Повідомлення про кам'яне вугілля може бути використане під час підготовки до уроку. Розповідь про кам'яне вугілля для дітей може бути доповнена цікавими фактами.
Доповідь про кам'яне вугілля
Кам'яне вугілля - цетверда вичерпна невідновна корисна копалина, яку людина використовує для отримання тепла шляхом її спалювання. За класифікацією відноситься до осадових гірських порід. Вугілля, як джерело енергії, люди почали використовувати ще в давнину нарівні з дровами.
Як утворюється кам'яне вугілля?
Кам'яне вугілля з'явилося Землі близько 300-350 млн років тому, коли на первісних болотах пишно росли деревоподібні папороті і почали з'являтися перші голонасінні рослини.
Вважається, що кам'яне вугілля утворилося внаслідок відкладень деревини. Були древні ліси, дерева яких накопичувалися в болотах, де без доступу кисню діяльність бактерій, що розкладають рослинні залишки, зводиться до нуля, утворюється торф, а потім у процесі поховання цих залишків, під великим тиском і температурою утворюються вугілля.
Так для утворення кам'яного вугілля потрібно залягання торфу на глибині три кілометри. На цій глибині шар торфу в двадцять метрів перетвориться на кам'яне вугілля з товщиною пласта в два метри.
Види вугілля
Усі види вугілля залягають пластами та місця їх розташування називаються вугільними басейнами. Сьогодні видобувають різні види вугілля.
- Антрацити – найбільш тверді сорти з великої глибини та мають максимальну температуру згоряння.
- Кам'яне вугілля - безліч сортів, що видобуваються в шахтах та відкритим способом. Має найширше поширення у багатьох сферах діяльності.
- Буре вугілля - утворилося із залишків торфу, наймолодший вид вугілля. Має саму низьку температурузгоряння.
Як добувають вугілля?
Раніше кам'яне вугілля просто збирали у місцях виходу пласта на поверхню. Це могло статися внаслідок усунення шарів земної кори.
Часто після обвалів у гірській місцевості такі виходи поклади оголювали, і люди отримували можливість дістатися шматків «пального каменю».
Пізніше, коли з'явилася перша техніка, вугілля почали розробляти у відкритий спосіб. Деякі вугільні копальні занурювалися на глибину понад 300 метрів.
Сьогодні, завдяки сучасної техніки, люди опускаються на глибину понад 1000 м, де видобувають якісне кам'яне вугілля.
Різні види вугілля можна використовуватиме отримання тепла. При згорянні воно виділяється у набагато більшій кількості, ніж можна отримати його від дров чи інших твердих видівпалива. Найжаркіші сорти вугілля використовують у металургії, де потрібні високі температури.
Крім того, вугілля є цінною сировиною для хімічної промисловості. З нього видобувають безліч корисних і корисних речовин.
Сподіваємося, викладена інформація про кам'яне вугілля допомогла Вам. А свою доповідь про кам'яне вугілля можна залишати через форму коментарів.
Стюарт Е. Невінс, магістр наук.
Накопичені, ущільнені та перероблені рослини утворюють осадову породу, яка називається вугіллям. Вугілля є не тільки джерелом величезного економічного значення, а й породою, яка має особливу привабливість для студента, який вивчає історію землі. Незважаючи на те, що вугілля утворює менше одного відсотка всіх осадових порід землі, воно має величезне значеннядля геологів, які довіряють Біблії. Саме вугілля дає геологу-християнину один із найсильніших геологічних аргументів на користь реальності глобального Ноєвого Потопу.
Щоб пояснити формування вугілля, було запропоновано дві теорії. Популярна теорія, якої дотримується більшість уніформістських геологів, полягає в тому, що рослини, з яких складається вугілля, накопичувалися у величезних прісноводних болотах або торф'яних болотах протягом багатьох тисяч років. Ця перша теорія, яка передбачає зростання рослинного матеріалу у місці його виявлення, називається автохтонною теорією .
Друга теорія припускає, що вугільні пласти накопичилися з рослин, які швидко перенеслися з інших місць і відклалися в умовах затоплення. Ця друга теорія, за якою відбувалося переміщення рослинного сміття, називається алохтонною теорією .
Скам'янілості у вугіллі
Типи викопних рослин, які виявляються у вугіллі, очевидно, не підтверджують автохтонну теорію. Викопні дерева плауни (наприклад, Lepidodendronі Sigillaria) та гігантські папороті (особливо Psaronius), характерні для Пенсільванських вугільних відкладень, могли мати деяку екологічну стійкість до болотистих умов, тоді як інші викопні рослини Пенсільванського басейну (наприклад, хвойне дерево Cordaites, гігантський хвощ зимуючий Calamites, різні вимерлі папоротеподібні голонасінні рослини) відповідно до їхньої основної структури повинно бути воліли добре просушені ґрунти, а не болота. Багато дослідників вважають, що анатомічна будова викопних рослин вказує на те, що вони виростали в тропічних або субтропічних кліматичних умовах (довод, який можна використовувати проти автохтонної теорії), оскільки сучасні болота є найбільшими і мають найглибше накопичення торфу в більш прохолодних кліматичних умовах вищих широт. Через збільшену випарну здатність сонця, сучасні тропічні та субтропічні області найбідніші торфами.
