Полезные ископаемые каменный и бурый уголь

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 — самая молодая твёрдая горная порода, которая образовалась около 50 млн лет назад из торфа или лигнита. По своей сути, это «недозревший» каменный уголь.

Это полезное ископаемое получило своё название из-за цвета – оттенки варьируются от буро-рыжего до чёрного. Бурый уголь считается топливом низкой степени углефикации (метаморфизма). Он содержит в себе от 50% углерода, но также много летучих веществ, минеральных примесей и влаги, поэтому гораздо легче горит и даёт больше дыма и запаха гари.

В зависимости от влажности, бурый уголь делят на марки 1Б (влажность более 40%), 2Б (30-40%) и 3Б (до 30%). Выход летучих веществ у бурых углей составляет до 50%.

При продолжительном контакте с воздухом бурый уголь имеет свойство терять структуру и растрескиваться. Среди всех видов угля он считается самым некачественным топливом, так как выделяет куда меньше тепла: теплота сгорания составляет всего 4000 — 5500 ккалкг.

Бурый уголь залегает на небольших глубинах (до 1 км), поэтому его гораздо легче и дешевле добывать. Однако в России как топливо он применяется намного реже, чем каменный уголь. Из-за низкой стоимости бурому углю всё же отдают предпочтение некоторые мелкие и частные котельные и ТЭЦ.

В России крупнейшие месторождения бурого угля располагаются в Канско-Ачинском бассейне(Красноярский край). В целом участок обладает запасами почти в 640 млрд т (около 140 млрд т пригодны для разработки открытыми способом).

Богато запасами бурого угля и единственное угольное месторождение в Алтае – Солтонское. Его прогнозируемые запасы составляют 250 млн т.

Около 2 трлн т бурого угля таит в себе Ленский угольный бассейн, расположенный на территории Якутии и Красноярского края. Кроме того, этот вид полезного ископаемого нередко залегает вместе с каменным углём – так, его также получают на месторождениях Минусинского и Кузнецкого угольных бассейнов.

Каменный уголь

Куда большую популярность в топливной энергетике имеет каменный уголь. Он намного старше бурого угля – возраст каменных отложений составляет порядка 350 млн лет. Каменный уголь куда более крепкое, твёрдое и тяжёлое полезное ископаемое, которое обычно залегает на глубинах от 2 км.

В этой горной породе чёрного цвета с матовым блеском содержится 75-95% углерода и при этом всего 5-6% влаги. За счёт высокой теплоты сгорания — около 5500-7500 ккалкг — каменный уголь горит гораздо лучше, чем бурый.

Фото: depositphotos.com

По степени углефикации каменный уголь разделяют на множество разновидностей. Среди марок угля сегодня выделяют длиннопламенный (Д), газовый (Г), жирный (Ж), коксовый жирный (КЖ), коксовый (К), отощённый спекающийся (ОС), тощий (Т) и антрацит (А).

Все подвиды каменного угля отличаются степенью выхода летучих веществ, элементарным составом, теплотой сгорания, объёмным весом и выходом летучих веществ. Например, у каменных углей марок Г и Д выход летучих веществ составляет 30-50%, марок Т – 13%, А – 2-9%.

В тощих углях много углеродов, но мало летучих веществ и битумов. К газовым и жирным относятся угли с большим содержанием летучих веществ. А коксовые угли имеют наибольшую теплоту сгорания – свыше 8 тысяч ккал/кг.

Территория России изобилует количеством каменноугольных
бассейнов, рассредоточенных в самых разных регионах. Главные «угольные» точки
находятся в Минусинском, Кузнецком, Ленском, Тунгусском, Таймырском, Печорском,
Южно-Якутском и Буреинском бассейнах.

Так, на территории Минусинского бассейна залегает около 2,7 млрд т каменного угля. А в Кузнецком угольном бассейне хранится порядка 61,6 млрд т разведанных запасов углей.

Также к крупнейшим месторождениям каменного угля причисляют Эльгинское месторождение в Якутии: его запасы составляют порядка 2,2 млрд т. Ещё одно месторождение – Элегестское (Тува) – обладает запасами в около 20 млрд т.

Антрацит

Наивысшей степенью углефикации обладает антрацит – конечная стадия сформирования угля. Все процессы гниения торфяных отложений завершены, каждый слой горной породы полностью спрессован, поэтому и вещества максимально сконцентрированы.

Антрацит легко отличить от других видов угля благодаря ярко
выраженному чёрному цвету с металлическим блеском. Он обладает хорошей
электропроводностью, имеет большую вязкость и практически не спекается.

Этот вид угля практически лишён влаги (не более 1-3%) и минеральных примесей, зато содержит много углерода (около 94%). Такие свойства обеспечивают очень высокую удельную теплоту сгорания — 8100-8350 ккал/кг. Выход летучих веществ колеблется от 3 до 4 %.

Чтобы поджечь антрацит, нужно постараться: он загорается только при температурах 600-700˚С, но в случае успеха не даёт дыма и горит почти без пламени (в отдельных случаях вообще без него). Кроме того, продукты сгорания данного топлива не имеют запаха.

В основном антрацит залегает на глубинах 6 км. Это довольно редкое полезное ископаемое: его доля среди мирового запаса угля составляет около 3%.

Россия занимает первое место по запасам антрацитов. Он залегает в следующих угольных бассейнах: Кузнецком, Таймырском, Грушевском, Тунгусском. Также эти полезные ископаемые обнаружены на Урале и в Магаданской области.

Как определить зольность?

Самой важной характеристикой угля является зольность – процентное содержание негорючего остатка (золы), образуемого из минеральных примесей топлива после его полного сгорания. С учётом зольности разработаны методы оценки эффективности обогащения угля, а также формируются цены на топливо.

Зольность измеряется в процентах от общей массы угля. Чем она
выше, тем ниже теплота сгорания и, соответственно, качество угля. Поэтому именно зольность угля определяет его пригодность к использованию в качестве топлива. Так, уголь с 25-процентной зольностью относят к высокосортному, низкосортным считается уголь с показателем от 40%.

Определение зольности угля осуществляется одним стандартным методом: топливо полностью сжигают, потом проводят прокаливание зольного остатка до постоянной массы и непосредственно определяют её долю относительно изначальной массы топлива.

При сгорании углей проходит несколько этапов процесса превращения минеральных компонентов в золу. Все реакции проходят с разной скоростью и в разных температурных условиях. Масса и состав полученной золы разнятся в каждом отдельном озолении, поэтому точно определить зольность каждого вида угля в отдельности невозможно.

То же самое можно сказать и об остальных свойствах
каменного, бурого угля или антрацита: они определяются целым рядом факторов,
поэтому за основу берутся лишь усреднённые параметры.

Лингит, или бурый уголь, считают самым молодым из ископаемых углей. Он образуется из торфа и содержит, по сравнению с вышеописанными углями, достаточно малое количество углерода, порядка шестидесяти пяти – семидесяти процентов. Этот твердый уголь часто используют как местное топливо, или как сырье для химической промышленности.
Содержание:

• 1.Состав бурого угля
• 2.Залежи бурого угля
• 3.Образование угля
• 4.Отличия бурого угля от каменного

Состав бурого угля

Порода бурого угля имеет вид землистой, волокнистой или деревянистой углистой массы. Название бурый уголь получил из-за бурой черты, отличающей эту породу ископаемого. Благодаря довольно высокому содержанию летучих веществ, бурый уголь горит легко, коптящим пламенем, при горении выделяя запах гари. Также в этом горючем ископаемом неплохо сохраняются растительные и древесные структуры, излом породы раковистый, деревянный или землистый, бурого или черного цвета. Не учитывая золу, бурый уголь содержит:

Если породу обработать едким калием, в результате получится темно-бурая жидкость. Аммиак, свободный или связанный с уксусной кислотой образуется при сухой перегонке бурого угля.

Залежи бурого угля

Залежи данного угля, так называемые флецы, имеют зачастую большую мощность. Они имеют довольно большое горизонтальное протяжение, например, в окрестностях Кельна, флецы достигают двадцати пяти – тридцати метров, в недалеко от Циттау – тридцати трех метров. Также флецы могут выглядеть как тонкие, почти незаметные прослои. Образовывались залежи бурого угля, в основном, в нижних отделах третичной системы. К примеру, в регионах северной Германии и Богемии, также северного края Альп. Эта олигоценовая эпоха иногда носит название “буроугольной формации”. Также залежи бурого угля можно найти в значительных количествах и в отложениях эпохи мезозоя. В основу бурого угля входят лиственные деревья и торфяные растения, пяльпы и кониферы, которые постепенно разлагались в воде, без доступа кислорода. В смесь входили также глина и песок, и в результате гниющие растения образовывали породу, обогащенную углеродом с постоянным выделением летучих веществ.

Образование угля

При дальнейшем разложении, бурый уголь превращается в каменный и антрацит, или даже в графит.

На первой стадии подобного разложения порода образует торф, который в дальнейшем превращается в бурый уголь. Конечно, для прохождения всех стадий, от торфа до графита, породе требуется очень много времени. И естественно, что чем богаче уголь углеродом, тем старше его геологический возраст. Пожалуй, по эпохам это полезное ископаемое можно было бы распределить таким образом: мерозойская и, в основном, кайнозойская группы – бурый уголь; палеозойская – каменный уголь и уголь антрацит; азойская группа – графит и шунгит. Но, как известно, каменный уголь можно найти и в отложениях мезозойского периода, а так как бурый уголь со временем продолжает переходит в каменный, многие ученые считают, что любой ископаемый уголь моложе меловой системы называется бурым углем, а старше меловой системы – каменным. Но встречаются залежи угля, который по подобной системе нужно считать каменным, хотя по всем своим показателям они соответствуют бурому углю.

Отличия бурого угля от каменного

В первую очередь, и это видно из названия, различие состоит в цвете. Бурый уголь может быть светлее или темнее. Встречаются иногда и черные сорта, но если их измельчить в порошок, цвет изменится на бурый.

• Каменный уголь, так же, как и уголь антрацит, если провести куском по фарфоровой пластине, оставят отчетливый черный след.
• Вторым отличием, которое можно назвать основным, является большее содержание летучих веществ и меньший процент углерода в буром угле, чем в каменном.

Уровень азота тоже значительно ниже. Большой процент летучих веществ обеспечивает яркое пламя бурого угля, при котором выделяется большее количество дыма и запах.