Виды угля. Каменный уголь: образование залежей

⁰

Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля - растительные остатки. В зависимости от степени преобразования и удельного количества углерода в угле различают четыре его типа: бурые угли (лигниты), каменные угли, антрациты и графиты. В западных странах имеет место несколько иная классификация - лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты, соответственно.

Антрацит

Антрацит - самый глубоко прогревавшийся при своем возникновении из ископаемых углей, уголь наиболее высокой степени углефикации. Характеризуется большой плотностью и блеском. Содержит 95 % углерода. Применяется как твердое высококалорийное топливо (теплотворность 6800-8350 ккал/кг). Имеют наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняются. Образуются из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 километров.

Каменный уголь

Каменный уголь - осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

Бурый уголь - твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65-70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое сырье. Содержат много воды (43 %), и поэтому имеют низкую теплоту сгорания. Кроме того, содержат большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка 1 километра.

Добыча угля

Способы добычи угля зависят от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом в угольных разрезах, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при всё большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом. Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.

В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.

«Как образовался каменный уголь» краткое сообщение, изложенное в этой статье, поможет Вам подготовиться к занятию и расширить область своих знаний на эту тему.

Сообщение «Как образовался каменный уголь»

Каменный уголь являет собой невосстановимое исчерпаемое твердое полезное ископаемое, используемое человеком для получения тепла в процессе его сжигания. Он относится к горным осадочным породам.

Что нужно для образования каменного угля?

Во-первых, большое количество времени. Когда из растений на дне болот образуется торф, то возникают химические соединения: растения распадаются, частично растворяются или превращаются в метан, углекислый газ.

Во-вторых, всевозможные грибки и бактерии. Благодаря им происходит разложение растительной ткани. Торф начинает накапливать стойкое вещество под названием углерод, которого становиться со временем все больше.

В-третьих, отсутствие кислорода. Если бы он накапливался в торфе, то каменный уголь не смог бы образоваться и просто улетучился.

Как образуется каменный уголь в природе?

Залежи каменного угля образовались из огромного количества растительной массы. Идеальные условия – когда все эти растения накопились в одном месте и не успели полностью разложиться. Болота подходят для этого процесса как нельзя лучше: вода бедная на кислород и поэтому жизнедеятельность бактерий приостанавливается.

После того как растительная масса накопилась в болотах, она, не успев полностью сгнить, спрессовывается отложениями почвы. Так образовывается исходный материал угля – торф. Пласты почвы запечатывают его в земле без доступа кислорода и воды. Со временем торф превращается в пласт угля. Данный процесс длительный – значительная часть запасов каменного угля образовалась больше 300 млн. лет назад.

И чем дольше по времени уголь залегает в пластах земли, тем сильнее ископаемое подвергается действию и давлению глубинного жара. В болотах, где накапливается торф, с водой попадают песок, глина и растворенные вещества, которые откладываются в угле. Данные примеси дают прослои в полезном ископаемом, разделяя его на слои. При очищении угля от них остается одна зола.

Выделяют несколько видов угля — каменный уголь, бурый уголь, лигнит, богхед, антрацит. Сегодня в мире насчитывается 3,6 тысяч угольных бассейнов, которые занимают 15% земной суши. Наибольший процент мирового запаса ископаемого принадлежит США (23%), второе место заняла Россия (13%), а третье – Китай (11%).

Надеемся, что доклад «Как образовался каменный уголь» помог Вам подготовиться к занятию. А дополнить сообщение на тему «Как образовался каменный уголь», Вы можете через форму комментариев.

Бородинский угольный разрез. Красноярский край

Официально - это слои накопления биомассы от лесов и растений, закоксованные под другими слоями. Или это были мощные древние торфяники (нижний самый толстый слой).

Эта картина слоев угля встречается повсеместно:

Назаровский угольный разрез. Два тонких слоя близко у поверхности

Основной слой с бурым углем выглядит не как беспорядочная масса с хаотично уложенными окаменевшими стволами древних деревьев. Пласт имеет четкие страты - множество слоев. Т.е официальная версия с древними деревьями не подходит. И не подходит еще по причине большого содержания серы в пластах бурого угля.

