Combustibilul de cărbune a fost folosit de oameni din cele mai vechi timpuri. Inflamabilitatea sa și disiparea căldurii, durata reținerii căldurii în vatră a devenit salvarea oamenilor în perioadele reci, care s-au înlocuit ciclic reciproc pe planeta noastră. Cărbunele este folosit activ și astăzi; în complexul de combustibil și energie, se află în primele trei materii prime, alături de petrol și gaze.
Cum s-au format zăcămintele de cărbune?
În locurile uriașe de zone verzi s-au format zăcăminte de cărbune. Aceasta este o materie organică străveche care a rămas după moartea plantațiilor de copaci. Pentru ca plantele moarte să devină cărbune, sunt necesare anumite condiții: reziduurile de lemn nu trebuie să putrezească sub influența bacteriilor. Acest lucru este posibil doar atunci când ajung sub apa mlaștină și apoi sub pământ, unde oxigenul nu intră. Cărbunele este considerat un mineral extras din straturile de rocă la diferite adâncimi.
Cum sunt găsite și dezvoltate zăcămintele de cărbune?
Locurile în care există cărbune au fost de mult explorate pe planetă. Rezervele sale în tari diferite imense, vor fi suficiente pentru nevoile de încălzire și industrie timp de aproape trei secole. Dar potrivit geologilor, pot fi mai multe, deoarece nu toate părțile lumii au efectuat prospectări geologice profunde pentru prezența combustibilului de cărbune. Dezvoltarea zăcămintelor de cărbune este relevantă și aduce venituri tangibile statelor care sunt angajate în extracția acestui aur negru solid. Procesul de dezvoltare a depozitelor se realizează în funcție de teren și de adâncimea straturilor de cărbune.
Exploatarea cărbunelui ca sector industrial s-a răspândit la începutul secolului al XX-lea și până în prezent continuă să fie unul dintre cele mai profitabile tipuri de exploatare a zăcămintelor minerale. Se extrage cărbunele scara industriala in jurul lumii.
Contrar credinței populare, această fosilă este folosită nu numai ca combustibil de calitate. La mijlocul secolului XX, industria cărbunelui a dat un impuls puternic dezvoltării cercetării științifice privind extracția hidrocarburilor din minerale.
Unde este mineritul
Cele mai mari țări producătoare de cărbune sunt China, SUA și India. ocupă locul 6 în clasamentul mondial ca producție, deși se află în primele trei ca rezerve.
Cărbune brun, cărbune (inclusiv cărbune de cocsificare) și antracitul sunt exploatate în Rusia. Principalele regiuni de exploatare a cărbunelui din Rusia sunt regiunea Kemerovo, Teritoriul Krasnoyarsk, regiunea Irkutsk, Chita, Buriația și Republica Komi. Există cărbune în Urali, Orientul îndepărtat, în Kamchatka, în regiunile Yakutia, Tula și Kaluga. Există 16 bazine de cărbune în Rusia. Unul dintre cele mai mari - mai mult de jumătate din cărbunele Rusiei este extras acolo.
Cum se extrage cărbunele
În funcție de adâncimea stratului de cărbune, suprafața, forma, grosimea acestuia, diverși factori geografici și de mediu, este selectată o anumită metodă de extragere a cărbunelui. Principalele metode includ următoarele:
- A mea;
- dezvoltări într-o carieră de cărbune;
- hidraulic.
În plus, există exploatarea cărbunelui în cară deschisă, cu condiția ca stratul de cărbune să se afle la o adâncime de cel mult o sută de metri. Dar această metodă este foarte asemănătoare ca formă cu exploatarea cărbunelui în carieră.
metoda mea
Această metodă este folosită de la adâncimi mari și are un avantaj incontestabil față de metodele de extracție a cărbunelui în aer liber: cărbunele la adâncimi mari este de calitate mai bună și practic nu conține impurități.
Pentru a accesa straturile de cărbune se forează tuneluri orizontale sau verticale (adițe și mine). Există cazuri cunoscute de exploatare a cărbunelui la o adâncime de până la 1500 de metri (minele Gvardeyskaya, Shakhterskaya-Glubokaya).
