Numele și formula substanței de cărbune. Cărbune. Proprietăți, minerit și utilizarea cărbunelui. Cum se formează cărbunele bituminoase

Cărbunele în diversele sale modificări poate varia în culori de la maro la negru. Este un combustibil bun, de aceea este utilizat în conversia energiei termice în energie electrică. Este format ca urmare a acumulării de materie vegetală și trecerea proceselor fizice și chimice în ea.

Diverse modificări ale cărbunelui

Acumularea de pulpă de lemn în solul mlăștinos duce la formarea turbei, care este un precursor al cărbunelui. Formula de turbă este destul de complexă, în plus, nu există un raport stoechiometric specific pentru acest tip de cărbune. Turba uscată este formată din atomi de carbon, hidrogen, oxigen, azot și sulf.

Cărbune maro sau lignit.
Bitum.
Antracit.

Produsul final al acestui lanț de transformări este cărbune solid sau grafit, a cărui formulă este carbonul pur C.

Lemn carbonifer

În urmă cu aproximativ 300 de milioane de ani, în perioada Carboniferului, cea mai mare parte a pământului de pe planeta noastră a fost acoperită cu păduri gigantice de ferigă. Treptat, aceste păduri au dispărut și lemnul s-a acumulat în solurile mlăștinoase pe care au crescut. Cantități mari de apă și murdărie au împiedicat penetrarea oxigenului, astfel încât lemnul mort nu s-a descompus.

O lungă perioadă de timp, lemnul nou mort a acoperit straturile mai vechi, a căror presiune și temperatură au crescut treptat. Procesele geologice însoțitoare au dus în final la formarea depozitelor de cărbune.

Procesul de carbonizare

Termenul „carbonizare” se referă la transformările metamorfice ale carbonului asociate cu o creștere a grosimii straturilor de lemn, a mișcărilor și proceselor tectonice, precum și cu o creștere a temperaturii în funcție de adâncimea așternutului.

Creșterea presiunii modifică în primul rând proprietățile fizice ale cărbunelui, a căror formulă chimică rămâne neschimbată. În special, se modifică densitatea, duritatea, anisotropia optică și porozitatea. O creștere a temperaturii schimbă chiar formula de cărbune spre o creștere a conținutului de carbon și o scădere a oxigenului și a hidrogenului. Aceste procese chimice cresc caracteristicile de combustibil ale cărbunelui.

Această modificare a cărbunelui este foarte bogată în carbon, ceea ce duce la un coeficient ridicat de transfer de căldură și determină utilizarea acestuia în industria energetică ca principal combustibil.

Formula cărbunelui este formată din substanțe bituminoase, a căror distilare permite extragerea hidrocarburilor aromatice și a unei substanțe cunoscute sub numele de cocs, care este folosită pe scară largă în procesele metalurgice. În plus față de compușii bituminoși, există mult sulf în cărbune. Acest element este principala sursă de poluare a aerului din combustia cărbunelui.

Cărbunele are culoarea neagră și arde încet, creând o flacără galbenă. Spre deosebire de cărbunele brun, valoarea sa calorică este mai mare și se ridică la 30-36 MJ / kg.

Formula cărbunelui este complexă și conține mulți compuși de carbon, oxigen și hidrogen, precum și azot și sulf. O astfel de varietate de compuși chimici a fost începutul dezvoltării unei direcții întregi în industria chimică - carbochemia.

În prezent, cărbunii bituminoși au fost practic înlocuiți cu gaz natural și petrol, dar continuă să existe două zone importante ale utilizării sale:

combustibilul principal din centralele termice;
o sursă de cocs obținută prin combustia fără oxigen a cărbunelui în cuptoarele închise.

Cărbunele este unul dintre cei mai vechi combustibili cunoscuți de om. Și chiar și astăzi, ocupă o poziție de conducere în ceea ce privește utilizarea. Motivul pentru aceasta este prevalența, ușurința de extracție, prelucrare și utilizare. Dar ce este? Care este formula chimică a cărbunelui?

De fapt, această întrebare nu este complet corectă. Cărbunele nu este o substanță, ci este un amestec de diverse substanțe. Există multe dintre ele, deci este imposibil să se determine complet compoziția cărbunelui. Prin urmare, prin formula chimică a cărbunelui din acest articol, vom înțelege mai degrabă compoziția sa elementară și alte caracteristici.

Dar ce putem învăța despre starea acestei substanțe? Cărbunele este format din rămășițele plantelor pe parcursul mai multor ani, datorită expunerii la temperaturi ridicate și presiuni. Și având în vedere că plantele sunt de natură organică, substanțele organice vor predomina în compoziția cărbunelui.

În funcție de vârstă și de alte condiții de origine, cărbunele este împărțit în mai multe tipuri. Fiecare specie se distinge prin compoziția sa elementară, prezența impurităților și a altor caracteristici importante.

Este cel mai tânăr tip de cărbune. Are chiar o structură lemnoasă a plantelor. Se formează direct din turbă la o adâncime de aproximativ 1 kilometru.

Acest tip de cărbune conține o cantitate destul de mare de umiditate: de la 20 la 40%. Când este expus la aer, se evaporă și cărbunele se sfărâmă în pulbere. În continuare, ne vom concentra asupra compoziției chimice a acestui reziduu uscat. Cantitatea de impurități anorganice din cărbunele brun este de asemenea mare și se ridică la 20-45%. Aceste impurități sunt dioxidul de siliciu, oxizii de aluminiu, calciul și fierul. Poate conține, de asemenea, oxizi de metale alcaline.

Există multe substanțe organice și anorganice volatile în acest cărbune. Ele pot constitui până la jumătate din masa acestui tip de cărbune. Compoziția elementară minus substanțele anorganice și volatile este următoarea:

Carbon 50-75%.
Oxigen 26-37%.
Hidrogen 3-5%.
Azot 0-2%.
Sulf 0,5-3%.

Până la momentul formării, acest tip de cărbune este următorul după maro. Are o culoare negru sau gri-negru, precum și un luciu de rășinoase, uneori metalice.

