується у разі фінансової неефективності устрою кар'єру.
Шахта – вертикальна або похила свердловина у товщі породи від поверхні до вугільного пласта. Цей спосіб використовується при глибокому заляганні вугленосних пластів. Характеризується високою собівартістю ресурсів, що видобуваються, і високою аварійністю.
Видобуток відкритим способом ведеться за відносно невеликої (до 100 м) глибини залягання вугільного пласта. Відкритий або кар'єрний видобуток найбільш економічний, на сьогоднішній день у такий спосіб видобувається приблизно 65% всього вугілля. Головний мінус кар'єрного вироблення - велика шкода навколишньому середовищу. Видобуток бурого вугілля переважно ведеться відкритим способом через невелику глибину залягання. Спочатку здійснюється видалення розкриву (шару порід над вугільним пластом). Після цього проводиться відбійка вугілля буровибуховим методом та його транспортування спеціалізованим (кар'єрним) автотранспортом з місця видобутку. Розкривні роботи, залежно від величини та складу шару, можуть здійснюватися бульдозерами (при пухкому шарі незначної товщини) або роторними екскаваторами та драглайнами (при товстішому та щільному шарі породи).
Застосування
Як паливо вугілля буре використовується значно рідше, ніж кам'яне. Застосовується для опалення приватних будинків та на дрібних електростанціях. Шляхом т.з. сухої перегонки з бурого вугілля отримують гірський віск для деревообробної, паперової та текстильної промисловості, креозот, карболову кислоту та інші подібні продукти. Також він переробляється у рідке вуглеводневе паливо. Гумінові кислоти у складі бурого вугілля дозволяють використовувати його в сільському господарствіяк добрива.
Сучасні технології дозволяють виробляти із бурого вугілля синтетичний газ, який виступає аналогом природного газу. Для цього вугілля нагрівають до 1000 градусів Цельсія, внаслідок чого відбувається газоутворення. На практиці застосовується досить ефективний спосіб: по просвердленій свердловині до покладів бурого вугілля через трубу подається висока температура, а по іншій трубі вже виходить готовий газ – продукт підземної переробки.
Вугілля - це вид викопного палива, що утворився із частин стародавніх рослин під землею без доступу кисню. Сьогодні ми відвідаємо одне із найстаріших підприємств Кузбасу, де гірничі роботиз видобутку вугілля дільниці надр шахти ведуться з 1917 року.
Ласкаво просимо на найстаріше підприємство Кузбасу – ТОВ «Шахта № 12», що знаходиться в невеликому шахтарському містечку під Новокузнецьком – Киселівську.
Комбінат:
Для утворення вугіллянеобхідне велике накопичення рослинної маси. Він утворюється в умовах, коли гниючий рослинний матеріал накопичується швидше, ніж відбувається його бактеріальне розкладання. Ідеальна обстановка для цього створюється в болотах, де вода, що стоїть, збіднена киснем, перешкоджає життєдіяльності бактерій і тим самим оберігає рослинну масу від повного руйнування.
У стародавніх торф'яних болотах, починаючи з девонського періоду (приблизно 416 млн років тому), якраз накопичувалася та сама органічна речовина, з якої без доступу кисню формувалися викопні вугілля. Більшість промислових родовищ викопного вугілля відноситься до цього періоду, хоча існують і молодші родовища.
Вугільні розрізи:
Способи видобутку вугіллязалежить від глибини його залягання. Розробка проводиться відкритим способом у вугільних розрізах, якщо глибина залягання вугільного пласта не перевищує 100 метрів. Непоодинокі і такі випадки, коли вигідно вести розробку вугільного родовища підземним способом. Для отримання вугілля з великих глибин використовуються шахти. Найглибші шахти біля Росії видобувають вугілля з рівня трохи більше 1 200 метрів.
Навантаження:
Вугілля має своє маркування. Залежно від ступеня перетворення та питомої кількості вуглецю у вугіллі розрізняють чотири його типи: буре вугілля (лігніти), кам'яне вугілля, антрацити та графіти. У західних країнах має місце дещо інша класифікація - лігніти, суббітумінозні вугілля, бітумінозні вугілля, антрацити та графіти, відповідно.