У вугіллі нерідко зустрічаються морські копалини, такі як викопні риби, молюски та брахіоподи (плечоногі). У вугільних пластах виявляються вугільні кульки, що являють собою округлі маси зім'ятих і неймовірно добре збережених рослин, а також викопні тварини (включаючи морських тварин), які безпосередньо стосуються цих вугільних пластів. Невеликий морський кільчастий черв'як Spirorbis, як правило, виявляється прикріпленим до рослин вугілля Європи та Північної Америки, які належать до Кам'яновугільного періоду. Оскільки анатомічна будова копалин мало вказує на те, що вони були пристосовані до морських болот, залягання морських тварин разом з неморськими рослинами свідчить про те, що змішування відбулося під час переміщення, що таким чином підтримує модель алохтонної теорії.
Серед найдивовижніших видів копалин, які виявляються у вугільних шарах – вертикально залягаючі стовбури дерев, які перпендикулярно до напластування часто перетинають десятки футів породи. Ці вертикальні дерева часто зустрічаються в пластах, які пов'язані з вугільними відкладеннями, а в окремих випадках вони виявляються і в самому куті. У будь-якому випадку осадові породи повинні накопичуватися швидко для того, щоб покрити дерева до того, як вони зіпсуються та впадуть.
Скільки потрібно часу для утворення шарів осадових порід? Погляньте на це десятиметрове скам'яніле дерево, одне з сотень виявлених у вугільних шахтах Куквіля (штат Теннессі, США). Це дерево починається в одному вугільному шарі, йде вгору через численні шари, і нарешті закінчується в іншому вугільному шарі. Подумайте ось про що: що сталося б з верхньою частиною дерева за тисячі років, необхідних (згідно з еволюцією) для утворення осадових шарів і пластів вугілля? Очевидно, що утворення осадових шарів і пластів вугілля мало бути катастрофічним (швидким), щоб поховати дерево у вертикальному положенні до того, як воно згниє і впаде. Такі « стоять дерева» виявляються у численних місцях землі і різних рівнях. Незважаючи на свідчення, довгі періоди часу (необхідні еволюції), втискуються між верствами, чому немає свідчень.
У когось може скластися враження, що ці дерева знаходяться в їхньому початковому становищі зростання, але деякі дані вказують на те, що це зовсім не так, а навіть навпаки. Деякі дерева перетинають пласти по діагоналі, а деякі виявляються взагалі перевернутими. Іноді, виявляється, що дерева, що вертикально залягають, пустили коріння в становищі зростання в пластах, які повністю пронизані другим вертикально розташованим деревом. Порожнисті стовбури викопних дерев, як правило, заповнені осадовою породою, яка відрізняється від гірських порід, що залягають поруч. Придатна до описаних прикладів логіка свідчить про переміщення цих стволів.
Викопне коріння
Найбільш важливим копалин, яке має пряме відношеннядо суперечок з приводу походження вугілля, є стигмарія- Викопний корінь або кореневище. Стігмаріянайчастіше виявляється у пластах, які залягають під вугільними пластами і, як правило, має безпосереднє відношення до вертикальних дерев. Вважалося, що стигмарія, яку 140 років тому досліджували Чарльз Лайєль та Д.У. Доусон у вугільній послідовності кам'яновугільного періоду в Новій Шотландії є однозначним доказом того, що рослина росла саме в цьому місці.
Багато сучасних геологів продовжують наполегливо стверджувати, що стигмарія є корінням, яке утворилося саме в цьому місці, і яке йде в грунт, що залягає нижче вугільного болота. Вугільна послідовність Нової Шотландії була нещодавно досліджена наново Н.A. Рупці, який виявив чотири аргументи на користь алохтонного походження стигмарії , отриманих на підставі дослідження осадових відкладень Викопи, що виявляють, як правило, уламкове і рідко прикріплено до стовбура - це вказує на кращу орієнтування його горизонтальної осі, яка створилася в результаті дії течії. Крім того, стовбур заповнений осадовою породою, яка не схожа на оточуючу стовбур породу, і він часто виявляється на багатьох горизонтах у пластах, які повністю пронизані вертикальними деревами. Дослідження Рупке піддало серйозним сумнівам популярне автохтонне пояснення інших пластів, у яких виявляються стигмарії.
Циклотеми
Вугілля зазвичай залягає в послідовності осадових порід, що називається циклотемою .ІдеалізованаПенсільванська циклотемаможе мати пласти, які відклалися в наступному порядку: пісковик, глинистий сланець, вапняк, підстилаюча глина, вугілля, глинистий сланець, вапняк, глинистий сланець. У типовою циклотемою, як правило, відсутня один із складових пластів. На кожній ділянці циклотемикожен цикл відкладення зазвичай повторюється десятки разів, і кожне відкладення залягає попередньому відкладенні. В Іллінойсі знаходиться п'ятдесятпослідовно розташованих циклів, і понад сто таких циклів залягає у Західній Вірджинії.
Незважаючи на те, що вугільний пласт, що формує частину типової циклотемизазвичай досить тонкий (як правило, товщиною від одного дюйма до декількох футів) латеральне розташування вугілля має неймовірні розміри. В одному з проведених сучасних стратиграфічних досліджень4 було проведено співвідношення між вугільними родовищами: Броукен Ерроу (штат Оклахома), Кроуберг (штат Міссурі), Вайтбрест (штат Айова), Колчестер намбер 2 (штат Іллінойс), Коал IIIa (штат Інта) Західний Кентуккі), Принцес намбер 6 (Східний Кентуккі), і Лоуер Кіттаннінг (штати Огайо та Пенсільванія). Всі вони утворюють один, величезний вугільний пласт, який простягається на сотню тисяч квадратних кілометріву центральній та східній частині Сполучених Штатів. Жодне сучасне болото не має такої площі, яка б хоч трохи наближалася до розмірів Пенсільванських вугільних покладів.
