Mesajul despre cărbune poate fi folosit în pregătirea lecției. Povestea despre cărbune pentru copii poate fi completată cu fapte interesante.
Raport despre cărbune
Cărbunele este un mineral solid, epuizabil, neregenerabil pe care o persoană îl folosește pentru a obține căldură prin arderea acesteia. Conform clasificării, aparține rocilor sedimentare. Cărbunele ca sursă de energie, oamenii au început să folosească în antichitate împreună cu lemnul de foc.
Cum se formează cărbunele?
Cărbunele a apărut pe Pământ în urmă cu aproximativ 300-350 de milioane de ani, când ferigile asemănătoare copacilor au înflorit în mlaștini primitive și au început să apară primele gimnosperme.
Se crede că cărbunele s-a format ca urmare a depunerii lemnului. Au existat păduri străvechi, ai căror copaci s-au acumulat în mlaștini, unde, fără acces la oxigen, activitatea bacteriilor care descompun reziduurile de plante este redusă la zero, se formează turba și apoi, în procesul de îngropare a acestor reziduuri, cărbunele este format la presiune și temperatură ridicată.
Deci, pentru formarea cărbunelui este necesară apariția turbei la o adâncime de trei kilometri. La această adâncime, un strat de turbă de douăzeci de metri se va transforma în cărbune cu o grosime a cusăturii de doi metri.
Tipuri de cărbune
Toate tipurile de cărbune se află în straturi, iar locațiile lor se numesc bazine de cărbune. Astăzi se exploatează diferite tipuri de cărbune.
- Antracitele sunt cele mai dure grade, cu adâncime mare și temperatură maximă de ardere.
- Cărbune - multe soiuri extrase în mine și cară deschisă. Este utilizat pe scară largă în multe domenii ale activității umane.
- Cărbune brun - format din resturile de turbă, cel mai tânăr tip de cărbune. Are cea mai scăzută temperatură de ardere.
Cum se extrage cărbunele?
Anterior, cărbunele era pur și simplu colectat în locurile unde cusătura ieșea la suprafață. Acest lucru s-ar fi putut întâmpla ca urmare a deplasării straturilor scoarței terestre.
Adesea, după alunecări de teren în zonele muntoase, astfel de aflorimente ale zăcământului au fost expuse, iar oamenii au avut ocazia să ajungă la bucăți de „piatră combustibilă”.
Mai târziu, când a apărut prima tehnică, cărbunele a început să fie dezvoltat în mod deschis. Unele mine de cărbune au plonjat la o adâncime de peste 300 de metri.
Astăzi, datorită tehnologiei moderne, oamenii coboară la o adâncime de peste 1000 m, unde se extrage cărbune de înaltă calitate.
Diferite tipuri de cărbune pot fi folosite pentru a genera căldură. Când este ars, eliberează mult mai mult decât se poate obține din lemn sau din alți combustibili solizi. Cele mai fierbinți grade de cărbune sunt folosite în metalurgie, unde sunt necesare temperaturi ridicate.
În plus, cărbunele este o materie primă valoroasă pentru industria chimică. Din el se extrag o mulțime de substanțe necesare și utile.
Sperăm că informațiile de mai sus despre cărbune v-au ajutat. Și vă puteți lăsa raportul despre cărbune prin formularul de comentarii.
Stuart E. Nevins, MS.
Plantele acumulate, compactate și prelucrate formează o rocă sedimentară, care se numește cărbune. Cărbunele nu este doar o sursă de mare valoare economică, ci și o rasă care are un apel deosebit pentru studenții istoriei pământului. În ciuda faptului că cărbunele formează mai puțin de unu la sută din toate rocile sedimentare de pe pământ, este de mare importanță pentru geologii care au încredere în Biblie. Este cărbunele care dă geologului creștin unul dintre cele mai puternice argumente geologice în favoarea realității Potopului lui Noe global.
Au fost propuse două teorii pentru a explica formarea cărbunelui. Teoria populară, susținută de majoritatea geologilor uniformiști, este că plantele care alcătuiesc cărbunele s-au acumulat în mlaștini uriașe de apă dulce sau în turbării de-a lungul a mai multor mii de ani. Această primă teorie, care presupune creșterea materialului vegetal la locul descoperirii sale, se numește teoria autohtonă .
A doua teorie sugerează că straturile de cărbune s-au acumulat de la plante care au fost transportate rapid din alte locuri și depuse în condiții de inundație. Această a doua teorie, conform căreia a existat o mișcare a resturilor vegetale, se numește teoria alohtonă .
fosile în cărbune
Tipurile de plante fosile care se găsesc în cărbune sunt evident nu susțin teoria autohtonă. Copaci fosili de mușchi de club (de exemplu, Lepidodendronși Sigilaria) și ferigi gigantice (în special Psaronius) caracteristică zăcămintelor de cărbune din Pennsylvania poate să fi avut o oarecare toleranță ecologică la condițiile mlăștinoase, în timp ce alte plante fosile din bazinul Pennsylvania (de exemplu, conifere). Cordaites, coada-calului gigant iernat Calamites, diverse gimnosperme asemănătoare ferigilor dispărute) în conformitate cu structura lor de bază trebuie să fi preferat soluri bine uscate decât mlaștinile. Mulți cercetători consideră că structura anatomică a plantelor fosile indică faptul că acestea au crescut în climat tropical sau subtropical (un argument care poate fi folosit împotriva teoriei autohtone), întrucât mlaștinile moderne sunt cele mai extinse și au cea mai profundă acumulare de turbă în climatele mai reci. latitudini mai mari. Datorită puterii crescute de evaporare a soarelui, zonele tropicale și subtropicale moderne sunt cele mai sărace în turbă.