Таблица содержания некоторых химических элементов в углях, торфе, древесине и нефти.

Чтобы не вдумываться в смысл таблицы, напишу выводы из нее.
1. Углерод. В древесине его меньше всего из перечисленных топливных источников. И непонятно (если принять во внимание традиционную версию образования углей), почему при накоплении органики (древесина или торф) в слоях количество углерода увеличивается. Противоречие, которое никто не объясняет.
2. Азот и кислород. Азотистые соединения - это одни из строительных элементов древесины, растительности. И почему количество азота уменьшилось после превращении древесины или торфа в бурый уголь - опять непонятно. Опять противоречие.
3. Сера. В древесине отсутствует какое-либо достаточное для накопления этого хим.элемента количество. Даже в торфе серы ничтожно мало по сравнению со слоями бурого и каменного угля. Откуда сера попадает в слои? Единственное предположение - сера в слоях была изначально. Смешалась с органикой? Но как-то странно концентрация серы в углях совпадает с содержанием серы в нефти.

Обычно сера бывает пиритной, сульфатной и органической. Как правило, превалирует пиритная сера. Сера, содержащаяся в углях, находится обычно в виде сульфатов магния, кальция и железа, железного колчедана (пиритная сера) и в виде органических серосодержащих соединений. Раздельно определяют, как правило, только сульфатную и сульфидную серу; органическая определяется как разность между количеством общей серы в угле и суммой сульфатной и сульфидной серы.

Серный колчедан - почти постоянный спутник каменного угля и притом иногда в таком количестве, что делает его негодным к употреблению (напр. уголь Московского бассейна).

По этим данным выходит, что накопление органики (древесина или торф) не имеет отношения к углям. Образование бурых углей - абиогенный процесс. Но какой? Почему бурые угли расположены относительно неглубоко, а каменноугольные могут находиться на глубинах до двух километров?

Следующий вопрос: где все окаменелости растительного и животного мира в буроугольных пластах. Они должны быть массовые! Стволы, растения, скелеты и кости умерших животных - где они?

Находят отпечатки листьев лишь в вскрышных породах:

Окаменевший папоротник. Такие окаменевшие растения попадаются при добыче угля. Этот экземпляр добыт во время работы на шахте "Родинская" в Донбассе. Но к этим якобы окаменелостям мы вернемся ниже.

Это относится к пустой породе каменноугольных шахт. По бурому углю я ничего не нашел.

Области углеобразования. Большая часть угля находится в северном полушарии, отсутствует на экваторе и тропиках. Но ведь там наиболее приемлемый климат для накопления органики в древности. Нет и областей (в широтном виде) накопления на старых экваторах. Такое распределение явно связано с иной причиной.

Еще один вопрос. Почему это полезное горючее ископаемое не использовали в древности? Нет массовых описаний добычи и использования бурых углей. Первые упоминания про уголь относятся лишь к времени Петра I. Достать (докапаться до пласта) совсем не сложно. Это делают кустарным образом местные жители на Украине:

Есть и более масштабные добычи каменного угля открытым способом:

Уголь под 8-10 метрами глины. Для образования каменного угля геологи говорят нужно большое давление и температура. Здесь явно этого не было

Уголь мягкий, крошится.

При выкапывании колодцев обязательно должны были натыкаться на пласты и выяснить что они горят. Но история нам говорит о начале массовой добычи углей лишь в 19в.

А может быть, не было этих пластов до 19в.? Как не было в середине 19в. деревьев! Смотрите пустынные пейзажи Крыма и фотографии столыпинских переселенцев, которые забирались в глухие уголки Сибири обозами. А сейчас там непроходимая тайга. Это я про версию потопа 19в. Механизм его не ясен (если он все же был). Но вернемся к бурым углям.

Как думаете, что это за порода? Бурый уголь? Похоже, но не угадали. Это битумные пески.

Крупномасштабная добыча нефти из битумных песков в Канаде. До падения цен на нефть было рентабельным, даже прибыльным бизнесом. В среднем, из четырех тонн битумапроизводят только один баррель нефти.