Conținutul de umiditate al cărbunelui este mult mai mic decât al cărbunelui brun: doar 1-12%. Conținutul volatil de cărbune variază mult în funcție de situl minier. Poate fi minim (de la 2%), dar poate atinge și valori similare cărbunelui brun (până la 48%). Compoziția elementară este următoarea:

Carbon 75-92%.
Hidrogen 2,5-5,7%.
Oxigen 1,5-15%.
Azot până la 2,7%.
Sulf 0-4%.

Din aceasta putem trage concluzia că formula chimică a cărbunelui bituminos constă dintr-o cantitate mai mare de carbon decât cărbunele brun. Acest lucru face ca acest tip de cărbune să fie un combustibil mai bun.

Antracit

Antracitul este cea mai veche formă de cărbune fosil. Are o culoare negru închis și un luciu metalic caracteristic. Acesta este cel mai bun cărbune din punct de vedere al cantității de căldură pe care o generează în timpul arderii.

Cantitatea de umiditate și volatile din ea este foarte mică. Aproximativ 5-7% pentru fiecare indicator. Iar compoziția elementară este caracterizată de un conținut extrem de ridicat de carbon:

Carbon peste 90%.
Hidrogen 1-3%.
Oxigen 1-1,5%.
Azot 1-1,5%.
Sulf până la 0,8%.

Mai mult cărbune este conținut doar în grafit, care este o etapă suplimentară a coalificării antracitelor.

Acest tip de cărbune nu este fosil, de aceea are anumite particularități în compoziția sa. Este produs prin încălzirea lemnului uscat la o temperatură de 450-500 oC fără acces la aer. Acest proces se numește piroliză. În timpul acestuia, o serie de substanțe sunt eliberate din lemn: metanol, acetonă, acid acetic și altele, după care se transformă în cărbune. Apropo, arderea lemnului este de asemenea piroliză, dar datorită prezenței oxigenului în aer, gazele emise se aprind. Acest lucru determină prezența flăcărilor în timpul arderii.

Lemnul nu este omogen, are o mulțime de pori și capilare. O structură similară este păstrată parțial în cărbunele obținut din acesta. Din acest motiv, are o capacitate bună de adsorbție și este utilizat împreună cu carbonul activat.

Conținutul de umiditate al acestui tip de cărbune este foarte scăzut (aproximativ 3%), dar în timpul depozitării pe termen lung absoarbe umiditatea din aer și procentul de apă crește până la 7-15%. Conținutul de impurități anorganice și substanțe volatile este reglementat de GOST și nu trebuie să fie mai mult de 3% și, respectiv, 20%. Compoziția elementară depinde de tehnologia de producție și arată astfel:

Carbon 80-92%.
Oxigen 5-15%.
Hidrogen 4-5%.
Azot ~ 0%.
Sulf ~ 0%.

Formula chimică a cărbunelui arată că, în ceea ce privește conținutul de carbon, este aproape de cărbunele de piatră, dar are în plus doar o cantitate mică de elemente inutile pentru ardere (sulf și azot).

Carbon activat

Carbonul activat este un tip de carbon cu o suprafață specifică înaltă a porilor, motiv pentru care are o capacitate de adsorbție și mai mare decât lemnul. Ca materii prime pentru producerea sa, se folosesc cărbune și cărbune, precum și cochilii de nucă de cocos. Materialul de pornire este supus unui proces de activare. Esența sa este de a deschide porii înfundați prin acțiunea de temperaturi ridicate, soluții de electroliți sau vapori de apă.

În timpul procesului de activare, numai structura substanței se modifică, prin urmare formula chimică a carbonului activ este identică cu compoziția materiei prime din care a fost fabricată. Conținutul de umiditate al carbonului activ depinde de suprafața specifică a porilor și este de obicei sub 12%.

Din ce este făcut cărbunele? Care este formula chimică a cărbunelui - totul despre călătoriile pe șantier

1. Proprietățile chimice ale cărbunelui

2. Clasificarea cărbunelui dur

3. Formarea cărbunelui

4.Rezerve de cărbune

Cărbunele bituminos este roca sedimentară, care este o descompunere profundă a resturilor vegetale (ferigi arborele, coada-calului și limfoizilor, precum și primele gimnosperme).

Proprietățile chimice ale cărbunelui

Prin compoziția chimică cărbune este un amestec de compuși aromatici cu greutate moleculară mare, cu o fracție de masă mare de carbon, precum și apă și substanțe volatile cu cantități mici de impurități minerale. Astfel de impurități formează cenușă la arderea cărbunelui. Carbuni fosili diferă între ei în raport cu componentele lor constitutive, ceea ce determină căldura lor de ardere. O serie de compuși organici care alcătuiesc cărbune au proprietăți cancerigene.

Cea mai mare parte a zăcămintelor de cărbune s-a format în paleozoic, în principal în perioada carboniferă, cu aproximativ 300-350 milioane de ani în urmă. Prin compoziția chimică cărbune este un amestec de compuși aromatici policiclici cu masă moleculară mare, cu o fracție de masă mare de carbon, precum și apă și substanțe volatile cu cantități mici de impurități minerale, care formează cenușă la arderea cărbunelui. Carbuni fosili diferă între ei în raport cu componentele lor constitutive, ceea ce determină căldura lor de ardere. O serie de compuși organici care alcătuiesc cărbune au proprietăți cancerigene. Conținutul de carbon din cărbune, în funcție de gradul său, variază de la 75% la 95%.

Cărbune bituminos, combustibil fosil solid de origine vegetală; un tip de cărbune fosil cu un conținut mai mare de carbon și densitate mai mare decât cărbunele brun. Este o rocă densă de culoare neagră, uneori gri-negru, cu o suprafață strălucitoare, semi-mată sau mată. Conține 75-97% sau mai mult carbon; 1,5-5,7% hidrogen; 1,5-15% oxigen; 0,5-4% sulf; până la 1,5% azot; 45-2% volatile; cantitatea de umiditate variază între 4 și 14%; cenușă - de obicei de la 2-4% la 45%. Cea mai mare valoare calorică, calculată pentru o masă de cărbune fără cenușă umedă, nu este mai mică de 23,8 MJ / kg (5700 kcal / kg).