Deseori găsite în colț fosile marine, cum ar fi peștii fosili, moluștele și brahiopodele (brahiopode). Cusăturile de cărbune se găsesc a fi bile de cărbune, care sunt mase rotunjite de plante mototolite și incredibil de bine conservate, precum și animale fosile (inclusiv animale marine) care sunt direct legate de aceste filamente de cărbune. Micile anelide marine, Spirorbis, se găsesc în general atașate la plantele de cărbune din Europa și America de Nord, care datează din Carbonifer. Deoarece structura anatomică a plantelor fosile arată puține dovezi că acestea au fost adaptate la mlaștinile marine, apariția animalelor marine împreună cu plantele nemarine sugerează că amestecarea a avut loc în timpul mișcării, susținând astfel modelul teoriei alohtone.
Printre cele mai uimitoare tipuri de fosile care se găsesc în straturile de cărbune se numără trunchiuri de copaci verticale, care sunt perpendiculare pe așternutul se intersectează adesea zeci de picioare de stâncă. Acești copaci în poziție verticală se găsesc adesea în cusăturile care sunt asociate cu depozitele de cărbune și, în cazuri rare, se găsesc în cărbunele însuși. În orice caz, sedimentele trebuie să se acumuleze rapid pentru a acoperi copacii înainte ca aceștia să se deterioreze și să cadă.
Cât durează până se formează straturi de roci sedimentare? Aruncă o privire la acest copac pietrificat de zece metri, unul dintre sutele descoperite în minele de cărbune din Cookeville, Tennessee, SUA. Acest copac începe într-un singur pat de cărbune, trece prin numeroase straturi și în cele din urmă se termină într-un alt strat de cărbune. Gândiți-vă la asta: ce s-ar întâmpla cu vârful copacului în miile de ani necesare (în funcție de evoluție) pentru a forma straturi sedimentare și cusături de cărbune? Evident, formarea straturilor sedimentare și a filamentelor de cărbune a trebuit să fie catastrofală (rapidă) pentru a îngropa copacul în poziție verticală înainte ca acesta să putrezească și să cadă. Astfel de „copaci în picioare” se găsesc în numeroase locuri de pe pământ și la diferite niveluri. În ciuda dovezilor, perioade lungi de timp (necesare pentru evoluție) sunt strânse între straturi, pentru care nu există dovezi.
S-ar putea avea impresia că acești copaci sunt în poziția lor inițială de creștere, dar unele dovezi indică faptul că nu este deloc așa și chiar invers. Unii copaci traversează straturile în diagonală, iar unii se găsesc cu susul în jos. Uneori, copacii verticali par să fi prins rădăcini într-o poziție de creștere în straturi care sunt complet pătrunse de un al doilea copac vertical. Trunchiurile goale ale copacilor fosili sunt de obicei umplute cu roci sedimentare care sunt diferite de rocile din apropiere. Aplicabilă exemplelor descrise, logica indică mișcarea acestor trunchiuri.
rădăcini fosile
Cea mai importantă fosilă, care este direct legată de disputele privind originea cărbunelui, este stigmarie- Rădăcină fosilă sau rizom. Stigmaria se găsește cel mai frecvent în cusăturile care se află sub straturile de cărbune și este în general asociat cu copacii verticali. Se credea că stigmarie, care a fost studiat acum 140 de ani de Charles Lyell și D.W. Dawson în secvența cărbunelui Carbonifer din Nova Scoția, este o dovadă clară că planta a crescut în această locație.
Mulți geologi moderni continuă să insiste că stigmaria este o rădăcină care s-a format în acest loc și care intră în solul de sub mlaștina de cărbuni. Secvența cărbunelui din Noua Scoție a fost recent reexaminată de H.A. Rupke, care a găsit patru argumente în favoarea originea alohtonă a stigmatiei obţinute pe baza studiului depozitelor sedimentare. Fosila descoperită este de obicei clastică și rareori atașată de trunchi, indicând o orientare preferată a axei sale orizontale, care a fost creată ca urmare a acțiunii curentului. În plus, tulpina este umplută cu sedimente, care este spre deosebire de roca care înconjoară tulpina și se găsește adesea la multe niveluri în straturile care sunt complet străpunse de copaci verticali. Cercetările lui Rupke au aruncat serioase îndoieli asupra explicaţiei autohtone populare a altor straturi în care stigmarie.
Cicloteme
Cărbunele apare de obicei într-o secvență de roci sedimentare numite ciclotemă .idealizat Pennsylvania ciclotemă pot avea strate depuse în următoarea ordine crescătoare: gresie, șist, calcar, argilă subiacentă, cărbune, șisturi, calcar, șisturi. LA ciclotemă tipică, de regulă, unul dintre straturile constitutive lipsește. La fiecare site cicloteme fiecare ciclu de depunere se repetă de obicei de zeci de ori, fiecare depunere sprijinindu-se pe depunerea anterioară. În Illinois este cincizeci cicluri aranjate secvențial și mai mult de o sută de astfel de cicluri apar în Virginia de Vest.
Deși cusătura de cărbune care face parte dintr-un tipic cicloteme, de obicei destul de subțire (de obicei de un inch până la câțiva picioare grosime) dispunerea laterală a cărbunelui are dimensiuni incredibile. Într-unul dintre studiile stratigrafice recente4, a fost stabilită o relație între zăcămintele de cărbune: Broken Arrow (Oklahoma), Crowberg (Missouri), Whitebrest (Iowa), Colchester numărul 2 (Illinois), Coal IIIa (Indiana), Schultztown (Vestul Kentucky) , Princess Number 6 (Eastern Kentucky) și Lower Kittanning (Ohio și Pennsylvania). Toate formează un singur, uriaș cusătură de cărbune care se extinde pentru sute de mii de kilometri pătrațiîn centrul și estul Statelor Unite. Nicio mlaștină modernă nu are o zonă care se apropie chiar ușor de dimensiunea zăcămintelor de cărbune din Pennsylvania.