Если не знать, то и не подумаешь, что здесь добывают нефть. Похоже на буроугольный разрез.

Еще пример с Украины:

В селе Старунья (Ивано-Франковская обл.) нефть выходит на поверхность сама, создавая маленькие вулканы. Некоторые нефтяные вулканы горят!

Потом это все окаменеет и будет угольный пласт.

Так я к чему это веду? К тому, что нефть во время катаклизма, разлома земли вышла, разлилась. Но не окаменела в песках. А бурый уголь, возможно - тоже самое, но в меловых или иных отложениях. Там фракция до нефти была меньше чем песок. Каменное состояние углей говорит, что там замешано на меловых слоях. Возможно, протекли какие-то реакции и пласты превратились в камень.

Даже википедия пишет:
Ископаемый уголь — полезное ископаемое, вид топлива, образовавшийся как из частей древних растений, и в значительной степени из битумных масс, излившихся на поверхность планеты, подвергшихся метаморфизму вследствие опускания на большие глубины под землю под высокими температурами и без доступа кислорода.
Но версия абиогенного происхождения бурых углей из разливов нефти нигде более не развивается.

Некоторые пишут, что эта версия не объясняет множество слоев бурого угля. Если учесть, что на поверхность выходили не только массы нефти, но и водно-грязевых источников, то чередование вполне возможно. Нефть и битум легче воды - они плавали на поверхности и осаждались и адсорбировались на породе в виде тонких слоев. Вот пример в сейсмоактивной зоне, в Японии:

Из разломов выходит вода. Она, конечно, не глубинная, но что мешает при более масштабных процессах выйти водам артезианских источников или подземных океанов и при выходе выкинуть на поверхность массы пород, перемеленных в глину, песок, известь, соль и т.д. Отложить страты за короткий период, а не миллионы лет. Я все больше склоняюсь, что в некоторых местах в определенные времена потоп мог быть вызван не прохождением волны с океана, а выходом водно-грязевых масс из недр Земли.

Источники:
http://sibved.livejournal.com/200768.html
https://new.vk.com/feed?w=wall178628732_2011
http://forum.gp.dn.ua/viewtopic.php?f=33&t=2210
http://chispa1707.livejournal.com/1698628.html

Отдельный вопрос - образование каменного угля

Комментарий в одной из статей от jonny3747 :
Уголь на Донбассе, это скорей всего смещение плит одна под другую, вместе со всеми лесами, папоротниками и т.д. Сам работал на глубинах больше 1 км. Пласты залегают под углом, как вроде одна плита под другую заползала. Между пластом угля и породы очень уж часто встречаются отпечатки растений, довольно много попадалось на глаза. И что интересно между твердой породой и углем есть тонкий прослоек еще как бы не породы но еще и не угля, крошится в руках, в отличии от породы имеет темный цвет и вот именно в нем часто отпечатки были.

Это наблюдение очень четко подходит под процесс роста пирографита в этих слоях. Скорее всего, такие автор и видел:

Вспоминаем окаменелости папоротника на фотографиях выше

Вот выдержки из монография «Неизвестный водород» и работы «История Земли без Каменноугольного периода»:

Опираясь на собственные исследования и целый ряд работ других ученых, авторы констатируют:
«Учитывая признанную роль глубинных газов, … генетическую связь естественных углеродистых веществ с ювенильным водородно-метановым флюидом можно описать следующим образом.
1. Из газофазной системы С-О-Н (метан, водород, диоксид углерода) могут быть синтезированы … углеродистые вещества - как в искусственных условиях, так и в природе…
5. Пиролиз метана, разбавленного диоксидом углерода, в искусственных условиях приводит к синтезу жидких … углеводородов, а в природе - к образованию всего генетического ряда битумонозных веществ».

СН4 → Сграфит + 2Н2

В процессе разложения метана в глубине совершенно естественным образом происходит образование сложных углеводородов! Происходит потому, что оказывается энергетически выгодным! И не только газообразных или жидких углеводородов, но и твердых!
Метан и сейчас постоянно «сочится» в местах добычи каменного угля. Он может быть остаточным. А может быть и свидетельством продолжения процесса поступления паров углеводородов из недр.