Якщо автохтонна модель освіти вугілля вірна, то мали переважати дуже незвичайні обставини. Уся територія, що часто включає десятки тисяч квадратних кілометрів, мала б одночасно піднятися над рівнем моря для того, щоб сталося накопичення болота, а потім вона мала б опуститися для того, щоб її затопив океан. Якщо викопні ліси піднялися б надто високо над рівнем моря, болото та його антисептична вода, необхідна для накопичення торфу, просто випарувалася. Якби під час накопичення торфу в болото вторглося б море, морські умовизнищили б рослини та інші осадові відкладення, і торф не відклався б. Тоді, відповідно до популярної моделі, формування товстого вугільного пласта вказувало б на збереження неймовірного балансу протягом багатьох тисяч років між швидкістю накопичення торфу та підвищенням рівня моря. Така ситуація здається найбільш неправдоподібною, особливо якщо згадати, що циклотема повторюється у вертикальному розрізі сотні разів чи навіть більше. А може, ці цикли найкраще можна пояснити як накопичення, яке відбувалося під час послідовного підвищення та відступу вод потопу?
Глинистий сланець
Коли мова заходить про циклотему, найбільший інтерес викликає глина, що підстилає. Глина, що підстилає, являє собою м'який шар глини, який не розташований у вигляді пластів і часто залягає під вугільним пластом. Багато геологів вважають, що це - викопний ґрунт, на якому існувало болото. Присутність підстилаючої глини, особливо коли у ній виявляються стигмарії, часто інтерпретується, як достатньо доказавтохтонного походження вуглеутворювальних рослин.
Однак нещодавно проведене дослідження поставило під сумнів інтерпретацію підстилаючої глини, як викопного ґрунту. Ніякі характеристики грунту, які були б подібні до характеристик сучасного грунту, не були виявлені в підстилаючій глині. Деякі мінерали, виявлені в підстилаючому ґрунті, не належать до типів мінералів, які повинні були б виявлятися в ґрунті. Навпаки підстилаючі глини, як правило, мають ритмічну шаруватість (на самому дні розташований більший зернистий матеріал) та ознаки утворення глинистих пластівців. Це прості характеристикиосадових порід, які утворювалися б у будь-якому шарі, що накопичувався у воді.
Багато вугільних шарів не залягають на підстилаючих глинах, і будь-які ознаки існування ґрунту відсутні. У деяких випадках вугільні пласти залягають на граніті, аспідному сланці, вапняку, конгломераті або інших породах, які не схожі на ґрунт. Глина, що підстилає, без розташованого зверху вугільного пласта зустрічається часто, як і глина, що підстилає, часто залягає зверху вугільного пласта. Відсутність ґрунтів, що розпізнаються нижче пластів вугілля вказує на те, що тут не міг рости ніякий тип буйної рослинності і підтверджує ідею про те, що вуглеутворюючі рослини були сюди переміщені.
Структура вугілля
Вивчення мікроскопічної будови та структури торфу та вугілля допомагає зрозуміти походження вугілля. A. Д. Коен був ініціатором порівняльного структурного дослідження сучасних автохтонних торфів, утворених з мангрових дерев та рідкісного сучасного аллохтонного прибережного торфу з південної Флориди. Більшість автохтонних торфів містили рослинні фрагменти, які мали невпорядковану орієнтацію з переважним матриксом дрібнішого матеріалу, тоді як алохтонний торф мав орієнтацію, утворену потоками води з витягнутими осями рослинних фрагментів, які були розташовані, як правило, паралельно до берегової поверхні. матриксу. Погано відсортоване рослинне сміття в автохтонних торфах мало велику структурузавдяки переплетеній масі коренів, тоді як автохтонний торф мав характерну мікрошаруватість завдяки відсутності врослих коренів.
Проводячи це дослідження, Коен зазначив: "У ході дослідження аллохтонного торфу була виявлена одна особливість, яка полягала в тому, що вертикальні зрізи цього матеріалу, зроблені за допомогою мікротома, виглядали більше схожими на тонкі зрізи Кам'яновугільного вугілля, ніж досліджуваний автохтонний зразок". Коен звернув увагу на те, що характеристики цього автохтонного торфу (орієнтація витягнутих фрагментів, відсортована зерниста структура із загальною відсутністю дрібнішого матриксу, мікрошаруватість з відсутністю сплутаної кореневої структури) також є характеристиками вугілля Кам'яновугільного періоду!
Глиби у вугіллі
Однією з найбільш вражаючих зовнішніх особливостей вугілля є у ньому великих брил. Протягом понад сто років ці великі брили виявляються у вугільних пластах по всьому світу. П.Х. Прайс провів дослідження, в якому вивчив великі брили вугільного родовища Сьюелл, яке знаходиться у Західній Вірджинії. Середня вага 40 зібраних брил становила 12 фунтів, а найбільший камінь важив 161 фунт. Багато каменів являли собою вулканічну або метаморфічну породу, на відміну від інших оголень порід у Західній Вірджинії. Прайс припустив, що великі брили могли вплестися в коріння дерев і перенестися сюди здалеку. Таким чином, наявність у вугіллі великих брил підтримує алохтонну модель.
Вуглефікація
Суперечки щодо природи процесу перетворення торфу на вугілля ведуться протягом багатьох років. Одна існуюча теорія припускає, що саме часє основним фактором у процесі вуглефікації. Однак ця теорія втратила свою популярність, тому що було встановлено, що з часом немає систематичного підвищення метаморфічної стадії вугілля. Існує кілька явних невідповідностей: лігніти, які є найнижчою стадією метаморфізму, залягають у деяких найдавніших вуглевмісних пластах, тоді як антрацити, що становлять саму вищий ступіньметаморфізму вугілля, залягають у молодих пластах.