Exploatarea subterană a cărbunelui este una dintre cele mai dificile specializări din cauza unui număr de pericole:
- Amenințare constantă cu pătrunderea apei subterane în puțul minei.
- Amenințarea constantă a unei descoperiri a gazelor asociate în puțul de mine. Pe lângă posibila sufocare, un pericol deosebit îl reprezintă exploziile și incendiile.
- Accidente datorate temperaturii ridicate la adâncimi mari (până la 60 de grade), manipulării neglijente a echipamentelor etc.
În acest fel, aproximativ 36% din rezervele mondiale de cărbune sunt extrase din interiorul pământului, adică 2625,7 milioane de tone.
cale deschisă
Conform clasificării lor, dezvoltările într-o carieră de cărbune aparțin unei metode deschise de extracție a cărbunelui, deoarece nu necesită forarea minelor și adăposturilor la o mare adâncime.
Această metodă de exploatare constă în subminarea și îndepărtarea supraîncărcării (un strat de roci în exces deasupra zăcămintelor de cărbune) de pe amplasamentul minier. După aceea, cu ajutorul excavatoarelor, pistoalelor cu apă, buldozerelor, concasoarelor, draglinelor și transportoarelor, roca este zdrobită și transferată în continuare.
Această metodă de extragere a cărbunelui este considerată mai puțin sigură decât cea închisă (mina). Dar are și anumiți factori de risc asociați cu manipularea neglijentă a echipamentelor și a vehiculelor de dimensiuni mari, posibilitatea de otrăvire cu gaze de eșapament și substanțe care însoțesc activitatea mașinilor.
Un dezavantaj semnificativ aceasta metoda considerat a cauza un mare rău mediu inconjurator datorită înlăturării unei suprafețe mari a stratului de pământ și a elementelor naturale însoțitoare.
cale deschisă Este considerat unul dintre cele mai comune din lume - produce peste 55% cărbune pe an, adică 4102,1 milioane de tone.
A fost folosit pentru prima dată în Uniunea Sovietică în anii 30 ai secolului XX. Presupune extragerea cărbunelui în minele de adâncime, în timp ce transportul cărbunelui la suprafață are loc cu ajutorul jeturilor de apă sub tensiune. Această metodă a făcut posibilă utilizarea lipsei exploatării subterane a cărbunelui - ape subterane - în avantajul lor.
Recent, exploatarea hidraulică a cărbunelui este considerată una dintre cele mai respectabile metode. Este capabil să înlocuiască procesul laborios și periculos de exploatare a cărbunelui de către mineri, în locul căruia apa va acționa ca o forță distructivă și de ridicare.
Dezavantajele acestei metode de extragere a cărbunelui includ următoarele:
- contactul constant al instrumentelor și mecanismelor de lucru cu apa și roca;
- anumite dificultăți în înlocuirea sau repararea echipamentelor de lucru;
- dependența procesului de extragere a cărbunelui de grosimea, unghiul de înclinare și duritatea rocii.
Această metodă produce anual aproximativ 7,5% din cărbune, adică 545,5 milioane de tone.
Astăzi, cărbunele este unul dintre cele mai importante minerale.
Această resursă se formează în mod natural, are rezerve uriașe și o mulțime de proprietăți utile.
Ce este cărbunele și cum arată?
Construcția unei mine este o investiție foarte costisitoare, dar în timp, toate costurile sunt plătite integral. Când se exploatează cărbunele, ies la suprafață și alte resurse.
Există posibilitatea de a extrage metale prețioase și elemente de pământuri rare, care ulterior pot fi vândute și pot primi profit suplimentar.
Petrolul este practic cea mai prețioasă resursă și principala sursă de combustibil astăzi. Cu toate acestea, nici o singură companie sau țară care extrage cărbune nu va neglija extragerea acestuia în numele petrolului, deoarece combustibilul solid este și el de mare importanță și valoare mare.
Formarea cărbunelui
Cărbunele în natură se formează prin modificarea reliefului suprafeței. Ramurile copacilor, plantele, frunzele și alte resturi naturale care nu au avut timp să putrezească sunt saturate cu umezeala din mlaștini, motiv pentru care sunt transformate în turbă.
