Все о полезном ископаемом угле текст
- Доклады и сообщения
- География
- Уголь полезные ископаемые
Уголь – полезное ископаемое, образовавшееся вследствие разложения погибших растений. Углём пользовались ещё наши предки. И до сих пор это полезное ископаемое широко используется. Образно считают, что в чёрном камне законсервирована солнечная энергия.
Виды угля
Существует три вида угля. Все они залегают пластами в недрах Земли.
1. Антрациты. По своей структуре этот вид очень твёрдый, имеет самую высокую температуру сгорания. Залежи этого угля находятся очень глубоко под землёй.
2. Каменный уголь. Это самая распространённая разновидность угля в деятельности человека. Им топят печки, из него получают искусственный графит, жидкое топливо, краски, смазочные масла. Добывается как открытым способом, так и закрытым, в шахтах.
3. Бурый уголь. Сорт образовался из остатков торфа позже всех, поэтому он считается самым молодым. Особенность его в том, что у него очень низкая температура сгорания.
Методы добычи угля
Насколько глубоко под землёй находятся пласты, напрямую будет влиять на способ его добычи. Всего два способа:
- Открытый способ применяется, когда порода находится не глубоко. Перед тем, как приступить к добыче, проводится анализ почвы на твёрдость, выясняется, насколько выветриваема почва и толщина покрывающего слоя. Отталкиваясь от этого, пригоняется техника для копания. Бульдозеры и скреперы пригоняют для вскапывания мягкого грунта. Экскаваторы и драглайны для толстого слоя. Производят взрыв мощного слоя породы.
- Закрытый способ применяют, когда уголь находится глубоко. Для добычи строят штольни и шахты. Если глубина достигает более 45 метров, строят шахтные стволы. От неё ведут штольни – горизонтальные тоннели.
Такой способ имеет две системы добычи ископаемого: длинными очистными забоями или же камерно-столбовая. Вторая система менее экономична. Первая гораздо безопаснее и эффективнее. Благодаря ей можно извлекать до 79 процентов угля и равномерно доставить его на поверхность.
Происхождение полезного ископаемого
Когда давно на нашей планете был влажный тёплый климат, в котором развивалась разная растительность. Именно из неё и образовался каменный уголь. Под мощным прессом воды, пород и песка, растительность медленно разлагалась. Вся эта масса начала затвердевать под воздействием огромных температур, после чего всё превратилось в привычный для нас каменный уголь.
Крупные месторождения угля
Угольным бассейном называют место, где залегает уголь. Во всём мире насчитывается свыше 3,5 тыс. угольных бассейнов. Суммарно площадь всех бассейнов занимает 14,9 % земной суши. Страной, в которой больше всего находится залежей угля, является США. Мировой запас там составляет 23%. Следующей страной является Россия, в которой находится около 13% мирового запас. С 11 процентами следующим третьим лидером идёт Китай. В Соединённых Штатах, Аппалачский бассейн – место, с самыми крупными залежами во всём мире. 1600 миллиардов тонн – запасы этого месторождения.
В нашей стране самым большим бассейном является Кузнецкий. Место положения – Кемеровская область. По его запасам насчитывают около 640 млрд. тонн.
Использование угля
Область использования полезного ископаемого огромна
- Из него добывают свиней, серу, ванадий, цинк.
- Его применяют в качестве топлива.
- Расходуется для выплавки металлов.
- Из угля выводятся вещества, которые необходимы для производства лаков и красок, а так же других продуктов – бензол и ксилол.
- Его сжигают и получают жидкое топливо.
На сегодняшний день, в результате хим. обработки, изготавливают более 400 различных видов промышленных продуктов.
Доклад Уголь полезные ископаемые сообщение
Природное полезное ископаемое, такое как уголь, использовали, с древних времен и по сей, день в качестве незаменимого топлива. Цвет характерный ему от черного к серо-черному, иного преобладает глянцевый блеск. Размер и форма преобладает разнообразная от мелкого размера к крупному размеру угля.
Как образуется уголь?
Начало его лежит глубоко под землей. А начало образования угля произошло из-за остатков древних растений, которые находились очень глубоко под земле, это было более 300 миллионов лет тому назад. Так как растения находились, под толстым слоем земли без поступления воздуха и на него воздействовала, довольно большая температуры, постепенно эти растения начинали приобретать вид в торфа. По истечению не малого времени, торф терял влагу и газ, и подвергался прессованию, постепенно приобретал вид и свойства угля.
