Сообщение об одном полезном ископаемом каменный уголь

Каменный уголь – первое полезное ископаемое, которые человек начал использовать в качестве топлива. Вплоть до 60-х годов прошлого века каменный уголь являлся основным источником энергии. В настоящее время его используют на металлургических предприятиях для получения чугуна.

Каменный уголь представляет собой изменившееся в природных условиях органическое вещество. Это осадочная порода, образовавшаяся из остатков растений: древовидных папоротников, плаунов, хвощей и первых представителей голосеменных. Для того, чтобы образовался каменный уголь, растительная масса должна оседать без доступа к ней кислорода. Такие условиями обладали торфяные болота.

Более 300 млн лет назад болотистые низины покрывали густые леса. В ходе наводнений такие леса часто оказывались похоронены под землей. Растения лишались доступа кислорода, и не были переработаны бактериями гниения. Вследствие чего образовывался торф, который постепенно оседали под толщей земли. Чем больше становился слой почвы над ним, тем сильнее было давление, сложившиеся внутри растительной массы. Также вместе с давлением росла и температура. Таким образом, углерод, который растения поглощали при жизни, был погребен глубоко в недрах земли. А сильное давление и высокая температура превратили остатки частей растений в каменный уголь. Так как процесс образование угля имеет растительное происхождение, он называется карбонизацией.

Древние торфяные болота в настоящее время стали местом добычи угля в промышленных масштабах. Чем глубже залежи полезного ископаемого, тем его качество выше. Однако хороший уголь может залегать и на расстоянии всего лишь в километр. Происходит это там, где в течение времени многие слои лежащие поверх угля разрушились.

Каменный уголь добывают двумя основными способами: открытым и шахтовым. Первый способ применяется в том случае, если осадочная порода залегает на небольшом расстоянии от поверхности. Верхний слой почвы снимают и добывают уголь. Чаще всего качественный уголь добывают в шахтах. Несколько крупных месторождений, находящихся в сравнительно небольших расстояниях друг от друга, называют бассейном. Самый крупный угольный бассейн в России – Кузбасский.

Доклад 2

Уголь, являющийся одним из важнейших первичных видов топлива, представляет собой полезное ископаемое, в составе которого имеется большое количество углерода. Обычно он бывает коричневого или черного цвета и чаще всего встречается в стратифицированных отложениях. Следует также отметить, что уголь – это горючее вещество растительного происхождения.

Это ископаемое содержит в своем составе около 50% – 70% углеродистого вещества, получаемого путем прессования и затвердевания остатков древних растений, а именно торфяных отложений. Различные типы угля возникают из-за особенностей растительных отложений, из которых он образуется, степени угольной обработки (ранга угля) и количества примесей в его составе. Хотя большинство углей образуется из слоистых осадочных горных пород, впоследствии они могут подвергаться повышенной температуре и сильному давлению, вызванными магматическими интрузиями или деформациями во время орогенеза, что приводит к развитию антрацита или даже графита. Хотя концентрация углерода в земной коре не превышает 0,1 %, он необходим для жизни и является основным источником энергии для человечества.

Уголь – богатый природный ресурс, который может быть использован в качестве источника энергии, химического источника, из которого могут быть получены многочисленные синтетические соединения (например, красители, масла, воски, фармацевтические препараты и пестициды), а также в производстве кокса для металлургических процессов. Кроме того, газификация и сжижение угля приводят к появлению газообразного и жидкого топлива, которое можно легко транспортировать (например, по трубопроводу) и свободно хранить в резервуарах.

Каменный уголь изобилует. Если текущие темпы его использования и производства не изменятся, то данный вид ископаемого можно спокойно использовать еще 200 лет. Однако, существует множество проблем, связанных с использованием угля. К примеру, горные работы, из-за которых каждый год сотни шахтеров теряют жизни или получают серьезные травмы. К числу опасностей также относятся падения крыш, всплески горных пород, пожары и взрывы. Горючие газы (такие как метан), попавшие на уголь, могут случайно зажечься во время работ. Метан может быть извлечен из угольных пластов посредством процесса гидравлического разрыва. Кроме того, шахтеры, работающие под землей, часто вдыхают угольную пыль в течение продолжительных периодов времени, что может привести к серьезным проблемам со здоровьем, например, к пневмокониозу.