Ну, вот теперь настало время разобраться с «главным козырем» версии органического происхождения бурого и каменного угля - наличием в них «углефицированных растительных остатков».
Такие «углефицированные растительные остатки» находят в залежах угля в огромных количествах. Палеоботаники «уверенно определяют вид растений» в этих «остатках».
Именно на основании обилия этих «остатков» сделан вывод о чуть ли не тропических условиях в громадных регионах нашей планеты и вывод о буйном расцвете растительного мира в Каменноугольный период.
Но! При получении пиролитического графита путем пиролиза метана, разбавленного водородом, было установлено, что в стороне от газового потока в застойных зонах образуются дендритные формы, весьма похожие на «растительные остатки».

Образцы пиролитического графита с «растительными узорами» (из монографии «Неизвестный водород»)

Самый простой вывод, который вытекает из приведенных выше фотографий «углефицированных растительных форм», на самом деле представляющих из себя лишь формы пиролитического графита, будет таким: палеоботаникам теперь надо крепко думать!..

А ученый мир продолжает писать диссертации о происхождении углей на основе биологического накопления слоев

1. Гидридные соединения в недрах нашей планеты, распадаются при нагревании (см. статью автора «Ждет ли Землю судьба Фаэтона?..»), выделяя при этом водород, который в полном соответствии с законом Архимеда устремляется вверх - к поверхности Земли.
2. На своем пути водород, благодаря высокой химической активности, взаимодействует с веществом недр, образуя различные соединения. В том числе и такие газообразные вещества как метан СН4, сероводород Н2S, аммиак NH3, водяной пар Н2О и тому подобные.
3. В условиях высоких температур и в присутствии других газов, входящих в состав флюидов недр, происходит постадийное разложение метана, что в полном соответствии с законами физической химии приводит к образованию газообразных углеводородов - в том числе и сложных.
4. Поднимаясь как по имеющимся трещинам и разломам земной коры, так и образуя под давлением новые, эти углеводороды заполняют все доступные им полости в геологических породах. А из-за контакта с этими более холодными породами, газообразные углеводороды переходят в другое фазовое состояние и (в зависимости от состава и окружающих условий) образуют залежи жидких и твердых ископаемых - нефти, бурого и каменного угля, антрацита, графита и даже алмазов.
5. В процессе образования твердых отложений в соответствии с далеко еще неизученными законами самоорганизации материи при соответствующих условиях происходит образование упорядоченных форм - в том числе напоминающих и формы живого мира.

И еще весьма любопытная деталь: до «Каменноугольного периода» - в конце Девона - климат довольно прохладный и засушливый, и после - в начале Перми - климат так же прохладный и засушливый. До «Каменноугольного периода» мы имеем «красный континент», и после имеем тот же «красный континент»…
Возникает следующий закономерный вопрос: а был ли теплый «Каменноугольный период» вообще?!.

Не миллионолетний возраст каменноугольных и буроугольных пластов объясняет еще ряд странных артефактов, найденных в углях:

Железная кружка, найденная в угле возрастом в 300 млн. лет.

Зубчатая рейка в каменном угле

Уже на протяжении практически 200 лет человечество использует запасы, которые формировались сотни миллионов лет. Такое расточительство когда-то приведет нас к краху и энергетическому кризису, пока мы не начнем более бережно относиться к своим ресурсам. Для лучшего понимания стоило бы узнать, как образовался каменный уголь и на сколько лет еще хватит разведанных запасов.

Потребность в энергоносителях

Все отрасли промышленности нуждаются в постоянном источнике энергии :

Энергия выделяется во время сгорания углеводородов. В этом плане нефть и газ - незаменимые ресурсы.
Возможно получение должного количества энергии за счет атомных электростанций. Расщепление атома отрасль перспективная, но парочка катастроф надолго отодвинули этот вариант на второй план.
Ветер, солнце и даже водные течения могут дать электричество. При должном подходе к вопросу и постройке современных сооружений.

Некоторые новые и перспективные отрасли на сегодняшний день практически не развиваются и человечество вынуждено и дальше сжигать уголь, коптить небо и получать крохи энергии. Подобное положение дел выгодно крупным корпорациям, получающим колоссальные доходы за счет продажи горючего топлива.

