Каменный уголь

Специализированная общеобразовательная школа № 1 им. А.В. Суворова г. Измаила I-III ступеней с углубленным изучением английского языка

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему:

«Каменный уголь»

 

 

 

 

 

Выполнила:

ученица 11-Б  кл.

Ткаченко Маргарита

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Измаил-2013

Каменным углём называют осадочную породу, образующуюся при разложении остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Основные запасы каменного угля, добывающегося в настоящее время, образовались в период палеозоя, около 300-350 миллионов лет назад.

Каменный уголь добывается уже несколько столетий и является одним из наиболее важных полезных ископаемых. Используется в качестве твёрдого топлива.

Каменный уголь состоит из смеси высокомолекулярных ароматических соединений (преимущественно углерода), а также воды и летучих веществ с небольшим количеством примесей. В зависимости от состава угля меняется и количество теплоты, выделяющееся при его сгорании, а также количество образующейся золы. От этого соотношения зависит ценность угля и его месторождений. Для образования полезного ископаемого также необходимо было соблюдение следующего условия: гниющий растительный материал должен был накапливаться быстрее, чем происходило его разложение. Именно поэтому каменный уголь образовывался в основном на древних торфяных болотах, где накапливались углеродные соединения, а доступ кислорода практически отсутствовал. Исходным материалом для возникновения угля является, собственно, сам торф, который также некоторое время использовался в качестве топлива. Уголь же образовался в том случае, если пласты торфа оказывались под другими наносами. Торф при этом спрессовывался, терял газы и воду, в результате чего образовывался уголь. Каменный уголь возникает при залегании пластов торфа на значительной глубине обычно более 3 км. На более значительной глубине образуется антрацит – высший сорт каменного угля. Однако это не означает, что все угольные месторождения расположены на большой глубине. Со временем под действием тектонических процессов различной направленности некоторые пласты испытывали поднятие, в результате чего оказывались ближе к поверхности. От того, на какой глубине находятся угленосные породы, зависит и способ добычи угля. Если уголь залегает на глубине до 100 метров, то добыча обычно ведётся открытым способом. Так называется снятие верхнего слоя земли над месторождением, при котором полезное ископаемое оказывается на поверхности. Для добычи с большой глубины используется шахтовый метод, при котором доступ к полезном ископаемым осуществляется посредством создания специальных подземных ходов – шахт.

В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской  значимостью. К ним относятся  вмещающие породы как сырье для  стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.

Маркировка  угля установлена с целью рационального промышленного использования угля. Угли подразделяются на марки и технологические группы; в основу такого подразделения положены параметры, характеризующие поведение углей в процессе термического воздействия на них.

Марки угля	Буквенное обозначение  марок	Выход летучих  веществ Vг, %	Содержание  углерода Сг, %	Теплота сгорания Qгб, ккал/кг	Отражательная способность в масляной иммерсии, %
Бурые	Б	41 и более	76 и менее	6900-7500	0,30-0,49
Длиннопламенные	Д	39 и более	76	7500-8000	0,50-0,64
Газовые	Г	36	83	7900-8600	0,65-0,84
Жирные	Ж	30	86	8300-8700	0,85-1,14
Коксовые	К	20	88	8400-8700	1,15-1,74
Отощённо-спекающиеся	ОС	15	89	8450-8780	1,75-2,04
Тощие	Т	12	90	7300-8750	2,05-2,49
Антрациты	А	менее 8	91 и более	8100-8750	2,50-6,00

Кроме указанных в  таблице, в некоторых бассейнах  выделяются промежуточные марки:

• газовые жирные (ГЖ)
• коксовые жирные (КЖ)
• коксовые вторые (K2)
• слабоспекающиеся (СС)

Угли подразделяются на технологические группы по спекающей способности; для указания технологической группы к буквенному бозначению марки прибавляется цифра, указывающая низшее значение толщины пластического слоя в данных углях, например Г6, Г17, Ж14 и т.п. По маркировкам углей можно сразу определить их фракцию. Обозначение:

• П – (плита) более 100 мм
• К – (крупный) 50-100 мм
• О – (орех) 25-50 мм
• М – (мелкий) 13-25 мм
• С – (семечка) 6-13 мм
• Ш – (штыб) 0-6 мм
• Р – (рядовой) шахтный 0-200 мм, карьерный 0-300 мм.