Cărbunele este resturile plantelor care au murit în urmă cu multe milioane de ani, putrezirea acestuia fiind întreruptă ca urmare a încetării accesului aerian. Prin urmare, nu au putut să elibereze carbonul preluat din acesta în atmosferă. Accesul aerian s-a oprit mai ales brusc, în cazul în care mlaștinile și pădurile mlăștinoase au scăzut ca urmare a mișcărilor tectonice și a modificărilor condițiilor climatice și au fost acoperite de sus de alte substanțe. În același timp, rămășițele vegetale au fost transformate sub influența bacteriilor și ciupercilor (coalificate) în turbă și mai departe în cărbune brun, cărbune, antracit și grafit.

Conform compoziției componentei principale - materia organică, cărbunii sunt împărțiți în trei grupe genetice: humoliți, sapropeliți, saprohumoliți. Predomină humoliții, al căror material sursă a fost resturile plantelor terestre superioare. Au fost depuse în principal în bălțile care ocupau coasta joasă a mărilor, golfurilor, lagurilor și bazinelor de apă dulce. Materialul vegetal acumulat ca urmare a descompunerii biochimice a fost prelucrat în turbă, cu un efect semnificativ asupra tăierii de apă și a compoziției chimice a mediului acvatic. Conținutul de carbon al cărbunelui variază între 75 și 90%. Compoziția exactă este dictată de locația și condițiile de conversie ale cărbunelui. Impuritățile minerale sunt fie într-o stare fină dispersată în masa organică, fie sub forma celor mai subțiri straturi și lentile, precum și cristale și concrețiuni. Sursa de impurități minerale din cărbuni fosili pot fi părți anorganice ale plantelor - formatori de cărbune, formațiuni minerale noi care cad din soluțiile de apă care circulă în zonele de turbă etc.

Ca urmare a expunerii prelungite la temperaturi ridicate și presiune, cărbunii bruni sunt transformați în cărbune, iar cei din urmă în antracit. O schimbare treptată ireversibilă a compoziției chimice, a proprietăților fizice și tehnologice ale materiei organice în stadiul transformării de la cărbune brun în antracit se numește metamorfismul cărbunelui.

Reorganizarea structurală și moleculară a materiei organice în timpul metamorfismului este însoțită de o creștere secvențială a conținutului relativ de carbon în cărbune, o scădere a conținutului de oxigen și eliberarea de substanțe volatile; modificări ale conținutului de hidrogen, căldură de ardere, duritate, densitate, fragilitate, opticitate, electricitate și alte proprietăți fizice. Cărbunii aflați în stadiile de mijloc ale metamorfismului dobândesc proprietăți de sinterizare - capacitatea componentelor gelificate și lipoide ale materiei organice de a trece, atunci când sunt încălzite în anumite condiții, într-o stare plastică și de a forma un monolit poros - cocs. În zonele de aerare și acțiune activă a apelor subterane de lângă suprafața Pământului, cărbunii suferă oxidare.

În ceea ce privește efectul său asupra compoziției chimice și proprietăților fizice, oxidarea este în direcția opusă în comparație cu metamorfismul:

cărbunele își pierde rezistența și proprietățile de sinterizare;

conținutul relativ de oxigen din acesta crește, cantitatea de carbon scade, umiditatea și conținutul de cenușă cresc, iar căldura de ardere scade brusc.

Adâncimea de oxidare a cărbunilor fosili, în funcție de relieful modern și antic, poziția mesei de apă subterană, natura condițiilor climatice, compoziția materialului și metamorfismul variază de la 0 la 100 de metri pe verticală.

Greutatea specifică a cărbunelui este de 1,2 - 1,5 g / cm3, căldura de ardere este de 35000 kJ / kg. Cărbunele bituminoase este considerat potrivit pentru utilizare tehnologică dacă după combustie cenușa este de 30% sau mai puțin. Mineritatea primitivă a cărbunelui fosil este cunoscută încă din cele mai vechi timpuri (Grecia). Cărbunele a început să joace un rol semnificativ ca combustibil în Marea Britanie în secolul al 17-lea. Formarea industriei cărbunelui este asociată cu utilizarea cărbunelui ca cocs în topirea fierului de porc. Începând cu secolul al XIX-lea, transportul a fost un cumpărător major de cărbune. Principalele direcții ale utilizării industriale a cărbunelui: producția de energie electrică, cocsul metalurgic, arderea în scopuri energetice, obținerea de produse (până la 300 de articole) în timpul procesării chimice. Crește consumul de cărbune pentru producerea de materiale structurale cu carbon ridicat de carbon, ceară de rocă, materiale plastice, combustibili sintetici, lichizi și gazoși cu calorii mari, produse aromatice prin hidrogenare și acizi cu conținut ridicat de azot pentru îngrășăminte. Coca obținută din cărbune este necesară în cantități mari în domeniul metalurgic industrie.

Coca este produsă la plantele de cocs. Cărbunele bituminoase sunt supuse distilării uscate (cocsare) prin încălzirea în cuptoarele speciale de cocs fără accesul aerului la o temperatură de C. Aceasta produce cocs - o substanță poroasă solidă. În plus față de cocs, în timpul distilării uscate a cărbunelui, se formează și produse volatile, când sunt răcite la 25-75 C, se formează gudron de cărbune, apă de amoniac și produse gazoase. Gudronul de cărbune este supus distilării fracționale, rezultând mai multe fracțiuni:

ulei ușor (punct de fierbere până la 170 C) conține hidrocarburi aromatice (benzen, toluen, acizi și alte substanțe;

ulei mediu (punct de fierbere 170-230 C). Acestea sunt fenoli, naftalină;

ulei greu (punctul de fierbere 230-270 C). Acesta este naftalenul și omologii săi

ulei de antracen - antracen, fenatren etc.