Из чего состоит уголь?
В состав угля входит углерод, водород, кислород, зола и сера. Уголь хоть и выглядит довольно крепким, но являться очень хрупким и легко разбивается на маленькие кусочки. Для того чтобы уголь дошел до людей, для этого понадобиться приложить не мало усилий и времени.
В случае если уголь расположен не глубоко под землей, а можно сказать что на поверхности, то его могли, добывать на поверхности не подгружаясь, под землю. Его вывозят при помощи специальной техники. А если уголь находиться на глубине более одного километра, то в таком случае его добывают при помощи подземных шахт, где с помощью шахтеров уголь добывается и отправляется в реализацию для дальнейшего его использования по назначению.
Делая вывод, можно сказать, что такое природное ископаемое как уголь, очень ценное и нужное. Его используют в бытовых условия для отопления многих помещений, а так же государственных предприятий, а так же это ископаемое применяют в металлургии и химической промышленности. Это черное золото для человечества просто незаменимое.
3, 4, 5 класс, окружающий мир
Уголь полезные ископаемые
Популярные темы сообщений
- Тараканы
Многие из нас сталкивались с тараканами. Сейчас тараканов стало меньше, а раньше они были почти в каждой семье, на каждой кухне. И иногда от тараканов страдали целые подъезды.
- Камыши (рогоз)
Камыш и рогоз – это разные растения, средой обитания которых являются берега водоемов. Их часто путают, а многие даже считают, что это одно и то же растение. В чем же заключается их различие?
- Олень
Одно из прочных мест в мифологии и человеческих шутках занимает олень, а точнее его рога. В народе давно закрепилась шутка, что если жена изменяет мужу, то у того появляются рога, и на него говорят, что он олень.
Каменный уголь – осадочная порода, которая образуется в земном пласте. Уголь – превосходное топливо. Считается, что это самый древний вид топлива, который использовали наши далекие предки.
Как образуется каменный уголь
Для образования угля необходимо огромное количество растительной массы. И лучше, если растения накапливаются в одном месте и не успевают разлагаться полностью. Идеальное место для этого – болота. Вода в них бедна кислородом, что препятствует жизнедеятельности бактерий.
В болотах накапливается растительная масса. Не успевая полностью сгнить, она спрессовывается следующими отложениями почвы. Так получается торф – исходный материал для угля. Следующие пласты почвы как бы запечатывают торф в земле. В результате он полностью лишается доступа кислорода и воды и превращается в угольный пласт. Процесс этот длительный. Так, большая часть современных запасов каменного угля образовались в эпоху палеозоя, т. е. более 300 млн. лет назад.
Характеристики и виды каменного угля
(Бурый уголь)
Химический состав угля зависит от его возраста.
Самый молодой вид – бурый уголь. Он залегает на глубине порядка 1 км. Воды в нем еще много – около 43%. Содержит большое количество летучих веществ. Хорошо воспламеняется и горит, но тепла дает мало.
Каменный уголь – этакий “середнячок” в этой классификации. Залегает он на глубинах до 3 км. Так как давление верхних пластов больше, то и содержание воды в каменном угле меньше – около 12%, летучих веществ – до 32%, зато углерода содержится от 75% до 95%. Он также легко воспламеняется, но горит лучше. А за счет малого количества влаги дает больше тепла.
Антрацит – более древняя порода. Залегает на глубинах порядка 5 км. В нем больше углерода и практически нет влаги. Антрацит – твердое топливо, плохо воспламеняется, зато удельная теплота сгорания самая высокая – до 7400 ккал/кг.
(Уголь антрацит)
Впрочем, антрацит – это не конечная стадия преобразования органического вещества. Попадая в более жесткие условия, уголь трансформируется в шунтит. При более высоких температурах получается графит. А испытывая сверхвысокое давление, уголь превращается в алмаз. Все эти вещества – от растения до алмаза – состоят из углерода, только молекулярная структура разная.
Помимо основных “ингредиентов” в состав угля часто входят различные “породы”. Это примеси, которые не сгорают, а образуют шлак. Содержится в угле и сера, причем ее содержание обуславливается местом образования угля. При сгорании она взаимодействует с кислородом и образует серную кислоту. Чем меньше примеси в составе угля, тем выше ценится его сорт.