У Росії зосереджено 5.5% світових запасів вугілля, що становить понад 200 млрд. тонн. Така різниця з відсотком доведених запасів вугілля (19 %) обумовлена тим, що більшість не придатна до розробки, оскільки перебуває у Сибіру області вічної мерзлоти. 70% посідає запаси бурого вугілля.
Застосування кам'яного вугілля різноманітне. Він використовується як побутове, енергетичне паливо, сировина для металургійної та хімічної промисловості, а також для вилучення з нього рідкісних та розсіяних елементів.
Що стосується Кузнецького вугільного басейну, то Кузбас є одним з найбільших вугільних родовищ світу. В даний час найменування "Кузбас" є другою назвою Кемеровської області.
Кар'єрний самоскид KOMATSUвантажопідйомністю 90 тонн. Але як кажуть водії, буває, вантажать і більше 90
Загалом ми були в Киселівську тиждень, більшу частину часу ми знімали. Це не може набриднути, це справді цікаво.
При дії з киснем вугілля самозаймається. Ну або димить, як на фото:
Навантаження:
Ківш крокуючого кар'єрного екскаватора:
Навіть на кар'єрі в режимі все виглядає симпатичніше. Але знімати складно, все у русі:
Крокуючий екскаватор:
Вночі по всьому кар'єру видно, як горить вугілля на деяких ділянках:
Техніка. Всі мають план, який обов'язково потрібно виконати. Тому рух на кар'єрі ніколи не зупиняється.
Ну хіба що наприкінці зміни на півгодини-годину
Сліди від ковшів:
Одне таке колесо коштує 700 000 рублів, тому дороги намагаються розчищати від гострого каміння.
У кабіні екскаватора:
50-тонний БЕЛАЗ і за ним 90-тонний KOMATSU:
В кабіні крокуючого екскаватора. Це ціла кімната. Є кушетка, мікрохвильова піч, самовар, умивальник і купа плакатів з голими дівчатами на стінах:
А це з його стріли. Висота 27 метрів:
Зварювальник лагодить ківш:
Ці машини бурять землю, і у вириті 12 метрові лунки засипається вибухова речовина, виробляють підрив породи. Робить це для того, щоб порода стала більш пухкою, розбиваються великі міцні пласти на дрібне каміння, яке потім стає набагато простіше розробити екскаватором:
Вибухова речовина. Сам вибух нам зняти не вдалося:
І тепер, коли вугілля викопане, його везуть на комбінат зі збагачення. Збагачення- сукупність процесів первинної обробки сировини, а саме відділення вугілля від порожньої породи та сортування:
Всередині атмосферно:
Місце, де конвеєрною стрічкою їде і вугілля, і порода, а жінки (!) цю породу відокремлюють від вугілля, збирають і викидають. Бувають досить великі шматки, що жінки поодинці не справляються і скидають шматки породи вдвох. В інших цехах все автоматизовано:
Вагоноперекидач:
Вугільний склад:
Навантаження вугілля у вагони, що поїдуть до споживачів. Це був репортаж із Кузбасу.
З давніх-давен кам'яне вугілля є джерелом енергії для людства, не єдиним, але широко застосовуваним. Іноді його порівнюють із сонячною енергією, законсервованою у камені. Його спалюють, отримуючи тепло для опалення, нагріваючи воду, на теплових станціях перетворюють на електрику, використовують для виплавки металів.
З розвитком нових технологій навчилися використовувати кам'яне вугілля як для отримання енергії шляхом спалювання. Хімічна промисловість успішно освоїла технології виробництва, рідкісних металів - галію та германію. Вилучаються з нього композиційні вуглеграфітові матеріали з високим вмістом вуглецю, газоподібне паливо високої калорійності, відпрацьовано методики виробництва пластмаси. Найнижче сортове вугілля, його дуже дрібну фракцію і вугільний пилпереробляють і , які відмінно підходять для опалення як виробничих приміщеньі приватних будинків. Усього з допомогою хімічної переробки кам'яного вугілля виробляють понад 400 найменувань продукції, коштувати які можуть у десятки разів більше, ніж вихідний продукт.