Друга теорія щодо процесу перетворення торфу на вугілля передбачає, що основним фактором у процесі метаморфізму вугілля є тиск. Однак дана теорія спростовується численними геологічними прикладами, у яких стадія метаморфізму вугілля не збільшується у сильно деформованих та складчастих пластах. Більш того, лабораторні експерименти показують, що збільшення тиску фактично може сповільнитихімічне перетворення торфу на вугілля.
Третя теорія (на сьогодні найпопулярніша) припускає, що найбільш важливим факторомв процесі метаморфізму вугілля є температура. Геологічні приклади (вулканічні інтрузії у вугільних пластах та підземні пожежі на шахтах) показують, що підвищена температура може спричинити вуглефікацію. Лабораторні експерименти також були досить успішними у підтвердженні цієї теорії. В результаті одного проведеного експерименту з використанням процесу швидкого нагрівання всього за кілька хвилин була утворена речовина, що нагадує антрацит, при цьому більша частина тепла була утворена в результаті целюлозного перетворення матеріалу. Таким чином, метаморфізм вугілля не вимагає мільйонів років впливу тепла та тиску – він може бути утворений внаслідок швидкого нагрівання.
Висновок
Ми бачимо, що безліч доказів, що підтверджують, рішуче доводять істинність аллохтонної теорії і підтверджують накопичення множинних вугільних шарів під час Ноєвого Потопу. Вертикально залягаючі викопні дерева всередині вугільних шарів підтверджують швидке накопиченнярослинних решток. Морські тварини та наземні (а не зростаючі і мешкають у болоті) рослини, що виявляються у вугіллі, мають на увазі їх переміщення. Мікроструктура багатьох вугільних пластів має певну орієнтацію частинок, структуру відсортованих зерен та мікрошаровість, що вказує на переміщення (а не на зростання в місці залягання) рослинного матеріалу. Присутні у вугіллі великі брили свідчать про процеси переміщення. Відсутність ґрунту під багатьма вугільними пластами підтверджують той факт, що вуглеутворюючі рослини пливли за течією. Вугілля, як було показано, утворює систематичні та типові порції циклотемякі явно, як і інші породи, відклалися водою. Експерименти з дослідження зміни рослинного матеріалу показують, що для утворення антрациту, що нагадує вугілля, зовсім не потрібні мільйони років – він може утворюватися швидко під дією тепла.
Посилання
*Професор геології та археології з Коледжу Християнського спадку, Ель-Каджон, Каліфорнія.
Для опалення будинків здавна використовувалася деревина, але щоб постійно підтримувати горіння, необхідно підкладати поліни знову і знову. З розвитком вугледобувної промисловості більше людейпочало використовувати кам'яне вугілля: воно дає більше тепла, горить довше. При правильній закладці печі порція вугілля, засипаного в казан з вечора, підтримуватиме стабільну температуру всю ніч.
Історія утворення кам'яного вугілля та його види
Весь процес утворення вугілля можна розділити на два основні етапи: формування торфу та власне процес вуглефікації – перетворення торфу у вугілля.
Торф формувався на великих покритих водою просторах з рослинних решток різного ступеня розкладання. Частина рослин перегнивала повністю до гелеподібного стану, частина - зберігала своє клітинна будова. Їхні залишки накопичувалися на дні водойм, які поступово перетворювалися на болота. Обов'язкова умова, необхідне формування торфу, - відсутність кисню. Під товщею води кисню було мало, при розкладанні залишків виділявся сірководень, метан та вуглекислота, які сприяли затвердінню залишків. Утворювався торф.
Але не всі торфовища перетворювалися на вугілля. Для процесу вуглефікації необхідно: високий тиск, висока температурата великий проміжок часу. Залежно від цих умов і відбувалося чи ні освіту кам'яного вугілля. Спочатку торф заносився осадовими породами, що підвищувало тиск і підвищувало температуру всередині торф'яного шару. У таких умовах утворювалося буре вугілля – перший ступінь вуглефікації. У деяких областях відбувалося зміщення пластів, у яких пласти бурого вугілля опускалися (деякі з виявлених родовищ перебувають у глибині понад 6000 метрів). Місцями ці процеси супроводжувалися підйомом магми та виверженнями вулканів. Високий тиск, відсутність кисню та високі температури сприяли тому, що вологи та природних газів у бурому вугіллі ставало все менше, вуглецю все більше. У міру витіснення води та газів, буре вугілля перетворювалося на бітумінозне, потім, за наявності високої температури, в антрацит. Основна відмінність бурого вугілля від кам'яного: у бурому куті міститься більше вологи та природних газів і менше вуглецю, що впливає на кількість тепла, що виділяється при горінні.
Сьогодні вік вугільних покладів визначається за рослинними рештками. Найдавніші датуються кам'яновугільним періодом (345-280 мільйонів років тому). У цей період сформувалося більшість вугільних басейнів північної Америки (схід і центр США), центру та заходу Європи, півдня Африки, Китаю, Індії. У Євразії більшість вугільних родовищ формувалася в Пермський період, деяка частина невеликих вугільних басейнів у Європі датується Тріасовим періодом. Збільшується активність вуглеутворення до кінця Юрського періоду та в Міловому. Приблизно в цей час були сформовані поклади на сході Європи, Скелястих горах Америки, Індокитаї та центрі Азії. Пізніше формувалися переважно буре вугілля і поклади торфу.