Dacă modelul autohton de formare a cărbunelui este corect, atunci trebuie să fi prevalat circumstanțe foarte neobișnuite. Întreaga zonă, adesea de zeci de mii de kilometri pătrați, ar trebui să se ridice simultan deasupra nivelului mării pentru ca mlaștina să se acumuleze, iar apoi ar trebui să se scufunde pentru a fi inundată de ocean. Dacă pădurile fosile s-ar ridica prea sus deasupra nivelului mării, mlaștina și apa sa antiseptică necesară pentru a acumula turba s-ar evapora pur și simplu. Dacă mlaștina ar fi invadată de mare în timpul acumulării de turbă, condițiile marine ar distruge plantele și alte sedimente și turba nu s-ar depune. Apoi, conform modelului popular, formarea unui strat gros de cărbune ar indica menținerea unui echilibru incredibil de-a lungul multor mii de ani între rata de acumulare a turbei și creșterea nivelului mării. Această situație pare cea mai improbabilă, mai ales dacă ne amintim că ciclotema se repetă într-o secțiune verticală de sute de ori sau chiar mai mult. Sau poate că aceste cicluri pot fi explicate cel mai bine ca acumulare care a avut loc în timpul creșterii și retragerii succesive a apelor de inundații?
Sist
Când vine vorba de ciclotemă, argila subiacentă este de cel mai mare interes. Argila subiacentă este un strat moale de lut care nu este aranjat în straturi și se află adesea sub stratul de cărbune. Mulți geologi cred că acesta este un sol fosil pe care a existat o mlaștină. Prezența argilei subiacente, mai ales atunci când se găsește în ea stigmarie, adesea interpretat ca dovezi suficiente originea autohtonă a plantelor carbonifere.
Cu toate acestea, un studiu recent a pus sub semnul întrebării interpretarea argilei subiacente ca sol fosil. Nu s-au găsit caracteristici ale solului similare cu cele ale solului modern în argila subiacentă. Unele dintre mineralele găsite în solul subiacent nu sunt tipurile de minerale care ar trebui găsite în sol. Dimpotrivă, argilele subiacente, de regulă, au stratificare ritmică (materialul granular mai mare este situat chiar în partea de jos) și semne de formare a fulgilor de argilă. Acestea sunt caracteristici simple ale rocilor sedimentare care s-ar forma în orice strat care s-a acumulat în apă.
Multe straturi de cărbune nu se sprijină pe argilele subiacente și nu există semne de existență a solului. În unele cazuri, straturile de cărbune se sprijină pe granit, ardezie, calcar, conglomerat sau alte roci care nu seamănă cu solul. Argila de bază fără o cusătură de cărbune este obișnuită, iar argila de sub acoperire se suprapune adesea pe cusătura de cărbune. Absența solurilor recunoscute sub straturile de cărbune indică faptul că nici un tip de vegetație luxuriantă nu ar putea crește aici și susține ideea că plantele care formează cărbune au fost mutate aici.
Structura cărbunelui
Studiul structurii și structurii microscopice a turbei și cărbunelui ajută la înțelegerea originii cărbunelui. A.D. Cohen a inițiat un studiu structural comparativ al turbei autohtone moderne formate din arbori de mangrove și o turbă modernă rară de coastă alohtonă din sudul Floridei. Majoritatea turbei autohtone conținea fragmente de plante care aveau o orientare dezordonată cu o matrice predominantă de material mai fin, în timp ce turba alohtonă avea o orientare formată din curgeri de apă cu axe alungite de fragmente de plante, care erau amplasate, de regulă, paralel cu suprafața litorală cu o absenţă caracteristică a materialului mai fin.matrice. Resturile de plante prost sortate din turba autohtonă au avut o structură mare datorită masei împletite de rădăcini, în timp ce turba autohtonă a avut o microstratificare caracteristică datorită absenței rădăcinilor încarnate.
În realizarea acestui studiu, Cohen a remarcat: „În cursul studiului turbei alohtone, a fost dezvăluită o caracteristică, și anume că secțiunile verticale ale acestui material, realizate folosind un microtom, semănau mai mult cu secțiuni subțiri de cărbune decât orice probă autohtonă studiată.”. Cohen a atras atenția asupra faptului că caracteristicile acestei turbe autohtone (orientarea fragmentelor alungite, structură granulară sortată cu o lipsă generală de matrice mai fină, micro-stratificare fără structură radiculară încurcată) sunt şi caracteristici ale cărbunilor din perioada carboniferă!
Cocoloașe în cărbune
Una dintre cele mai impresionante caracteristici externe ale cărbunelui este prezența blocurilor mari în el. De mai bine de o sută de ani, aceste blocuri mari au fost găsite în straturile de cărbune din întreaga lume. P.H. Price a efectuat un studiu în care a studiat blocuri mari din zăcământul de cărbune Sewell, care se află în Virginia de Vest. Greutatea medie a 40 de bolovani adunați a fost de 12 lire, iar cel mai mare bolovan a cântărit 161 de lire. Multe pietre de pavaj erau roci vulcanice sau metamorfice, spre deosebire de toate celelalte stânci din Virginia de Vest. Price a bănuit că bolovanii mari ar fi putut să se împletească în rădăcinile copacilor și să fi fost transportați aici de departe. Astfel, prezența blocurilor mari în cărbune susține modelul alohton.
coalirea
Disputele privind natura procesului de transformare a turbei în cărbune au loc de mulți ani. O teorie existentă sugerează că este timp este factorul principal în procesul de coalifiere. Cu toate acestea, această teorie a căzut în defavoare deoarece s-a constatat că nu a existat o creștere sistematică a stadiului metamorfic al cărbunelui în timp. Există mai multe inconsecvențe aparente: ligniții, care sunt cel mai scăzut stadiu al metamorfismului, apar în unele dintre cele mai vechi strate purtătoare de cărbune, în timp ce antraciții, care reprezintă cel mai înalt grad de metamorfism al cărbunelui, apar în straturile mai tinere.
A doua teorie privind procesul de transformare a turbei în cărbune sugerează că principalul factor în procesul de metamorfism a cărbunelui este presiune. Cu toate acestea, această teorie este infirmată de numeroase exemple geologice în care stadiul metamorfismului cărbunelui nu crește în cusături foarte deformate și pliate. Mai mult decât atât, experimentele de laborator arată că o creștere a presiunii poate de fapt incetineste conversia chimică a turbei în cărbune.