Возможно, в ближайшие десятилетия ситуация хоть немного изменится и перспективным проектам, по части альтернативных вариантов получения энергии, дадут «зеленый свет». Пока что можно лишь надеяться на благоразумие крупных инвесторов, которые предпочтут сиюминутным выгодам спасение от энергетического кризиса в будущем.

Откуда взялся уголь?

Касательно образования угля есть общепринятая научная теория :

Где-то 300-400 миллионов лет назад на Земле росло гораздо больше органики. Речь о растениях, гигантских зеленых растениях.
Как и все живое, растения погибали. Бактерии, на том этапе, не могли справиться с задачей полного разложения этих гигантов.
В условиях отсутствия доступа кислорода, формировались целые слои спрессованных и гниющих папоротников.
За проходящие миллионы лет менялись эпохи, сверху наслаивались другие образование, изначальный слой залегал все глубже и глубже.

Бытует мнение, что постепенно вся эта субстанция преобразовалась в торф, который в дальнейшем превратился в каменный уголь. Подобные преобразования происходят или могут происходить до сих пор, с теоретической точки зрения. Но лишь при наличии уже сформировавшегося торфа, достаточного количества растений для формирования новых слоев на Земле уже нет. Не та эпоха, не те климатические условия.

Стоит заметить, что объем изменялся уж очень серьезно . Потери при одном лишь переходе из торфа в уголь составляют 90% и это еще неизвестно, какой был изначальный объем погибших растений.

Свойства каменного угля

Все свойства угля можно разделить на значимые для природы и для человека:

Но все же, основным и наиболее интересным для нас является тот факт, что при сгорании каменного угля выделяется достаточное количество энергии. Примерно 75% от того, что можно получить, сжигая такой же объем нефти.

Защитников природы волнует совсем другое свойство - способность выделять углекислый газ при горении . Сожгите килограмм угля и получите почти 3 кг выбросов углекислого газа в атмосферу. Мировой объем потребления уже исчисляется миллиардами тонн полезного ископаемого, так что цифры совсем не шуточные.

Добыча каменного угля

В некоторых странах угольные шахты уже давно закрыли:

Низкая рентабельность. Сегодня гораздо выгоднее качать и продавать нефть с газом. Меньше затрат, меньше возможных последствий.
Высокий риск несчастных случаев. Катастрофы на шахтах не редкость и в современном мире, даже при соблюдении всех предосторожностей.
Практически полная выработка имеющихся резервов . Если страна приступила к выработке еще в позапрошлом веке и все время «кормилась» с одного угольного бассейна, не стоит от него много ожидать в наше время.
Наличие альтернативы . Речь идет не только о нефти и газе, свою нишу заняла и атомная энергетика. Внедряются солнечные батареи, ветряки, работают гидроэлектростанции. Процесс медленный, но неотвратимый.

Но кто-то все еще вынужден спускаться в шахту:

Добыча происходит на глубине до 1 км, как правило.
Дешевле всего добывать уголь не глубже 100 м, в таком случае это можно делать открытым методом.
В забой постоянно спускаются смены шахтеров, оснащенные инструментами и респираторами.
Роль ручного труда значительно снизилась, большую часть работы выполняют механизмы.
Несмотря на это, шахтеры постоянно рискуют оказаться под завалами и быть погребенными в импровизированной общей могиле.
Постоянное воздействие пыли вызывает проблемы с дыхательным трактом. Пневмокониоз официально признан профессиональным заболеванием.

В некоторой степени такой труд компенсируется солидными зарплатами и ранним выходом на пенсию.

Как появился уголь?

На образование каменного угля ушли сотни миллионов лет.

Вот как проходил процесс его образования на Земле:

Массово расплодились растения на поверхности, благодаря благоприятным климатическим условиям.
Постепенно они гибли, а микроорганизмы не успевали полностью переработать останки.
Органическая масса сформировала целый слой. В некоторых участках к нему отсутствовал доступ кислорода, особенно в болотной местности.
В анаэробных условиях особые микроорганизмы продолжали принимать участие в процессах гниения.
Сверху наслаивались новые слои, увеличивая давление.
Благодаря органической основе с большим количеством углерода, гниению, постоянному давлению и сотням миллионов лет произошло формирование угля.