Люди вже кілька століть активно використовують вугілля як паливо для отримання та перетворення енергії, з розвитком хімічної промисловості та потреб рідкісних та цінних матеріалів в інших галузях потреба у кам'яному куті зростає. Тому інтенсивно ведеться розвідка нових родовищ, будуються кар'єри та шахти, підприємства з переробки сировини.
Коротко про походження кам'яного вугілля
На нашій планеті багато мільйонів років тому у вологому кліматі бурхливо розвивалася рослинність. З того часу минуло 210...280 мільйонів років. Тисячоліттями, мільйонами років, мільярди тонн рослинності відмирали, накопичувалися на дні боліт, покривалися шарами наносів. Повільне розкладання в безкисневій атмосфері під потужним пресом води, піску, інших порід, іноді в умовах високих температур через близьке розташування магми, призвело до скам'яніння шарів цієї рослинності, з поступовим переродженням у вугілля різного ступеня вуглефікації.
Основні російські родовища та видобуток кам'яного вугілля
На планеті налічують запаси кам'яного вугілля понад 15 трильйонів тонн. Найбільші видобутки корисних копалин припадають на кам'яне вугілля приблизно по 0,7 тонни на людину, це більше 2,6 мільярда тонн на рік. У Росії кам'яне вугілля є у різних регіонах. Він має різні характеристики, особливості та глибину залягання. Ось найбільші та успішно розроблювані басейни кам'яного вугілля:
Активне використання сибірських та далекосхідних родовищ обмежує їхню віддаленість від промислових європейських регіонів. У західній частині Росії також видобувається вугілля із відмінними показниками: у Печерському, Донецькому вугільних басейнах. У Ростовській області активно розробляють локальні родовища, найперспективніше їх — Гуковское. Переробка кам'яного вугілля із цих родовищ дає марки кам'яного вугілля високої якості – антрацити (АС та АТ).
Основні якісні характеристики кам'яного вугілля
Для різних галузей промисловості потрібні різні марки вугілля. Якісні показники його змінюються в широких межах навіть у тих, які мають однакове маркування та багато в чому залежать від родовища. Тому підприємства, перш ніж купувати вугілля, знайомляться з такими його фізичними характеристиками:
За ступенем збагачення кам'яне вугілля поділяють:
- - Концентрати (спалюють для опалення в парових котлах та отримання електроенергії);
- - промислові продукти, що використовуються в металургійній галузі;
- — Шлам, фактично, це дрібна фракція (до 6мм) і пил після дроблення породи. Спалювати таке паливо проблематично, тому з нього формують брикети, що мають хороші експлуатаційні характеристики і використовують у побутових твердопаливних котлах.
За ступенем вуглефікації:
- — Буре вугілля, це частково сформоване кам'яне вугілля. Має невисоку теплоту згоряння, при перевезенні та зберіганні кришиться, має схильність до самозаймання;
- - Кам'яне вугілля. Має безліч різних марок (сортів) із різними характеристиками. Має широку сферу використання: металургія, енергетика, ЖКГ, хімічна промисловість тощо.
- — Антрацити — найякісніша форма кам'яного вугілля.
Якщо порівнювати торф та кам'яне вугілля, теплота згоряння вугілля вища. Найнижча теплота згоряння біля бурого вугілля, найвища - у антрацитів. Однак, виходячи з економічної доцільності, великим попитом користується просте кам'яне вугілля. У нього оптимальне поєднання ціни та питомої теплоти горіння.
Різних характеристик вугілля дуже багато, але далеко не всі вони можуть мати значення при виборі вугілля для опалення. У цьому випадку важливо знати лише кілька ключових параметрів: зольність, вологість та питому теплоємність. Може бути важливим є вміст сірки. Інші потрібні при доборі сировини на переробку. Що важливо знати при виборі вугілля, то це розміри: наскільки великі шматки вам пропонують. Ці дані зашифровані у назві марки.