Compoziția produselor gazoase (gazul cuptorului de cocs) include benzen, toluen, xioli, fenol, amoniac și alte substanțe. După purificarea din amoniac, sulfură de hidrogen și compuși cianuri, benzenul brut este extras din gazul cuptorului de cocs, din care sunt izolate hidrocarburi individuale și o serie de alte substanțe valoroase.

Carbonul amorf sub formă de cărbune, precum și mulți compuși de carbon joacă un rol important în viața modernă ca surse de diferite tipuri de energie. Carbunele care arde produce căldură care este folosită pentru încălzire, prepararea alimentelor și multe procese de fabricație. Cea mai mare parte a căldurii primite este transformată în alte tipuri de energie și cheltuită în muncă mecanică.

Cărbunele bituminoase este un combustibil solid, un mineral de origine vegetală. Este o rocă densă de culoare neagră, uneori gri închis, cu o suprafață mată strălucitoare. Conține 75-97% carbon, 1,5-5,7% hidrogen, 1,5-15% oxigen, 0,5-4% sulf, până la 1,5% azot, 2-45% volatile, cantitatea de umiditate variază între 4 și 14%. Cea mai mare valoare calorică, calculată pentru o masă de cărbune fără cenușă umedă, nu mai puțin de 238 MJ / kg.

Cărbunele se formează din produsele de descompunere a substanțelor organice ale plantelor superioare care au suferit modificări sub presiunea diferitelor roci ale scoarței terestre și sub influența temperaturii. Odată cu creșterea gradului de metamorfism în masa combustibilă, cărbunele crește conținutul de carbon și reduce simultan cantitatea de oxigen, hidrogen și substanțe volatile. Căldura de ardere a cărbunelui se schimbă și ea.

Proprietățile fizice tipice ale cărbunelui bituminos:

densitate (g / cm3) - 1,28-1,53;

rezistență mecanică (kg / cm2) - 40-300;

căldură specifică C (Kcal / g grindină) - 026-032;

indicele de refracție al luminii - 1,82-2,04.

Cele mai mari depozite de cărbune din lume în ceea ce privește producția sunt bazinele Tunguska, Kuznetsk și Pechora din Federația Rusă; Karaganda - în Kazahstan; Bazinele din Apalahia și Pennsylvania - în Statele Unite; Ruhr - în Republica Germania; Marele Râu Galben - în China; Uelsky de Sud - în Anglia; Valenciennes - în Franța etc.

Utilizarea cărbunelui este diversă. Este utilizat ca combustibil pentru uz casnic, combustibil energetic, pentru produse metalurgice și chimice industrie, precum și pentru extragerea elementelor rare și urme. Cărbunele, industria chimică a cocsului și industriile grele procesează cărbunele prin cocsare. Cocsul este o metodă industrială de prelucrare a cărbunelui prin încălzirea până la 950-1050 C fără acces la aer. Principalele produse chimice de cocs sunt: \u200b\u200bgazul cuptorului de cocs, produsele de prelucrare a benzenului brut, gudronul de cărbune, amoniacul.

Hidrocarburile sunt extrase din gazul cuptorului cu cocs prin spălarea în spălătoare cu uleiuri de absorbție lichidă. După distilarea din ulei, distilarea din fracție, purificarea și re-rectificarea, se obțin produse comerciale pure, cum ar fi benzenul, toluenul, xilenele etc. linoleum și în industria cauciucului. Ciclopentadienă, care este obținută și din cărbune, este de asemenea o materie primă promițătoare. Cărbune - materii prime pentru producerea naftalenului și a altor hidrocarburi aromatice individuale. Cele mai importante produse prelucrate sunt bazele piridinei și fenolii.

În total, peste 400 de produse diferite pot fi obținute prin procesare, al căror cost, în comparație cu cost de cărbune în sine, crește de 20-25 de ori, iar produsele secundare obținute la plantele de cocs depășesc cost cocsul în sine.

Combustia (hidrogenarea) cărbunelui cu formarea de combustibil lichid este foarte promițătoare. Pentru producerea a 1 tonă de aur negru, se consumă 2-3 tone de cărbune. Graficul artificial este obținut din cărbune. Sunt utilizate ca materii prime anorganice. Când se prelucrează cărbune, vanadiu, germaniu, sulf, galiu, molibden și plumb sunt extrase din acesta la scară industrială. Cenușa provenită din arderea cărbunelui, a deșeurilor miniere și de prelucrare este folosită la producerea de materiale de construcție, ceramică, materii prime refractare, alumină și abrazive. Pentru utilizarea optimă a cărbunelui, acesta este îmbogățit (eliminarea impurităților minerale).

Cărbunele bituminoase conțin până la 97% carbon, se poate spune că stă la baza tuturor hidrocarburilor, adică. ele se bazează pe atomii de carbon. Carbonul amorf este adesea întâlnit sub formă de cărbune. Prin structură, carbonul amorf este același grafit, dar într-o stare de măcinare cât mai fină. Aplicarea practică a formelor amorfe de carbon este diversă. Coca și cărbunele - ca agent de reducere a metalurgiei în topirea fierului.

Clasificarea cărbunelui

Cărbunele se formează din produsele de descompunere ale resturilor organice ale plantelor superioare care au suferit modificări (metamorfism) sub presiunea rocilor înconjurătoare ale scoarței terestre și a unei temperaturi relativ ridicate. Odată cu creșterea gradului de metamorfism în masa combustibilă a cărbunelui, conținutul de carbon crește secvențial și, în același timp, cantitatea de oxigen, hidrogen, substanțe volatile scade; se schimbă de asemenea căldura de ardere, capacitatea de sinterizare și alte proprietăți. Clasificarea industrială adoptată în URSS se bazează pe modificarea acestor calități, determinată de rezultatele descompunerii termice a cărbunelui (randamentul substanțelor volatile, caracteristicile reziduurilor nevolatile)

Cărbune bituminos după mărci:

cu flacără lungă (D),

gaz (G),

gaz gras (GZh),

gras (F),

cuptoare grase de cocs (КЖ),

cocs (K),

sinterizată slabă (OS),

slab (T),

ușor sinterizat (SS),

semi-antracite (PA)

antracite (A).

