Виды угля: какое топливо эффективней

Виды угля: какое топливо эффективней?

Уголь – это органическое вещество, которое образовалось из растительных остатков. Под воздействием давления и температур залежи торфа на протяжении целых веков превращались в породу. Сначала — в бурый уголь, затем — в каменный уголь, который трансформировался в антрацит.

На каждой стадии уголь меняет свои характерные свойства, которые напрямую влияют на его качество. В чём принципиальные отличия каждого вида?

Бурый уголь

Бурый уголь – это наиболее молодой вид полезного ископаемого. Он образовался приблизительно 50 миллионов лет назад, в конце Мезозойской и начале Кайнозойской эр. Лишь в некоторых бассейнах (например, Подмосковном) возраст пластов больше. Материал считается пе р еходным от торфа к каменному углю. Исходными растениями для него стали хвойные и лиственные деревья, болотные кустарники и травы.

Залегает бурый уголь близко к поверхности земли (100-500 м). Поэтому его добывают в основном открытым способом. Первое место по добыче этой разновидности занимает Германия, второе – Россия. Самый крупный бассейн с бурым углем в нашей стране – Канско-Ачинский, расположенный на территории Красноярского края и частично в Иркутской и Кемеровской областях.

Цвет полезного ископаемого колеблется от светло-коричневого до практически черного; если провести углем по светлой поверхности, он оставит на ней бурую черту. Структура материала плотная, нередко заметны элементы растений или древесины. Блеск у него чаще всего матовый, прочность средняя либо низкая, излом раковистый (в форме мелких волн, напоминает морскую раковину), землистый (похож на комок земли).

Статья в тему: Салат порционный с языком. Салат из говяжьего языка — сытное, полезное и оригинальное блюдо по любому случаю

По внешним признакам бурый уголь разделяют на:

Обыкновенный плотный
Это разновидность с однородной структурой, имеет землистый излом и матовый блеск.
Землистый
Уголь с выраженным бурым оттенком, низкой плотностью , легко истирается в порошок.
Смолистый
Материал с высокой плотностью, темно-бурого, черного или синеватого цвета со смолянистым блеском.
Битумизированное дерево, или лигнит
В таком угле хорошо сохранена древесная структура. Иногда встречаются обуглившиеся пни или стволы. Их можно обрабатывать как обычное дерево.
Листоватый, бумажный, или дизодил
Он тонкослойный, легко разделяется на тоненькие пластинки (листки). По структуре напоминает истлевшие растения или бумагу.
Торфяной
Это войлочная рыхлая масса, напоминающая по своей структуре торф. В таком угле много различных примесей, пласты в некоторых местах переходят в квасцовый грунт.

Для более точного определения вида полезного ископаемого изучают его состав и свойства. После обработки гидроксидом натрия (каустической содой) бурый уголь дает темно-коричневую жидкость. При нагревании до высоких температур в среде без кислорода (сухой перегонке) образуется свободный или связанный с уксусной кислотой аммиак.

Влажность материала колеблется от 40% до 70%. Этот показатель используют, чтобы отличить бурый уголь от торфа. У последнего влажность в естественных условиях превышает 70%.

Бурый уголь – это продукт начальной стадии превращения торфа в твердое полезное ископаемое. Поэтому его плотность ниже, чем у других видов, всего 1 200-1500 кг/м3. Материал еще недостаточно уплотнился под давлением осадочных пород и вследствие химических процессов.

Статья в тему: Какому календарю старый новый год. Старый новый год

Теплота сгорания бурого вида угля – до 24 МДж, или 4000-5500 ккал (у антрацита и каменного угля она 7000-9000 ккал). Показатель у материала низкий из-за высокой зольности и небольшого количества углерода в составе породы. При сжигании выделяется много летучих веществ, топливо дымит и оставляет большой объем золы.

Основные элементы бурого угля:

Углерод (С) – 50-77% (усредненное значение 63%)
Кислород (О2) – 26-37% (32%)
Водород (Н) – 3-5%
Азот (N) – 0-2%

Зольность материала достигает 25-40%.

Основные компоненты твердого минерального остатка:

Диоксид кремния (SiO2) – 30-60%
Оксид алюминия (Al2O3) – 10-20%
Оксид кальция (Ca2O) – 7-17%
Оксид железа (Fe2O3) – 8-15%

В буром угле встречаются такие редкие элементы как уран и германий. Существуют способы их получения из этой породы.

Макрокомпоненты бурого угля:

Витринит – 80-98%
Витринит – основной органический компонент углей, продукт превращения целлюлозы и лигнина. В древних отложениях юрского периода на территории Средней Азии 45-82% составляет фюзинит (продукт распада растений в присутствии кислорода, имеет пористую структуру).
Гуминовые кислоты – от 2-3% до 64%
Эти вещества – продукты распада органики – характерны для торфа , но сохраняются в буром угле и свидетельствуют о его неполной углефикации.
Смолы – 5-25%
Горный воск или парафин – 50-75%
Бензольные соединения – 5-15%
Летучие вещества – до 50%
Они представляют собой газообразные вещества, которые выделяются при нагревании.