Именно таким образом видят весь процесс ученые, основываясь на современных методах изучения.

Возможно, в эту картину еще будут внесены коррективы в дальнейшем, время покажет. А пока что нам остается лишь поверить ей или озвучить какие-то свои предположения. Но чтобы быть воспринятым всерьез, их придется доказывать.

Не обязательно знать, как образовался каменный уголь, чтобы наслаждаться всеми прелестями научно-технического прогресса. Но для общего развития стоит ознакомиться.

Видео о появлении каменного угля на Земле

В этом видео геолог Леонид Ярошин расскажет, как и где образовался каменный уголь, как его добывают и где применяют в данный момент:

Для отопления домов издавна использовалась древесина, но чтобы постоянно поддерживать горение необходимо подкладывать поленья снова и снова. С развитием угледобывающей промышленности все больше людей стало использовать каменный уголь: он дает больше тепла, горит дольше. При правильной закладке печи порция угля, засыпанного в котел с вечера, будет поддерживать стабильную температуру всю ночь.

История образования каменного угля и его виды

Весь процесс образования угля можно разделить на два основных этапа: формирование торфа и собственно процесс углефикации – преобразования торфа в уголь.

Торф формировался на обширных покрытых водой пространствах из растительных остатков разной степени разложения. Часть растений перегнивала полностью до гелеобразного состояния, часть - сохраняла свое клеточное строение. Их остатки скапливались на дне водоемов, которые постепенно превращались в болота. Обязательное условие, необходимое для формирования торфа, - отсутствие кислорода. Под толщей воды кислорода было мало, при разложении остатков выделялся сероводород, метан и углекислота, которые способствовали затвердению остатков. Образовывался торф.

Но не все торфяники преобразовывались в уголь. Для процесса углефикации необходимо: высокое давление, высокая температура и большой промежуток времени. В зависимости от наличия этих условий и происходило или нет образование каменного угля. Сначала торф заносился осадочными породами, что увеличивало давление и повышало температуру внутри торфяного слоя. В таких условиях образовывался бурый уголь – первая ступень углефикации. В некоторых областях происходило смещение пластов, в результате которых пласты бурого угля опускались (некоторые из обнаруженных месторождений находятся на глубине более 6000 метров). Местами эти процессы сопровождались подъемом магмы и извержениями вулканов. Высокое давление, отсутствие кислорода и высокие температуры способствовали тому, что влаги и природных газов в буром угле становилось все меньше, углерода все больше. По мере вытеснения воды и газов, бурый уголь превращался в битуминозный, затем, при наличии высокой температуры, в антрацит. Основное отличие бурого угля от каменного: в буром угле содержится больше влаги и природных газов и меньше углерода, что влияет на количество выделяемого при горении тепла.

Сегодня возраст угольных залежей определяется по растительным остаткам. Самые древние датируются каменноугольным периодом (345-280 миллионов лет назад). В это период сформировалось большая часть угольных бассейнов северной Америки (восток и центр США), центра и запада Европы, юга Африки, Китая, Индии. В Евразии большая часть угольных месторождений формировалась в Пермский период, некоторая часть небольших угольных бассейнов в Европе датируется Триасовым периодом. Увеличивается активность углеобразования к концу Юрского периода и в Меловом. Примерно в это время были сформированы залежи на востоке Европы, в Скалистых горах Америки, в Индокитае и центре Азии. Позже формировались в основном бурые угли и залежи торфа.

Виды угля

Уголь классифицируют в зависимости от содержания влаги, природных газов и углерода. С повышение количества углерода повышается его теплотворная способность. Чем меньше влаги и летучих веществ (газов), тем лучше он переносит хранение и транспортировку.

Лигнит - уголь первой стадии углефикации. Он отличается от бурого угля меньшим количеством воды (45%) в составе и большим выделением тепла. Структуру имеет волокнистую, цвет - от коричневого до черного (более высокого качества). Чаще всего используется в энергетике (на теплоэлектростанциях) для отопления частных домов используется редко, так как плохо хранится и имеет невысокую теплотворную способность в обычных печах.