Uneori antracitele se disting ca un grup separat. Pentru coca, se folosesc în principal clasele de cărbune G, Zh, K și OS, parțial D și T. Pe măsură ce cărbunele trece de la gradul D la gradele T - A, umiditatea din combustibilul de lucru scade de la 14% pentru cărbunele de grad D la 4 , 5-5,0% pentru mărcile T - A; o scădere a conținutului (în masa combustibilă) de oxigen de la 15% la 1,5%; hidrogen - de la 5,7% la 1,5%; conţinut sulf, azotul și cenușa nu depind de apartenența la o anumită marcă. Căldura de ardere a masei combustibile a cărbunelui crește secvențial de la 32,4 MJ / kg (7750 kcal / kg) pentru gradul D la 36,2-36,6 MJ / kg (8650-8750 kcal / kg) pentru gradul K și scade la 35 , 4-33,5 MJ / kg (8450-8000 kcal / kg) pentru clasele PA și A.

În funcție de mărimea bulburilor obținute în timpul extracției, cărbunele este clasificat în:

placă (P) - mai mult de 100 mm,

mare (K) - 50-100 mm,

piuliță (O) - 26-50 mm,

mic (M) - 13-25 mm,

semințe (C) - 6-13 mm,

ac (W) - mai puțin de 6 mm,

privat (P) - nu este limitat în dimensiune.

Apartenența la marcă și mărimea bucăților de cărbune sunt indicate prin combinații de litere - DK etc.

Clasificările cărbunelui într-o serie de țări din vestul Europei se bazează pe aproximativ aceleași principii ca în URSS. ÎN Statele Unite ale Americii cea mai răspândită clasificare este cărbunele bituminoase, bazat pe randamentul substanțelor volatile și căldura de ardere, conform căruia sunt împărțite în sub-bituminoase cu un randament ridicat de substanțe volatile (corespunde claselor D și G sovietice), bituminoase cu un randament mediu de substanțe volatile (corespunde gradelor PZh și K), bituminoase cu un randament redus de substanțe volatile (OC și T) și carbuni antracit, împărțiți în semi-antracite (parțial T și A), de fapt antracite și metaantracite (A). În plus, există o clasificare internațională a cărbunelui bituminos, bazată pe conținutul de substanțe volatile, capacitatea de cocaj, proprietățile de cocs și reflectarea proprietăților tehnologice ale cărbunelui.

Formarea cărbunelui

Formarea cărbunelui este tipică pentru toate sistemele geologice din Silurian și Devonian, cărbunele este foarte răspândit în sedimentele sistemelor carbonifere, permiene și jurasice. Cărbunele apare sub formă de cusături cu grosime variabilă (de la fracții de m și până la câteva zeci sau mai multe m). Adâncimea cărbunelui este diferită - de la apariție la suprafață până la 2000-2500 m și mai adâncă. Odată cu nivelul modern al tehnologiei miniere, exploatarea cărbunelui poate fi realizată într-un mod deschis la o adâncime de 350 m.

O acumulare abundentă de materie vegetală este necesară pentru formarea cărbunelui. În bălțile vechi de turbă, începând din perioada Devoniană, s-a acumulat materie organică, din care s-au format carbuni fosili fără oxigen. Majoritatea depozitelor comerciale ale cărbunelui fosil datează din această perioadă, deși există și depozite mai tinere. Cele mai vechi cărbuni sunt estimate la aproximativ 350 de milioane de ani.

Cărbunele se formează atunci când materialele vegetale putrede se acumulează mai repede decât se produce descompunerea bacteriană. Mediul ideal pentru acest lucru este creat în mlaștini, unde apa stagnantă, epuizată în oxigen, interferează cu activitatea vitală a bacteriilor și protejează astfel masa plantelor de distrugerea completă. La un anumit stadiu proces acizii eliberați în cursul său previn activitatea ulterioară a bacteriilor. Așa apare turba - originalul produs pentru formarea cărbunelui. Dacă este apoi îngropată sub alte sedimente, turbă este comprimată și, pierzând apă și gaze, este transformată în cărbune.

Sub presiune dintr-un strat gros de 1 km de sedimente, se obține un strat de cărbune brun de 4 metri grosime dintr-un strat de turbă de 20 de metri. Dacă adâncimea de îngropare a materialului vegetal ajunge la 3 kilometri, atunci același strat de turbă se va transforma într-un strat de cărbune gros de 2 metri. La o adâncime mai mare, aproximativ 6 kilometri și la o temperatură mai ridicată, stratul de turbă de 20 de metri devine un strat de antracit de 1,5 metri grosime.

Modul în care este extras cărbunele depinde de profunzimea apariției sale. Mineritul Opencast se realizează dacă adâncimea cusăturii de cărbune nu depășește 100 de metri. Nu este neobișnuit în astfel de cazuri când, cu o adâncire tot mai mare a unei gropi de cărbune, este în plus avantajos să se dezvolte un depozit de cărbune printr-o metodă subterană. Pentru extragerea cărbunelui din adâncimi mari, se folosesc mine. Cele mai profunde mine din teritoriu De Rusia cărbunele este extras de la un nivel de puțin peste 1200 de metri.

Alături de cărbune, depozitele cu cărbune conțin numeroase tipuri de resurse geografice care sunt de importanță pentru consumatori. Acestea includ roci gazdă, cum ar fi materii prime pentru industria construcțiilor, ape subterane, metan cu cărbune, elemente rare și urme, inclusiv metale valoroase și compușii acestora. De exemplu, unii cărbuni sunt îmbogățiți cu germaniu.