Види вугілля
Вугілля класифікують залежно від вмісту вологи, природних газів та вуглецю. З підвищенням кількості вуглецю підвищується його теплотворна здатність. Чим менше вологи та летких речовин (газів), тим краще він переносить зберігання та транспортування.
Лігніт- Вугілля першої стадії вуглефікації. Він відрізняється від бурого вугілля меншою кількістю води (45%) у складі та більшим виділенням тепла. Структуру має волокнисту, колір - від коричневого до чорного (вищої якості). Найчастіше використовується в енергетиці (на теплоелектростанціях) для опалення приватних будинків використовується рідко, оскільки погано зберігається і має невисоку теплотворну здатність у звичайних печах.
Суббітомінозне вугілля- колір чорний, менш виражена волокниста структура, вища порівняно з лігнітом теплотворність, менший вміст вологи (30%). При перевезенні кришиться, але у відкритому повітрі вивітрюється. При згорянні виділяє 5-6 кВт/кг. Використовується як в енергетиці, так і ЖКГ для опалення.
Бітумінозне вугіллявідрізняється найвищою теплотворною здатністю, не втрачає своїх якостей при транспортуванні та зберіганні. Виділяє при горінні 7-9 кВт/кг тепла. Деякі його види використовують для коксування.
Антрацит- Вугілля смоляно-чорного кольору. Відрізняється самим високим змістомвуглеводню. Його важко розпалити, але горить довго і без кіптяви, виділяє велика кількістьтепла (понад 9 кВт/кг). Саме антрацит найчастіше використовується для опалення.
Яке вугілля використовують для опалення
У Росії її та країнах СНД діє система, прийнята ще 1988 року. Класифікують вугілля згідно з ГОСТ 25543-88, який поділяється на 7 категорій. Для опалення використовують лише деякі:
Довгополум'яне вугілля (Д). Свою назву отримав завдяки тривалому процесу горіння із виділенням великої кількості тепла (5600-5800 ккал/кг). Для його розпалювання та горіння не потрібно спеціального обдування, тому довгопламенне вугілля часто використовується в побутових котлах на твердому паливі. Залежно від розмірів буває:
- ДПК - великий плитний - розміри шматків 50-200 мм;
- ДПКО – плитний кулак-горіх – розміри шматків 25-100 мм;
- ПЗ - горіх - 26-50 мм;
- ДМ – дрібний – розміри 13-25 мм;
- ДС – насіння – 6-13 мм;
- ДР – рядовий – немає стандартних розмірів.
Довгополум'яне вугілля - оптимальне для опалення: полум'я довге (схоже "видають" дрова), виділяється багато тепла, розпалюється і горить легко - для нормального горіння досить природної тяги. Відносно невисока його вартість у поєднанні з відмінними характеристиками та зумовили популярність цієї марки вугілля. Його закуповують не тільки для опалення приватних будинків, а й для котелень. медичних установ. Причому використовується паливо будь-якої фракції: від великих "К" до дрібних "М".
Довгополум'яний газовий (ДГ). Відрізняється від марки Д більшою теплотворною здатністю. Використовують для опалення приватних будинків усі фракції: від «великий» до «пересічної». Більш вимогливий ніж довгопламенний до умов зберігання, т.к. більш інтенсивно вивітрюється.
Антрацит (А). Виділяє багато тіла, має малу зольність (золяний залишок 10%), горить довго і рівно, дим при горінні – білий (всі інші марки «дають» чорний дим). Незважаючи на високі показники, однозначно рекомендувати його для опалення приватних будинків не можна: антрацит має високу вартістьта його важко розпалювати.
У деяких випадках купують худі вугілля «Т», жирні «Ж» або «СС», що слабо спікаються. Інші класи мають переважно промислове використання. Їх використовують в енергетиці та металургії, деякі марки для коксування та збагачення. При виборі вугілля потрібно звертати увагу як на його характеристики, а й у вартість доставки. Якщо у вашому регіоні не продають довгопламенний або антрацит, то, швидше за все, вам доведеться обходитись тим, що представлений на ринку. Звертати увагу потрібно і на рекомендації виробників вашого казана: у документах зазвичай зазначаються марки, під які проектувалося обладнання. Їх потрібно використовувати.
Для підвищення комфортності і з метою економії багато хто воліє мати кілька фракцій: розтоплювати зручніше фракцією «горіх» або «великий», а на тривале горіння засипати «насіння». На найхолодніші періоди запасають деяку кількість антрациту, який хоч і важко розпалюється, але в розігрітому казані горить довго та спекотно.
Коксуючий та збагачений вугілля проходять спеціальну обробку для збільшення теплотворної здатності. Використовуються ці види в металургії та енергетиці. Для побутових котлів таке паливо не підходить: через надмірно високу температуру горіння піч може розірвати.
Якщо послухати людей із досвідом, то кажуть, кращий ефектдає наступна послідовність засипки палива в котел: розтопити довгопламенним, потім засипати антрациту фракції «горішок» - він довго горить ви дає багато тепла, а на ніч пекти додати «насіння», яке горітиме до ранку.
Порядок розпалювання цегляних печей рекомендують інший: розтоплюють піч дровами, коли добре розгориться, засипають «насінням» або (піддувало і заслінку відкрити для кращого надходження кисню). Якщо в насінні багато пилу, його можна змочити водою - так воно розгорається легше. Коли спеки в печі достатньо, можна використовувати кулак.