A treia teorie (de departe cea mai populară) sugerează că cel mai important factor în procesul de metamorfism a cărbunelui este temperatura. Exemplele geologice (intruziuni vulcanice în straturile de cărbune și incendii subterane în mine) arată că temperaturile ridicate pot provoca coalirea. Experimentele de laborator au avut, de asemenea, destul de mult succes în confirmarea acestei teorii. Substanța asemănătoare antracitului s-a format într-un experiment folosind un proces rapid de încălzire în doar câteva minute, cea mai mare parte a căldurii fiind generată de transformarea materialului celulozic. Astfel, metamorfismul cărbunelui nu necesită milioane de ani de expunere la căldură și presiune - se poate forma ca urmare a încălzirii rapide.
Concluzie
Vedem că o mulțime de dovezi susținând puternic teoria alohtonă și confirmă acumularea de mai multe straturi de cărbune în timpul Potopului lui Noe. Arbori fosili verticali în interiorul straturilor de cărbune confirma acumularea rapida reziduuri vegetale. Animalele marine și plantele terestre (mai degrabă decât să crească și să trăiască într-o mlaștină) găsite în cărbune implică mișcarea lor. Microstructura multor strate de cărbune are o orientare specifică a particulelor, o structură de cereale sortată și o microstratificare, ceea ce indică mișcarea (mai degrabă decât creșterea in situ) a materialului vegetal. Blocurile mari prezente în cărbune mărturisesc procesele de mișcare. Absența solului sub multe straturi de cărbune confirmă faptul că plantele care formează cărbune au plutit odată cu fluxul. S-a demonstrat că cărbunele formează porții sistematice și tipice cicloteme, care evident, ca și alte roci, au fost depuse de apă. Experimentele pentru a studia schimbarea materialului vegetal arată că antracitul asemănător cărbunelui nu are nevoie de milioane de ani pentru a se forma - se poate forma rapid sub influența căldurii.
Legături
*Profesor de geologie și arheologie, Christian Heritage College, El Cajon, California.
Lemnul a fost folosit de mult pentru încălzirea caselor, dar pentru a continua să ardă, este necesar să se pună bușteni din nou și din nou. Odată cu dezvoltarea industriei miniere de cărbune, tot mai mulți oameni au început să folosească cărbunele: dă mai multă căldură, arde mai mult. Cu așezarea corectă a cuptorului, o porție de cărbune, turnată în cazan seara, va menține o temperatură stabilă toată noaptea.
Istoria formării cărbunelui și a tipurilor acestuia
Întregul proces de formare a cărbunelui poate fi împărțit în două etape principale: formarea turbei și procesul de coalificare în sine - transformarea turbei în cărbune.
Turba s-a format pe întinderi vaste acoperite cu apă din reziduuri vegetale de diferite grade de descompunere. Unele dintre plante au putrezit complet până la o stare asemănătoare gelului, unele și-au păstrat structura celulară. Rămășițele lor s-au acumulat în fundul rezervoarelor, care s-au transformat treptat în mlaștini. O condiție prealabilă pentru formarea turbei este absența oxigenului. Sub coloana de apă era puțin oxigen; în timpul descompunerii rămășițelor s-a eliberat hidrogen sulfurat, metan și dioxid de carbon, care au contribuit la întărirea rămășițelor. S-a format turba.
Dar nu toate turbările au fost transformate în cărbune. Procesul de coalificare necesită: presiune mare, temperatură ridicată și o perioadă lungă de timp. În funcție de prezența acestor condiții, formarea cărbunelui a avut loc sau nu. În primul rând, turba a fost adusă de roci sedimentare, care au crescut presiunea și au crescut temperatura în interiorul stratului de turbă. În astfel de condiții, s-a format cărbune brun - prima etapă a coalificării. Cusăturile au fost deplasate în unele zone, ceea ce a cauzat reducerea straturilor de cărbune brun (unele dintre depozitele descoperite sunt la adâncimi de peste 6.000 de metri). Pe alocuri, aceste procese au fost însoțite de creșterea magmei și a erupțiilor vulcanice. Presiunea ridicată, lipsa oxigenului și temperaturile ridicate au contribuit la faptul că în cărbunele brun era din ce în ce mai puțină umiditate și gaze naturale și tot mai mult carbon. Odată cu deplasarea apei și a gazelor, cărbunele brun s-a transformat în bituminos, apoi, în prezența temperaturii ridicate, în antracit. Principala diferență dintre cărbune brun și cărbune este că cărbunele brun conține mai multă umiditate și gaze naturale și mai puțin carbon, ceea ce afectează cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii.
Astăzi, vârsta zăcămintelor de cărbune este determinată de resturile vegetale. Cele mai vechi datează din perioada carboniferă (acum 345-280 de milioane de ani). În această perioadă, s-au format majoritatea bazinelor carbonifere din America de Nord (estul și centrul SUA), centrul și vestul Europei, sudul Africii, China și India. În Eurasia, majoritatea zăcămintelor de cărbune s-au format în perioada permiană, unele dintre micile bazine carbonifere din Europa datând din perioada triasică. Activitatea de formare a cărbunelui crește spre sfârșitul Jurasicului și în Cretacic. În această perioadă s-au format zăcăminte în estul Europei, în Munții Stâncoși ai Americii, în Indochina și în centrul Asiei. Mai târziu, s-au format în principal cărbuni bruni și zăcăminte de turbă.
Tipuri de cărbune
Cărbunele este clasificat în funcție de conținutul său de umiditate, gaze naturale și conținut de carbon. Odată cu creșterea cantității de carbon, puterea calorică a acestuia crește. Cu cât umiditatea și substanțele volatile (gaze) sunt mai puține, cu atât tolerează mai bine depozitarea și transportul.
Lignit- cărbunele din prima etapă a coalificării. Se deosebește de cărbunele brun într-o cantitate mai mică de apă (45%) în compoziție și într-o degajare mare de căldură. Structura este fibroasă, culoarea este de la maro la negru (calitate superioară). Cel mai des este folosit in sectorul energetic (la centralele termice) pentru incalzirea caselor private este rar folosit, intrucat este prost depozitat si are o putere calorica scazuta in cuptoarele conventionale.