Rezerve de cărbune

Rezervele geologice generale de cărbune din URSS sunt de aproximativ 4700 de miliarde de tone (conform estimărilor din 1968), inclusiv după mărci (în miliarde de tone): D - 1719; D - G - 331; G - 475; GZh - 69,4; F - 156; QOL - 21,5; K - 105; Sistem de operare - 88,2; SS - 634; T - 205; T - A - 540; PA, A - 139.

Cele mai mari rezerve de cărbune din URSS sunt situate în bazinul Tunguska. Cele mai mari bazine de cărbune minate din URSS sunt Donețk, Kuznetsk, Pechora, Karaganda; în Statele Unite ale Americii - Appalachian și Pennsylvanian, în Polonia - Silezia Superioară și continuarea acesteia în Cehoslovacia - Ostrava-Karvinsky, în FRG - Ruhr, în China - Marele Huanghebass, în Anglia - Țara Galilor de Sud, în Franţa - Valenciennes și în Belgia - Brabant. Utilizarea cărbunelui este diversă.

Este folosit ca gospodărie, combustibil energetic, materie primă pentru industria metalurgică și chimică, precum și pentru extragerea elementelor rare și urme.

Timp de două decenii la rând, cărbunele a fost în umbra boomului petrolier. Munții de cărbune nemerizabil au crescut pe cer. Numeroase mine au fost închise, sute de mii de mineri și-au pierdut a lor. Regiunea Appalachian a Statelor Unite, odată un bazin înfloritor al cărbunelui, a devenit una dintre cele mai întunecate zone de dezastru. Tranziția nediscriminată sub presiune de la monopolisti la ieftini, importați - în principal din Orientul Mijlociu - ulei Cărbunele condamnat la rolul „Cenușăreasa”, lipsit de viitor. Totuși, acest lucru nu s-a întâmplat într-o serie de țări, inclusiv în fosta URSS, care a luat în considerare avantajele unei structuri energetice bazate pe resurse naționale.

Rezervele de cărbune sunt împrăștiate în toată lumea. Cele mai industriale țări nu sunt lipsiți. Terenul este înconjurat de două zone bogate de cărbune. Unul se întinde prin țările fostei URSS, prin China, America de Nord până în Europa Centrală. Un alt, mai îngust și mai puțin afluent, circulă din sudul Braziliei prin Africa de Sud până în Australia de Est.

Cel mai semnificativ depozite cărbunele se află în țările fostei URSS, SUA și China... Cărbunele bituminoase domină vestul Europei. Principalele bazine de cărbune din Eurasia: Țara Galilor de Sud, Valenciennes-Liege, Saar-Lotharginsky, Ruhr, Asturian, Kizelovsky, Donetsky, Taimyr, Tungusky, South Yakutsky, Funshunsky; în Africa: Gerada, Abadla, Enugu, Uanki, Witbank; în Australia: Great Sinclinal, New South Wales; în America de Nord: Green River, Yunta, River San Juan, Western, Illinois, Appalachian, Sabinas, Texas, Pennsylvania; în continentul în flăcări: Carare, Junin, Santa Catarina, Concepción. În Ucraina, ar trebui notate bazinul Lvov-Volyn și bogatul în depozite Donbass.

surse

bse.sci-lib.com/ Marea Enciclopedie sovietică

ru.wikipedia.org Wikipedia - enciclopedia gratuită

rezumate www.bankreferatov.ru

dic.academic.ru Dicționare și enciclopedii pe academician

geografie.kz Geografie

www.bibliotekar.ru Bibliotecar

poddoni.com/ PalletEk

Enciclopedia investitorilor. 2013 .

Sinonime:

Cărbunele este unul dintre cei mai vechi combustibili cunoscuți de om. Și chiar și astăzi, ocupă o poziție de lider în ceea ce privește volumul de utilizare. Motivul pentru aceasta este prevalența, ușurința de extracție, prelucrare și utilizare. Dar ce este? Care este produsul chimic

De fapt, această întrebare nu este complet corectă. Cărbunele nu este o substanță, ci este un amestec de diverse substanțe. Există multe dintre ele, deci este imposibil de definit complet. Prin urmare, sub formula chimică a cărbunelui din acest articol, vom înțelege mai degrabă compoziția sa elementară și alte caracteristici.

Este cel mai tânăr tip de cărbune. Are chiar o structură lemnoasă a plantelor. Se formează direct din turbă la o adâncime de aproximativ 1 kilometru.

Acest tip de cărbune conține o cantitate destul de mare de umiditate: de la 20 la 40%. Când este expus la aer, se evaporă și cărbunele se sfărâmă în pulbere. În continuare, ne vom concentra asupra compoziției chimice a acestui reziduu uscat. Cantitatea de impurități anorganice este de asemenea mare și se ridică la 20-45%. Aceste impurități sunt dioxidul de siliciu, oxizii de aluminiu, calciul și fierul. Poate conține, de asemenea, oxizi de metale alcaline.

Carbon 50-75%.
Oxigen 26-37%.
Hidrogen 3-5%.
Azot 0-2%.
Sulf 0,5-3%.

Până la momentul formării, acest tip de cărbune este următorul după maro. Are o culoare negru sau gri-negru, precum și un luciu de rășinoase, uneori metalice.

Carbon 75-92%.
Hidrogen 2,5-5,7%.
Oxigen 1,5-15%.
Azot până la 2,7%.
Sulf 0-4%.

Antracit

Cantitatea de umiditate și volatile din ea este foarte mică. Aproximativ 5-7% pentru fiecare indicator. Iar compoziția elementară este caracterizată de un conținut extrem de ridicat de carbon:

Carbon peste 90%.
Hidrogen 1-3%.
Oxigen 1-1,5%.
Azot 1-1,5%.
Sulf până la 0,8%.

Mai mult cărbune este conținut doar în grafit, care este o etapă suplimentară a coalificării antracitelor.