Статья в тему: Суп томатный очень вкусный. Томатный суп: рецепты

Благодаря наличию некоторых макрокомпонентов, этот материал используют в качестве сырья для получения смол, воска, ароматических соединений (бензолов).

Бурый уголь плохо хранится. На открытом воздухе он окисляется и теряет влагу. Поэтому через несколько месяцев он становится менее прочным, рассыпается на мелкие куски или пыль.

Используют бурый уголь в основном для отопления. На нем работают некоторые ТЭЦ. Качество его ниже, чем у каменного угля или антрацита, но потребителей привлекает цена. Применяется бурый уголь и в химической промышленности для получения жидкого топлива, некоторых органических веществ.

Переработка и обогащение угля

Так как ископаемые угли содержат в своём составе ряд минеральных примесей, а требования к качеству энергетического топлива резко возрастает, то возникает необходимость дополнительной очистки добытого полезного ископаемого. Это процесс носит название обогащения.

Переработка представляет собой ряд технологий, предназначенных для превращения обогащённого угля в высококачественное топливо. В её основе лежат методы:

Пиролиза или коксования, то есть высокотемпературного нагрева без доступа воздуха.
Полукоксования – низкотемпературного коксования.
Деструктивной гидрогенизации – процесса получения «синтетической нефти» под воздействием водорода при температуре в 400-500 0 C.
Газификации – перевода твёрдого угля в газ посредством высокотемпературного нагрева с присутствием продуктов разделения воздуха: водорода, кислорода, углекислого газа и водяного пара.
Плазмохимической переработки – перспективнейшего способа, позволяющего получать жидкое топливо и ряд особо ценных химических соединений в виде кремнийсодержащих веществ и ферросилиция.

Статья в тему: Как приготовить торт «Муравейник» с печеньем (без выпечки)

Подготовка

Первичный этап обогащения, выполняемый на горно-обогатительных фабриках, целью которого является выявление компонентов, содержащих уголь и доведение их до нужного уровня крупности.

Происходит это при помощи:

Грохотов – устройств, содержащих в себе короба с ситами или решётки с отверстиями заранее заданных размеров.
Классификаторов – агрегатов разделения угля на фракции в жидкой среде, посредством всплытия мелких лёгких частиц и оседания более крупных и тяжёлых.
Дробилок – установок измельчения.

В результате чего получаются стандартные по уровню крупности виды угля:

размерами более 100 мм – плитный;
50-100 мм – крупный;
26-50 мм – орех;
13-25 мм – мелкий;
6-13 мм – семечко;
меньше 6 мм – штыб.

Уголь нестандартных размеров носит название рядового.

«Простое» обогащение

Метод включает в себя ручной отбор кусков нужного вида или размеров, а также отсеивание с помощью скольжения и падения с наклонной плоскости.

Флотация

Способ, основанный на всплытии в жидкой среде пены, образованной частицами, покрытыми жирными продуктами переработки углеводородов (реагентами) с прилипающими к ним воздушными пузырьками. Образовавшийся минерализованный пенный слой удаляют, очищают, высушивают и используют в качестве угольного концентрата.

Гравитационное обогащение

Данный вид обогащения использует различие физических свойств частиц, имеющих разнообразную плотность и геометрические размеры. Понятно, что столь неодинаковые в весе и габаритах куски породы будут приобретать различную скорость движения в жидкости или воздухе. В результате чего в первичный продукт разделяется на концентрат и отходы – миксты. Отходы могут быть отправлены на повторное обогащение или использованы в качестве низкокалорийного топлива.

Статья в тему: Как подготовить курицу к горячему копчения маринад. Курица горячего копчения

Добыча угля:

Способы добычи угля зависят от глубины его залегания.

Добыча угля ведется в основном открытым и шахтным способом.

В первом случае добыча ведется, если глубина залегания угля не превышает 100 метров. При открытой добыче угля из недр извлекается практически весь уголь. С другой стороны, она сопровождается ухудшением экологической обстановки в районах добычи и переработки угольной продукции. После добычи остаются оголенные территории, отвалы пустой породы, отстойники и пр. Открытым способом добывает в основном бурый уголь, реже – каменный.

Шахтным способом добывают каменный уголь и антрацит, реже – бурый уголь. Глубина шахт достигает до 1300-1500 метров. По сравнению с открытой добычей при обычной шахтной добыче угля около 40 % угля не извлекается.

Также используются следующие способы добычи угля: камерно-столбовая разработка угля, гидравлическая добыча угля, разработка угля лавами. Последние два способа являются наиболее перспективными.

каменный бурый ископаемый древесный активированный природный коксовый черный белый уголь купить инструкция в таблетках в домашних условиях
классы марки углей
сколько добыча применение бассейны масса тонны месторождение теплота свойства запасы сгорание угля

голоса

Рейтинг статьи