Суббитоминозный уголь - цвет черный, менее выраженная волокнистая структура, более высокая по сравнению с лигнитом теплотворность, меньшее содержание влаги (30%). При перевозке крошится, а на открытом воздухе выветривается. При сгорании выделяет 5-6 кВт/кг. Используется как в энергетике, так и в ЖКХ для отопления.

Битуминозный уголь отличается самой высокой теплотворной способностью, не теряет своих качеств при транспортировке и хранении. Выделяет при горении 7-9 кВт/кг тепла. Некоторые его виды используют для коксования.

Антрацит - уголь смоляно-черного цвета. Отличается самым высоким содержанием углеводорода. Его тяжело разжечь, но горит долго и без копоти, выделяет большое количество тепла (более 9 кВт/кг). Именно антрацит чаще других используется для отопления.

Какой уголь используют для отопления

В России и странах СНГ действует система, принятая еще в 1988 году. Классифицируют уголь согласно ГОСТ 25543-88, который подразделяется на 7 категорий. Для отопления используют только некоторые:

Длиннопламенный уголь (Д). Свое название получил благодаря длительному процессу горения с выделением большого количества тепла (5600-5800 ккал/кг). Для его розжига и горения не требуется специального обдува, потому длиннопламенные угли часто используются в бытовых котлах на твердом топливе. В зависимости от размеров бывает:

ДПК - плитный крупный - размеры кусков 50-200 мм;
ДПКО - плитный кулак-орех - размеры кусков 25-100 мм;
ПО - орех - 26-50 мм;
ДМ - мелкий - размеры 13-25 мм;
ДС - семечка - 6-13 мм;
ДР - рядовой - нет стандартных размеров.

Длиннопламенный уголь - оптимальный для отопления: пламя длинное (похожее «выдают» дрова), выделяется много тепла, разжигается и горит легко - для нормального горения достаточно естественной тяги. Относительно невысокая его стоимость в сочетании с отличными характеристиками и обусловили популярность этой марки угля. Его закупают не только для отопления частных домов, но и для котельных образовательный и медицинских учреждений. Причем используется топливо любой фракции: от крупных «К» до мелких «М».

Длиннопламенный газовый (ДГ). Отличается от марки Д большей теплотворной способностью. Используют для отопления частных домов все фракции: от «крупный» до «рядовой». Более требователен чем длиннопламенный к условиям хранения, т.к. более интенсивно выветривается.

Антрацит (А). Выделяет много тела, имеет малую зольность (зольный остаток 10%), горит долго и ровно, дым при горении - белый (все остальные марки «дают» черный дым). Несмотря на высокие показатели однозначно рекомендовать его для отопления частных домов нельзя: антрацит имеет высокую стоимость и его тяжело разжигать.

В некоторых случаях покупают тощие угли «Т», жирные «Ж» или слабоспекающиеся «СС». Остальные классы имеют преимущественно промышленное использование. Их используют в энергетике и металлургии, некоторые марки для коксования и обогащения. При выборе угля нужно обращать внимание не только на его характеристики, но и на стоимость доставки. Если в вашем регионе не продают длиннопламенный или антрацит, то скорее всего вам придется обходится тем, что представлен на рынке. Обращать внимание нужно и на рекомендации производителей вашего котла: в документах обычно указываются марки, под которые проектировалось оборудование. Их и нужно использовать.

Для повышения комфортности и в целях экономии многие предпочитают иметь несколько фракций: растапливать удобнее фракцией «орех» или «крупный», а на длительное горение засыпать «семечко». На самые холодные периоды запасают некоторое количество антрацита, который хоть и тяжело разжигается, но в разогретом котле горит долго и жарко.

Коксующий и обогащенный угли проходят специальную обработку для увеличения теплотворной способности. Используются эти виды в металлургии и энергетике. Для бытовых котлов такое топливо не подходит: из-за чрезмерно высокой температуры горения печь может разорвать.

