Le message sur le charbon peut être utilisé pour préparer la leçon. Une histoire sur le charbon pour les enfants peut être complétée par des faits intéressants.
Rapport sur la houille
Le charbon bitumineux est un minéral solide, épuisable et irremplaçable que les humains utilisent pour générer de la chaleur en la brûlant. Selon la classification, il appartient aux roches sédimentaires. Le charbon, en tant que source d'énergie, a commencé à être utilisé dans les temps anciens avec le bois de chauffage.
Comment se forme le charbon bitumineux ?
Le charbon est apparu sur Terre il y a environ 300 à 350 millions d'années, lorsque les fougères arborescentes poussaient de façon luxuriante sur les marécages primitifs et que les premiers gymnospermes ont commencé à apparaître.
On pense que le charbon bitumineux s'est formé à la suite de dépôts de bois. Il y avait des forêts anciennes, dont les arbres s'accumulaient dans les marécages, où, sans oxygène, l'activité des bactéries décomposant les résidus végétaux est réduite à zéro, de la tourbe se forme, puis, lors de l'enfouissement de ces résidus, du charbon se forme sous haute pression et température.
Ainsi, pour la formation du charbon, il faut la présence de tourbe à une profondeur de trois kilomètres. A cette profondeur, une couche de tourbe de vingt mètres se transformera en charbon avec une épaisseur de couche de deux mètres.
Types de charbon
Tous les types de charbon se trouvent dans des veines et leurs emplacements sont appelés bassins houillers. Divers types de charbon sont extraits aujourd'hui.
- Les anthracites sont les nuances les plus dures des grandes profondeurs et ont une température de combustion maximale.
- Charbon bitumineux - une variété de qualités, extraites dans des mines et à ciel ouvert. Il est le plus répandu dans de nombreux domaines de l'activité humaine.
- Lignite - formé à partir des restes de tourbe, le type de charbon le plus jeune. A la température de combustion la plus basse.
Comment est extrait le charbon ?
Auparavant, le charbon bitumineux était simplement collecté aux endroits où le filon remontait à la surface. Cela aurait pu se produire à la suite du déplacement des couches de la croûte terrestre.
Souvent, après des glissements de terrain dans les zones montagneuses, de tels affleurements de dépôts ont été exposés et les gens ont pu accéder à des morceaux de "pierre combustible".
Plus tard, lorsque la première technologie est apparue, le charbon a commencé à être extrait de manière ouverte. Certaines mines de charbon ont été submergées à plus de 300 mètres de profondeur.
Aujourd'hui, grâce à la technologie moderne, les gens descendent à plus de 1000 m de profondeur, où l'on extrait du charbon de haute qualité.
Différents types de charbon peuvent être utilisés pour produire de la chaleur. Lorsqu'il est brûlé, il est libéré en quantités beaucoup plus importantes que celles pouvant être obtenues à partir du bois ou d'autres combustibles solides. Les types de charbon les plus chauds sont utilisés en métallurgie, où des températures élevées sont nécessaires.
De plus, le charbon est une matière première précieuse pour l'industrie chimique. De nombreuses substances nécessaires et utiles en sont extraites.
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Stuart E. Nevins, M.Sc.
Les végétaux accumulés, compactés et recyclés forment une roche sédimentaire appelée charbon. Le charbon n'est pas seulement une source d'une immense valeur économique, mais aussi une race particulièrement attrayante pour l'étudiant en histoire de la Terre. Bien que le charbon représente moins d'un pour cent de toutes les roches sédimentaires de la terre, il est d'une immense valeur pour les géologues basés sur la Bible. C'est le charbon qui donne au géologue chrétien l'un des arguments géologiques les plus solides pour la réalité du déluge mondial de Noé.
Afin d'expliquer la formation du charbon, deux théories ont été proposées. Une théorie populaire soutenue par la plupart des géologues uniformitaristes est que les plantes qui composent le charbon se sont accumulées dans d'énormes marécages d'eau douce ou des tourbières pendant des milliers d'années. Cette première théorie, qui suppose la croissance du matériel végétal à l'endroit de sa découverte, est appelée théorie autochtone .
La deuxième théorie suggère que les veines de charbon ont été accumulées à partir de plantes qui ont été rapidement transportées d'autres endroits et déposées dans des conditions d'inondation. Cette seconde théorie, selon laquelle il y a eu un mouvement de débris végétaux, est appelée théorie allochtone .
Fossiles dans le charbon
Les types de plantes fossiles trouvées dans le charbon sont évidemment ne confirme pas la théorie autochtone... Arbres à boussole fossilisés (par ex. Lépidodendron et Sigillaria) et des fougères géantes (surtout Psaronius) typique des gisements de charbon de Pennsylvanie peuvent avoir une certaine tolérance écologique aux conditions marécageuses, tandis que d'autres plantes fossiles du bassin de Pennsylvanie (par exemple, les conifères Cordaites, prêle géante hivernant Calamites, divers gymnospermes éteints ressemblant à des fougères) en fonction de leur structure de base, les sols bien drainés doivent être préférés aux marécages. De nombreux chercheurs pensent que la structure anatomique des plantes fossiles indique qu'elles poussaient dans des climats tropicaux ou subtropicaux (un argument qui peut être utilisé contre la théorie autochtone), puisque les tourbières modernes sont les plus étendues et ont l'accumulation de tourbe la plus profonde dans les climats plus froids. latitudes. En raison de la capacité d'évaporation accrue du soleil, les régions tropicales et subtropicales modernes sont les plus pauvres en tourbe.
Le charbon contient souvent fossiles marins tels que les fossiles de poissons, les mollusques et les brachiopodes (brachiopodes). Les filons de charbon contiennent des boules de charbon, qui sont des masses arrondies de plantes froissées et incroyablement bien conservées, ainsi que des animaux fossiles (y compris des animaux marins) qui sont étroitement liés à ces filons de charbon. Le petit ver marin annélide, Spirorbis, se trouve généralement attaché aux centrales à charbon en Europe et en Amérique du Nord qui remontent à la période carbonifère. Puisque la structure anatomique des plantes fossiles indique peu qu'elles étaient adaptées aux tourbières marines, la présence d'animaux marins avec des plantes non marines indique que le mélange s'est produit pendant le mouvement, soutenant ainsi le modèle de la théorie allochtone.
Parmi les types de fossiles les plus étonnants trouvés dans les gisements de charbon figurent troncs d'arbres à la verticale, qui sont perpendiculaires au litage, coupent souvent des dizaines de pieds de roche. Ces arbres verticaux se trouvent souvent dans les filons associés aux gisements de charbon et, dans de rares cas, ils se trouvent dans le charbon lui-même. Dans tous les cas, les sédiments doivent s'accumuler rapidement afin de recouvrir les arbres avant qu'ils ne se détériorent et ne tombent.
Combien de temps faut-il pour que les couches sédimentaires se forment? Jetez un œil à cet arbre pétrifié de dix mètres de long, l'un des centaines trouvés dans les mines de charbon de Cookeville, Tennessee, États-Unis. Il commence dans un lit de charbon, monte à travers plusieurs couches et se termine finalement dans un autre lit de charbon. Réfléchissez à ceci : qu'adviendrait-il de la cime d'un arbre au cours des milliers d'années nécessaires (selon l'évolution) à la formation de couches sédimentaires et de filons de charbon ? De toute évidence, la formation de couches sédimentaires et de filons de charbon devait être catastrophique (rapide) afin d'enterrer l'arbre en position verticale avant qu'il ne se décompose et ne tombe. De tels "arbres sur pied" se trouvent à de nombreux endroits sur le sol et à différents niveaux.Malgré l'évidence, de longues périodes de temps (nécessaires à l'évolution) sont coincées entre les couches, pour lesquelles il n'y a aucune preuve.
On pourrait avoir l'impression que ces arbres sont dans leur position de croissance d'origine, mais certaines preuves suggèrent que ce n'est pas du tout le cas, et bien au contraire. Certains arbres traversent les plates-bandes en diagonale et d'autres se trouvent complètement à l'envers. Parfois, des arbres couchés verticalement semblent avoir pris racine en position de croissance dans des strates complètement pénétrées par un deuxième arbre vertical. Les troncs creux des arbres fossiles sont généralement remplis de roches sédimentaires différentes des roches environnantes voisines. La logique appliquée aux exemples décrits indique le mouvement de ces troncs.
Racines fossiles
Le minéral le plus important qui a une incidence directe sur la controverse sur l'origine du charbon est stigmatisation- racine ou rhizome fossile. Stigmarie se trouve le plus souvent dans les filons qui se trouvent sous les filons de charbon et est généralement associé aux arbres verticaux. On croyait que stigmatisationétudié il y a 140 ans par Charles Lyell et D.W. Dawson, dans la séquence du charbon carbonifère en Nouvelle-Écosse, est la preuve sans équivoque que l'usine a poussé à cet endroit particulier.
De nombreux géologues modernes continuent d'insister sur le fait que la stigmatisation est une racine qui s'est formée à cet endroit et qui pénètre dans le sol sous la tourbière houillère. La séquence de charbon de la Nouvelle-Écosse a récemment été réexaminée par N.A. Rupke, qui a trouvé quatre raisons pour origine allochtone de la stigmatisation obtenu sur la base de l'étude des dépôts sédimentaires. Le fossile trouvé est généralement clastique et rarement attaché au puits - cela indique l'orientation préférée de son axe horizontal, qui a été créé à la suite de l'action du courant. De plus, le tronc est rempli de roche sédimentaire qui ne ressemble pas à la roche environnante, et on le trouve souvent à de nombreux horizons dans des strates complètement pénétrées par des arbres verticaux. La recherche de Rupke a jeté de sérieux doutes sur l'explication autochtone populaire pour d'autres strates dans lesquelles stigmatisation.
Cyclotems
Le charbon se trouve généralement dans une séquence de roches sédimentaires appelées cyclotem .Idéalisé Pennsylvanie cyclotem peut avoir des strates déposées dans l'ordre croissant suivant : grès, schiste, calcaire, argile sous-jacente, charbon, schiste, calcaire, schiste. V cyclotem typique en règle générale, il manque une des couches constitutives. Sur chaque site cyclotems chaque cycle de dépôt est généralement répété des dizaines de fois, et chaque dépôt chevauche le dépôt précédent. L'Illinois est cinquante cycles situés successivement, et plus d'une centaine de ces cycles se produisent en Virginie-Occidentale.
Bien que la veine de charbon faisant partie du cyclotems généralement assez mince (généralement un pouce à plusieurs pieds d'épaisseur) la disposition latérale du charbon est incroyable... Une des études stratigraphiques récentes4 a réalisé la relation entre les gisements de charbon : Broken Arrow (Oklahoma), Crowberg (Missouri), Whitebrest (Iowa), Colchester Number 2 (Illinois), Koal IIIa (Indiana), Shultztown (Western Kentucky), Princess Numéro 6 (Eastern Kentucky) et Lower Kittanning (Ohio et Pennsylvanie). Ils forment tous une immense veine de charbon qui s'étend sur cent mille kilomètres carrés dans le centre et l'est des États-Unis. Aucun marais moderne n'a une superficie qui se rapproche de la taille des gisements de charbon de Pennsylvanie.
Si le modèle autochtone de formation du charbon est correct, alors des circonstances très inhabituelles ont dû prévaloir. L'ensemble de la zone, comprenant souvent des dizaines de milliers de kilomètres carrés, devrait simultanément s'élever au-dessus du niveau de la mer pour que le marais s'accumule, puis il devrait couler pour être inondé par l'océan. Si les forêts fossiles s'élevaient trop haut au-dessus du niveau de la mer, le marais et son eau antiseptique, nécessaire à l'accumulation de tourbe, s'évaporeraient tout simplement. Si, lors de l'accumulation de tourbe, la mer devait envahir le marais, les conditions de la mer détruiraient les plantes et autres dépôts sédimentaires et la tourbe ne se déposerait pas. Ensuite, selon le modèle populaire, la formation d'une épaisse couche de charbon indiquerait un équilibre incroyable sur plusieurs milliers d'années entre le taux d'accumulation de tourbe et l'élévation du niveau de la mer. Cette situation semble la plus improbable, surtout si l'on se souvient que le cyclotem se répète dans une section verticale des centaines de fois voire plus. Ou peut-être que ces cycles s'expliquent le mieux par l'accumulation qui s'est produite lors de la montée et de la chute successives des eaux de crue ?
Schiste argileux
En ce qui concerne les cyclotems, le plus intéressant est l'argile sous-jacente. L'argile sous-jacente est une couche molle d'argile qui ne ressemble pas à une veine et se trouve souvent sous une veine de charbon. De nombreux géologues pensent qu'il s'agit du sol fossile sur lequel le marais existait. La présence d'argile sous-jacente, surtout lorsqu'elle s'y trouve stigmatisation, est souvent interprété comme assez de preuves origine autochtone des centrales à charbon.
Cependant, des recherches récentes ont remis en question l'interprétation de l'argile sous-jacente en tant que sol fossile. Aucune caractéristique de sol similaire à celle du sol moderne n'a été trouvée dans l'argile sous-jacente. Certains minéraux trouvés dans le sol sous-jacent ne sont pas les types de minéraux que l'on trouverait dans le sol. Au contraire, les argiles sous-jacentes ont généralement une stratification rythmique (tout en bas il y a un matériau granulaire plus gros) et des signes de formation de flocons d'argile. Ce sont des caractéristiques simples des roches sédimentaires qui se formeraient dans n'importe quelle couche qui s'accumule dans l'eau.
De nombreuses couches de charbon ne recouvrent pas les argiles sous-jacentes et il n'y a aucun signe d'existence du sol. Dans certains cas, les filons de charbon chevauchent du granit, de l'ardoise, du calcaire, du conglomérat ou d'autres roches qui ne ressemblent pas au sol. L'argile de base sans veine de charbon sus-jacente est courante, ainsi que les argiles de base recouvrant souvent une veine de charbon. L'absence de sols reconnaissables sous les filons de charbon indique qu'aucun type de végétation luxuriante ne pouvait pousser ici et soutient l'idée que des plantes formant du charbon ont été déplacées ici.
Charbon
L'étude de la structure microscopique et de la structure de la tourbe et du charbon aide à comprendre l'origine du charbon. A. D. Cohen a lancé une étude structurelle comparative de la tourbe autochtone moderne formée à partir de mangroves et de la tourbe côtière allochtone moderne rare du sud de la Floride. La plupart des tourbes autochtones contenaient des fragments de plantes qui avaient une orientation désordonnée avec une matrice prédominante de matériaux plus fins, tandis que la tourbe allochtone avait une orientation formée par des écoulements d'eau avec des axes allongés de fragments de plantes, qui étaient généralement situés parallèlement à la surface côtière avec une absence caractéristique de matériau plus fin.matrice. Les débris végétaux mal triés dans les tourbes autochtones avaient une structure grossière en raison de la masse de racines entrelacées, tandis que la tourbe autochtone avait des microcouches caractéristiques en raison de l'absence de racines incarnées.
En menant cette recherche, Cohen a noté : "Au cours de l'étude de la tourbe allochtone, une particularité a été révélée, à savoir que les sections verticales de ce matériau, réalisées à l'aide d'un microtome, ressemblaient plus à de fines sections de charbon qu'à n'importe quel échantillon autochtone étudié."... Cohen a attiré l'attention sur le fait que les caractéristiques de cette tourbe autochtone (orientation de fragments allongés, structure granulaire triée avec une absence générale de matrice plus fine, microcouche sans structure racinaire enchevêtrée) sont également caractéristiques des charbons carbonifères!
Des morceaux de charbon
L'une des caractéristiques externes les plus impressionnantes du charbon est la présence de gros blocs. Depuis plus d'un siècle, ces gros morceaux ont été trouvés dans les filons de charbon du monde entier. P.Kh. Price a mené une étude dans laquelle il a examiné de grands blocs du gisement de charbon de Sewell, situé en Virginie-Occidentale. Le poids moyen des 40 rochers collectés était de 12 livres et le plus gros rocher pesait 161 livres. La plupart des rochers étaient des roches volcaniques ou métamorphiques, contrairement à tous les autres affleurements de Virginie-Occidentale... Price a suggéré que de gros rochers auraient pu se faufiler dans les racines des arbres et être transportés ici de loin. Ainsi, la présence de gros blocs dans le charbon soutient le modèle allochtone.
coalisation
La controverse sur la nature du processus de conversion de la tourbe en charbon dure depuis de nombreuses années. Une théorie existante suggère qu'il est temps est le facteur principal du processus de houillage. Cependant, cette théorie a perdu de sa popularité car il a été constaté qu'avec le temps, il n'y a pas d'augmentation systématique du stade métamorphique du charbon. Il existe plusieurs incohérences apparentes : les lignites, qui constituent le stade le plus bas du métamorphisme, se produisent dans certaines des plus anciennes strates houillères, tandis que les anthracites, qui représentent le degré le plus élevé de métamorphisme houiller, se produisent dans les jeunes strates.
La deuxième théorie concernant le processus de conversion de la tourbe en charbon suggère que le facteur principal dans le processus de métamorphisme du charbon est pression... Cependant, cette théorie est réfutée par de nombreux exemples géologiques dans lesquels le stade de métamorphisme du charbon n'augmente pas dans les veines fortement déformées et plissées. De plus, des expériences en laboratoire montrent que l'augmentation de la pression peut en fait ralentir transformation chimique de la tourbe en charbon.
La troisième théorie (de loin la plus populaire) suggère que le facteur le plus important dans le processus de métamorphisme du charbon est Température... Des exemples géologiques (intrusions volcaniques dans les filons de charbon et incendies souterrains dans les mines) montrent que des températures élevées peuvent provoquer une coalification. Des expériences en laboratoire ont également été assez réussies pour confirmer cette théorie. Une expérience menée à l'aide d'un processus de chauffage rapide a produit une substance semblable à l'anthracite en quelques minutes seulement, la majeure partie de la chaleur étant générée par la transformation du matériau cellulosique. Ainsi, le métamorphisme du charbon ne nécessite pas des millions d'années d'exposition à la chaleur et à la pression - il peut se former à la suite d'un chauffage rapide.
Conclusion
Nous voyons que de nombreuses preuves corroborantes prouvent fortement la véracité de la théorie allochtone et confirment l'accumulation de plusieurs gisements de charbon pendant le déluge de Noé. Arbres fossiles verticaux dans les lits de charbon confirmer l'accumulation rapide résidus végétaux. Les animaux marins et les plantes terrestres (plutôt que les marais) trouvés dans le charbon impliquent un mouvement. La microstructure de nombreux filons de charbon a une orientation spécifique des particules, une structure de grains classés et de microcouches, qui indique le mouvement (plutôt que la croissance sur le lieu d'occurrence) de la matière végétale. Les gros morceaux présents dans le charbon témoignent des processus de mouvement. L'absence de sol sous de nombreuses veines de charbon confirme le fait que les centrales à charbon flottaient avec le courant. Il a été démontré que le charbon forme des portions systématiques et typiques cyclotem, qui évidemment, comme d'autres roches, ont été déposés par l'eau. Des expériences pour étudier l'évolution de la matière végétale montrent qu'il ne faut pas des millions d'années pour former de l'anthracite, qui ressemble au charbon - il peut se former rapidement sous l'influence de la chaleur.
Liens
* Professeur de géologie et d'archéologie, College of Christian Heritage, El Cajon, Californie.
Le bois est utilisé depuis longtemps pour chauffer les maisons, mais pour continuer à brûler, il est nécessaire de remettre des bûches encore et encore. Avec le développement de l'industrie charbonnière, de plus en plus de personnes ont commencé à utiliser du charbon : il donne plus de chaleur, brûle plus longtemps. Avec la pose correcte du four, une partie du charbon, versé dans la chaudière le soir, maintiendra une température stable tout au long de la nuit.
L'histoire de la formation du charbon et de ses types
L'ensemble du processus de formation du charbon peut être divisé en deux étapes principales : la formation de la tourbe et le processus même de houillage - la transformation de la tourbe en charbon.
La tourbe s'est formée sur de vastes étendues recouvertes d'eau provenant de restes végétaux de divers degrés de décomposition. Certaines plantes ont complètement pourri jusqu'à un état gélatineux et d'autres ont conservé leur structure cellulaire. Leurs restes se sont accumulés au fond des réservoirs, qui se sont progressivement transformés en marécages. L'absence d'oxygène est une condition préalable à la formation de tourbe. Il y avait peu d'oxygène sous la colonne d'eau; lors de la décomposition des résidus, du sulfure d'hydrogène, du méthane et du dioxyde de carbone ont été libérés, ce qui a contribué à la solidification des résidus. De la tourbe s'est formée.
Mais toutes les tourbières n'ont pas été converties au charbon. Le processus de coalification nécessite : une pression élevée, une température élevée et une longue période de temps. Selon la présence de ces conditions, si oui ou non la formation de charbon a eu lieu. Au début, la tourbe était transportée par des roches sédimentaires, ce qui augmentait la pression et la température à l'intérieur de la couche de tourbe. Dans de telles conditions, la lignite s'est formée - la première étape de la houillage. Dans certaines zones, un déplacement de filon s'est produit, à la suite duquel les filons de lignite se sont affaissés (certains des gisements découverts sont situés à une profondeur de plus de 6 000 mètres). À certains endroits, ces processus se sont accompagnés d'une montée de magma et d'éruptions volcaniques. La haute pression, le manque d'oxygène et les températures élevées ont contribué au fait que l'humidité et les gaz naturels du lignite sont devenus de moins en moins de carbone, de plus en plus. Au fur et à mesure que l'eau et les gaz se sont déplacés, la lignite s'est transformée en bitume, puis, en présence d'une température élevée, en anthracite. La principale différence entre la lignite et la houille : la lignite contient plus d'humidité et de gaz naturels et moins de carbone, ce qui affecte la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion.
Aujourd'hui, l'âge des gisements de charbon est déterminé par les vestiges végétaux. La plus ancienne remonte à la période carbonifère (il y a 345-280 millions d'années). Au cours de cette période, la plupart des bassins houillers d'Amérique du Nord (est et centre des États-Unis), du centre et de l'ouest de l'Europe, de l'Afrique australe, de la Chine et de l'Inde se sont formés. En Eurasie, la plupart des gisements de charbon se sont formés au Permien, certains des petits bassins houillers d'Europe remontent au Trias. L'activité de formation de charbon augmente vers la fin du Jurassique et au Crétacé. À cette époque, des gisements se sont formés en Europe orientale, dans les montagnes Rocheuses d'Amérique, en Indochine et en Asie centrale. Plus tard, principalement des charbons bruns et des dépôts de tourbe se sont formés.
Types de charbon
Le charbon est classé en fonction de l'humidité, du gaz naturel et de la teneur en carbone. Au fur et à mesure que la quantité de carbone augmente, son pouvoir calorifique augmente. Moins il y a d'humidité et de substances volatiles (gaz), mieux il tolère le stockage et le transport.
Lignite- charbon de la première étape de houillage. Il diffère du lignite par une plus petite quantité d'eau (45 %) dans sa composition et par un plus grand dégagement de chaleur. La structure est fibreuse, la couleur va du brun au noir (qualité supérieure). Il est le plus souvent utilisé dans l'industrie électrique (dans les centrales thermiques) pour le chauffage des maisons privées, il est rarement utilisé, car il est mal stocké et a un faible pouvoir calorifique dans les poêles conventionnels.
Charbon subbitomineux- couleur noire, structure fibreuse moins prononcée, pouvoir calorifique supérieur par rapport au lignite, teneur en humidité inférieure (30%). Lorsqu'il est transporté, il s'effrite et s'érode à l'air libre. Lorsqu'il est brûlé, il émet 5-6 kW/kg. Il est utilisé aussi bien dans le secteur de l'énergie que dans l'habitat et les services collectifs pour le chauffage.
Charbon bitumineux il a le pouvoir calorifique le plus élevé, ne perd pas ses qualités pendant le transport et le stockage. Dégage 7-9 kW / kg de chaleur lors de la combustion. Certains de ses types sont utilisés pour la cokéfaction.
Anthracite- charbon noir. Il a la teneur en hydrocarbures la plus élevée. Il est difficile de l'enflammer, mais il brûle longtemps et sans suie, dégage une grande quantité de chaleur (plus de 9 kW/kg). C'est l'anthracite qui est le plus souvent utilisé pour le chauffage.
Quel charbon est utilisé pour le chauffage
En Russie et dans les pays de la CEI, il existe un système adopté en 1988. Le charbon est classé selon GOST 25543-88, qui est divisé en 7 catégories. Seuls quelques-uns sont utilisés pour le chauffage :
Charbon à flamme longue (D). Il tire son nom du long processus de combustion avec dégagement d'une grande quantité de chaleur (5600-5800 kcal / kg). Pour son allumage et sa combustion, aucun soufflage spécial n'est requis, c'est pourquoi les charbons à longue flamme sont souvent utilisés dans les chaudières domestiques à combustible solide. Selon la taille, il arrive :
- WPC - grande dalle - taille des pièces 50-200 mm;
- ДПКО - poing-écrou de dalle - taille des pièces 25-100 mm;
- PO - noyer - 26-50 mm;
- DM - petit - dimensions 13-25 mm;
- DS - graine - 6-13 mm;
- DR - Privé - pas de tailles standard.
Le charbon à longue flamme est optimal pour le chauffage : la flamme est longue (semblable au "donner" du bois), beaucoup de chaleur est générée, allumée et brûle facilement - pour une combustion normale, un tirage naturel suffit. Son coût relativement bas, combiné à d'excellentes caractéristiques, a déterminé la popularité de cette marque de charbon. Il est acheté non seulement pour chauffer des maisons privées, mais également pour les chaufferies des établissements d'enseignement et de médecine. De plus, le carburant de n'importe quelle fraction est utilisé : du grand "K" au petit "M".
Gaz à flamme longue (DG). Diffère du grade D par un pouvoir calorifique supérieur. Toutes les fractions sont utilisées pour chauffer des maisons privées: de "grande" à "privée". Plus exigeantes que les conditions de stockage à longue flamme, car plus intensément altéré.
Anthracite (A). Il émet beaucoup de corps, a une faible teneur en cendres (résidus de cendres 10%), brûle longtemps et uniformément, la fumée lors de la combustion est blanche (toutes les autres marques "donnent" une fumée noire). Malgré les tarifs élevés, il est impossible de le recommander définitivement pour le chauffage des maisons individuelles : l'anthracite a un coût élevé et est difficile à allumer.
Dans certains cas, ils achètent des charbons maigres "T", gras "Zh" ou peu agglomérants "SS". Les autres classes sont principalement destinées à un usage industriel. Ils sont utilisés dans l'électrotechnique et la métallurgie, certaines marques sont utilisées pour la cokéfaction et l'enrichissement. Lors du choix du charbon, vous devez faire attention non seulement à ses caractéristiques, mais également au coût de livraison. Si la flamme longue ou l'anthracite n'est pas vendue dans votre région, vous devrez probablement vous contenter de ce qui est sur le marché. Il faut aussi être attentif aux préconisations des fabricants de votre chaudière : les documents indiquent généralement les marques pour lesquelles le matériel a été conçu. Ils devraient être utilisés.
Pour augmenter le confort et afin d'économiser de l'argent, de nombreuses personnes préfèrent avoir plusieurs fractions : il est plus pratique de la faire fondre avec la fraction "noix" ou "grosse", et de remplir la "graine" pour une longue combustion. Pour les périodes les plus froides, une certaine quantité d'anthracite est stockée, qui, bien que difficile à enflammer, brûle longuement et chaudement dans une chaudière préchauffée.
Les charbons à coke et valorisés sont spécialement traités pour augmenter le pouvoir calorifique. Ces types sont utilisés dans la métallurgie et l'ingénierie énergétique. Pour les chaudières domestiques, un tel combustible ne convient pas : en raison de la température de combustion trop élevée, le poêle peut éclater.
Si vous écoutez des personnes expérimentées, elles disent que le meilleur effet est donné par la séquence suivante de versement de combustible dans la chaudière : faire fondre avec une longue flamme, puis ajouter de l'anthracite de la fraction "noix" - elle brûle longtemps, vous donnez beaucoup de chaleur et la nuit, ajoutez des "graines" au poêle, qui brûleront jusqu'au matin.
L'ordre d'allumage des poêles en briques est conseillé différemment : le poêle est fondu avec du bois, lorsqu'il est bien allumé, recouvert d'une "graine" ou (le souffleur et le volet s'ouvrent pour une meilleure alimentation en oxygène). S'il y a beaucoup de poussière dans la graine, elle peut être humidifiée avec de l'eau - de cette façon, elle s'enflamme plus facilement. Lorsque le four est suffisamment chaud, le poing peut être utilisé.
Qu'est-ce que le charbon de bois et à quoi sert-il
Le charbon de bois est utilisé par l'homme depuis des milliers d'années : il a été trouvé lors de fouilles dans les colonies d'hommes des cavernes. Il est peu probable qu'ils l'aient fabriqué eux-mêmes, ils l'ont plutôt collecté sur des incendies ou ont sauvé les restes d'incendies, mais, apparemment, ils connaissaient ses propriétés et savaient comment l'utiliser.
Aujourd'hui, dans notre pays, ce type de combustible est principalement utilisé pour la cuisson : il est utilisé dans les barbecues et les barbecues, et est utilisé dans les incendies. Parfois, ils sont utilisés pour les cheminées: il brûle longtemps, génère beaucoup de chaleur (7800 KC / kg) et il ne se forme presque pas de fumée et de suie. Les cendres restantes sont un excellent engrais et sont utilisées pour fertiliser les terres forestières ou les champs agricoles. La cendre de charbon est également utilisée pour la production d'engrais.
Dans l'industrie, le charbon de bois est utilisé pour faire fondre la fonte. Pour produire une tonne d'alliage, seule 0,5 tonne de ce carburant est nécessaire. Dans le même temps, la fonte gagne en résistance à la corrosion et en résistance. Le charbon est utilisé comme fondant dans la fusion du laiton, du bronze, du cuivre, du manganèse, du zinc et du nickel. Il est utilisé pour fabriquer des lubrifiants solides pour la construction mécanique, utilisé pour le meulage dans la fabrication d'instruments et l'impression, etc. Les filtres à usages divers sont fabriqués à partir de charbon de bois.
Aujourd'hui, le charbon de bois commence à être perçu comme une alternative aux combustibles traditionnels : contrairement au charbon, au pétrole et au gaz, il fait partie des matières renouvelables. De plus, les technologies modernes permettent d'obtenir du charbon de bois même à partir de déchets industriels : à partir de sciures, poussières, arbustes, etc. Les briquettes sont formées à partir de ces matières premières broyées, qui donnent 1,5 fois plus de chaleur que le charbon de bois ordinaire. Dans ce cas, la chaleur est libérée pendant une période plus longue et la chaleur est uniforme.
Comment est fabriqué le charbon de bois
Jusqu'au 20ème siècle, le charbon de bois était obtenu en brûlant du bois ou des tas de forme particulière. Du bois y était déposé, recouvert de terre et incendié à travers des trous spéciaux. Cette technologie est généralement disponible et est encore utilisée dans certains pays. Mais il a une faible efficacité : 1 kg de charbon prend jusqu'à 12 kg de bois, de plus, il est impossible de contrôler la qualité du charbon de bois obtenu. L'étape suivante dans le développement de la combustion du charbon était l'utilisation de tuyaux dans les fours à terre. Cette amélioration a augmenté l'efficacité du processus : 8 kg de bois ont été consommés par kilogramme.
Dans les incinérateurs à charbon modernes, 3 à 4 kg de matières premières sont consommés par kilogramme de produit. Dans le même temps, une grande attention est accordée au respect de l'environnement du processus : lors de la production de charbon de bois, beaucoup de fumée, de suie et de gaz nocifs sont émis dans l'atmosphère. Les installations modernes captent les gaz émis, les envoient dans des chambres spéciales, où ils sont utilisés pour chauffer le four à la température de cokéfaction.
La transformation du bois en charbon de bois s'effectue dans une atmosphère sans oxygène à haute température (réaction de pyrolyse). L'ensemble du processus est divisé en trois étapes:
- à 150 ° C, l'humidité est retirée du bois;
- à 150-350 o C, le dégagement de gaz et la formation de produits organiques ;
- à 350-550 environ C, les résines et les gaz non condensables sont séparés.
Selon GOST, le charbon de bois est divisé en plusieurs qualités selon le type de bois utilisé :
- A - bois dur ;
- B - feuillus durs et mous, conifères (o).
Grades B et C - le plus souvent, il s'agit de briquettes de charbon de bois, pour la fabrication desquelles des entreprises de traitement des déchets de bois sont utilisées. C'est un excellent type de biocarburant, utilisé depuis longtemps en Europe pour le chauffage et même dans les centrales électriques : lorsqu'ils brûlent, il ne se forme pas de composés soufrés (il n'y a pas de soufre dans le charbon de bois), et les hydrocarbures sont contenus en quantités minimes. En utilisant la technologie des ancêtres, vous pouvez brûler du charbon pour vos propres besoins par vous-même. ...
Il y a près de 200 ans, le brillant scientifique russe M.V. Lomonosov expliquait à juste titre la formation de charbon fossile à partir de résidus végétaux de la même manière que la tourbe se forme aujourd'hui. Lomonosov a également souligné les conditions nécessaires à la transformation de la tourbe en charbon : la décomposition de la végétation « sans air libre », la température élevée à l'intérieur de la Terre et la « charge du toit », c'est-à-dire la pression des roches.
Il faut beaucoup de temps pour que la tourbe se transforme en charbon. La tourbe s'accumule dans le marais et, d'en haut, le marais est envahi par de plus en plus de couches de plantes. En profondeur, la tourbe est en constante évolution. Les composés chimiques complexes qui composent les plantes se décomposent en des composés plus simples. Une partie se dissout et est emportée par l'eau, l'autre passe à l'état gazeux : dioxyde de carbone et gaz léger - méthane (le même gaz brûle dans nos poêles). Les champignons et les bactéries qui habitent toutes les tourbières jouent un rôle important dans la formation du charbon. Ils aident à décomposer les tissus végétaux. Au cours de ces changements dans la tourbe, la substance la plus persistante, le carbone, s'y accumule. En se transformant, la tourbe devient de plus en plus riche en carbone.
L'accumulation de carbone dans la tourbe se produit sans oxygène, sinon le carbone, combiné à l'oxygène, se transformerait complètement en dioxyde de carbone et s'évaporerait. Les couches de tourbe qui en résultent sont d'abord isolées de l'oxygène de l'air par l'eau qui les recouvre, puis par les couches de tourbe nouvellement formées.
C'est ainsi que se déroule progressivement le processus de conversion de la tourbe en charbon fossile. Il existe plusieurs principaux types de charbon fossile : lignite, lignite, charbon bitumineux, anthracite, tourbière, etc.
Le plus semblable à la tourbe est le lignite - lignite en vrac, d'origine pas très ancienne. Elle montre clairement des restes de plantes, principalement du bois (d'où le nom même de "lignite", qui signifie "en bois"). Le lignite est une tourbe boisée. Dans les tourbières modernes de la zone tempérée, la tourbe est formée principalement de mousse de tourbe, de carex et de roseaux, mais dans la zone subtropicale du globe, par exemple, dans les tourbières forestières de Floride aux États-Unis, de la tourbe ligneuse se forme également, très semblable au lignite fossile.
Avec une décomposition et une altération plus sévères des résidus végétaux, la lignite est créée. Sa couleur est brun foncé ou noire; il est plus fort que le lignite, les restes de bois sont moins fréquents et plus difficiles à discerner. Lorsqu'il est brûlé, le lignite donne plus de chaleur que le lignite, car il est plus riche en carbone. Le lignite ne se transforme pas toujours en pierre avec le temps. On sait que le lignite du bassin de la région de Moscou a le même âge que le charbon du versant ouest de l'Oural (bassin Kizelovsky). Le processus de transformation du lignite en pierre ne se produit que lorsque des couches de lignite s'enfoncent dans des horizons plus profonds de la croûte terrestre ou que des processus de formation de montagnes se produisent. Pour transformer la lignite en pierre ou en anthracite, il faut une température très élevée et une grande pression dans les entrailles de la Terre. Dans le charbon, les restes de plantes ne sont visibles qu'au microscope ; il est lourd, brillant et souvent très résistant. Certains types de charbon bitumineux sont cokés eux-mêmes ou avec d'autres types, c'est-à-dire qu'ils sont transformés en coke.
La plus grande quantité de carbone est contenue dans le charbon noir brillant - anthracite. Il est possible d'y trouver des restes de plantes uniquement au microscope. Lorsqu'il est brûlé, l'anthracite produit plus de chaleur que tous les autres types de charbon.
Boghead - charbon noir dense avec une surface de fracture concave; la distillation sèche donne une grande quantité de goudron de houille - une matière première précieuse pour l'industrie chimique. Boghead est formé d'algues et de sapropelle.
Plus le charbon reste longtemps dans les veines de la terre et plus il est soumis à la pression et à la chaleur profonde, plus il contient de carbone. L'anthracite contient environ 95% de carbone, la lignite - environ 70% et la tourbe - de 50 à 65%.
Dans le marais, où la tourbe s'accumule initialement, l'argile, le sable et divers solutés s'entendent généralement avec l'eau. Ils forment des impuretés minérales dans la tourbe, qui restent ensuite dans le charbon. Ces impuretés forment souvent des couches intermédiaires qui divisent la veine de charbon en plusieurs couches. L'impureté contamine le charbon et le rend difficile à extraire.
Lorsque le charbon est brûlé, toutes les impuretés minérales restent sous forme de cendres. Plus le charbon est bon, moins il doit y avoir de cendres. Dans les bonnes qualités de charbon, ce n'est que de quelques pour cent, mais parfois la quantité de cendres atteint 30 à 40 %. Si les cendres sont supérieures à 60%, le charbon ne brûle pas du tout et ne convient pas comme combustible.
Les filons de charbon diffèrent non seulement par leur composition, mais aussi par leur structure. Parfois, toute l'épaisseur de la couche est constituée de charbon pur. Cela signifie qu'il s'est formé dans une tourbière, où l'eau contaminée par l'argile et le sable n'a presque pas pu pénétrer. Ce charbon peut être brûlé immédiatement. Le plus souvent, les filons de charbon alternent avec des couches argileuses ou sableuses. Ces filons de charbon sont appelés complexes. En eux, par exemple, il y a souvent 10-15 couches d'argile, de plusieurs centimètres d'épaisseur, par couche de 1 m d'épaisseur, tandis que le charbon pur ne représente que 60-70 cm; cependant, le charbon peut être de très bonne qualité.
Pour obtenir du combustible à partir de charbon à faible teneur en impuretés étrangères, le charbon est enrichi. De la mine, la roche est immédiatement envoyée à l'usine de traitement. Là, la roche extraite dans la mine est broyée en petits morceaux dans des machines spéciales, puis tous les morceaux d'argile sont séparés du charbon. L'argile étant toujours plus lourde que le charbon, le mélange de charbon et d'argile est lavé avec un jet d'eau. La force du jet est choisie de telle sorte qu'il transporte le charbon, et l'argile plus lourde resterait en dessous. Ensuite, l'eau avec du charbon est passée à travers une grille fine. L'eau s'écoule et le charbon, déjà propre, dépourvu de particules d'argile, s'accumule à la surface de la grille. Un tel charbon est appelé raffiné. Il restera très peu de cendres dedans. Il arrive que les cendres du charbon ne soient pas une impureté nocive, mais un minéral utile. Ainsi, par exemple, la boue argileuse mince, apportée dans le marais par les ruisseaux et les rivières, forme souvent des intercalaires d'argile réfractaire précieuse. Il est spécialement développé ou collecté à partir des cendres laissées après la combustion du charbon, puis utilisé pour fabriquer de la porcelaine et d'autres produits. Parfois, le charbon se trouve dans les cendres.
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Cet article fournit des informations sur une roche sédimentaire intéressante qui est une source de grande importance économique. Cette roche, étonnante dans son histoire d'origine, est appelée "charbon". Son éducation est assez curieuse. Il convient de noter que, malgré le fait que cette race représente moins d'un pour cent de toutes les roches sédimentaires existant sur terre, elle revêt une grande importance dans de nombreux domaines de la vie humaine.
informations générales
Comment s'est formé le charbon bitumineux ? Sa formation comprend de nombreux processus se produisant dans la nature.
Le charbon est apparu sur Terre il y a environ 350 millions d'années. Pour le dire simplement, cela s'est passé comme suit. Les troncs d'arbres, tombant dans l'eau avec d'autres végétaux, ont progressivement formé d'énormes couches de masse organique non décomposée. L'accès limité à l'oxygène n'a pas permis à ce gâchis de se décomposer et de pourrir, qui s'est progressivement enfoncé de plus en plus sous son poids. Pendant longtemps et en relation avec le déplacement des couches de la croûte terrestre, ces couches se sont rendues à une profondeur considérable, où, sous l'influence des températures élevées et des hautes pressions, cette masse s'est transformée en charbon.
Ci-dessous, nous examinerons de plus près l'apparition du charbon bitumineux, dont la formation est très intéressante et curieuse.
Types de charbon
Différents types de charbon sont extraits des gisements de charbon modernes du monde :
1. Anthracite. Ce sont les variétés les plus dures, extraites de grandes profondeurs et ont les températures de combustion les plus élevées.
2. Charbon bitumineux. Beaucoup de ses variétés sont extraites à ciel ouvert et dans des mines. Ce type est le plus répandu dans les domaines de l'activité humaine.
3. Lignite. C'est l'espèce la plus jeune formée à partir de résidus de tourbe et a la température de combustion la plus basse.
Toutes ces formes de charbon sont déposées dans des veines et les lieux de leur accumulation sont appelés bassins houillers.
Théories de l'origine du charbon
Qu'est-ce que le charbon bitumineux? En termes simples, cette roche sédimentaire est accumulée, compactée et transformée en végétaux au fil du temps.
Il existe deux théories, dont la plus populaire est celle soutenue par de nombreux géologues. C'est comme suit : les plantes qui composent le charbon s'accumulent dans les grands marécages de tourbe ou d'eau douce depuis plusieurs milliers d'années. Cette théorie suppose la croissance de la végétation à l'endroit où se trouvent les roches et est dite « autochtone ».
Une autre théorie est basée sur le fait que les veines de charbon se sont accumulées à partir de plantes transférées d'autres endroits, qui se sont déposées dans une nouvelle zone dans des conditions d'inondation. En d'autres termes, le charbon provenait des débris végétaux transportés. La deuxième théorie est dite allochtone.
Dans les deux cas, la source de formation du charbon est les usines.
Pourquoi cette pierre brûle-t-elle ?
Le principal élément chimique du charbon doté de propriétés utiles est le carbone.
Selon les conditions de formation, les processus et l'âge des filons, chaque gisement de charbon contient son propre pourcentage de carbone. Cet indicateur détermine la qualité du combustible fossile, puisque le niveau de transfert de chaleur est directement lié à la quantité de carbone oxydé lors de la combustion. Plus la chaleur de combustion d'une roche donnée est élevée, plus elle convient comme source de chaleur et d'énergie.
Qu'est-ce que le charbon bitumineux pour les gens du monde entier? Tout d'abord, c'est le meilleur carburant adapté aux différentes sphères de la vie.
À propos des fossiles dans le charbon
Les espèces végétales fossiles trouvées dans le charbon ne soutiennent pas la théorie d'origine autochtone. Pourquoi? Par exemple, les arbres lymphatiques et les fougères géantes, caractéristiques des gisements de charbon de Pennsylvanie, pouvaient pousser dans des conditions marécageuses, tandis que d'autres plantes fossiles du même bassin (conifère ou prêle géante, etc.) préféraient des sols plus secs, plutôt que des endroits marécageux. . Il s'avère qu'ils ont été en quelque sorte transférés dans ces endroits.
Comment est né le charbon bitumineux ? L'éducation dans la nature est incroyable. Dans le charbon, on trouve aussi souvent des fossiles marins : mollusques, poissons et brachiopodes (ou brachiopodes). Dans les filons de charbon, il y a aussi des boules de charbon (des masses arrondies et froissées de plantes et d'animaux fossiles parfaitement conservés, y compris marins). Par exemple, le petit ver annélide marin se trouve couramment attaché aux plantes dans les charbons d'Amérique du Nord et d'Europe. Ils appartiennent à la période carbonifère.
La présence d'animaux marins dans des roches sédimentaires houillères entrecoupées de plantes non marines indique qu'ils se sont mélangés au cours du mouvement. Des processus étonnants et longs ont eu lieu dans la nature avant que le charbon bitumineux ne soit finalement formé. Son éducation confirme ainsi la théorie allochtone.
Des trouvailles incroyables
Les découvertes les plus intéressantes dans les couches de charbon sont des troncs d'arbres couchés verticalement. Ils traversent souvent d'énormes strates rocheuses perpendiculaires à la couche de charbon. Les arbres dans cette position verticale se trouvent souvent dans les filons associés aux gisements de charbon, et un peu moins souvent dans le charbon lui-même. Beaucoup sont d'avis sur le mouvement et les troncs d'arbres.
Étonnamment, les sédiments doivent s'être accumulés si rapidement pour couvrir ces arbres avant qu'ils ne se décomposent (pourrissent) et ne tombent.
Voici une histoire assez intéressante de la formation d'une roche appelée charbon. La formation de telles couches dans les entrailles de la terre est une raison pour de nouvelles recherches à la recherche de réponses à de nombreuses questions.
D'où viennent les morceaux de charbon ?
Une caractéristique externe impressionnante du charbon est qu'il contient d'énormes morceaux. Ces gros blocs ont été retrouvés dans les filons de charbon de nombreux gisements depuis plus d'un siècle. Le poids moyen des 40 rochers collectés dans le gisement de charbon de Virginie-Occidentale était d'environ 12 livres, le plus gros étant de 161 livres. De plus, beaucoup d'entre eux étaient des roches métamorphiques ou volcaniques.
Le chercheur Price a émis l'hypothèse qu'ils auraient pu être transportés de loin vers un bassin houiller en Virginie, s'entrelaçant dans les racines des arbres. Et cette conclusion soutient également le modèle allochtone de la formation du charbon.
Conclusion
De nombreuses études prouvent la véracité de la théorie allochtone de la formation du charbon : la présence de restes d'animaux et de plantes terrestres et marins implique leur mouvement.
En outre, des études ont montré que le métamorphisme de cette roche ne nécessite pas une exposition prolongée (des millions d'années) à la pression et à la chaleur - elle peut également se former à la suite d'un réchauffement rapide. Et les arbres situés à la verticale dans les sédiments houillers confirment l'accumulation assez rapide de vestiges végétaux.
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