Що таке деревне вугілля і для чого воно використовується
Деревне вугілля використовується людьми вже багато тисяч років тому: його знаходили під час розкопок у поселеннях печерних людей. Навряд чи вони виготовляли його самі, швидше збирали на пожежах або зберігали залишки багать, але, мабуть, знали про його властивості та вміли користуватися.
Сьогодні у нашій країні цей вид палива використовується здебільшогодля приготування їжі: його використовують у мангалах та барбекюшницях, підкладають у багаття. Іноді використовують для камінів: горить він довго, виділяє багато тепла (7800 ККл/кг), а диму та кіптяви майже не утворюється. Зола, що залишилася, є відмінним добривом і використовується для удобрення лісових угідь або сільськогосподарських полів. Зола деревного вугілля застосовується також для добрив.
У промисловості деревне вугілля використовують для виплавки чавуну. Для виробництва тонни сплаву потрібно лише 0,5 тонни цього палива. При цьому чавун отримує підвищену стійкість до корозії та міцність. Як флюс використовують кам'яне вугілля при виплавці латуні, бронзи, міді, марганцю, цинку та нікелю. З нього виготовляють тверде мастило для машинобудування, використовують для шліфування в приладобудуванні та поліграфії тощо. З деревного вугілля виготовляють фільтри різного призначення.
Сьогодні деревне вугілля починають розглядати як альтернативу традиційному паливу: на відміну від кам'яного вугілля, нафти та газу воно відноситься до поновлюваних матеріалів. Причому сучасні технологіїдозволяють отримувати деревне вугілля навіть з відходів промисловості: з тирси, потерті, чагарників і т.п. З такої подрібненої сировини формують брикети, які дають у 1,5 рази більше тепла, ніж звичайне деревне вугілля. При цьому тепло виділяється триваліший проміжок часу і жар виходить рівномірний.
Як роблять деревне вугілля
До 20 століття деревне вугілля отримували, спалюючи деревину або купи спеціальної форми. У них укладали деревину, засипали її землею, підпалювали через спеціальні отвори. Така технологія є загальнодоступною і по сьогодні використовується в деяких країнах. Але вона має малу ефективність: на 1 кг вугілля йде до 12 кг деревини, до того ж неможливо контролювати якість одержуваного деревного вугілля. Наступним етапом розвитку вуглепечіння стало використання у земляних печах труби. Таке удосконалення підняло ефективність процесу: на кілограм витрачалося 8 кг лісу.
У сучасних вуглевипалювальних апаратах на кілограм продукту витрачається 3-4 кг сировини. При цьому звертається велика увага на екологічність процесу: при виробництві деревного вугілля в атмосферу виділяється багато диму, сажі та шкідливих газів. Сучасні установки гази, що виділяються, вловлюють, направляють у спеціальні камери, де він використовується для нагрівання печі до температури коксування.
Перетворення деревини на деревне вугілля відбувається в безкисневій атмосфері при високій температурі (реакція піролізу). Весь процес поділений на три етапи:
- при 150 про відбувається видалення з деревини вологи;
- при 150-350 про З виділення газів та утворення органічних продуктів;
- при 350-550 про З відокремлюють смоли і неконденсовані гази.
Відповідно до ГОСТу деревне вугілля ділять на кілька марок залежно від типу використаної деревини:
- А - твердолистяні породи;
- Б - твердо-і м'яко-листяні, хвойні породи (о).
Марки Б і В - найчастіше це брикети з деревини, на виготовлення яких йдуть відходи деревопереробних підприємств. Це відмінний вид біопалива, який давно використовується в Європі для опалення і навіть на електростанціях: при їх згорянні не утворюються сірчані сполуки (сірки в деревному куті немає), а вуглеводень міститься в мінімальних кількостях. Використовуючи технології предків, можна напалити вугілля для власних потреб самостійно. .
Майже 200 років тому геніальний російський учений М. В. Ломоносов абсолютно правильно пояснив утворення викопного вугілля з рослинних решток подібно до того, як утворюється тепер торф. Ломоносов вказав і умови, необхідні перетворення торфу на вугілля: розкладання рослинності «без вільного повітря», висока температура всередині Землі і «тягар покрівлі», т. е. тиск гірських порід.
Потрібно дуже багато часу, щоб торф перетворився на кам'яне вугілля. Торф накопичується в болоті, а зверху болото заростає все новими та новими верствами рослин. На глибині торф постійно змінюється. Складні хімічні сполуки, у тому числі складаються рослини, розпадаються більш прості. Одна частина розчиняється і відноситься з водою, інша переходить у газоподібний стан: вуглекислий та світильний газ – метан (цей газ горить і в наших плитах). Велику роль при утворенні вугілля грають грибки та бактерії, що населяють усі торфовища. Вони допомагають руйнуванню рослинної тканини. У цих змін торфу у ньому накопичується найбільш стійке речовина - вуглець. Видозмінюючись, торф стає все більш багатим вуглецем.
Накопичення вуглецю в торфі відбувається без доступу кисню, інакше вуглець, з'єднуючись з киснем, перетворився б повністю на вуглекислий газі випарувався. Утворюються шари торфу спочатку ізолюються від кисню повітря водою, що покриває їх, потім знову виникають шарами торфу.
Так поступово йде процес перетворення торфу на викопне вугілля. Розрізняють кілька основних видів викопного вугілля: лігніт, буре вугілля, кам'яне вугілля, антрацит, богхед та ін.
Найбільш схожий на торф лігніт - пухке вугілля бурого кольору, не дуже давнє походження. У ньому ясно видно залишки рослин, головним чином деревини (звідки і назва «лігніт», що означає «дерев'яний»). Лігніт – це деревний торф. У сучасних торфових болотах помірної смуги торф утворюється переважно з торф'яного моху, осоки, очерету, але в субтропічній смузі земної кулі, наприклад, у лісових болотах Флориди в США, утворюється і деревний торф, дуже схожий на викопний лігніт.