Acest tip de cărbune nu este fosil, de aceea are anumite particularități în compoziția sa. Se produce prin încălzirea lemnului uscat la o temperatură de 450-500 o C fără acces la aer. Acest proces se numește piroliză. În timpul acestuia, o serie de substanțe sunt eliberate din lemn: metanol, acetonă, acid acetic și altele, după care se transformă în cărbune. Apropo, arderea lemnului este de asemenea piroliză, dar datorită prezenței oxigenului în aer, gazele emise se aprind. Acest lucru determină prezența flăcărilor în timpul arderii.

Carbon 80-92%.
Oxigen 5-15%.
Hidrogen 4-5%.
Azot ~ 0%.
Sulf ~ 0%.

Carbon activat

Un oraș fantomă fără cărbune. Acesta a fost Hasima japonez. În anii '30, a fost recunoscut drept cel mai populat. Pe un teren minuscul, se potrivesc 5.000 de oameni. Toți au lucrat în industria cărbunelui.

Insula s-a dovedit a fi literalmente construită dintr-o sursă de energie din piatră. Cu toate acestea, până în anii '70, rezervele de cărbune erau epuizate.

Au plecat cu toții. Nu exista decât o insulă săpată și clădiri pe ea. Turiștii și japonezii deopotrivă numesc Hashima o fantomă. Insula arată clar importanța cărbunelui, imposibilitatea umanității de a trăi fără ea. Nu există nicio alternativă.

Există doar încercări de a-l găsi. Prin urmare, să fim atenți la eroul modern și nu la perspectivele vagi.

Descrierea și proprietățile

Cărbune Este o rocă de origine organică. Aceasta înseamnă că piatra este formată din resturi descompuse de plante și animale. Pentru ca aceștia să formeze un strat dens, este necesară acumularea constantă și compresia.

Condiții adecvate în partea de jos a corpurilor de apă. Unde este depozite de cărbune, odată au fost mări, lacuri. Organismele moarte s-au scufundat până la fund, presate în jos de coloana de apă. Deci s-a format. Cărbunele este o consecință a compresiei sale ulterioare sub presiunea nu numai a apei, ci și a unor noi straturi de materie organică.

Principalul rezerve de cărbuneaparțin erei paleozoice. Au trecut 280.000.000 de ani de la sfârșitul său. Aceasta este era plantelor uriașe și a dinozaurilor, abundența vieții de pe planetă. Nu este de mirare că, atunci, depozitele organice s-au acumulat mai ales activ.

Cel mai adesea, cărbunele s-a format în mlaștini. Există puțin oxigen în apele lor, ceea ce împiedică descompunerea completă a materiei organice.

extern depozite de cărbuneseamănă cu lemnul ars. În ceea ce privește compoziția chimică, roca este un amestec de compuși de carbon aromatici de tip molecular înalt și volatile cu apă.

Impuritățile minerale sunt neglijabile. Raportul componentelor nu este stabil. În funcție de predominanța anumitor elemente, există tipuri de cărbune... Antracitul aparține și celor principale.

Cărbunele brun este saturat de apă și, prin urmare, are o valoare calorică redusă. Se dovedește că roca nu este potrivită ca combustibil, ca piatra. Iar cărbunele brun a găsit alte utilizări. Care?

Acest lucru va fi acordat o atenție specială. Între timp, să ne dăm seama de ce roca saturată de apă se numește maro. Motivul este în culori.

Cărbunele este maro, fără luciu, liber. Din punct de vedere geologic, masa poate fi numită tânără. Adică, procesele de „fermentare” nu sunt finalizate în ea. Prin urmare, piatra are o densitate mică, în timpul combustiei, se formează multe substanțe volatile.

Cărbunele fosiltip antracit - complet format. Este mai dens, mai greu, mai negru, lucios. Este nevoie de 40.000.000 de ani pentru ca o rocă brună să devină astfel. Antracitul conține o proporție ridicată de carbon - aproximativ 98%.

În mod natural, transferul de căldură al cărbunelui negru este la o înălțime, ceea ce înseamnă că piatra poate fi folosită ca combustibil.

Formațiile de cărbune se găsesc cel mai adesea în mlaștini

Aspectul maro în acest rol este folosit doar pentru încălzirea caselor private. Nu au nevoie de niveluri record de energie.

Tot ceea ce este necesar este ușurința de manipulare a combustibilului, iar antracitul este problematic în această privință. Iluminarea cărbunelui negru nu este ușoară. Producătorii, lucrătorii feroviari, s-au adaptat. Costurile forței de muncă merită, pentru că nu numai că consumă energie, dar nu coace.

Cărbune bituminos - combustibil, din arderea căreia rămâne cenușă. De la ce se transformă materia organică în energie? Vă amintiți nota despre impuritățile minerale? Este componenta anorganică a pietrei care rămâne în partea de jos a cuptoarelor.

O mulțime de cenușă a rămas în depozitul chinez din provincia Liuhuanggou. Depozitele de antracit au ars acolo aproape 130 de ani. Incendiul a fost stins abia în 2004. În fiecare an s-au ars 2.000.000 de tone de rocă.

Deci, contează, cât de cărbunepierdut. Materiile prime ar putea fi utile nu numai ca combustibil.

Aplicarea cărbunelui dur

Cărbunele se numește energie solară închisă în piatră. Energia poate fi transformată. Nu trebuie să fie termic.

Energia obținută din arderea rocii este transformată, de exemplu, în energie electrică. Temperatura de ardere a cărbuneluitipul brun ajunge aproape la 2.000 de grade. Pentru a obține energie electrică din antracit, va fi nevoie de aproximativ 3.000 de grade Celsius.

Cărbunele bituminos este folosit ca combustibil

Dacă vorbim despre rolul de combustibil al cărbunelui, acesta este folosit nu numai în forma sa pură.

În laboratoare, au învățat cum să obțină combustibili lichizi și gazoși din roca organică, iar cocsul a fost folosit de mult timp în uzinele metalurgice.

Se obține prin încălzirea cărbunelui la 1.100 de grade fără oxigen. Coca este un combustibil fără fum. Posibilitatea folosirii brichetelor ca agenți de reducere a minereului de fier este importantă și pentru metalurgiști. Așadar, cocsul este util pentru turnare.