Фракция данной марки угля определяется исходя из меньшего значения самой мелкой фракции и большего значения самой крупной фракции, указанной в названии марки угля. Так, например, фракция марки ДКПО (К – 50-100, П – 100+, О – 25-50) составляет 25-100+ мм.

Уголь был первым из используемых человеком видов ископаемого  топлива. Он позволил совершить промышленную революцию, которая в свою очередь  способствовала развитию угольной промышленности, обеспечив её более современной технологией.

В среднем, сжигание одного килограмма этого вида топлива приводит к выделению 2,93 кг CO₂ и позволяет получить 23-27 МДж (6,4-7,5 кВт·ч) энергии или, при КПД 30 % — 2,0 кВт·ч электричества. В 1960 году уголь давал около половины мирового производства энергии, к 1970 году его доля упала до одной трети. Использование угля увеличивается в периоды высоких цен на нефть и другие энергоносители.

Угольная промышленность Украины представлена главным образом предприятиями Донецкого, Львовско-Волынского каменноугольных и Днепровского буроугольного бассейна. Основной базой каменного угля Украины по-прежнему остаётся Донбасс.

На начало 2012 года на Украине  насчитывается 20 угледобывающих компаний и 145 шахт. По добыче угля Украина в 2011 году в Европе (не считая России) занимает второе место после Польши – 76,3 млн. т (в Польше — 81,991 млн. т.). Грузооборот обогащённого угля в 2011 около 75,8 млн. тонн угля (в том числе 12,7 млн. т – импорт обогащённого угля), в том числе:

• 37,0 млн. т энергетика
• 28,9 млн. т металлургия
• 6,9 млн. т экспорт
• 3,0 млн. т другие расходы (в том числе внутренние потребности угледобывающих предприятий).

Помимо традиционного  применения в качестве топлива, каменный уголь используется в качестве сырья для металлургической и химической промышленности.

Продукты переработки  каменного угля разнообразны и широко используются в различных отраслях. Переработка каменного угля производится методом коксования – нагреванием до температуры 1000°С без доступа кислорода.

Таким путем получают коксовый газ, аммиак, каменноугольные  смолы и многочисленные продукты трансформации бензола.

Переработка коксового  газа происходит путем промывки жидкими  промывочными маслами в специальных устройствах – скрубберах с последующей очисткой и повторной ректификацией.

Таким путем получаются толуол, бензол, ксилолы и ряд  других чистых продуктов. Ароматические  углеводороды, включающие нафталин, фенолы, пиридиновые основания, а также кумароновые смолы, применяющиеся широко в производстве лакокрасочной продукции и резиновой промышленности, получают из каменного угля.

В свою очередь из вышеназванных  продуктов получают следующие:

• аммиак – в промышленных холодильных установках является хладагентом;
• толуол дает начало таким продуктам как тротил, сахарин и некоторые красители;
• бензол представляет собой исходное сырье для производства анилиновых красителей, а также фенола;
• фенол, претерпевая многочисленные химические трансформации, дает целый ряд полезных веществ, таких как пластмассы, медикаменты;
• продукты салицилового ряда, взрывчатые вещества (пикриновая кислота), некоторые красящие вещества.

Кроме перечисленного, продукты переработки каменного угля включают многие химические элементы:

• свинец,
• ванадий,
• германий,
• серу,
• цинк и ряд других.

Путем гидрогенизации из него получают жидкое топливо. А продукты сжигания и добычи являются прекрасным сырьем для выработки стройматериалов, абразивов, керамики, огнеупорных материалов.

В металлургии каменный уголь и кокс широко применяются как восстановитель при выплавке железа. В последнее время есть разработки получения из каменного угля такого ценного сырья для современной химической промышленности как циклопентандиен.

В общей сложности  из каменного угля получают более 400 продуктов, цена которых в десятки раз выше цены самого угля.