Класифікація за розмірами:
Класифікація за марками та їх коротка характеристика:
Залежно від характеристик кам'яного вугілля, його марки, типу та фракції зберігається різний час. (У статті є таблиця, де вказано терміни зберігання вугілля залежно від родовища та марки).
Особливу увагу слід приділяти захисту вугілля при тривалому його зберіганні (більше 6 місяців). В цьому випадку потрібен спеціальний вугільний сарай або бункер, де паливо буде захищене від опадів та прямого сонячного світла.
Великі купи вугілля при тривалому зберіганні вимагають контролю температури, тому що при наявності дрібних фракцій у поєднанні з вологою та високою температурою мають схильність до самозаймання. Бажано придбати електронний термометрта термопару з довгим шнуром, яку закопати у центрі вугільної купи. Перевіряти температуру потрібно один-два рази на тиждень, тому що деякі марки вугілля самозаймаються при зовсім невисоких температурах: бурі – при 40-60 про C, решта – 60-70 про C. Рідко трапляються випадки самозаймання антрацитів та напівантрацитів (у Росії такі випадки не зареєстровані).
Сьогодні кам'яне вугілля набуло найширшого поширення. З його допомогою отримують електричну енергію, рідкісні та розсіяні елементи, графіт. Вугілля - це важлива сировина в хімічній та металургійної промисловості. Саме тому запит «купити кам'яне вугілля» трапляється дуже часто.
Росія може похвалитися величезними запасами вугілля, басейни та родовища яких розосереджені по всій країні. Вони різняться за геологічною будовою, якістю вугілля, вугленасиченістю та віком відкладень. Залежно від структурних ознак басейни Росії класифікуються на складчасті, перехідні та платформні.
Більшість родовищ містить кам'яні гумусові вугілля, серед яких основне місце належить коксівним сортам. Основні басейни: Донецький, Печорський, Южно-Якутський та Кузнецький. Родовища бурого вугілля зустрічаються в районах Східного Сибіру та Уралу, а також у Підмосковному басейні.
Родовища вугілля нерівнозначні за якістю викопного, обсягом його запасів і займаної площі. Крім того, вони, як і девелоперські компанії, розташовані у різних регіонах країни. Сьогодні вугілля видобувається біля десяти вугільних басейнів. Найбільшими родовищами вважаються Кузнецький, Кансько-Ачинський, Горлівський басейн та Східний Донбас.
Кузнецький басейн є основною вугільною базою країни і забезпечує половину від загального обсягу сировини, що видобувається. Майже дванадцять відсотків видобутку ведеться у відкритий спосіб. Кансько-Ачинський басейн постачає буре вугілля, яке вважається найдешевшим у країні. Через низьку якість він малотранспортабельний, тому в основному забезпечує роботу потужних теплових електростанцій, що працюють на базі найбільших розрізів. Печорський басейн дає чотири відсотки видобутку вугілля у країні. Він розташований далеко від промислових центрів, видобуток ведеться лише у шахтах.
Видобуток кам'яного вугілля
Вугілля видобувається двома основними способами - закритим та відкритим. У першому випадку це шахти чи розрізи. Шахта - складне гірське підприємство з видобутку вугілля у підземний спосіб. В середньому вона працює близько сорока років. Вугілля видобувається шарами, кожен із яких виймається приблизно десять років. Після цього відбувається реконструкція горизонту та розробка глибшого шару. Розріз передбачає виїмку вугілля уступами та послідовними смугами. Добуте в шахтах і розрізах вугілля відправляється безпосередньо споживачеві або на збагачувальні фабрики, де спочатку сортується, а потім збагачується.
До перспективних вугільних басейнів відносяться Ленський, Тунгуський та Таймирський. Вони займають значні площі в малообжитих районах Сибіру та Далекого Сходу. Сьогодні видобуток вугілля у західних регіонах поступово скорочується, а у східних – зростає. Одним із найстаріших басейнів є Донбас. Вугілля, що видобувається тут висока якістьщо відрізняється від продукції конкурентів.