При сильнішому розкладанні та зміні рослинних залишків створюється буре вугілля. Колір у нього темно-бурий чи чорний; він міцніший за лігніт, у ньому рідше зустрічаються залишки деревини і розглянути їх важче. При горінні буре вугілля дає більше тепла, ніж лігніт, так як воно багатше вуглецем. Буре вугілля з часом не завжди перетворюється на кам'яне. Відомо, що буре вугілля Підмосковного басейну одного і того ж віку, що й кам'яне вугілля на західному схилі Уралу (Кізелівський басейн). Процес перетворення бурого вугілля на кам'яний відбувається лише тоді, коли шари бурого вугілля опускаються в глибші горизонти земної кори або відбуваються процеси гороутворення. Для перетворення бурого вугілля на кам'яний або антрацит потрібна дуже висока температура і великий тиск у надрах Землі. У кам'яному куті вже лише під мікроскопом видно залишки рослин; він важкий, блищить і часто буває дуже міцним. Деякі сорти кам'яного вугілля самі або разом з іншими сортами коксуються, тобто перетворюються на кокс.
Найбільше вуглецю містить чорне блискуче вугілля - антрацит. Знайти у ньому залишки рослин можна лише під мікроскопом. При згорянні антрацит дає тепла більше, ніж інші сорти вугілля.
Богхед - щільне чорне вугілля з раковистою поверхнею зламу; при сухій перегонці дає велику кількість кам'яновугільного дьогтю – цінної сировини для хімічної промисловості. Богхед утворюється з водоростей та сапропелю.
Чим довше вугілля лежить у земних пластах і що сильніше він піддається тиску і дії глибинного жару, то більше в ньому вуглецю. У антрациті близько 95% вуглецю, у бурому вугіллі - близько 70%, а торфі від 50 до 65%.
У болото, де спочатку накопичується торф, зазвичай разом із водою потрапляють глина, пісок та різні розчинені речовини. Вони утворюють мінеральні домішки у торфі, які потім залишаються у вугіллі. Ці домішки часто дають прошарки, що розділяють пласт вугілля на кілька шарів. Домішка забруднює вугілля та ускладнює його розробку.
При спалюванні вугілля усі мінеральні домішки залишаються у вигляді золи. Чим краще вугілля, тим менше в ньому має бути золи. У хороших сортахвугілля її лише кілька відсотків, але іноді кількість золи сягає 30-40%. Якщо золи більше 60%, то вугілля взагалі не горить і не годиться паливо.
Вугільні пласти бувають різні не лише за своїм складом, а й за будовою. Іноді весь пласт на всю товщину складається з чистого вугілля. Виходить, він утворився в торф'яному болоті, куди майже не потрапляла вода, забруднена глиною та піском. Таке вугілля можна одразу спалювати. Найчастіше пласти вугілля чергуються з глинистими або піщаними прошарками. Такі пласти вугілля називають складними. У них, наприклад, на пласт в 1 м потужністю доводиться нерідко 10-15 прошарків глини по кілька сантиметрів завтовшки кожен, а частку чистого вугілля припадає всього 60-70 см; при цьому вугілля може бути дуже гарної якості.
Щоб одержати з вугілля паливо з малим вмістом сторонніх домішок, вугілля збагачують. З шахти породу одразу відправляють на збагачувальну фабрику. Там видобуту в шахті породу в спеціальних машинах дроблять на дрібні шматки, а потім відокремлюють від вугілля всі глинисті грудочки. Глина завжди важча вугілля, тому суміш вугілля з глиною промивають струменем води. Силу струменя вибирають таку, щоб вона виносила вугілля, а важча глина залишалася б унизу. Потім воду з вугіллям пропускають через часті ґрати. Вода стікає, і вугілля вже чисте, позбавлене глинистих частинок, збирається на поверхні решітки. Таке вугілля називається збагаченим. Золи залишиться в ньому зовсім небагато. Трапляється, що зола у вугіллі виявляється не шкідливою домішкою, а корисними копалинами. Так, наприклад, тонка, глиниста каламутня, що приноситься в болото струмками та річками, нерідко утворює прошарки цінної вогнетривкої глини. Її спеціально розробляють або збирають золу, що залишається після згоряння вугілля, а потім використовують для виготовлення порцелянового посуду та інших виробів. Іноді у золі вугілля знаходять.
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.
У цій статті представлена інформація про одну цікаву осадову породу, яка є джерелом великого економічного значення. Ця дивовижна з історії свого виникнення порода називається "кам'яне вугілля". Освіта його досить цікава. Слід зазначити, що, незважаючи на те, що ця порода становить менше одного відсотка всіх існуючих на землі осадових порід, вона має велике значенняу багатьох сферах життя людей.
Загальна інформація
Як формувалося кам'яне вугілля? Освіта його включає багато процесів, що відбуваються в природі.
З'явилося кам'яне вугілля Землі приблизно 350 млн років тому. Якщо пояснити по-простому, це сталося таким чином. Стовбури дерев, падаючи у воду з іншою рослинністю, поступово утворювали величезні шари органічної маси, що не розклалася. Обмежений доступкисню не давав розкластися і згнити цьому місиву, яке поступово під своєю вагою поринало все глибше. Протягом тривалого часу та у зв'язку зі зміщенням пластів земної кори ці шари пішли на значну глибину, де під впливом підвищених температурі великого тиску відбулося перетворення цієї маси на вугілля.