Apoi apa de mare intră pe uscat, când pleacă, lasă și un strat de sedimente. După ce râurile își fac propriile ajustări, terenul devine mlaștinos, se reformează sau acoperă solul. Prin urmare, compoziția cărbunelui depinde în mare măsură de vârstă.
Cărbunele are o vârstă medie între maro, cel mai tânăr, și antracit, cel mai în vârstă.
Tipuri de cărbune, compoziția și proprietățile lor
Există mai multe tipuri de cărbune:
- flacără lungă;
- gaz;
- gras;
- Coca-Cola;
- slab aglomerat;
- slab.
De asemenea, comune sunt speciile formate din mai multe, așa-numitele mixte, cu proprietățile a două grupe.
Cărbunele este de culoare neagră, structură tare, stratificată, ușor de distrus, are incluziuni strălucitoare. Proprietățile combustibile sunt destul de ridicate, deoarece materialul este folosit ca combustibil.
Considera caracteristici fizice:
- Densitatea (sau greutatea specifică) variază foarte mult (maximul poate ajunge la 1500 kg/m³).
- Capacitatea termică specifică este de 1300 J/kg*K.
- Temperatura de ardere este de 2100°C (la procesare 1000°C).
Zăcăminte de cărbune în Rusia
Aproximativ o treime din rezervele lumii se află pe teritoriul Rusiei.
Depozite de cărbune și șisturi petroliere în Rusia (click pentru a mări)
Cel mai mare zăcământ de cărbune din Rusia este Elginskoye. Este situat în regiunea Yakutia.
Rezervele conform calculelor aproximative sunt de peste 2 miliarde de tone.
Relieful, aproape de bazinul de cărbune Kuznetsk (Kuzbass), a fost grav avariat din cauza extracției de resurse pe scară largă.
Cele mai mari zăcăminte de cărbune din lume
Harta zăcămintelor de cărbune din lume (click pentru a mări)
În Statele Unite, cel mai faimos bazin de cărbune este Illinois. Rezerva totală de depozite în acest domeniu este de 365 miliarde de tone.
Extracția cărbunelui
Cărbunele este extras în prezent în trei moduri fundamentale. Ca:
- metoda carierei;
- minerit prin adite;
- metoda de minerit.
Metoda de exploatare a carierei este utilizată atunci când straturile de cărbune se află la suprafață, la aproximativ o sută de metri adâncime și mai sus.
Carierele presupun pur și simplu săparea găurii de pământ sau de nisip din care se efectuează mineritul, de obicei, în astfel de cazuri, stratul de cărbune este suficient de gros pentru a facilita extragerea.
Adiții înseamnă puțuri cu un unghi mare de înclinare. Potrivit acestuia, toate mineralele extrase sunt livrate la vârf, în timp ce nu este nevoie să folosiți echipamente serioase sau să săpați o groapă.
De obicei, depozitele din astfel de locuri sunt de grosime mică și nu sunt îngropate deosebit de adânc. Prin urmare, metoda de minerit prin adit vă permite să produceți rapid minerit fără costuri mari.
Extracția prin mine este cea mai comună metodă de exploatare, în același timp cea mai productivă, dar în același timp periculoasă. Minele sunt forate la o adâncime mare, ajungând la câteva sute de metri. Cu toate acestea, acest lucru necesită un permis care să confirme rațiunea unei astfel de lucrări la scară largă, dovada prezenței depozitelor.
Uneori, minele pot ajunge la un kilometru sau mai mult în adâncime și se pot întinde pe câțiva kilometri în lungime, formând rețele interconectate de coridoare subterane. În secolul al XX-lea s-au format chiar şi aşezări în jurul minelor şi orase mici unde locuiau minerii cu familiile lor.
Tocmai din cauza condițiilor miniere, munca în minele este considerată foarte dificilă și periculoasă, pentru că de un număr imens de ori minele s-au prăbușit, îngropând zeci sau chiar sute de oameni care lucrează acolo.
Utilizarea cărbunelui
Cărbunele este folosit într-o varietate de domenii. Este utilizat pe scară largă ca combustibil solid(scop principal), în metalurgie și în industria chimică, plus multe alte componente sunt produse din acesta.
Din cărbune, unele substanțe aromatice, metale, substanțe chimice, se obțin peste 360 de alte produse prelucrate.
La rândul lor, substanțele produse din acesta au o valoare de piață de zece ori mai mare, cea mai scumpă metodă fiind considerată metoda de procesare a cărbunelui în combustibil lichid.
Pentru a produce 1 tonă de combustibil lichid, va fi necesar să procesați 2-3 tone de cărbune. Toate deșeurile industriale obținute în timpul procesării sunt adesea trimise la producția de materiale de construcție.
Concluzie
Există multe zăcăminte de cărbune pe pământ care sunt dezvoltate activ până astăzi. La lecțiile de biologie din clasa a V-a și chiar mai devreme, la lecțiile de istorie naturală din clasa a II-a, copiii se familiarizează cu acest concept. În această lucrare, am repetat pe scurt principalele fapte despre cărbune - origine, formulă, clase, compoziție chimică și utilizare, extracție și multe altele.
Cărbunele este una dintre cele mai importante resurse utilizate pe scară largă în industrie. Cu toate acestea, ar trebui să fiți totuși atenți atunci când cursul natural al substanțelor este perturbat, deoarece dezvoltarea încalcă relieful și epuizează treptat rezervele naturale.
Din cele mai vechi timpuri, cărbunele a fost o sursă de energie pentru omenire, nu singura, dar folosită pe scară largă. Uneori este comparată cu energia solară conservată în piatră. Se arde pentru a obține căldură pentru încălzire, încălzirea apei, transformată în energie electrică la stațiile termice și folosită pentru topirea metalelor.
Odată cu dezvoltarea noilor tehnologii, oamenii au învățat să folosească cărbunele nu numai pentru a obține energie prin ardere. Industria chimică a stăpânit cu succes tehnologia de producție a metalelor rare - galiu și germaniu. Din el se extrag materiale compozite carbon-grafit cu un conținut ridicat de carbon, combustibil gazos cu putere calorică ridicată și se elaborează metode de producere a materialelor plastice. Cărbunele de cea mai scăzută calitate, fracțiunea sa foarte fină și praful de cărbune sunt procesate și sunt excelente pentru încălzirea atât a spațiilor industriale, cât și a caselor private. În total, cu ajutorul prelucrării chimice a cărbunelui, sunt produse peste 400 de tipuri de produse, care pot costa de zece ori mai mult decât produsul original.
De câteva secole, oamenii folosesc în mod activ cărbunele ca combustibil pentru generarea și transformarea energiei, odată cu dezvoltarea industriei chimice și nevoia de materiale rare și valoroase în alte industrii, nevoia de cărbune este în creștere. Prin urmare, se realizează intens explorare de noi zăcăminte, se construiesc cariere și mine, întreprinderi de prelucrare a materiilor prime.
Pe scurt despre originea cărbunelui
Pe planeta noastră, cu multe milioane de ani în urmă, vegetația a înflorit într-un climat umed. De atunci, au trecut 210 ... 280 de milioane de ani. Timp de mii de ani, milioane de ani, miliarde de tone de vegetație au murit, acumulate pe fundul mlaștinilor, acoperite cu straturi de sedimente. Descompunerea lentă într-o atmosferă lipsită de oxigen sub presiune puternică a apei, nisipului, altor roci, uneori la temperaturi ridicate din cauza apropierii magmei, a dus la pietrificarea straturilor acestei vegetații, cu o transformare treptată în cărbuni de diferite grade. de coalifiere.
Principalele zăcăminte rusești și exploatarea cărbunelui
Există peste 15 trilioane de tone de rezerve de cărbune pe planetă. Cea mai mare extracție de minerale provine din cărbune, cu aproximativ 0,7 tone de persoană, adică peste 2,6 miliarde de tone pe an. În Rusia, cărbunele este disponibil în diferite regiuni. Are diferite caracteristici, caracteristici și profunzime de apariție. Iată cele mai mari și cele mai dezvoltate bazine de cărbune:
Utilizarea activă a zăcămintelor din Siberia și Orientul Îndepărtat limitează îndepărtarea acestora față de regiunile industriale europene. În partea de vest a Rusiei, cărbunele este extras și cu performanțe excelente: în bazinele carbonifere Pechersk și Donețk. În regiunea Rostov, zăcămintele locale sunt dezvoltate în mod activ, cel mai promițător dintre ele este Gukovskoye. Prelucrarea cărbunelui din aceste zăcăminte produce cărbune de înaltă calitate - antracit (AS și AO).
Principalele caracteristici calitative ale cărbunelui
Diferitele industrii necesită diferite grade de cărbune. Indicatori calitativi variază foarte mult chiar și între cele care au același marcaj și depind în mare măsură de depozit. Prin urmare, întreprinderile, înainte de a cumpăra cărbune, se familiarizează cu caracteristicile fizice ale acestuia:
În funcție de gradul de îmbogățire, cărbunele este împărțit în:
- - Concentrate (arse pentru incalzire in cazane de abur si generare de energie electrica);
- — produse industriale, sunt folosite în industria metalurgică;
- - Nămolul, de fapt, este o fracțiune fină (până la 6 mm) și praf după zdrobirea pietrei. Este problematic să arzi un astfel de combustibil, deoarece din el se formează brichete, care au bune caracteristici de performantași utilizate în cazanele de uz casnic cu combustibil solid.
După gradul de coalizare:
- — Cărbunele brun este cărbune bituminos parțial format. Are o putere calorică scăzută, se sfărâmă în timpul transportului și depozitării, are tendința de ardere spontană;
- - Cărbune. Are multe mărci (grade) diferite, cu caracteristici diferite. Are o arie largă de utilizare: metalurgie, energie, locuințe și servicii comunale, industria chimică etc.
- — Antracitul este forma de cărbune de cea mai înaltă calitate.
În comparație cu turba și cărbunele, puterea calorică a cărbunelui este mai mare. Cărbunele brun are cea mai mică putere calorică, iar antracitul are cea mai mare. Cu toate acestea, pe baza fezabilității economice, cărbunele obișnuit este la mare căutare. Are o combinație optimă de preț și căldură specifică de ardere.
Există o mulțime de caracteristici diferite ale cărbunelui, dar nu toate pot fi importante atunci când alegeți cărbunele pentru încălzire. În acest caz, este important să cunoașteți doar câțiva parametri cheie: conținutul de cenușă, umiditatea și capacitatea termică specifică. Conținutul de sulf poate fi important. Restul sunt necesare la selectarea materiilor prime pentru prelucrare. Ceea ce este important de știut atunci când alegeți cărbune este dimensiunea: cât de mari vă sunt oferite piese. Aceste date sunt criptate în numele mărcii.
Clasificarea mărimii:
Clasificarea pe mărci și descrierea lor pe scurt:
În funcție de caracteristicile cărbunelui, de marca, tipul și fracția acestuia, acesta este depozitat pentru diferite perioade. (Există un tabel în articol care arată termenul de valabilitate al cărbunelui în funcție de depozit și de marcă).
O atenție deosebită trebuie acordată protecției cărbunelui în timpul depozitării pe termen lung (mai mult de 6 luni). În acest caz, este necesară o magazie specială pentru cărbune sau un buncăr, unde combustibilul va fi protejat de precipitații și lumina directă a soarelui.
Ghemele mari de cărbune în timpul depozitării pe termen lung necesită controlul temperaturii, deoarece în prezența unor fracții mici, în combinație cu umiditate și temperatură ridicată, acestea tind să se aprindă spontan. Este recomandabil să achiziționați un termometru electronic și un termocuplu cu un cablu lung, care este îngropat în centrul mormanului de cărbune. Trebuie să verificați temperatura o dată sau de două ori pe săptămână, deoarece unele grade de cărbune se aprind spontan la temperaturi foarte scăzute: cele maro - la 40-60 ° C, restul - 60-70 ° C. Rareori există cazuri de ardere spontană. de antracit și semiantracit (în Rusia astfel de cazuri nu sunt înregistrate).