Каменный уголь – первое полезное ископаемое, которые человек начал использовать в качестве топлива. Вплоть до 60-х годов прошлого века каменный уголь являлся основным источником энергии. В настоящее время его используют на металлургических предприятиях для получения чугуна.
Каменный уголь представляет собой изменившееся в природных условиях органическое вещество. Это осадочная порода, образовавшаяся из остатков растений: древовидных папоротников, плаунов, хвощей и первых представителей голосеменных. Для того, чтобы образовался каменный уголь, растительная масса должна оседать без доступа к ней кислорода. Такие условиями обладали торфяные болота.
Более 300 млн лет назад болотистые низины покрывали густые леса. В ходе наводнений такие леса часто оказывались похоронены под землей. Растения лишались доступа кислорода, и не были переработаны бактериями гниения. Вследствие чего образовывался торф, который постепенно оседали под толщей земли. Чем больше становился слой почвы над ним, тем сильнее было давление, сложившиеся внутри растительной массы. Также вместе с давлением росла и температура. Таким образом, углерод, который растения поглощали при жизни, был погребен глубоко в недрах земли. А сильное давление и высокая температура превратили остатки частей растений в каменный уголь. Так как процесс образование угля имеет растительное происхождение, он называется карбонизацией.
Древние торфяные болота в настоящее время стали местом добычи угля в промышленных масштабах. Чем глубже залежи полезного ископаемого, тем его качество выше. Однако хороший уголь может залегать и на расстоянии всего лишь в километр. Происходит это там, где в течение времени многие слои лежащие поверх угля разрушились.
Каменный уголь добывают двумя основными способами: открытым и шахтовым. Первый способ применяется в том случае, если осадочная порода залегает на небольшом расстоянии от поверхности. Верхний слой почвы снимают и добывают уголь. Чаще всего качественный уголь добывают в шахтах. Несколько крупных месторождений, находящихся в сравнительно небольших расстояниях друг от друга, называют бассейном. Самый крупный угольный бассейн в России – Кузбасский.
Доклад 2
Уголь, являющийся одним из важнейших первичных видов топлива, представляет собой полезное ископаемое, в составе которого имеется большое количество углерода. Обычно он бывает коричневого или черного цвета и чаще всего встречается в стратифицированных отложениях. Следует также отметить, что уголь – это горючее вещество растительного происхождения.
Это ископаемое содержит в своем составе около 50% — 70% углеродистого вещества, получаемого путем прессования и затвердевания остатков древних растений, а именно торфяных отложений. Различные типы угля возникают из-за особенностей растительных отложений, из которых он образуется, степени угольной обработки (ранга угля) и количества примесей в его составе. Хотя большинство углей образуется из слоистых осадочных горных пород, впоследствии они могут подвергаться повышенной температуре и сильному давлению, вызванными магматическими интрузиями или деформациями во время орогенеза, что приводит к развитию антрацита или даже графита. Хотя концентрация углерода в земной коре не превышает 0,1 %, он необходим для жизни и является основным источником энергии для человечества.
Уголь — богатый природный ресурс, который может быть использован в качестве источника энергии, химического источника, из которого могут быть получены многочисленные синтетические соединения (например, красители, масла, воски, фармацевтические препараты и пестициды), а также в производстве кокса для металлургических процессов. Кроме того, газификация и сжижение угля приводят к появлению газообразного и жидкого топлива, которое можно легко транспортировать (например, по трубопроводу) и свободно хранить в резервуарах.
Каменный уголь изобилует. Если текущие темпы его использования и производства не изменятся, то данный вид ископаемого можно спокойно использовать еще 200 лет. Однако, существует множество проблем, связанных с использованием угля. К примеру, горные работы, из-за которых каждый год сотни шахтеров теряют жизни или получают серьезные травмы. К числу опасностей также относятся падения крыш, всплески горных пород, пожары и взрывы. Горючие газы (такие как метан), попавшие на уголь, могут случайно зажечься во время работ. Метан может быть извлечен из угольных пластов посредством процесса гидравлического разрыва. Кроме того, шахтеры, работающие под землей, часто вдыхают угольную пыль в течение продолжительных периодов времени, что может привести к серьезным проблемам со здоровьем, например, к пневмокониозу.
Вариант 3
В геохронологической истории есть период, называемый «карбон» (углерод). Сотни миллионов лет назад на Земле существовал очень влажный и теплый климат, ставший золотым веком для древесных папоротников. Растения отмирали, падали в неглубокие водоемы, где в условиях недостатка кислорода постепенно гнили.
Со временем влажные участки сменились сухими, покрытыми слоями песка и прочих осадочных пород. Под давлением и воздействием температуры торф превращался в каменный или бурый уголь.
Характеристика:
Горная порода осадочного происхождения обладает высокой плотностью вещества черного, серо-черного цвета. В составе преобладает углерод 75-92%, 15% O2 (кислород) и 1,5% Н (водород). Влажность не превышает 12% отметки.
Угольные пласты линзовидной формы могут залегать на глубины от 10 см 10-100 (и больше) метров. Уголь не обладает магнитными свойствами, но по тепловым близок к теплоизоляторам.
Месторождения:
Донецкий угольный бассейн, Кузбасс (Кемеровская область), Рурский (Германия), Печорский (Европейский север России), Тунгусский (Красноярский край), Ленский (в основном Якутия – Россия), Иллинойский (США), Аппалачский (США).
На территории России наиболее качественный уголь разрабатывают в месторождении Кузнецкий Алатау, где пласты залегают на глубину до 500 м. Ведется добыча открытым и закрытым способом.
Разработка:
1-й способ: карьеры разрабатываются в том случае, когда залежи угля расположены близко к поверхности. Затраты на добычу снижаются, что удешевляет ресурс.
2-й способ: шахты необходимы при глубоком залегании угля. Для шахтеров огромный риск представляет потенциальная возможность обрушения тоннелей и взрыв метана, скапливающегося внизу.
Применение.
Используется в изготовление кокса (сырья для доменных печей металлургических заводов), производстве химической продукции (неафталин, фенол и др.). В дальнейшем удается получить азотные удобрения, пластмассы, синтетические волокна и лакокрасочные изделия.
Новейшее направление в области угольной промышленности – создание жидкого топлива (гидрогенизация угля).
Перевозят уголь железнодорожным транспортом, баржами. Нерентабельность перевозки характерна для бурого угля, сжигаемого зачастую на месте добычи ближайшими ТЭС или ТЭЦ.
Доклад про Уголь
Уголь зарождается глубоко под землей. Он созревает из огромного количества остатков древних растений, сосредоточенных в одном месте. Идеальной средой для образования угля служат торфяные болота. Процесс превращения торфа в уголь длится миллионы лет.
В растительных массах, осевших на глубинах, происходят сложные преобразования. Выделенные при гниении простые вещества переходят в воду и улетучиваются. Постепенно в осадках начинает преобладать углерод, отличающийся особой стойкостью. Углерод накапливается в торфе, а не улетучивается лишь в условиях отсутствия кислорода. Образование угля происходит в тех торфяных слоях, которые изолированы от воздуха толщей воды и зарослями новых растений. Многовековые процессы, идущие в недрах, приводят к образованию различных угольных пород.
Бурый уголь – образовался не так давно, поэтому в его составе много примесей и есть вода. Выделяет тепла меньше, чем другие виды угля.
Каменный уголь – результат попадания бурого угля под воздействие высоких температур на большой глубине. Степень содержания в нем углерода значительна, влаги почти нет, при сгорании выделяется много тепла.
Антрацит – угольное образование, промежуточная стадия между углем и графитом. Почти целиком состоит из углерода, отличается глянцевым блеском и высокой плотностью. Антрацит рождается очень глубоко, где каменный уголь подвергается переработке под влиянием высокого давления и температуры. Имеет самую высокую теплотворность, но слабо разгорается.
Уголь стал первым топливом, которое люди научились использовать. Многие годы он был основным энергоносителем. Сегодня появились и другие источники энергии, но уголь продолжают добывать.
Извлечение угля из земли — тяжелый труд. Месторождения, обнаруженные в верхних слоях земли, превращают в открытый карьер. Поверхностные слои пород снимают, а залегающий под ними уголь выкапывают экскаваторами и вывозят. Для добычи угля, погруженного в землю на значительное расстояние, строят подземные шахты. Горные работы в шахтах опасны для человека. Чтобы отобрать у земли ценное топливо шахтеры вынуждены дышать угольной пылью и подвергаться опасности взрыва горючего газа.
Уголь – незаменимое сырье для промышленности. Он участвует в плавке железа и чугуна. Зола, полученная от сгорания угля, делается материалом для изготовления строительных конструкций. Подвергнутый обработке уголь идет на производство красок и растворителей. Сжиженный уголь становится первоклассным топливом. А еще из угля получают графит, нафталин и другие соединения.