Coca este folosită și ca praf de copt. Acesta este numele amestecului elementelor inițiale ale viitorului aliaj. Fiind desfăcută cu cocs, taxa este remodelată mai ușor. Apropo, unele componente pentru aliaje sunt obținute și din antracit.

De asemenea, poate conține galiu, deoarece impuritățile - metalele sunt rare și rareori se găsesc în altă parte.

De asemenea, se străduiesc să cumpere cărbune pentru producerea de materiale compozite din carbon grafit. Compozitele sunt mase ale mai multor componente, cu o limită clară între ele.

Materialele create artificial sunt utilizate, de exemplu, în aviație. Aici compozitele cresc rezistența pieselor.

Masele de carbon pot rezista atât la temperaturi foarte ridicate, cât și la temperaturi scăzute, fiind utilizate în rafturile suporturilor rețelei de contact.

În general, compozitele au devenit ferm stabilite în toate sferele vieții. Lucrătorii feroviari acoperă noi platforme.

Susținerea structurilor de construcții se realizează din materii prime nano-modificate. În medicină, cu ajutorul compozitelor, se propune completarea cipurilor osoase și a altor leziuni care nu sunt supuse protezelor metalice. Aici ce fel de cărbunemultifacetă și multifuncțională.

Chimiștii au dezvoltat o metodă pentru producerea materialelor plastice din cărbune. În același timp, deșeurile nu se pierd. Fracția de grad scăzut este presată în brichete.

Ele servesc drept combustibil, care este potrivit atât pentru case private cât și pentru instalații de producție. Cel puțin hidrocarburi rămân în brichetele de combustibil. Ele sunt, de fapt, femele cu valoare în cărbune.

Poate fi utilizat pentru obținerea benzenului pur, toluenului, xilenelor, rășinilor cumorane. Acestea din urmă, de exemplu, servesc drept bază pentru vopsele și lacuri și materiale pentru decorațiuni interioare, cum ar fi linoleum.

Unele dintre hidrocarburi sunt aromatice. Oamenii sunt familiarizați cu mirosul de buline. Dar, puțini oameni știu că îl produc din cărbune.

În chirurgie, naftalina servește ca antiseptic. În gospodărie, substanța combate molii. În plus, naftalina este capabilă să se protejeze de mușcăturile unui număr de insecte. Printre ele: muște, fluturași, cai de cal.

Total, cărbune în sacicumpărare pentru producție de peste 400 de tipuri de produse.

Multe dintre ele sunt produse secundare obținute în industria de cocs subprodus. Interesant este că costul liniilor suplimentare este de obicei mai mare decât cel al cocsului.

Dacă luăm în considerare diferența medie între cărbune și mărfuri fabricate din acesta, aceasta este de 20-25 de ori.

Adică producția este foarte profitabilă, plătește repede. Prin urmare, nu este surprinzător faptul că oamenii de știință caută tot mai multe tehnologii pentru prelucrarea rocilor sedimentare. Trebuie să existe o ofertă pentru cererea în creștere. Să facem cunoștință cu asta.

Extracția cărbunelui

Depozitele de cărbune se numesc piscine. Există peste 3.500 dintre ele în lume. Suprafața totală a bazinelor este de aproximativ 15% din teren. Cea mai mare parte a cărbunelui este în SUA.

23% din rezervele lumii sunt concentrate acolo. Cărbunele bituminoase din Rusia- aceasta reprezintă 13% din totalul rezervelor. Bronz din China. 11% din rocă este ascunsă în adâncurile sale.

Majoritatea sunt antracite. În Rusia, raportul dintre cărbunele brun și cărbunele negru este aproximativ același. În SUA predomină tipul de rocă brună, ceea ce reduce importanța depozitelor. În ciuda abundenței de cărbune maro, depozitele din SUA se lovesc nu numai de volum, ci și de scară.

Singurul bazin de cărbune din Apalahia are rezerve de 1.600 de miliarde de tone. În comparație, în cel mai mare bazin al Rusiei, sunt depozitate doar 640 de miliarde de tone de rocă. Vorbim despre depozitul Kuznetsk.

Este situat în regiunea Kemerovo. În Yakutia și Tuva au fost descoperite câteva bazine mai promițătoare. În prima regiune, depozitele au fost numite Elga, iar în a doua - Elegets. Depozitele din Yakutia și Tuva sunt de tip închis. Adică roca nu este la suprafață, la adâncime.

Este necesar să construiți mine, adaosuri, arbori. Se ridică prețul cărbunelui... Dar, amploarea rezervorului merită costul. În ceea ce privește bazinul Kuznetsk, acestea funcționează într-un sistem mixt. Aproximativ 70% din materiile prime sunt extrase din adâncimi hidraulic.

30% din cărbune este extras deschis folosind buldozere. Sunt suficiente dacă roca se află lângă suprafață și straturile de deasupra sunt libere.

Cărbunele este minat și în China. Majoritatea câmpurilor din RPC sunt situate în afara orașelor. Totuși, acest lucru nu a împiedicat unul dintre depozite să provoace inconveniente pentru populația țării. Acest lucru s-a întâmplat în 2010.

Beijingul și-a mărit brusc cererea de cărbune din Mongolia Interioară. Este considerată o provincie a RPC. Atâtea camioane cu mărfuri au pornit pe drum, încât a 110-a autostradă s-a ridicat timp de aproape 10 zile. Blocajul de trafic a început pe 14 august și s-a rezolvat doar pe 25.

Cu toate acestea, nu a fost făcută fără lucrări de drum. Camioanele cu cărbune au înrăutățit situația. Autostrada 110 este un drum național. Deci, nu numai cărbunele a întârziat în tranzit, dar și alte contracte erau în pericol.

Pe internet, puteți găsi videoclipuri în care șoferii care conduceau pe o autostradă chineză în august 2010 raportează că au acoperit secțiunea de 100 de kilometri timp de aproximativ 5 zile.

Ar putea fi util să citiți: