A szénről szóló üzenet felhasználható a leckére való felkészülés során. A gyerekeknek szóló szénről szóló történetet érdekes tényekkel lehet kiegészíteni.
Keményszén-jelentés
A bitumenes szén az szilárd, kimeríthetetlen, pótolhatatlan ásvány, amelyet az ember elégetésével hőtermelésre használ fel. Osztályozása szerint üledékes kőzetek közé tartozik. A szenet, mint energiaforrást, az ókorban kezdték használni a tűzifával együtt.
Hogyan keletkezik a bitumenes szén?
A szén körülbelül 300-350 millió évvel ezelőtt jelent meg a Földön, amikor a páfrányok dúsan nőttek a primitív mocsarakban, és elkezdtek megjelenni az első gymnospermek.
A bitumenes szén feltehetően falerakódások eredményeként keletkezett. Voltak őserdők, amelyek fái mocsarakban halmozódtak fel, ahol oxigén nélkül a növényi maradványokat lebontó baktériumok aktivitása nullára csökken, tőzeg képződik, majd ezeknek a maradványoknak a betemetése során szén képződik magas alatt. nyomás és hőmérséklet.
Tehát a szén kialakulásához három kilométeres mélységben tőzeg előfordulása szükséges. Ebben a mélységben egy húsz méteres tőzegréteg kétméteres rétegvastagságú szénné válik.
Szénfajták
Minden típusú szén varratokban található, és ezek helyét szénmedencéknek nevezzük. Ma különféle szenet bányásznak.
- Az antracitok a legkeményebb fajták nagy mélységből, és maximális égési hőmérséklettel rendelkeznek.
- Bitumenes szén - különféle minőségű, bányákban és külszíni bányákban bányászott. Az emberi tevékenység számos területén a legelterjedtebb.
- Barnaszén - a tőzeg maradványaiból képződik, a szén legfiatalabb fajtája. A legalacsonyabb égési hőmérséklettel rendelkezik.
Hogyan bányásznak szenet?
Korábban a bitumenes szenet egyszerűen összegyűjtötték olyan helyeken, ahol a varrat a felszínre került. Ez a földkéreg rétegeinek elmozdulása következtében történhetett.
Gyakran a hegyvidéki területeken történt földcsuszamlások után feltárultak ilyen lerakódások, és az emberek "éghető kő" darabjaihoz juthattak.
Később, amikor az első technológia megjelent, a szenet nyílt úton kezdték bányászni. Egyes szénbányák több mint 300 méteres mélységbe merültek.
Ma a modern technológiának köszönhetően az emberek több mint 1000 m mélyre ereszkednek le, ahol kiváló minőségű szenet bányásznak.
Különféle szénfajták használhatók hőtermelésre. Égetéskor sokkal nagyobb mennyiségben szabadul fel, mint amennyi fából vagy más szilárd tüzelőanyagból nyerhető. A legforróbb szénfajtákat a kohászatban használják, ahol magas hőmérsékletre van szükség.
Emellett a szén értékes nyersanyag a vegyipar számára. Sok szükséges és hasznos anyagot vonnak ki belőle.
Reméljük, hogy a szénnel kapcsolatos információk segítettek Önnek. A szénnel kapcsolatos jelentését a megjegyzés űrlapon keresztül is megírhatja.
Stuart E. Nevins, M.Sc.
A felhalmozott, tömörített és újrahasznosított növények üledékes kőzetet alkotnak, amelyet szénnek neveznek. A szén nemcsak hatalmas gazdasági érték forrása, hanem egy olyan fajta is, amely különösen vonzó a földtörténet-hallgató számára. Bár a szén a Föld összes üledékes kőzetének kevesebb mint egy százalékát teszi ki, a Biblián alapuló geológusok számára óriási értéket képvisel. A szén az, ami a keresztény geológust adja az egyik legerősebb geológiai érv a Noé-féle globális özönvíz valósága mellett.
A szén kialakulásának magyarázatára két elméletet javasoltak. A legtöbb uniformista geológus népszerű elmélete szerint a szenet alkotó növények évezredek óta hatalmas édesvízi mocsarakban vagy tőzeglápokban halmozódtak fel. Ezt az első elméletet, amely a növényi anyag növekedését feltételezi a felfedezés helyén, az ún őshonos elmélet .
A második elmélet azt sugallja, hogy a szénrétegek olyan növényekből halmozódtak fel, amelyeket gyorsan elszállítottak más helyekről, és árvízi körülmények között rakódtak le. Ezt a második elméletet, amely szerint a növényi törmelékek mozgása volt, az ún allochton elmélet .
Kövületek a szénben
Nyilvánvaló, hogy a szénben található fosszilis növények fajtái ilyenek ne erősítse meg az őshonos elméletet... Megkövesedett iránytűfák (pl. Lepidodendronés Sigillaria) és óriáspáfrányok (főleg Psaronius) a pennsylvaniai szénlelőhelyekre jellemző ökológiai tűrőképességgel rendelkezhetnek a mocsaras viszonyokkal szemben, míg a Pennsylvania-medence más fosszilis növényei (például a tűlevelűek) Cordaites, óriás zsurló telel Calamites, különféle kihalt páfrányszerű gymnospermek) alapfelépítésük szerint a jó vízelvezetésű talajokat előnyben kell részesíteni a mocsarakkal szemben. Sok kutató úgy véli, hogy a fosszilis növények anatómiai felépítése arra utal, hogy trópusi vagy szubtrópusi éghajlaton nőttek fel (ez az őshonos elmélet ellen felhozható érv), mivel a modern mocsarak a legkiterjedtebbek, és a hűvösebb éghajlaton a legmélyebb a tőzegfelhalmozódásuk. szélességi fokok. A nap megnövekedett párolgási képessége miatt a modern trópusi és szubtrópusi régiók a legszegényebbek tőzegben.
A szén gyakran tartalmaz tengeri kövületek például halkövületek, puhatestűek és brachiopodák (brachiopodák). A széntelepek széngömböket tartalmaznak, amelyek gyűrött és hihetetlenül jól megőrzött növények, valamint fosszilis állatok (beleértve a tengeri állatokat is) lekerekített tömegei, amelyek közeli rokonságban állnak ezekkel a szénrétegekkel. A Spirorbis nevű kisméretű tengeri féreg általában olyan széntelepeken található Európában és Észak-Amerikában, amelyek a karbon időszakból származnak. Mivel a fosszilis növények anatómiai felépítése kevéssé utal arra, hogy alkalmazkodtak volna a tengeri mocsarakhoz, a tengeri állatok előfordulása nem tengeri növényekkel együtt arra utal, hogy mozgás közben keveredés történt, így alátámasztva az allochton elmélet modelljét.
A szénágyakban található kövületek legcsodálatosabb típusai közé tartozik függőlegesen fekvő fatörzsek, amelyek merőlegesek az ágyneműre, gyakran több tíz lábnyi sziklát vágnak. Ezek a függőleges fák gyakran olyan varratokban találhatók, amelyek a szénlerakódásokhoz kapcsolódnak, és ritka esetekben magában a szénben is megtalálhatók. Mindenesetre az üledéknek gyorsan fel kell halmozódnia, hogy befedje a fákat, mielőtt azok elromolnának és kidőlnének.
Mennyi idő alatt képződnek üledékes rétegek? Vessen egy pillantást erre a tíz méter hosszú, megkövesedett fára, egyike annak a több száznak, amelyet a Cookeville-i szénbányákban találtak Tennessee államban, az Egyesült Államokban. Egy szénágyban kezdődik, több rétegen keresztül megy fel, végül egy másik szénágyban ér véget. Gondoljunk csak bele: Mi történne egy fa tetejével több ezer év alatt, amíg (az evolúció szerint) üledékes rétegek és szénrétegek képződnek? Nyilvánvalóan katasztrofálisnak (gyorsnak) kellett lennie az üledékes rétegek és a szénrétegek kialakulásának ahhoz, hogy a fát függőleges helyzetbe temessék, mielőtt elpusztulna és ledőlne. Az ilyen "álló fák" a talajon számos helyen és különböző szinteken találhatók.A bizonyítékok ellenére a rétegek közé hosszú (az evolúcióhoz szükséges) időszakok ékelődnek be, amire nincs bizonyíték.
Az embernek az a benyomása lehet, hogy ezek a fák az eredeti növekedési helyzetükben vannak, de egyes bizonyítékok arra utalnak, hogy ez egyáltalán nem így van, hanem éppen ellenkezőleg. Egyes fák átlósan keresztezik az ágyásokat, mások pedig teljesen fejjel lefelé találhatók. Időnként úgy tűnik, hogy a függőlegesen fekvő fák növekedési helyzetben gyökereztek olyan rétegekben, amelyeket egy második függőleges fa teljesen áthatol. A fosszilis fák üreges törzseit általában üledékes kőzet tölti ki, amely különbözik a környező kőzetektől. A leírt példákra alkalmazott logika jelzi ezeknek a törzseknek a mozgását.
Fosszilis gyökerek
A legfontosabb ásvány, amely közvetlen hatással van a szén eredetével kapcsolatos vitákra stigmária- fosszilis gyökér vagy rizóma. Stigmaria leggyakrabban a széntelepek alatt található varratokban található, és általában függőleges fákkal társul. Azt hitték stigmária 140 évvel ezelőtt tanulmányozta Charles Lyell és D.W. Dawson, az új-skóciai karbonszén szekvenciában, egyértelmű bizonyítéka annak, hogy a növény ezen a helyen nőtt.
Sok modern geológus továbbra is ragaszkodik ahhoz, hogy a stigmaria egy gyökér, amely ezen a helyen alakult ki, és a szénláp alatti talajba kerül. A Nova Scotia szénszekvenciáját nemrégiben újra megvizsgálta N.A. Rupke, aki négy okot talált rá a stigmaria allochton eredete üledékes lerakódások vizsgálata alapján kapott. A talált kövület általában törmelékes, és ritkán kapcsolódik a tengelyhez - ez jelzi vízszintes tengelyének preferált tájolását, amely az áram hatására jött létre. Ezenkívül a törzs tele van üledékes kőzettel, amely nem olyan, mint a környező kőzet, és gyakran sok horizonton található olyan rétegekben, amelyeket teljesen áthatolnak a függőleges fák. Rupke kutatásai komoly kétségbe vonják a népszerű őshonos magyarázatot más rétegekre vonatkozóan, amelyekben stigmária.
Ciklotemek
A szén általában üledékes kőzetek sorozatában fordul elő, az úgynevezett ciklotem .Idealizált Pennsylvania ciklotem a következő növekvő sorrendben rakódhat le rétegei: homokkő, agyagpala, mészkő, alatta lévő agyag, szén, agyagpala, mészkő, agyagpala. V tipikus ciklotémáltalában az egyik alkotó réteg hiányzik. Minden helyszínen ciklotemek minden leválasztási ciklus általában több tucatszor megismétlődik, és minden lerakódás átfedi az előző lerakódást. Illinois az ötven egymás után elhelyezkedő ciklusok, és több mint száz ilyen ciklus fordul elő Nyugat-Virginiában.
Bár a széntelep részét képező tipikus ciklotemekáltalában meglehetősen vékony (általában egy hüvelyk és több láb vastag) a szén oldalirányú elrendezése hihetetlen... Az egyik közelmúltbeli rétegtani tanulmány4 a szénlelőhelyek kapcsolatát vizsgálta: Broken Arrow (Oklahoma), Crowberg (Missouri), Whitebrest (Iowa), Colchester Number 2 (Illinois), Koal IIIa (Indiana), Shultztown (Nyugat-Kentucky), Princess 6. számú (Kelet-Kentucky) és Lower Kittanning (Ohio és Pennsylvania). Mindegyik egy hatalmas szénréteget alkot, amely átnyúlik százezer négyzetkilométer az Egyesült Államok középső és keleti részén. Egyetlen modern mocsárnak sincs olyan területe, amely megközelítené a pennsylvaniai szénlelőhelyek méretét.
Ha a szénképződés őshonos modellje helyes, akkor nagyon szokatlan körülményeknek kellett uralkodniuk. Az egész területnek, amely gyakran több tízezer négyzetkilométert foglal magában, egyszerre kellene a tengerszint fölé emelkednie ahhoz, hogy a mocsár felhalmozódjon, majd el kell süllyednie ahhoz, hogy elárassza az óceán. Ha a fosszilis erdők túl magasra emelkednének a tengerszint fölé, a mocsár és a tőzeg felhalmozódásához szükséges fertőtlenítő vize egyszerűen elpárologna. Ha a tőzeg felhalmozódása során a tenger behatolna a mocsárba, a tengerviszonyok elpusztítanák a növényeket és más üledékes lerakódásokat, és a tőzeg nem rakódna le. Ekkor a népszerű modell szerint egy vastag szénréteg kialakulása sok ezer év alatt hihetetlen egyensúlyt jelezne a tőzegfelhalmozódás üteme és a tengerszint emelkedése között. Ez a helyzet a legvalószínűtlenebbnek tűnik, különösen, ha arra gondolunk, hogy a ciklotem függőleges metszetben több százszor vagy még többször is megismétlődik. Vagy talán ezek a ciklusok leginkább az árvizek egymás utáni emelkedése és zuhanása során bekövetkezett felhalmozódással magyarázhatók?
Agyagpala
Ami a ciklotemeket illeti, a legérdekesebb az alatta lévő agyag. Az alatta lévő agyag puha agyagréteg, amely nem varratszerű, és gyakran egy szénvarrat alatt fekszik. Sok geológus úgy véli, hogy ez az a fosszilis talaj, amelyen a mocsár létezett. Az alatta lévő agyag jelenléte, különösen, ha megtalálható benne stigmária, gyakran úgy értelmezik elég bizonyíték a szénképző növények őshonos eredete.
A legújabb kutatások azonban megkérdőjelezték a mögöttes agyag fosszilis talajként való értelmezését. Az alatta lévő agyagban nem találtak a modern talajhoz hasonló talajjellemzőket. Egyes, az alatta lévő talajban található ásványok nem olyan típusúak, mint a talajban. Éppen ellenkezőleg, az alatta lévő agyagok általában ritmikus rétegzettséggel rendelkeznek (a legalul durvább szemcsés anyag van), és az agyagpelyhek kialakulásának jelei vannak. Ezek az üledékes kőzetek egyszerű jellemzői, amelyek bármely vízben felhalmozódó rétegben kialakulnak.
Sok szénréteg nem fedi az alatta lévő agyagokat, és nincs jele a talaj létezésének. Egyes esetekben a szénvarratok átfedik a gránitot, palat, mészkövet, konglomerátumot vagy más, talajtól eltérő kőzetet. Gyakori az alapagyag, amely nem fedi le a kőszénréteget, valamint a gyakran a szénréteget borító alapagyag. A felismerhető talajok hiánya a széntelepek alatt azt jelzi, hogy itt semmiféle buja növényzet nem nőhetett, és alátámasztja azt az elképzelést, hogy a szénképző növényeket ide telepítették.
A szén szerkezete
A tőzeg és a szén mikroszkopikus szerkezetének és szerkezetének tanulmányozása segít megérteni a szén eredetét. A. D. Cohen úttörőként dolgozott a modern őshonos tőzeg összehasonlító szerkezeti vizsgálatában, amely mangrovákból és ritka, modern, allochton tengerparti tőzegből származik Dél-Floridából. A legtöbb őshonos tőzeg rendezetlen tájolású növényi töredékeket tartalmazott, túlnyomórészt finomabb anyagú mátrixszal, míg az allochton tőzeg tájolását vízfolyások alkották megnyúlt tengelyű növényi töredékekkel, amelyek általában párhuzamosan helyezkedtek el a part felszínével, jellemzően hiányzó finomabb anyag.mátrix. Az őshonos tőzegben a rosszul szétválogatott növényi törmelék az összefonódó gyökértömeg miatt durva szerkezetű volt, míg az őshonos tőzegben a benőtt gyökerek hiánya miatt jellegzetes mikrorétegek voltak.
A kutatás során Cohen megjegyezte: "Az allochton tőzeg vizsgálata során egy sajátosságra derült fény, hogy ennek az anyagnak a mikrotom segítségével készített függőleges metszete jobban hasonlított vékony szénszeletekre, mint bármely vizsgált őshonos minta."... Cohen felhívta a figyelmet arra, hogy ennek az őshonos tőzegnek a jellemzői (megnyúlt töredékek orientációja, rendezett szemcsés szerkezet, finomabb mátrix általános hiányával, összegabalyodott gyökérszerkezet nélküli mikroréteg) a karbonszénekre is jellemzőek!
Darabok a szénben
A szén egyik leglenyűgözőbb külső jellemzője a nagy tömbök jelenléte. Több mint egy évszázada ezek a nagy darabok világszerte megtalálhatók a széntelepekben. P.Kh. Price végzett egy tanulmányt, amelyben a Sewell-i szénlelőhely nagy blokkjait vizsgálta meg, amely Nyugat-Virginiában található. Az összegyűjtött 40 szikla átlagos súlya 12 font volt, a legnagyobb sziklatömb pedig 161 fontot nyomott. A sziklatömbök nagy része vulkanikus vagy metamorf kőzet volt, ellentétben Nyugat-Virginia összes többi kibukkanásával... Price azt sugallta, hogy nagy sziklák szövődhettek a fák gyökereibe, és messziről szállították ide. Így a nagy blokkok jelenléte a szénben alátámasztja az allochton modellt.
Koalizáció
A tőzeg kőszénné alakításának folyamatának természetéről szóló vita évek óta folyik. Egy létező elmélet azt sugallja, hogy igen idő ez a fő tényező a koalizációs folyamatban. Ez az elmélet azonban elvesztette népszerűségét, mert kiderült, hogy az idő múlásával a szén metamorf állapotában nincs szisztematikus emelkedés. Több egyértelmű inkonzisztencia van: a metamorfózis legalacsonyabb stádiumát jelentő lignitek a legrégebbi széntartalmú rétegekben, míg a kőszén metamorfózisának legmagasabb fokát képviselő antracitok a fiatal rétegekben fordulnak elő.
A tőzeg szénné alakításának folyamatára vonatkozó második elmélet azt sugallja, hogy a szén metamorfózisának fő tényezője nyomás... Ezt az elméletet azonban számos geológiai példa cáfolja, amelyekben a szén metamorfizmusának stádiuma nem növekszik meg erősen deformálódott és gyűrött varratokban. Sőt, a laboratóriumi kísérletek azt mutatják, hogy a növekvő nyomás valóban képes lassíts a tőzeg kémiai átalakítása szénné.
A harmadik elmélet (mely messze a legnépszerűbb) azt sugallja, hogy a szén metamorfizmusának folyamatában a legfontosabb tényező hőfok... Geológiai példák (vulkáni behatolások a széntelepekbe és földalatti tüzek a bányákban) azt mutatják, hogy a megnövekedett hőmérséklet koalizációt okozhat. A laboratóriumi kísérletek is meglehetősen sikeresek voltak ennek az elméletnek a megerősítésében. Egy gyors melegítési eljárással végzett kísérletben mindössze néhány perc alatt antracitszerű anyagot állítottak elő, a hő nagy része a cellulóz anyag átalakulásából származik. Így a szén metamorfózisához nincs szükség több millió éves hőnek és nyomásnak való kitettségre – gyors felmelegedés hatására képződhet.
Következtetés
Látjuk, hogy sok megerősítő bizonyíték erősen bizonyítja az allochton elmélet igazságát, és megerősíti, hogy több szénágy halmozódott fel Noé özönvíze során. Függőleges fosszilis fák a szénágyakban erősítse meg a gyors felhalmozódást növényi maradványok. A szénben található tengeri állatok és szárazföldi (nem mocsárlakó) növények mozgásra utalnak. Számos széntelep mikroszerkezetében a részecskék sajátos orientációja, az osztályozott szemcsék és mikrorétegek szerkezete van, amelyek a növényi anyag mozgását (nem pedig növekedését az előfordulás helyén) jelzik. A szénben jelen lévő nagy csomók a mozgási folyamatokról tanúskodnak. A sok széntelep alatti talaj hiánya megerősíti azt a tényt, hogy a szénképző növények az áramlással együtt úsztak. Kimutatták, hogy a szén szisztematikus és tipikus részeket képez ciklotem, amelyeket nyilvánvalóan más kőzetekhez hasonlóan a víz rakott le. A növényi anyag változását vizsgáló kísérletek azt mutatják, hogy nem kell évmilliókba telni a szénre hasonlító antracit kialakulásához – hő hatására gyorsan kialakulhat.
Linkek
* Geológia és régészet professzora, College of Christian Heritage, El Cajon, California.
A fát már régóta használják a házak fűtésére, de az égés fenntartásához újra és újra szükség van a rönkök berakására. A szénbányászat fejlődésével egyre többen kezdték el használni a szenet: több hőt ad, tovább ég. A kemence helyes lefektetésével az este a kazánba öntött szén egy része egész éjszaka stabil hőmérsékletet tart fenn.
A szén keletkezésének története és fajtái
A szénképződés teljes folyamata két fő szakaszra osztható: a tőzegképződésre és a tényleges koalizációs folyamatra - a tőzeg kőszénné történő átalakulására.
A tőzeg hatalmas, vízzel borított területeken alakult ki különböző bomlási fokú növényi maradványokból. A növények egy része teljesen zselészerű állapotba rothadt, néhány pedig megőrizte sejtszerkezetét. Maradványaik a tározók alján halmozódtak fel, amelyek fokozatosan mocsarakká változtak. A tőzeg képződésének előfeltétele az oxigén hiánya. A vízoszlop alatt kevés volt az oxigén, a maradékok bomlása során kénhidrogén, metán és szén-dioxid szabadult fel, ami hozzájárult a maradékok megszilárdulásához. Tőzeg képződött.
De nem minden tőzeglápot alakítottak szénné. A koalizációs folyamathoz nagy nyomás, magas hőmérséklet és hosszú idő szükséges. E feltételek fennállásától függően, hogy megtörtént-e a szénképződés vagy sem. Eleinte üledékes kőzetek hordták be a tőzeget, ami növelte a nyomást és a hőmérsékletet a tőzegréteg belsejében. Ilyen körülmények között barnaszén keletkezett - a koalizáció első szakasza. Egyes területeken varratkiszorítások következtek be, aminek következtében a barnaszénrétegek megsüllyedtek (a feltárt lelőhelyek egy része több mint 6000 méteres mélységben található). Egyes helyeken ezeket a folyamatokat magma és vulkánkitörések felemelkedése kísérte. A magas nyomás, az oxigénhiány és a magas hőmérséklet hozzájárult ahhoz, hogy a barnaszén nedvességéből és földgázaiból egyre kevesebb, egyre több lett a szén. A víz és a gázok kiszorulásával a barnaszén bitumenes, majd magas hőmérsékleten antracittá alakult. A fő különbség a barnaszén és a kőszén között: a barnaszén több nedvességet és földgázt, valamint kevesebb szenet tartalmaz, ami befolyásolja az égés során felszabaduló hőmennyiséget.
Ma a széntelepek korát a növényi maradványok határozzák meg. A legrégebbi a karbon időszakból származik (345-280 millió évvel ezelőtt). Ebben az időszakban alakult ki Észak-Amerika szénmedencéinek nagy része (az Egyesült Államok keleti és középső része), Európa középső és nyugati része, Dél-Afrika, Kína és India. Eurázsiában a szénlelőhelyek nagy része a perm korszakban keletkezett, a kis európai szénmedencék egy része a triász időszakból származik. A szénképződés aktivitása a jura korszak vége felé és a krétában fokozódik. Ez idő tájt keletkeztek lelőhelyek Kelet-Európában, Amerika Sziklás-hegységében, Indokínában és Közép-Ázsiában. Később főleg barnaszenek és tőzegtelepek alakultak ki.
Szénfajták
A szenet nedvesség-, földgáz- és széntartalom szerint osztályozzák. A szén mennyiségének növekedésével a fűtőértéke nő. Minél kevesebb a nedvesség és az illékony anyag (gáz), annál jobban tolerálja a tárolást és a szállítást.
Barnaszén- a koalizáció első szakaszának szén. Összetételében kisebb vízmennyiségben (45%) és nagyobb hőleadásban különbözik a barnaszéntől. Felépítése rostos, színe barnától feketéig terjed (jobb minőségű). Leggyakrabban az energiaiparban (hőerőművekben) magánházak fűtésére használják, ritkán használják, mivel rosszul tárolják és alacsony a fűtőértéke a hagyományos kályhákban.
Szubbitominos szén- fekete szín, kevésbé markáns rostos szerkezet, a lignithez képest magasabb fűtőérték, alacsonyabb nedvességtartalom (30%). Szállításkor szétesik, szabad levegőn erodálódik. Égetéskor 5-6 kW/kg-ot bocsát ki. Mind az energiaszektorban, mind a lakás- és kommunális szolgáltatásokban használják fűtésre.
Bitumenes szén a legmagasabb fűtőértékkel rendelkezik, szállítás és tárolás során sem veszíti el tulajdonságait. Égés közben 7-9 kW/kg hőt ad le. Egyes fajtáit kokszolásra használják.
Antracit- szurokfekete szén. Ennek a legmagasabb a szénhidrogén tartalma. Nehéz meggyújtani, de sokáig ég és korom nélkül, nagy mennyiségű hőt bocsát ki (több mint 9 kW / kg). Leggyakrabban az antracitot használják fűtésre.
Milyen szenet használnak fűtésre
Oroszországban és a FÁK-országokban van egy 1988-ban elfogadott rendszer. A szenet a GOST 25543-88 szerint osztályozzák, amely 7 kategóriába sorolható. Csak néhányat használnak fűtésre:
Hosszú lángú szén (D). Nevét a nagy mennyiségű (5600-5800 kcal / kg) hő felszabadulásával járó hosszú égési folyamat miatt kapta. Begyújtásához és égetéséhez nincs szükség külön fújásra, ezért a háztartási szilárd tüzelésű kazánokban gyakran használnak hosszú lángú szenet. A mérettől függően ez történik:
- WPC - nagy födém - a darabok mérete 50-200 mm;
- ДПКО - födém ököl anya - darabok mérete 25-100 mm;
- PO - dió - 26-50 mm;
- DM - kicsi - méretek 13-25 mm;
- DS - vetőmag - 6-13 mm;
- DR - Magán - nincsenek szabványos méretek.
A hosszú lángú szén optimális fűtésre: a láng hosszú (hasonlóan a tűzifa "kiadásához"), sok hő keletkezik, meggyullad és könnyen ég - a normál égéshez elegendő a természetes huzat. Viszonylag alacsony költsége és kiváló tulajdonságai határozták meg ennek a szénmárkának a népszerűségét. Nemcsak magánházak fűtésére vásárolják, hanem oktatási és egészségügyi intézmények kazánházaihoz is. Ezenkívül bármilyen frakciójú üzemanyagot használnak: a nagy "K"-tól a kis "M"-ig.
Hosszú lángú gáz (DG). Nagyobb fűtőértékben különbözik a D fokozattól. Minden frakciót magánházak fűtésére használnak: a "nagytól" a "magánig". A hosszú lángos tárolási feltételeknél igényesebb, mert intenzívebben mállott.
Antracit (A). Sok testet bocsát ki, alacsony a hamutartalma (hamumaradék 10%), hosszan és egyenletesen ég, égéskor a füst fehér (minden más márka fekete füstöt "ad"). A magas árak ellenére lehetetlen határozottan ajánlani magánházak fűtésére: az antracit költsége magas, és nehéz meggyújtani.
Egyes esetekben sovány "T", zsíros "Zh" vagy alacsony csomósodású "SS" szenet vásárolnak. A többi osztály főként ipari használatra szolgál. Az energetikában és a kohászatban használják, egyes márkákat kokszolásra és dúsításra használják. A szén kiválasztásakor nem csak annak jellemzőire kell figyelni, hanem a szállítási költségekre is. Ha az Ön területén nem árulnak hosszú lángot vagy antracitot, akkor valószínűleg be kell érnie azzal, ami a piacon kapható. Figyelnie kell a kazán gyártóinak ajánlásaira is: a dokumentumok általában feltüntetik azokat a márkákat, amelyekhez a berendezést tervezték. Használni kell őket.
A kényelem növelése és a megtakarítás érdekében sokan több frakciót részesítenek előnyben: kényelmesebb a „dióval” vagy „nagy” frakcióval megolvasztani, és a „magot” hosszú égetésre tölteni. A leghidegebb időszakokra bizonyos mennyiségű antracit tárolódik, amely bár nehezen gyullad meg, de hosszan és forrón ég egy előmelegített kazánban.
A kokszolt és a dúsított szenet speciálisan kezelik a fűtőérték növelése érdekében. Ezeket a típusokat a kohászatban és az energetikában használják. Háztartási kazánokhoz az ilyen tüzelőanyag nem megfelelő: a túl magas égési hőmérséklet miatt a kályha szétrobbanhat.
Ha meghallgatja a tapasztalt embereket, azt mondják, hogy a legjobb hatást a tüzelőanyag kazánba öntésének következő sorrendje adja: olvasszuk meg hosszú lánggal, majd adjuk hozzá a "dió" frakció antracitját - sokáig ég, sok hőt adsz, és éjszaka "magokat" teszel a tűzhelyre, ami reggelig ég.
A gyújtótégla kályhák sorrendje eltérően ajánlott: a kályhát fával olvasztják, ha jól be van világítva, "maggal" takarják, vagy (a jobb oxigénellátás érdekében a fúvó és a zsalu kinyit). Ha sok por van a magban, akkor vízzel megnedvesíthetjük - így könnyebben fellángol. Amikor a sütő kellően felforrósodott, használható az ököl.
Mi az a szén és mire használják
A szenet sok ezer éve használták az emberek: barlanglakók telepein végzett ásatások során találták meg. Nem valószínű, hogy ők maguk készítették, inkább tüzeken gyűjtötték vagy mentették a tűzmaradványokat, de láthatóan ismerték a tulajdonságait és tudták a felhasználását.
Ma hazánkban ezt a fajta tüzelőanyagot leginkább főzéshez használják: barbecue-k és barbecue-kbe, illetve tüzekbe. Néha kandallókhoz használják: sokáig ég, sok hőt termel (7800 KC / kg), és szinte nem képződik füst és korom. A megmaradt hamu kiváló műtrágya, és erdőterületek vagy mezőgazdasági területek trágyázására használják. A faszén hamut műtrágyák előállítására is használják.
Az iparban a szenet a nyersvas olvasztására használják. Egy tonna ötvözet előállításához ebből az üzemanyagból mindössze 0,5 tonna szükséges. Ugyanakkor az öntöttvas megnövekedett korrózióállóságot és szilárdságot nyer. A szenet folyasztószerként használják sárgaréz, bronz, réz, mangán, cink és nikkel olvasztásához. Szilárd kenőanyagok készítésére használják gépgyártáshoz, köszörüléshez műszergyártásban és nyomtatásban stb. A különféle célokra szolgáló szűrők faszénből készülnek.
Manapság a faszenet kezdik a hagyományos tüzelőanyagok alternatívájának tekinteni: a szénnel, olajjal és gázzal ellentétben a megújuló anyagok közé tartozik. Sőt, a modern technológiák lehetővé teszik a szenet ipari hulladékból is nyerni: fűrészporból, porból, cserjékből stb. Az ilyen zúzott nyersanyagokból brikettet készítenek, amelyek 1,5-szer több hőt adnak, mint a közönséges faszén. Ebben az esetben a hő hosszabb ideig szabadul fel, és a hő egyenletes.
Hogyan készül a szén
A szenet a 20. századig fa vagy különleges alakú halmok elégetésével nyerték. Fát raktak beléjük, földdel borították be, és speciális lyukakon keresztül meggyújtották. Ez a technológia általánosan elérhető, és egyes országokban még mindig használják. De alacsony a hatékonysága: 1 kg szén akár 12 kg fát is igénybe vesz, ráadásul lehetetlen ellenőrizni a keletkező szén minőségét. A széntüzelés fejlődésének következő szakasza a csövek földkemencékben történő alkalmazása volt. Ez a fejlesztés növelte az eljárás hatékonyságát: kilogrammonként 8 kg fa fogyott.
A modern szénégetőkben kilogrammonként 3-4 kg nyersanyag fogy. Ugyanakkor nagy figyelmet fordítanak az eljárás környezetbarát jellegére: a szén előállítása során sok füst, korom és káros gázok kerülnek a légkörbe. A modern berendezések felfogják a kibocsátott gázokat, speciális kamrákba küldik, ahol a kemence kokszolási hőmérsékletére melegítik.
A fa szénné átalakulása oxigénmentes atmoszférában, magas hőmérsékleten megy végbe (pirolízis reakció). Az egész folyamat három szakaszra oszlik:
- 150 ° C-on a nedvességet eltávolítják a fából;
- 150-350 o C-on a gázok fejlődése és a szerves termékek képződése;
- 350-550 °C körüli hőmérsékleten a gyanták és a nem kondenzálható gázok elkülönülnek.
A GOST szerint a faszenet a felhasznált fa típusától függően több fokozatra osztják:
- A - keményfa;
- B - kemény és puha lombhullató, tűlevelűek (o).
B és C fokozat - ezek leggyakrabban faszénbrikettek, amelyek előállításához hulladékfa-feldolgozó vállalkozásokat használnak. Ez egy kiváló típusú bioüzemanyag, amelyet Európában régóta használnak fűtésre, sőt erőművekben is: égésükkor nem képződnek kénvegyületek (nincs kén a szénben), és a szénhidrogének minimális mennyiségben vannak jelen. Az ősök technológiáját felhasználva önállóan is elégethet szenet saját szükségleteire. ...
Majdnem 200 évvel ezelőtt a zseniális orosz tudós, M. V. Lomonoszov teljesen helyesen magyarázta a fosszilis szén keletkezését növényi maradványokból, ugyanúgy, ahogyan a tőzeg képződik most. Lomonoszov rámutatott a tőzeg szénné való átalakulásához szükséges feltételekre is: a növényzet bomlása "szabad levegő nélkül", a Föld belsejében a magas hőmérséklet és a "tető terhe", vagyis a kőzetek nyomása.
Nagyon sok időbe telik, mire a tőzeg szénné alakul. A mocsárban felhalmozódik a tőzeg, felülről pedig egyre több növényréteggel benőtt a mocsár. A mélységben a tőzeg folyamatosan változik. A növényeket alkotó összetett kémiai vegyületek egyszerűbbekre bomlanak. Az egyik rész feloldódik és elszáll a vízzel, a másik gáz halmazállapotúvá válik: szén-dioxid és könnyű gáz - metán (ugyanaz a gáz ég a tűzhelyünkben). A szén képződésében fontos szerepet játszanak a minden lápvidéken élő gombák és baktériumok. Segítenek a növényi szövetek lebontásában. Ezen változások során a tőzegben a legmaradandóbb anyag, a szén halmozódik fel. Az átalakulás során a tőzeg egyre gazdagabb lesz szénben.
A szén felhalmozódása a tőzegben oxigén nélkül megy végbe, különben a szén az oxigénnel egyesülve teljesen szén-dioxiddá alakulna és elpárologna. A keletkező tőzegrétegeket kezdetben az őket borító víz, majd az újonnan kialakult tőzegrétegek választják el a levegő oxigénjétől.
Fokozatosan így megy végbe a tőzeg fosszilis szénné való átalakítása. A fosszilis szénnek több fő típusa van: lignit, barnaszén, bitumenes szén, antracit, mocsári szén stb.
A tőzeghez leginkább a lignit hasonlít – laza, nem túl régi eredetű barnaszén. Jól látható a növények maradványai, főleg a fa (innen ered a „lignit” elnevezés, ami „fát” jelent). A lignit fás tőzeg. A mérsékelt égövi modern tőzeglápokban a tőzeg főleg tőzegmohából, sásból és nádból képződik, de a földgömb szubtrópusi övezetében, például az USA-ban, Florida erdei lápjaiban, fás tőzeg is képződik, nagyon hasonlít a fosszilis lignithez.
A növényi maradványok erőteljesebb bomlásával és megváltozásával barnaszén keletkezik. Színe sötétbarna vagy fekete; erősebb a lignitnél, a famaradványok kevésbé gyakoriak és nehezebben felismerhetők. Égetéskor a barnaszén több hőt ad, mint a lignit, mivel szénben gazdagabb. A barnaszén nem mindig válik idővel kővé. Ismeretes, hogy a moszkvai régió medencéjének barnaszénje egyidős az Urál nyugati lejtőjén (Kizelovszkij-medence) található bitumenes szénnel. A barnaszén kővé alakulásának folyamata csak akkor következik be, ha a barnaszén rétegei a földkéreg mélyebb horizontjaiba süllyednek, vagy hegyépítési folyamatok következnek be. A barnaszén kővé vagy antracittá alakításához nagyon magas hőmérsékletre és nagy nyomásra van szükség a Föld beleiben. A szénben a növények maradványai csak mikroszkóp alatt láthatók; nehéz, fényes és gyakran nagyon erős. A bitumenes szén egyes fajtáit önmagukban vagy más fajtákkal együtt kokszolják, azaz kokszlá alakítják át.
A legnagyobb mennyiségű szenet a fekete fényes szén - antracit tartalmazza. Növényi maradványokat csak mikroszkóp alatt lehet megtalálni benne. Égéskor az antracit több hőt termel, mint az összes többi szénfajta.
Boghead - sűrű fekete szén homorú törésfelülettel; a száraz desztilláció nagy mennyiségű kőszénkátrányt ad - értékes nyersanyag a vegyipar számára. A boghead algákból és szapropelből képződik.
Minél hosszabb ideig fekszik a szén a földben, és minél nagyobb nyomásnak és mély hőnek van kitéve, annál több szenet tartalmaz. Az antracit körülbelül 95% szenet tartalmaz, a barnaszén körülbelül 70%, a tőzeg pedig 50-65%.
A mocsárban, ahol kezdetben felhalmozódik a tőzeg, általában agyag, homok és különféle oldott anyagok kijönnek a vízzel. A tőzegben ásványi szennyeződéseket képeznek, amelyek aztán a szénben maradnak. Ezek a szennyeződések gyakran olyan közbenső rétegeket képeznek, amelyek a szénréteget több rétegre osztják. A szennyeződés szennyezi a szenet, és megnehezíti a bányászatot.
A szén elégetésekor minden ásványi szennyeződés hamu formájában marad. Minél jobb a szén, annál kevesebb hamu legyen benne. Jó minőségű szénben ez csak néhány százalék, de néha a hamu mennyisége eléri a 30-40%-ot. Ha a hamu több mint 60%, akkor a szén egyáltalán nem ég, és nem alkalmas üzemanyagként.
A szénvarratok nemcsak összetételükben, hanem szerkezetükben is különböznek. Néha a varrat teljes vastagsága tiszta szénből áll. Ez azt jelenti, hogy tőzeglápban keletkezett, ahová szinte nem jutott agyaggal és homokkal szennyezett víz. Az ilyen szén azonnal elégethető. Gyakrabban a szénvarratok váltakoznak agyag- vagy homokos rétegekkel. Ezeket a széntelepeket komplexnek nevezzük. Ezekben például gyakran 10-15 agyagréteg van, több centiméter vastagságban, rétegenként 1 m vastag, míg a tiszta szén csak 60-70 cm-t tesz ki; a szén azonban nagyon jó minőségű lehet.
Az idegen szennyeződések alacsony tartalmú szénből történő üzemanyag előállításához a szenet dúsítják. A bányából a kőzet azonnal a feldolgozó üzembe kerül. Ott a bányában kitermelt kőzetet speciális gépeken apró darabokra zúzzák, majd minden agyagcsomót leválasztanak a szénről. Az agyag mindig nehezebb, mint a szén, ezért a szén és agyag keverékét vízsugárral mossák. A sugár ereje úgy van megválasztva, hogy szállítsa a szenet, és alatta maradjon a nehezebb agyag. Ezután a vizet szénnel egy finom rácson keresztül vezetjük át. A víz lefolyik, és a már tiszta, agyagrészecskéktől mentes szén összegyűlik a rostély felületén. Az ilyen szenet finomítottnak nevezik. Nagyon kevés hamu marad benne. Előfordul, hogy a szénben lévő hamu nem káros szennyeződés, hanem hasznos ásvány. Így például a patakok és folyók által a mocsárba bevitt vékony, agyagos iszap gyakran értékes tűzálló agyag köztes rétegeit képezi. Kifejezetten a szén elégetése után visszamaradt hamuból fejlesztik vagy gyűjtik össze, majd porcelán és egyéb termékek előállítására használják. Néha a szén hamuban található.
Ha hibát talál, válasszon ki egy szövegrészt, és nyomja meg a gombot Ctrl + Enter.
Ez a cikk egy érdekes üledékes kőzetről nyújt információt, amely nagy gazdasági jelentőségű forrás. Ezt a keletkezéstörténetében elképesztő sziklát "szénnek" nevezik. Képzettsége meglehetősen kíváncsi. Meg kell jegyezni, hogy annak ellenére, hogy ez a fajta a Földön létező összes üledékes kőzet kevesebb mint egy százalékát teszi ki, az emberi élet számos területén nagy jelentőséggel bír.
Általános információ
Hogyan keletkezett a bitumenes szén? Kialakulása számos természetben előforduló folyamatot foglal magában.
A szén körülbelül 350 millió évvel ezelőtt jelent meg a Földön. Egyszerűen fogalmazva a következőképpen történt. A többi növényzettel együtt a vízbe hulló fák törzsei fokozatosan hatalmas, el nem bomlott szerves tömegrétegeket alkottak. Az oxigén korlátozott hozzáférése nem tette lehetővé ennek a rendetlenségnek a lebomlását és rothadását, amely fokozatosan egyre mélyebbre süllyedt súlya alatt. Hosszú ideig és a földkéreg rétegeinek elmozdulása kapcsán ezek a rétegek jelentős mélységbe kerültek, ahol a magas hőmérséklet és a nagy nyomás hatására ez a tömeg szénné alakult át.
Az alábbiakban közelebbről megvizsgáljuk, hogyan jelent meg a bitumenes szén, amelynek kialakulása nagyon érdekes és érdekes.
Szénfajták
A világ modern szénlelőhelyein különböző típusú szenet bányásznak:
1. Antracitok. Ezek a legkeményebb fajták, nagy mélységből bányásznak és a legmagasabb égési hőmérséklettel rendelkeznek.
2. Bitumenes szén. Sok fajtáját külszíni gödörben és bányákban bányászják. Ez a típus a legelterjedtebb az emberi tevékenység területén.
3. Barnaszén. Ez a legfiatalabb tőzegmaradványokból képződött faj, és a legalacsonyabb égési hőmérséklettel rendelkezik.
Mindezek a szénformák varratokban rakódnak le, és felhalmozódásuk helyeit szénmedencéknek nevezzük.
Elméletek a szén eredetéről
Mi az a bitumenes szén? Egyszerűen fogalmazva, ez az üledékes kőzet idővel felhalmozódik, tömörödik és feldolgozza a növényeket.
Két elmélet létezik, amelyek közül a legnépszerűbb a sok geológus által vallott. Ez a következő: a szenet alkotó növények sok ezer éve nagy tőzeg- vagy édesvízi mocsarakban halmozódnak fel. Ez az elmélet a növényzet növekedését feltételezi azon a helyen, ahol a sziklák találhatók, és "autochton"-nak nevezik.
Egy másik elmélet azon a tényen alapszik, hogy más helyről átvitt növényekből felhalmozódott szénrétegek, amelyek árvízi körülmények között új területen rakódtak le. Más szóval, a szén a szállított növényi törmelékből származik. A második elméletet allochtonnak nevezik.
Mindkét esetben a szénképződés forrása a növények.
Miért ég ez a kő?
A szén fő hasznos tulajdonságokkal rendelkező kémiai eleme a szén.
A képződés körülményeitől, a folyamatoktól és a varratok korától függően minden széntelep saját bizonyos százalékos szenet tartalmaz. Ez a mutató határozza meg a fosszilis tüzelőanyag minőségét, mivel a hőátadás szintje közvetlenül összefügg az égés során oxidált szén mennyiségével. Minél nagyobb az adott kőzet égéshője, annál alkalmasabb hő- és energiaforrásként.
Mi a bitumenes szén az emberek számára szerte a világon? Először is, ez a legjobb üzemanyag az élet különböző területein.
A szénben található kövületekről
A szénben található fosszilis növényfajok nem támasztják alá az őshonos eredetelméletet. Miért? Például a pennsylvaniai széntelepekre jellemző nyirokfák és óriáspáfrányok mocsaras körülmények között tudtak növekedni, míg a medencében lévő többi fosszilis növény (tűlevelű fa vagy óriás zsurló stb.) inkább a szárazabb talajt részesítette előnyben, nem pedig a mocsaras helyeket. . Kiderült, hogy valahogy átkerültek ezekre a helyekre.
Hogyan keletkezett a bitumenes szén? A természetben végzett oktatás csodálatos. A szénben gyakran találhatók tengeri kövületek is: puhatestűek, halak és brachiopodák (vagy brachiopodák). A széntelepeken széngömbök is találhatók (tökéletesen megőrzött fosszilis növények és állatok, beleértve a tengerieket is, lekerekített, gyűrött tömegei). Például a kis tengeri annelid féreg általában a növényekhez tapadva található Észak-Amerika és Európa széneiben. A karbon időszakhoz tartoznak.
A tengeri állatok előfordulása a szén üledékes kőzeteiben nem tengeri növényekkel tarkítva azt jelzi, hogy mozgásuk során keveredtek. Elképesztő és hosszadalmas folyamatok zajlottak le a természetben, mielőtt a bitumenes szén végül kialakult. Ily módon végzett műveltsége megerősíti az allochton elméletet.
Csodálatos leletek
A szénrétegek legérdekesebb leletei a függőlegesen fekvő fatörzsek. Gyakran hatalmas kőzetrétegeken haladnak át merőlegesen a szénrétegre. Az ebben a függőleges helyzetben lévő fák gyakran a széntelepekkel kapcsolatos varratokban találhatók, és valamivel ritkábban magában a szénben. Sokan azon a véleményen vannak a mozgásról és a fatörzsekről.
Meglepő módon az üledék olyan gyorsan felhalmozódott, hogy befedje ezeket a fákat, mielőtt elpusztulnának (rothadnának) és kidőlnének.
Itt van egy meglehetősen érdekes története a szén nevű kőzet kialakulásának. Az ilyen rétegek kialakulása a föld belsejében további kutatásokra ad okot, számos kérdésre választ keresve.
Honnan vannak a csomók a szénben?
A szén lenyűgöző külső tulajdonsága, hogy hatalmas csomókat tartalmaz. Ezeket a nagy tömböket több mint egy évszázada számos lelőhely széntelepében találták. A nyugat-virginiai szénlelőhelyről gyűjtött 40 szikla átlagos súlya körülbelül 12 font volt, a legnagyobb 161 font. Sőt, sok közülük metamorf vagy vulkanikus kőzet volt.
Price kutató elmélete szerint a fák gyökereibe fonódva messziről szállíthatták őket egy virginiai szénmezőre. És ez a következtetés is alátámasztja a szénképződés allokton modelljét.
Következtetés
Számos tanulmány bizonyítja a szén képződésének allochton elméletének igazságát: a szárazföldi és tengeri állatok és növények maradványainak jelenléte mozgásukra utal.
A vizsgálatok azt is kimutatták, hogy ennek a kőzetnek a metamorfózisához nincs szükség hosszú (több millió év) nyomásnak és hőnek való kitettségre - gyors melegedés következtében is kialakulhat. A szénüledékekben függőlegesen elhelyezkedő fák pedig megerősítik a növénymaradványok meglehetősen gyors felhalmozódását.
Betöltés ...