Нижче докладніше розглянемо, як з'явилося кам'яне вугілля, освіта якого дуже цікава та цікава.
Види вугілля
На сучасних вугільних родовищах світу видобувають різні види кам'яного вугілля:
1. Антрацити. Це найтвердіші сорти, що видобуваються з великих глибин і мають найбільшу велику температурузгоряння.
2. Кам'яне вугілля. Багато його сортів видобуваються відкритим способом і в шахтах. Цей виднайпоширеніший у сферах діяльності.
3. Буре вугілля. Це наймолодший вид, що утворився із залишків торфу і має найнижчу температуру згоряння.
Усі перелічені форми кам'яного вугілля залягають пластами, а місця їхнього скупчення називають вугільними басейнами.
Теорії походження вугілля
Що таке кам'яне вугілля? Простіше кажучи, дана осадова порода є накопиченими, згодом ущільненими і переробленими рослинами.
Існують дві теорії, популярнішою з яких є та, якої дотримуються багато геологів. Вона полягає в наступному: рослини, з яких складається кам'яне вугілля, накопичувалися у великих торфових або прісноводних болотах протягом багатьох тисяч років. Ця теорія передбачає зростання рослинності у місці виявлення порід і має назву "автохтонна".
Інша теорія ґрунтується на тому, що вугільні пласти накопичилися з перенесених з інших місць рослин, які й відклалися на новій ділянці за умов затоплення. Іншими словами, вугілля походить з перенесеного рослинного сміття. Друга теорія називається аллохтонною.
В обох випадках джерело утворення кам'яного вугілля – рослини.
Чому цей камінь горить?
Основний хімічний елементу куті, що володіє корисними властивостями, - Вуглець.
Залежно від умов освіти, процесів та віку пластів кожне родовище кам'яного вугілля містить свій певний відсоток вуглецю. Даний показник і визначає якість природного палива, оскільки рівень тепловіддачі пов'язаний безпосередньо з кількістю вуглецю, що окислюється в процесі горіння. Чим вище теплота згоряння даної породи, тим вона найбільш придатна як джерело тепла та енергії.
Що таке кам'яне вугілля для людей усього світу? В першу чергу це найкраще паливо, придатне для різних сфержиттєдіяльності.
Про скам'янілості у вугіллі
Види рослин копалин, що виявляються у вугіллі, не підтверджують автохтонну теорію походження. Чому? Наприклад, дерева плауни і гігантські папороті, характерні для вугільних відкладень Пенсільванії, могли виростати в болотистих умовах, в той час як інші викопні рослини того ж басейну (хвойне дерево або гігантський хвощ тощо) воліли більш просушені грунти, а не болотисті місця. Виходить, що їх було перенесено якимось чином у ці місця.
Як з'явилося кам'яне вугілля? Освіта у природі його дивовижна. У вугіллі часто зустрічаються і морські копалини: молюски, риби і брахіоподи (або плечоногі). У пластах вугілля також зустрічаються вугільні кульки (округлі зім'яті маси викопних рослин і тварин, що прекрасно збереглися, і тварин, у тому числі і морських). Наприклад, маленький кільчастий морський черв'як зазвичай виявляється прикріпленим до рослин у вугіллі Північної Америки і Європи. Належать вони до кам'яновугільного періоду.
Залягання у вугільних осадових породах морських тварин упереміж з неморськими рослинами говорить про те, що вони змішалися в процесі переміщення. Дивовижні та тривалі процеси відбувалися в природі, перш ніж остаточно сформувалося кам'яне вугілля. Освіта його саме в такий спосіб підтверджує алохтонну теорію.
Дивовижні знахідки
Найцікавіші знахідки в шарах вугілля - це стовбури дерев, що вертикально залягають. Вони часто перетинають величезні товщі порід перпендикулярно до напластування вугілля. Дерева в такому вертикальному положенні нерідко зустрічаються в пластах, пов'язаних з вугільними відкладеннями, а трохи рідше – у самому куті. Багато хто дотримується думки про переміщення та стовбурів дерев.
Дивним є те, що осадові породи мали настільки швидко накопичуватися, щоб покрити ці дерева до того, як вони зіпсувалися (згнили) і впали.
Ось така досить цікава історіяформування породи під назвою кам'яне вугілля. Освіта в надрах землі подібних верств є приводом для подальших досліджень у пошуках відповідей на численні питання.
Звідки брили у вугіллі?
Вражаючою зовнішньою особливістювугілля є вміст у ньому величезних брил. Ці великі брили вже понад сто років виявляються у вугільних пластах багатьох родовищ. Середня вага 40 брил, зібраних у родовищі вугілля Західної Вірджинії, становила близько 12 фунтів, а найбільша - 161 фунт. Причому багато хто з них являли собою метаморфічну або вулканічну породу.
Дослідник Прайс припустив, що вони могли перенестися в родовище кам'яного вугілля у Вірджинії здалеку, вплітаючись у коріння дерев. І цей висновок теж підтримує алохтонну модель утворення вугілля.
Висновок
Багато досліджень доводять істинність саме аллохтонної теорії формування кам'яного вугілля: наявність останків наземних і морських тварин і рослин передбачає їхнє переміщення.
Також дослідження довели, що метаморфізм даної породи не вимагає тривалого часу (мільйони років) впливу тиску та тепла – він може утворитися і внаслідок швидкого нагрівання. А вертикально розташовані у вугільних опадах дерева підтверджують досить швидке накопичення залишків рослинності.
Loading...