Если послушать людей с опытом, то говорят, лучший эффект дает следующая последовательность засыпки топлива в котел: растопить длиннопламенным, затем засыпать антрацита фракции «орешек» - он долго горит вы дает много тепла, а на ночь печь добавить «семечки», которая будет гореть до утра.

Порядок растопки кирпичных печей рекомендуют другой: растапливают печь дровами, когда хорошо разгорится, засыпают «семечкой» или (поддувало и заслонку открыть для лучшего поступления кислорода). Если в семечке много пыли, ее можно смочить водой - так она разгорается легче. Когда жара в печи достаточно, можно использовать «кулак».

Что такое древесный уголь и для чего он используется

Древесный уголь используется людьми уже много тысяч лет назад: его находили при раскопках в поселениях пещерных людей. Вряд ли они изготавливали его сами, скорее собирали на пожарах или сохраняли остатки костров, но, видимо, знали о его свойствах и умели пользоваться.

Сегодня в нашей стране этот вид топлива используется большей частью для приготовления пищи: его используют в мангалах и барбекюшницах, подкладывают в костры. Иногда используют для каминов: горит он долго, выделяет много тепла (7800 ККл/кг), а дыма и копоти почти не образуется. Оставшаяся зола является отличным удобрением и используется для удобрения лесных угодий или сельскохозяйственных полей. Зола древесного угля применяется также для производства удобрений.

В промышленности древесный уголь используют для выплавки чугуна. Для производства тонны сплава требуется всего 0,5 тонны этого топлива. При этом чугун получает повышенную стойкость к коррозии и прочность. Как флюс используют каменный уголь при выплавке латуни, бронзы, меди, марганца, цинка и никеля. Из него изготавливают твердую смазку для машиностроения, используют для шлифовки в приборостроении и полиграфии и т.д. Из древесного угля изготавливают фильтры разного назначения.

Сегодня древесный уголь начинают рассматривать как альтернативу традиционному топливу: в отличие от каменного угля, нефти и газа он относится к возобновляемым материалам. Причем современные технологии позволяют получать древесный уголь даже из отходов промышленности: из опилок, трухи, кустарников и т.п. Из такого измельченного сырья формируют брикеты, которые дают в 1,5 раза больше тепла, чем обычный древесный уголь. При этом тепло выделяется более продолжительный промежуток времени и жар получается равномерный.

Как делают древесный уголь

До 20 века древесный уголь получали, сжигая древесину или кучах специальной формы. В них укладывали древесину, засыпали ее землей, поджигали через проделанные специальные отверстия. Такая технология общедоступна и по сегодняшний день используется в некоторых странах. Но имеет она малую эффективность: на 1 кг угля уходит до 12 кг древесины, к тому же невозможно контролировать качество получаемого древесного угля. Следующим этапом развития углежжения стало использование в земляных печах трубы. Такое усовершенствование подняло эффективность процесса: на килограмм уходило 8 кг леса.

В современных углевыжигательных аппаратах на килограмм продукта затрачивается 3-4кг сырья. При этом обращается большое внимание на экологичность процесса: при производстве древесного угля в атмосферу выделяется много дыма, сажи и вредных газов. Современные установки выделяемые газы улавливают, направляют в специальные камеры, где он используется для нагревания печи до температуры коксования.

Преобразование древесины в древесный уголь происходит в бескислородной атмосфере при высокой температуре (реакция пиролиза). Весь процесс поделен на три этапа:

при 150 о С происходит удаление из древесины влаги;
при 150-350 о С выделение газов и образование органических продуктов;
при 350-550 о С отделяют смолы и неконденсируемые газы.

Согласно ГОСТу древесный уголь делят на несколько марок в зависимости от типа использованной древесины:

- А - твердолиственные породы;
- Б - твердо- и мягко- лиственные, хвойные породы (о ).

Марки Б и В - чаще всего это древесноугольные брикеты, на изготовление которых идут отходы деревоперерабатывающих предприятий. Это отличный вид биотоплива, который давно используется в Европе для отопления и даже на электростанциях: при их сгорании не образуются серные соединения (серы в древесном угле нет), а углеводород содержится в минимальных количествах. Используя технологии предков можно нажечь уголь для собственных нужд самостоятельно. .