Cărbune subbitominos- culoare neagra, structura fibroasa mai putin pronuntata, putere calorica mai mare in comparatie cu lignitul, continut mai mic de umiditate (30%). Se sfărâmă în timpul transportului și se întâlnește în aer liber. Când este ars, eliberează 5-6 kW/kg. Este folosit atât în domeniul energetic, cât și în locuințe și servicii comunale pentru încălzire.
carbune bituminos are cea mai mare putere calorica, nu isi pierde calitatile in timpul transportului si depozitarii. Emite 7-9 kW/kg de căldură în timpul arderii. Unele dintre speciile sale sunt folosite pentru cocsificare.
Antracit- cărbune negru jet. Are cel mai mare conținut de hidrocarburi. Este greu să-l aprindeți, dar arde mult timp și fără funingine, eliberează o cantitate mare de căldură (mai mult de 9 kW / kg). Este antracitul cel mai des folosit pentru încălzire.
Ce fel de cărbune este folosit pentru încălzire
În Rusia și țările CSI, există un sistem adoptat în 1988. Cărbunele este clasificat conform GOST 25543-88, care este împărțit în 7 categorii. Doar câteva sunt folosite pentru încălzire:
Cărbune cu flacără lungă (D). Și-a primit numele datorită procesului lung de ardere cu eliberarea unei cantități mari de căldură (5600-5800 kcal / kg). Pentru aprinderea și arderea acestuia, nu este necesară suflarea specială, prin urmare cărbunii cu flacără lungă sunt adesea folosiți în cazanele menajere cu combustibil solid. În funcție de mărime, se întâmplă:
- WPC - placa mare - dimensiunea pieselor este de 50-200 mm;
- DPKO - pumn-piuliță de plăci - dimensiuni bucăți 25-100 mm;
- PO - nuc - 26-50 mm;
- DM - mic - dimensiuni 13-25 mm;
- DS - sămânță - 6-13 mm;
- DR - privat - fără dimensiuni standard.
Cărbunele cu flacără lungă este optim pentru încălzire: flacăra este lungă (asemănătoare cu lemnul de foc), se eliberează multă căldură, se aprinde și arde ușor - tirajul natural este suficient pentru arderea normală. Costul său relativ scăzut, combinat cu caracteristicile excelente, a determinat popularitatea acestei mărci de cărbune. Este achiziționat nu numai pentru încălzirea caselor private, ci și pentru camerele de cazane ale instituțiilor de învățământ și medicale. Mai mult, se folosește combustibil din orice fracție: de la "K" mare la "M" mic.
Gaz cu flacără lungă (DG). Diferă de gradul D prin putere calorică mai mare. Toate fracțiile sunt folosite pentru încălzirea caselor private: de la „mare” la „obișnuită”. Mai solicitant decât cu flacără lungă la condițiile de depozitare, tk. intemperii mai intens.
Antracit (A). Emite mult corp, are un conținut scăzut de cenușă (rezidu de cenușă 10%), arde mult timp și uniform, fumul în timpul arderii este alb (toate celelalte mărci „dau” fum negru). În ciuda performanței ridicate, este imposibil să-l recomandăm fără echivoc pentru încălzirea caselor private: antracitul are un cost ridicat și este greu de aprins.
În unele cazuri, cumpără cărbuni slabi „T”, grăsime „G” sau ușor aglomerate „SS”. Restul claselor au utilizări preponderent industriale. Sunt folosite în energie și metalurgie, unele grade pentru cocsificare și îmbogățire. Atunci când alegeți cărbunele, trebuie să acordați atenție nu numai caracteristicilor acestuia, ci și costului de livrare. Dacă zona dvs. nu vinde flacără lungă sau antracit, atunci cel mai probabil va trebui să vă descurcați cu ceea ce există pe piață. De asemenea, trebuie să acordați atenție recomandărilor producătorilor cazanului dvs.: documentele indică de obicei mărcile pentru care a fost proiectat echipamentul. Ele trebuie folosite.
Pentru a crește confortul și pentru a economisi bani, mulți oameni preferă să aibă mai multe fracțiuni: este mai convenabil să se topească cu fracția „nucă” sau „mare” și să se toarne „sămânța” pentru o ardere lungă. În perioadele cele mai reci se depozitează o anumită cantitate de antracit care, deși este greu de aprins, arde îndelung și fierbinte într-un cazan încălzit.
Cărbunii cocsificați și îmbogățiți sunt supuși unui tratament special pentru a le crește puterea calorică. Aceste specii sunt folosite în metalurgie și energie. Un astfel de combustibil nu este potrivit pentru cazanele de uz casnic: din cauza temperaturii excesiv de ridicate de ardere, cuptorul se poate rupe.
Dacă asculți oameni cu experiență, ei spun că cel mai bun efect este dat de următoarea secvență de turnare a combustibilului în cazan: se topește cu o flacără lungă, apoi se completează antracit din fracția „nucă” - arde mult timp. , dai multă căldură, și adaugi „semințe” la sobă noaptea, care va arde până dimineața.
Ordinea de aprindere a cuptoarelor de cărămidă este recomandată diferit: aprind cuptorul cu lemne de foc, când se aprinde bine, adorm cu o „sămânță” sau (deschideți suflanta și amortizorul pentru o mai bună alimentare cu oxigen). Dacă există mult praf în sămânță, acesta poate fi umezit cu apă - în acest fel se aprinde mai ușor. Când căldura din cuptor este suficientă, se poate folosi „pumnul”.
Ce este cărbunele și pentru ce se folosește
Cărbunele a fost folosit de oameni de multe mii de ani: a fost găsit în timpul săpăturilor în așezările oamenilor cavernelor. Este puțin probabil să l-au făcut ei înșiși, mai degrabă l-au strâns pe foc sau au păstrat rămășițele incendiilor, dar, se pare, știau de proprietățile sale și știau să-l folosească.
Astăzi, la noi, acest tip de combustibil este folosit mai ales pentru gătit: se folosește la grătare și grătare, pus la foc. Uneori sunt folosite pentru șeminee: arde mult timp, degajă multă căldură (7800 KC / kg) și aproape că nu există fum și funingine. Cenușa rămasă este un îngrășământ excelent și este folosită pentru fertilizarea terenurilor forestiere sau a câmpurilor agricole. Cenușa de cărbune este folosită și pentru producerea de îngrășăminte.
În industrie, cărbunele este folosit pentru topirea fierului. Este nevoie de doar 0,5 tone din acest combustibil pentru a produce o tonă de aliaj. În același timp, fonta primește rezistență sporită la coroziune și rezistență. Ca flux, cărbunele este folosit în topirea alamei, bronzului, cuprului, manganului, zincului și nichelului. Este folosit pentru a face un lubrifiant solid pentru inginerie mecanică, este folosit pentru șlefuire în fabricarea și tipărirea instrumentelor etc. Filtrele pentru diverse scopuri sunt fabricate din cărbune.
Astăzi, cărbunele începe să fie văzut ca o alternativă la combustibilii tradiționali: spre deosebire de cărbune, petrol și gaz, este un material regenerabil. Mai mult, tehnologiile moderne fac posibilă obținerea de cărbune chiar și din deșeurile industriale: din rumeguș, praf, arbuști etc. Brichetele sunt formate din astfel de materii prime zdrobite, care dau de 1,5 ori mai multă căldură decât cărbunele obișnuit. În acest caz, căldura este eliberată pentru o perioadă mai lungă de timp și căldura este uniformă.
Cum se face cărbunele
Până în secolul al XX-lea, cărbunele se obținea prin arderea lemnului sau grămezilor de formă specială. În ele erau așezate lemne, acoperite cu pământ, incendiate prin găuri speciale făcute. Această tehnologie este disponibilă publicului și este încă utilizată în unele țări. Dar are o eficiență scăzută: se consumă până la 12 kg de lemn la 1 kg de cărbune și, de asemenea, este imposibil să controlezi calitatea cărbunelui rezultat. Următoarea etapă în dezvoltarea arderii cărbunelui a fost utilizarea țevilor în cuptoarele de pământ. Această îmbunătățire a sporit eficiența procesului: s-au consumat 8 kg de cherestea pe kilogram.
La cărbunele moderne se consumă 3-4 kg de materii prime per kilogram de produs. În același timp, se acordă o mare atenție respectării mediului înconjurător a procesului: în timpul producției de cărbune, se eliberează în atmosferă mult fum, funingine și gaze nocive. Instalațiile moderne captează gazele emise, le trimit în camere speciale, unde este folosită pentru încălzirea cuptorului la temperatura de cocsificare.
Transformarea lemnului în cărbune are loc într-o atmosferă lipsită de oxigen la temperatură ridicată (reacție de piroliză). Întregul proces este împărțit în trei etape:
- la 150 ° C, umezeala este îndepărtată din lemn;
- la 150-350 aproximativ Cu eliberarea de gaze și formarea de produse organice;
- la 350-550°C se separă rășinile și gazele necondensabile.
Conform GOST, cărbunele este împărțit în mai multe grade, în funcție de tipul de lemn folosit:
- A - specii de foioase;
- B - lemn de esență tare și moale, specii de conifere (o).
Clasele B și C - cel mai adesea acestea sunt brichete de cărbune, pentru fabricarea cărora se folosesc deșeuri de la întreprinderile de prelucrare a lemnului. Acesta este un tip excelent de biocombustibil care a fost folosit de multă vreme în Europa pentru încălzire și chiar în centralele electrice: atunci când sunt arse, nu se formează compuși de sulf (nu există sulf în cărbune), iar hidrocarburile sunt conținute în cantități minime. Folosind tehnologia strămoșilor, puteți arde cărbunele pentru propriile nevoi. .
În urmă cu aproape 200 de ani, genialul om de știință rus M. V. Lomonosov a explicat destul de corect formarea cărbunelui fosil din reziduurile vegetale, așa cum se formează acum turba. Lomonosov a indicat și condițiile necesare transformării turbei în cărbune: descompunerea vegetației „fără aer liber”, temperatura ridicată din interiorul Pământului și „povara acoperișului”, adică presiunea rocilor.
Este nevoie de foarte mult timp pentru ca turba să se transforme în cărbune. Turba se acumulează în mlaștină, iar de sus mlaștina este acoperită cu tot mai multe straturi noi de plante. La adâncime, turba este în continuă schimbare. Compușii chimici complecși care alcătuiesc plantele se descompun în alții mai simpli. O parte se dizolvă și este dusă cu apă, cealaltă trece în stare gazoasă: dioxid de carbon și gaz ușor - metan (același gaz arde în sobele noastre). Un rol important în formarea cărbunelui îl au ciupercile și bacteriile care locuiesc în toate turbării. Ele ajută la distrugerea țesutului vegetal. În procesul acestor modificări ale turbei, în ea se acumulează cea mai stabilă substanță, carbonul. Pe măsură ce se schimbă, turba devine din ce în ce mai bogată în carbon.
Acumularea carbonului în turbă are loc fără acces la oxigen, altfel carbonul, combinându-se cu oxigenul, s-ar transforma complet în dioxid de carbon și s-ar evapora. Straturile de turbă rezultate sunt mai întâi izolate de oxigenul aerului prin apa care le acoperă, apoi prin straturi noi de turbă care apar.
Așa decurge treptat procesul de transformare a turbei în cărbune fosil. Există mai multe tipuri principale de cărbune fosil: lignit, cărbune brun, cărbune bituminos, antracit, boghead etc.
Cel mai asemănător turbei este lignitul - cărbune brun liber, de origine nu foarte veche. Prezintă clar rămășițele de plante, în principal lemn (de unde și denumirea de „lignit”, care înseamnă „lemn”). Lignitul este turbă lemnoasă. În turbării moderne temperate, turba se formează în principal din mușchi de turbă, rogoz, stuf, dar în zona subtropicală a globului, de exemplu, în mlaștinile forestiere din Florida din SUA, se formează și turbă lemnoasă, foarte asemănătoare cu lignitul fosil.
Cu o descompunere și modificare mai puternică a reziduurilor vegetale, se creează cărbune brun. Culoarea sa este maro închis sau negru; este mai puternic decât lignitul, resturile de lemn sunt mai puțin frecvente în el și este mai greu de văzut. La arderea cărbunelui brun eliberează mai multă căldură decât lignitul, deoarece este mai bogat în carbon. Cărbunele brun nu se transformă întotdeauna în cărbune tare în timp. Se știe că cărbunele brun al Bazinului Moscovei este de aceeași vârstă cu cărbunele de pe versantul vestic al Uralilor (bazinul Kizel). Procesul de transformare a cărbunelui brun în cărbune are loc numai atunci când straturile de cărbune brun se scufundă în orizonturile mai adânci ale scoarței terestre sau au loc procese de construcție a munților. Pentru transformarea cărbunelui brun în - piatră sau antracit este nevoie de o temperatură foarte ridicată și o presiune mare în intestinele Pământului. La cărbune, doar la microscop sunt vizibile resturile de plante; este greu, strălucitor și adesea foarte puternic. Unele clase de cărbune în sine sau împreună cu alte clase de cocs, adică se transformă în cocs.
Cea mai mare cantitate de carbon conține cărbune negru strălucitor - antracit. Puteți găsi rămășițele de plante în el doar la microscop. Când este ars, antracitul degajă mai multă căldură decât toate celelalte tipuri de cărbune.
Boghead - cărbune negru dens cu o suprafață de fractură concoidală; distilarea uscată dă o cantitate mare de gudron de cărbune - o materie primă valoroasă pentru industria chimică. Boghead este format din alge și sapropel.
Cu cât cărbunele se află mai mult în straturile pământului și cu cât este mai supus presiunii și acțiunii căldurii profunde, cu atât conține mai mult carbon. Antracitul conține aproximativ 95% carbon, cărbune brun - aproximativ 70% și turbă - de la 50 la 65%.
În mlaștină, unde se acumulează inițial turba, argila, nisipul și diferitele substanțe dizolvate se înțeleg de obicei cu apa. Ele formează impurități minerale în turbă, care rămân apoi în cărbune. Aceste impurități formează adesea straturi intermediare care separă stratul de cărbune în mai multe straturi. Amestecul contaminează cărbunele și îl face dificil de dezvoltat.
Când cărbunele este ars, toate impuritățile minerale rămân sub formă de cenușă. Cu cât cărbunele este mai bun, cu atât ar trebui să conțină mai puțină cenușă. În cărbune de calitate bună, este doar câteva procente, dar uneori cantitatea de cenușă ajunge la 30-40%. Dacă cenușa este mai mare de 60%, atunci cărbunele nu arde deloc și nu este potrivit pentru combustibil.
Cusăturile de cărbune sunt diferite nu numai prin compoziția lor, ci și ca structură. Uneori, întreaga cusătură este compusă din cărbune pur pe întreaga sa grosime. Aceasta înseamnă că s-a format într-o turbără, unde apa poluată cu lut și nisip aproape că nu a ajuns. Un astfel de cărbune poate fi ars imediat. Mai des, cusăturile de cărbune alternează cu straturile intermediare argiloase sau nisipoase. Astfel de bucăți de cărbune sunt numite complexe. La ele, de exemplu, o cusătură de 1 m grosime are adesea 10-15 straturi de lut, de câțiva centimetri grosime fiecare, iar cărbunele pur reprezintă doar 60-70 cm; în timp ce cărbunele poate fi de foarte bună calitate.
Pentru a obține combustibil cu un conținut scăzut de impurități străine din cărbune, cărbunele este îmbogățit. Din mină, roca este trimisă imediat la uzina de procesare. Acolo, roca extrasă în mină este zdrobită în bucăți mici în mașini speciale, iar apoi toate bulgări de lut sunt separate de cărbune. Argila este întotdeauna mai grea decât cărbunele, așa că amestecul de cărbune și argilă este spălat cu un jet de apă. Puterea jetului este aleasă astfel încât să scoată cărbunele, iar argila mai grea ar rămâne dedesubt. Apoi apa cu cărbune este trecută printr-un grătar frecvent. Apa se scurge, iar cărbunele, acum curat și lipsit de particule de argilă, se adună pe suprafața grătarului. Un astfel de cărbune se numește îmbogățit. Va rămâne foarte puțină cenușă în el. Se întâmplă ca cenușa din cărbune să nu fie o impuritate dăunătoare, ci un mineral. Astfel, de exemplu, turbiditatea subțire, argilosă, adusă în mlaștină de pâraie și râuri, formează adesea interstraturi de argilă refractară valoroasă. Este special dezvoltat sau colectat din cenușa rămasă după arderea cărbunelui și apoi folosit pentru a face vase de porțelan și alte produse. Uneori găsit în cenușa cărbunelui.
Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.
Acest articol oferă informații despre o rocă sedimentară interesantă, care este o sursă de mare importanță economică. Această rasă, uimitoare în istoria sa, se numește „cărbune”. Educația lui este destul de interesantă. Trebuie remarcat faptul că, în ciuda faptului că această rocă reprezintă mai puțin de unu la sută din toate rocile sedimentare care există pe pământ, este de mare importanță în multe domenii ale vieții umane.
informatii generale
Cum s-a format cărbunele? Formarea sa include multe procese care au loc în natură.
Cărbunele a apărut pe Pământ în urmă cu aproximativ 350 de milioane de ani. Pentru a spune simplu, s-a întâmplat în felul următor. Trunchiurile copacilor, căzând în apă cu altă vegetație, au format treptat straturi uriașe de masă organică necompusă. Accesul limitat al oxigenului nu a permis acestei mizerie să se descompună și să putrezească, care treptat, sub propria greutate, s-a scufundat din ce în ce mai adânc. Multă vreme și datorită deplasării straturilor scoarței terestre, aceste straturi au ajuns la o adâncime considerabilă, unde, sub influența temperaturilor ridicate și a presiunii înalte, această masă a fost transformată în cărbune.
Mai jos vom arunca o privire mai atentă asupra modului în care a apărut cărbunele, a cărui formare este foarte interesantă și curioasă.
Tipuri de cărbune
Diferite tipuri de cărbune sunt extrase în zăcămintele moderne de cărbune ale lumii:
1. Antracit. Acestea sunt cele mai dure soiuri, extrase de la adâncimi mari și având cea mai mare temperatură de ardere.
2. Cărbune. Multe dintre soiurile sale sunt extrase în mod deschis și în mine. Acest tip este cel mai frecvent în domeniile activității umane.
3. Cărbune brun. Aceasta este cea mai tânără specie formată din reziduuri de turbă și are cea mai scăzută temperatură de ardere.
Toate formele de cărbune enumerate apar în straturi, iar locurile de acumulare a acestora se numesc bazine de cărbune.
Teorii despre originea cărbunelui
Ce este cărbunele tare? Mai simplu spus, această rocă sedimentară este plantele acumulate, compactate și prelucrate în timp.
Există două teorii, dintre care cea mai populară este cea susținută de mulți geologi. Este astfel: plantele care alcătuiesc cărbunele s-au acumulat în mlaștini mari de turbă sau apă dulce de multe mii de ani. Această teorie presupune creșterea vegetației în locul descoperirii rocilor și este numită „autohtonă”.
O altă teorie se bazează pe faptul că straturile de cărbune s-au acumulat de la plantele transferate din alte locuri, care au fost depuse într-un nou sit în condiții de inundație. Cu alte cuvinte, cărbunele provine din resturile vegetale transferate. A doua teorie se numește alohtonă.
În ambele cazuri, sursa formării cărbunelui sunt plantele.
De ce arde această piatră?
Principalul element chimic din cărbune, care are proprietăți utile, este carbonul.
În funcție de condițiile de formare, procesele și vârsta cusăturilor, fiecare zăcăminte de cărbune conține propriul său procent specific de carbon. Acest indicator determină calitatea combustibilului natural, deoarece nivelul transferului de căldură este direct legat de cantitatea de carbon oxidat în timpul arderii. Cu cât puterea calorică a unei anumite roci este mai mare, cu atât este mai potrivită ca sursă de căldură și energie.
Ce este cărbunele pentru oamenii din întreaga lume? În primul rând, este cel mai bun combustibil potrivit pentru diverse sfere ale vieții.
Despre fosilele din cărbune
Speciile de plante fosile găsite în cărbune nu susțin teoria autohtonă a originii. De ce? De exemplu, muschii și ferigi gigantice, caracteristice zăcămintelor de cărbune din Pennsylvania, ar putea crește în condiții mlăștinoase, în timp ce alte plante fosile din același bazin (conifere sau coada-calului gigant etc.) au preferat soluri mai uscate decât locurile mlăștinoase. Se pare că au fost transferați cumva în aceste locuri.
Cum a apărut cărbunele? Educația în natură este uimitoare. Fosile marine se găsesc adesea în cărbune: moluște, pești și brahiopode (sau brahiopode). Cusăturile de cărbune conțin și bile de cărbune (mase rotunjite, mototolite de plante și animale fosile perfect conservate, inclusiv cele marine). De exemplu, micul vierme de mare se găsește de obicei atașat de plante în cărbunii din America de Nord și Europa. Ele aparțin perioadei Carboniferului.
Apariția animalelor marine intercalate cu plante nemarine în rocile sedimentare de cărbune indică faptul că acestea s-au amestecat în procesul de mișcare. Procese uimitoare și lungi au avut loc în natură înainte de a se forma în sfârșit cărbunele. Formarea lui în acest fel confirmă teoria alohtonă.
Descoperiri uimitoare
Cele mai interesante descoperiri din straturile de cărbune sunt trunchiurile de copaci, întinse vertical. Ei traversează adesea straturi uriașe de roci perpendiculare pe stratul de cărbune. Copacii într-o astfel de poziție verticală se găsesc adesea în cusăturile asociate cu depozitele de cărbune și puțin mai rar în cărbunele însuși. Mulți sunt de părere despre mișcarea trunchiurilor copacilor.
Lucrul uimitor este că sedimentul a trebuit să se acumuleze atât de repede pentru a acoperi acești copaci înainte ca aceștia să se deterioreze (putrezească) și să cadă.
Iată o poveste atât de interesantă despre formarea unei roci numită cărbune. Formarea unor astfel de straturi în intestinele pământului este un motiv pentru cercetări ulterioare în căutarea răspunsurilor la numeroase întrebări.
Unde sunt bulgări în cărbune?
O caracteristică externă impresionantă a cărbunelui este conținutul de blocuri uriașe din el. Aceste blocuri mari au fost găsite în straturile de cărbune ale multor zăcăminte de mai bine de o sută de ani. Greutatea medie a 40 de blocuri colectate din zăcământul de cărbune din Virginia de Vest a fost de aproximativ 12 lire sterline, iar cea mai mare a fost de 161 de lire sterline. Mai mult, multe dintre ele erau roci metamorfice sau vulcanice.
Cercetătorul Price a sugerat că ar fi putut călători de departe la zăcământul de cărbune din Virginia, împletindu-se în rădăcinile copacilor. Și această concluzie susține și modelul alohton de formare a cărbunelui.
Concluzie
Multe studii dovedesc adevărul teoriei alohtone a formării cărbunelui: prezența resturilor de animale și plante terestre și marine implică mișcarea acestora.
De asemenea, studiile au arătat că metamorfismul acestei roci nu necesită un timp îndelungat (milioane de ani) de expunere la presiune și căldură - se poate forma și ca urmare a încălzirii rapide. Iar arborii amplasați vertical în sedimentele de cărbune confirmă acumularea destul de rapidă a reziduurilor de vegetație.
Se încarcă...