Месторождение каменного угля
Место залегания каменного угля называют угольным бассейном. В мире известно свыше 3,6 тысяч угольных бассейнов. Их площадь занимает около 15% территории земной суши. Самый большой процент залежей мирового запаса угля в США – 23%.На втором месте – Россия, 13%. Замыкает тройку стран-лидеров Китай – 11%. Самые крупные залежи угля в мире находятся в США. Это Аппалачский каменноугольный бассейн, чьи запасы превышают отметку в 1600 млрд. тонн.
В России самый большой угольной бассейн – Кузнецкий, что в Кемеровской области. Запасы Кузбасса составляют 640 млрд. тонн.
Перспективна разработка месторождений в Якутии (Эльгинское) и в Тыве (Элегестское).
Добыча каменного угля
В зависимости от глубины залегания угля применяют либо закрытый способ добычи, либо открытый.
• Закрытый, или подземный метод добычи. Для этого метода строят шахтные стволы и штольни. Шахтные стволы строят, если глубина залегания угля 45 метров и выше. От нее ведут горизонтальный тоннель – штольню.
Существуют 2 системы закрытой добычи: камерно-столбовая и добыча длинными очистными забоями. Первая система менее экономична. Ее используют лишь в тех случаях, когда обнаруженные пласты мощные. Вторая система гораздо безопаснее и практичнее. Она позволяет извлекать до 80% породы и равномерно доставлять уголь на поверхность.
• Открытый метод применяют, когда уголь залегает неглубоко. Для начала проводят анализ твердости почвы, выясняют степень выветриваемости почвы и слоистость покрывающего слоя. Если грунт над пластами угля мягкий, достаточно использования бульдозеров и скреперов. Если верхний пласт толстый, то пригоняют экскаваторы и драглайны. Пролегающий над углем мощный слой твердой породы взрывают.
Применение каменного угля
Область использования каменного угля просто огромна.
- Из угля добывают серу, ванадий, германий, цинк, свинец.
- Сам уголь – превосходное топливо.
- Используется в металлургии для выплавки железа, при производстве чугуна, стали.
- Полученную после сжигания угля золу используют в производстве строительных материалов.
- Из угля после его специальной обработки получают бензол и ксилол, которые используют в производстве лаков, красок, растворителей, линолеума.
- Путем сжижения угля получают первоклассное жидкое топливо.
- Уголь – сырье для получения графита. А также нафталина и еще ряда ароматических соединений.
В результате химической обработки каменного угля на сегодняшний день получают свыше 400 видов промышленных продуктов.
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:
- Бурый уголь – образовался позднее других видов. Отличается низкой температурой сгорания.
- Каменный – самый распространенный и используемый вид. Добывается открытым способом или в шахтах.
- 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:
- Промпродукты. Используются в металлургии.
- Концентраты. Из них получают энергию для электростанций, отопления.
- 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.
Наивысшей степенью углефикации обладает антрацит, низкой – блестящие угли марок М и Д, остальные типы относятся к средней степени.
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):
| Название | Размер, мм |
| Плитный (П) | Более 100 |
| Крупный (К) | 51–99 |
| Орех (О) | 25–50 |
| Мелкий (М) | 13–24 |
| Семечко (С) | 6–12 |
| Штыб (Ш) | Менее 6 |
| Рядовой (Р) | Несортированный, имеющий в составе куски разного размера |
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:
- 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.
- 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.
- Версия с морской водой. Упав в океан, растения подвергались длительному процессу углефикации, находясь под давлением и без кислорода. Теория подтверждается морскими находками – водорослями, песком.
- 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:
- США – мировой лидер. Процент залежей составляет 23 – это более 1600 миллиардов тонн.
- Россия. Залежи оцениваются в 13 %.
- 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.
Месторождения каменного угля обозначают на карте в виде определенного символа – черного квадрата, а бурого – заштрихованного.
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:
| Название угля | % воды | % углерода | % летучих веществ | Как воспламеняется | Как горит | Теплоотдача |
| Бурый | До 43 | До 45 | До 50 | Хорошо | Хорошо | Низкая |
| Каменный | До 12 | 75–95 | До 32 | Отлично | Хорошо | Средняя |
| Антрацит | 1–3 | 85–95 | Менее 9 | С трудом | Слабо, без дыма из-за малого объема летучих примесей | Высокая |
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:
- Низкотемпературный пиролиз, протекающий при 500–600 °С. Это полукоксование.
- Высокотемпературный процесс, или коксование. Идет при 900–1100 °С.
Все продукты коксования делятся на 3 группы:
- Твердые – кокс. Используется в черной и цветной металлургии.
- 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.
- 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.