Вариант 3

В геохронологической истории есть период, называемый «карбон» (углерод). Сотни миллионов лет назад на Земле существовал очень влажный и теплый климат, ставший золотым веком для древесных папоротников. Растения отмирали, падали в неглубокие водоемы, где в условиях недостатка кислорода постепенно гнили.

Со временем влажные участки сменились сухими, покрытыми слоями песка и прочих осадочных пород. Под давлением и воздействием температуры торф превращался в каменный или бурый уголь.

Характеристика:

Горная порода осадочного происхождения обладает высокой плотностью вещества черного, серо-черного цвета. В составе преобладает углерод 75-92%, 15% O2 (кислород) и 1,5% Н (водород). Влажность не превышает 12% отметки.

Угольные пласты линзовидной формы могут залегать на глубины от 10 см 10-100 (и больше) метров. Уголь не обладает магнитными свойствами, но по тепловым близок к теплоизоляторам.

Месторождения:

Донецкий угольный бассейн, Кузбасс (Кемеровская область), Рурский (Германия), Печорский (Европейский север России), Тунгусский (Красноярский край), Ленский (в основном Якутия – Россия), Иллинойский (США), Аппалачский (США).

На территории России наиболее качественный уголь разрабатывают в месторождении Кузнецкий Алатау, где пласты залегают на глубину до 500 м. Ведется добыча открытым и закрытым способом.

Разработка:

1-й способ: карьеры разрабатываются в том случае, когда залежи угля расположены близко к поверхности. Затраты на добычу снижаются, что удешевляет ресурс.

2-й способ: шахты необходимы при глубоком залегании угля. Для шахтеров огромный риск представляет потенциальная возможность обрушения тоннелей и взрыв метана, скапливающегося внизу.

Применение.

Используется в изготовление кокса (сырья для доменных печей металлургических заводов), производстве химической продукции (неафталин, фенол и др.). В дальнейшем удается получить азотные удобрения, пластмассы, синтетические волокна и лакокрасочные изделия.

Новейшее направление в области угольной промышленности – создание жидкого топлива (гидрогенизация угля).

Перевозят уголь железнодорожным транспортом, баржами. Нерентабельность перевозки характерна для бурого угля, сжигаемого зачастую на месте добычи ближайшими ТЭС или ТЭЦ.

Доклад про Уголь

Уголь зарождается глубоко под землей. Он созревает из огромного количества остатков древних растений, сосредоточенных в одном месте. Идеальной средой для образования угля служат торфяные болота. Процесс превращения торфа в уголь длится миллионы лет.

В растительных массах, осевших на глубинах, происходят сложные преобразования. Выделенные при гниении простые вещества переходят в воду и улетучиваются. Постепенно в осадках начинает преобладать углерод, отличающийся особой стойкостью. Углерод накапливается в торфе, а не улетучивается лишь в условиях отсутствия кислорода. Образование угля происходит в тех торфяных слоях, которые изолированы от воздуха толщей воды и зарослями новых растений. Многовековые процессы, идущие в недрах, приводят к образованию различных угольных пород. 

Бурый уголь – образовался не так давно, поэтому в его составе много примесей и есть вода. Выделяет тепла меньше, чем другие виды угля.

Каменный уголь – результат попадания бурого угля под воздействие высоких температур на большой глубине. Степень содержания в нем углерода значительна, влаги почти нет, при сгорании выделяется много тепла.

Антрацит – угольное образование, промежуточная стадия между углем и графитом. Почти целиком состоит из углерода, отличается глянцевым блеском и высокой плотностью. Антрацит рождается очень глубоко, где каменный уголь подвергается переработке под влиянием высокого давления и температуры. Имеет самую высокую теплотворность, но слабо разгорается.

Уголь стал первым топливом, которое люди научились использовать. Многие годы он был основным энергоносителем. Сегодня появились и другие источники энергии, но уголь продолжают добывать.

Извлечение угля из земли – тяжелый труд. Месторождения, обнаруженные в верхних слоях земли, превращают в открытый карьер. Поверхностные слои пород снимают, а залегающий под ними уголь выкапывают экскаваторами и вывозят. Для добычи угля, погруженного в землю на значительное расстояние, строят подземные шахты. Горные работы в шахтах опасны для человека. Чтобы отобрать у земли ценное топливо шахтеры вынуждены дышать угольной пылью и подвергаться опасности взрыва горючего газа.

Уголь – незаменимое сырье для промышленности. Он участвует в плавке железа и чугуна. Зола, полученная от сгорания угля, делается материалом для изготовления строительных конструкций. Подвергнутый обработке уголь идет на производство красок и растворителей. Сжиженный уголь становится первоклассным топливом. А еще из угля получают графит, нафталин и другие соединения.

Каменный уголь – полезное ископаемое

Интересные ответы

• Северная Америка – доклад сообщение (2, 3 класс окружающий мир, 7 класс география)

  Северная Америка, один из 6 материков Земного шара с многочисленными островами, имеет площадь более 20 миллионов квадратных километров. Численность населения составляет примерно 500 миллионов человек.

• Хронологическая таблица Достоевского (жизнь и творчество)

  4 октября 1821 ─ в Санкт-Петербурге в семье интеллигентов родился великий русский писатель Фёдор Михайлович Достоевский.

• Хронологическая таблица Лескова (основные даты жизни и творчества)

  Писатель, критик, публицист. Один из первых представителей не потомственного дворянства в русской литературе.

• Песец – сообщение доклад

  Песец – хищное млекопитающее, обладающее роскошным ценным мехом и в зависимости от сезона способное менять его окрас (особенно привлекательно он выглядит зимой). Принадлежит к семейству псовых.

• Писатель Леонид Леонов. Жизнь и творчество

  Леонид Максимович Леонов (1899-1994 гг.) относится к представителям литературы советского периода отечественной истории, считающимся талантливым прозаиком в жанре социалистического реализма.

Для обогрева помещений, получения химических соединений, редких элементов, производства лаков, красок, пластмассы и прочих нужных продуктов используется каменный уголь. Он недорог, несложен в обработке и незаменим в промышленности.

Что такое каменный уголь

Каменный уголь – это полезное ископаемое, добыча которого необходима для жизнедеятельности человека. С его помощью осуществляются многие процессы, где требуется тепловое воздействие, добываются редкие химические элементы. Ранее им топили печи, но это уходит все дальше в прошлое.

Внешне это блестящий или матовый, неровный черный или темно-бурый экземпляр, напоминающий камень, но не являющийся таковым. В отличие от камня, он крошится в руках при нажиме и горит.

Классификация каменных углей

В основе классификации лежат химические и физические свойства ископаемого. Общее разделение:

1. Бурый уголь – образовался позднее других видов. Отличается низкой температурой сгорания.
2. Каменный – самый распространенный и используемый вид. Добывается открытым способом или в шахтах.
3. Антрацит – наиболее древний и твердый представитель. Имеет самую большую температуру сгорания из всех видов.

Бурый уголь отличается от каменного:

• цветом;
• меньшим содержанием азота и углерода;
• тем, что легче горит;
• дает больше дыма;
• выделяет меньше тепла.

Минерал разделяется по степени углефикации и размерам. На основе этих параметров была придумана и внедрена маркировка, отражающая характеристики конкретного сорта ископаемого. Это удобно для использования в промышленности.

Смотрите познавательный видеообзор про минерал:

По степени обогащения

Перед использованием добытую породу подвергают обработке – обогащению. Это увеличение содержания углерода за счет очищения от минеральных примесей, что повышает горючесть.

Часто применяется мокрый способ – ископаемое загружают в водную среду, в которой идет расслоение на примеси и камень. Это происходит из-за того, что минеральные добавки имеют меньшую плотность. Машины для такого обогащения называются отсадочными.

Промышленное разделение по степени обогащения минерала:

1. Промпродукты. Используются в металлургии.
2. Концентраты. Из них получают энергию для электростанций, отопления.
3. Шламы – мелкая угольная пыль. Идет для нужд населения, для этого ее прессуют в брикеты.

По степени углефикации

Углефикация – процесс превращения торфа в бурый уголь или каменного – в антрацит. Это степень насыщения углеродом конкретного куска ископаемого, определяющая его свойства – горючесть, спекаемость, теплоту сгорания. Зависит от возраста – чем он меньше, тем ниже степень углефикации.

По размерам

Добываемые ископаемые отличаются по длине и ширине (это называется фракция), потому существует классификация, где куски определенного размера имеют свое название, сокращенно обозначаемое одной буквой.

Иногда такое разделение называется сортом. Хотя используется буквенное обозначение, к маркам это не имеет отношения.

Классификация по размерам (фракциям):

Марки каменного угля

Минерал подразделяют на марки, деление основано на составе и способности к горению:

• длиннопламенные (Д);
• газовые (Г);
• газовые жирные (ГЖ);
• жирные (Ж);
• коксовые жирные (КЖ);
• коксовые (К);
• отощенные спекающиеся (ОС);
• тощие (Т);
• слабоспекающиеся (СС);
• полуантрациты (ПА);
• антрациты (А).

Каменный уголь марки Д чаще других используется в ЖКХ и энергетике благодаря следующим свойствам:

• много летучих веществ (от 39 %);
• мало серы (менее 0,5 %);
• мало золы;
• теплота сгорания 4700–5400 ккал/кг – это хороший показатель;
• содержание воды – 15–16 %;
• высокая теплоотдача.

Камень отличается ярким блеском, добывается на территориях Красноярского края и Хакасии.

Происхождение каменного угля

Минерал начал образовываться задолго до появления человека. Примерный возраст – 400–200 миллионов лет. До сих пор у ученых нет однозначного мнения касательного того, растения какой группы образовали залежи каменного угля. Большинство считают, что это папоротниковидные.

Существуют 4 основные теории, пытающиеся объяснить, как образовался каменный уголь:

1. Самая распространенная – образование торфа, а затем угля произошло из-за распада папоротников, плаунов, хвощей. Однако эта теория не может объяснить пласты ископаемых толщиной в 400–700 метров. Ведь для образования 500 метров ископаемых требуется 2000 метров торфа, т. е. растения одних видов должны были произрастать на территории миллионы лет без изменений погодных условий.
2. Термическая теория – медленное тление растительных остатков в условиях среды с малым содержанием кислорода с постепенным превращением в обычный уголь, а затем – в каменный. Однако при этом внутри ископаемых не сохранились бы части растений.
3. Версия с морской водой. Упав в океан, растения подвергались длительному процессу углефикации, находясь под давлением и без кислорода. Теория подтверждается морскими находками – водорослями, песком.
4. Абиогенная – уголь появлялся путем нагревания метана в присутствии водорода и углекислого газа. По этой теории, находки в пластах являются не остатками растений, а пиролитическим графитом, потому нельзя достоверно определить возраст добываемых ископаемых.

При добыче и обработке в пластах ископаемого иногда встречаются удивительные находки:

• вертикально стоящие стволы деревьев;
• огромные каменные глыбы весом до 73 кг, имеющие метаморфическое или вулканическое происхождение;
• изделия из золота и металла, что указывает на продолжающийся процесс углеобразования;
• моллюски, раковины, кольчатые черви;
• округлые предметы, напоминающие яйца динозавров.

За происхождение каменный уголь называют консервами солнечной энергии – растения способны накапливать ее в листьях, побегах.

Месторождения и добыча породы

Ископаемое широко распространено – его запасы составляют 15 % от всей суши. Тройка стран-лидеров по добыче каменного угля:

1. США – мировой лидер. Процент залежей составляет 23 – это более 1600 миллиардов тонн.
2. Россия. Залежи оцениваются в 13 %.
3. Китай. Показатель стремится к 11 %.

В России каменный уголь добывают в Кемеровской области, в Кузнецком месторождении, где находится 640 миллиардов тонн ископаемых. Открытие произошло в 1721 году М. Волковым. В 1842 году П. Чихачев оценил запасы бассейна. Во 2-й половине XIX века в Кузбассе начали добывать каменный угль.

В Якутии находится Эльгинское месторождение, его запасы составляют около 2 миллиардов тонн, в Тыве перспективны для разработки Элеготсткие залежи. Другие бассейны – Ленский, Тунгусский, Иркутский, Южно-Якутский, Печерский.

В США самые большие залежи расположены в штате Иллинойс (запас более 360 миллионов тонн).

В Казахстане находится 162 миллиарда тонн ископаемого. Одно из самых крупных месторождений – Экибастузское, другие бассейны:

• Шубарколь и Кызылтал – по 2 миллиарда тонн;
• Шоптыколь, Мамыт и Эгинсай – по 1 миллиарду тонн;
• Каражыра – 890 миллионов тонн.

В республике Хакассия основное месторождение находится в Минусинской котловине. Разработки ведутся с 1904 г. Хакасский каменный уголь добывают в Изыхском и Черногорском бассейнах.

В Африке добывают минерал на территориях:

• Зимбабве;
• Мозамбика;
• ЮАР.

Страны-экспортеры каменного угля по рейтингу, объем указан в миллионах тонн в год:

• Австралия – 193;
• Китай – 91;
• ЮАР – 69,3;
• Индонезия – 66,4;
• США – 44,1;
• Россия – 41;
• Колумбия – 37,1;
• Канада – 30,6;
• Казахстан – 28;
• Польша – 23.

Смотрите передачу о добыче камня в России:

Физико-химические свойства камня

Основной элемент камня – углерод, потому он хорошо и долго горит. Помимо этого, в нем содержится вода. Соотношение элементов зависит от возраста минерала:

Свойства:

• удельный вес – 1,5–1,7 г/см2;
• температура горения в печи – 700–1100 °С;
• блеск – выраженный, с металлическим оттенком, реже – золотистый;
• удельная теплоемкость – 1300 Дж/(кг × К);
• удельная теплота сгорания – 5700 ккал/кг;
• излом – неровный, раковистый;
• твердость угольной золы по шкале Мооса – 2;
• срок хранения каменного угля – 6–18 месяцев.

К просмотру передача, где ученый в занимательной форме рассказывает про свойства минерала:

Применение каменного угля в промышленности

В отношении каменного угля, используемого в промышленности, применяется ГОСТ 32464-2013 – постановление, в котором описаны технические требования, методы определения химического состава, классификация по разным параметрам.

В основе использования ископаемого лежит реакция пиролиза каменного угля – нагревание без каких-либо реагентов. В современной промышленности все чаще используются различные химические добавки, ускоряющие реакцию. Этапы пиролиза:

• конденсация;
• полимеризация;
• ароматизация;
• алкилирование.

Отдельно выделяют:

1. Низкотемпературный пиролиз, протекающий при 500–600 °С. Это полукоксование.
2. Высокотемпературный процесс, или коксование. Идет при 900–1100 °С.

Все продукты коксования делятся на 3 группы:

1. Твердые – кокс. Используется в черной и цветной металлургии.
2. Жидкие – каменноугольная смола. Из нее получают более 250 химических соединений. Основные – технические масла, синтетическое топливо, нафталин, бензол, аммиак. Из толуола делают красители, тротил и сахарин.
3. Газообразные – пиролизный газ. Альтернативный источник энергии и тепла.

При переработке ископаемого можно получить следующие продукты, используемые в промышленности:

• ванадий, серу, цинк, свинец;
• ксилол и бензол – используются в лакокрасочной промышленности;
• твердое топливо, идущее на обогрев домов и обеспечивающее работу предприятий;
• жидкое топливо – получается при сжижении твердого;
• светильный газ, применяемый для освещения;
• золу – применяется в строительстве.

Ископаемое относится к 4-му классу опасности, как легковоспламеняющееся вещество, способное к нагреву.

Для личного использования ископаемые применяют с целью получения тепла. Там, где мало древесины или сложно заготовить дрова, можно топить баню углем. Во многих домах до сих пор стоят печи. Помещения, отапливаемые с помощью каменного угля, хорошо прогреваются и приемлемы даже для суровых зим.

Разжечь каменный уголь непросто – нужны охапка дров, древесная щепа или лучины, солома, бумага. Сначала укладывают несколько дров, на них – щепу (лучины), сверху – солому. Поджигают бумагу, с ее помощью – солому. Далее постепенно загорается древесина. Остальные дрова подкладывают по мере освобождения места. В самый жар кладут каменный уголь. Процесс подготовки окупается длительным временем сгорания и хорошей теплоотдачей.

В качестве удобрения золу каменного угля не применяют – в ней мало питательных веществ, могут быть примеси тяжелых металлов. Единственное приемлемое решение – использование на высоко щелочных почвах для нормализации кислотности – зола закисляет грунт.

Некоторые люди предлагают жарить шашлык на нем, но делать этого не стоит.

Предлагаем посмотреть зарубежную передачу о том, какая ситуация сложилась с полезным ископаемым в Европе:

Стоимость ископаемого

Каменный уголь – недорогое ископаемое. Антрацит стоит от 8000 до 11000 рублей за тонну, длиннопламенный уголь мелкой фракции можно купить за 4000–6000 рублей.

Каменный уголь – универсальное и удивительное по функциональности для человека творение природы. Он помогает производить много используемых повседневно вещей, а также топить дома и бани.

Вам доводилось использовать каменный уголь? Поделитесь статьей с друзьями и знакомыми.