Каменный уголь — одно из наиболее востребованных полезных ископаемых, добыча которого требует колоссальных усилий и происходит в очень небезопасных условиях. Его залежи находятся глубоко под землей, образуются в результате нарушения гниения растений, вызванного отсутствием кислорода. В быту и промышленности используются различные марки угля, соответствующие принятой классификации на основании качественных характеристик.
Марки угля различаются. как минимум, по качеству
Описание и назначение полезного ископаемого
На заболоченных территориях растения преобразуются в торф под действием множества бактерий, затем — в бурый уголь, а он, в свою очередь, через много лет превращается в каменный. Последний характеризуется более высоким показателем теплоты сгорания и потому используется в качестве топлива. Сферами его потребления являются:
- электроэнергетика;
- теплоэнергетическое оборудование промышленных предприятий;
- химические предприятия;
- жилищно-коммунальное хозяйство;
- отопительные системы частных домов.
В зависимости от маркировки угля он может использоваться как твёрдое топливо для современных отопительных котлов и обычных печей в старых домах. Несмотря на внешнее сходство и даже принадлежность к одному типу, ископаемые могут отличаться, например, по содержанию серы, по теплоте сгорания, влажности и т.д.
В этом видео вы узнаете о специфике угля марки сср:
Отдельно определяется и стоимость каждой марки каменного угля. Их характеристики влияют на то, во сколько будет оценена тонна топлива для промышленного или частного объекта. Изучение свойств и особенностей производится по нескольким направлениям:
- элементный анализ (выявление и подсчет в общей массе кислорода, водорода, органической серы, углерода и азота);
- технические исследования — анализ качественных показателей, которые должны соответствовать установленным нормативами требованиям (влажность и содержание серы, зольность и теплота горения, выход летучих компонентов);
- механический анализ — способность ископаемого не трескаться и не разрушаться, не изменять размер под воздействием трения или удара (важно для литейного и электродного производства);
- термические испытания — позволяют определить прочность угля под воздействием высоких температур (марки, предназначенные для топок, полукоксования);
- определение электрических свойств — в зависимости от этапа преобразования угли могут быть диэлектриками и полупроводниками на начальных стадиях, а на поздней — проводниками.
Специальные лаборатории исследуют абсолютно все марки угля. Их характеристики позволяют сортировать куски по размерам (крупности), а также по другим свойствам, влияющим на качество.
Коксовый уголь (К)
Это очень ценный вид угля из-за своей малой распространенности. Из этой марки получается очень качественный каменноугольный кокс, что следует из названия. Образуется такой уголь на достаточно большой глубине (5500 м), где имеется большое давление. Цвет такого угля — серый со стеклянным блеском. Он имеет очень однородную структуру и минимальное число пор. Содержание летучих веществ — умеренное (22-27 %), а углерода достигает уже 88-90 %, что положительно сказывается на теплоотдаче, хотя как топливо такой уголь используется редко. Добывается коксовый уголь в Кузнецком угольном бассейне, в Анжерском, Томь-Усинском, Прокопьевско-Киселевском и других районах.
Классификация и свойства
В российской классификации принято выделять 8 групп. Это деление не совпадает с маркировкой, принятой в западных странах. Каменный уголь представлен в нескольких марках с соответствующим буквенным обозначением:
- бурый (Б) — с теплотой сгорания 7000-7500 ккал/кг;
- тощий (Т) — от 7300 до 8700;
- длиннопламенный (Д) -7500-8000;
- газовый (Г) — при горении выделяет тепло от 7900 до 8600 ккал/кг;
- антрацит (А) — 8100-8750;
- жирный (Ж) — 8300-8700;
- коксовый (К) — 8400−8700;
- отощенно-спекающийся (ОС) — 8400-8780.
Наиболее распространенными в частном хозяйстве и промышленности являются длиннопламенный уголь (маркировка ДПК или ДПКО, в народе именуемый «кулак» или «орех»), тощий (с маркировкой ТПК и ТПКО, размеры 50-200 мм и 25-50 мм) и уголь Антрацит (используется чаще всего в энергетике).
Читать так же: об основных видах угля и их назначение.
Отощенно-спекающийся уголь (ОС)
Данная марка угля не сильно отличается от коксового угля: содержание углерода и неорганических примесей находится примерно на том же уровне. Главное его преимущество в высокой теплотворной способности. Она составляет 36 МДж/кг, поэтому иногда его используют как топливо на электростанциях. Но основное его использование — коксохимическая промышленность. Правда, коксуется этот уголь с трудом, поэтому приходится его использовать в смеси с другими видами угля. Такая смесь нескольких марок называется угольной шихтой. Добыча отощенно-спекающегося угля в основном ведется на Кузбассе, в Кемеровском районе и в Южно-Якутском угольном бассейне.
Характеристики групп
Каменное полезное ископаемое марки Д считается самым подходящим видом топлива, которое обеспечивает работу печей и отопительных котлов. Это длиннопламенный уголь, который получил свое название из-за образования высоких языков пламени, как у дров. Он поддерживает длительный процесс горения и выделяет большое количество тепла, не спекается. Этот вид топлива может использоваться практически в любых системах (даже не оборудованных системой естественной тяги или принудительным поддувом). Разгорается очень быстро, позволяет эффективно отапливать частные дома и лечебные учреждения, здания административного назначения.
Вторым по популярности можно считать уголь марки Т. Он называется «тощий», характеризуется выходом летучих веществ в пределах 9-17%, не спекается, а при горении практически не выделяет пламени. В составе около 90% углерода, поэтому этот уголь считается самым богатым. Он незаменим в топливной промышленности, химическом производстве, газогенераторных установках, жилищно-коммунальной сфере и мобильных энергоустановках.
Так, марка Д является самой популярной
Третью группу представляет уголь длиннопламенный газовый ДГ, слабоспекающийся, с незначительной хрупкостью и высокой прочностью. Непригоден для коксовых шихт, потому что образующийся в результате кокс является радиоактивным. Выход летучих веществ составляет в пределах 27-30%, относится к энергетическим породам.
Под маркой Ж представлены две группы ископаемых, разделение которых основано на показателе выхода летучих веществ и отражении витринита. Это сильно коксующийся, особо ценный вид топлива, который в результате горения образует высокопрочный структурный кокс. Для производства чугуна или стали в чёрной металлургии наиболее предпочтителен уголь марки Ж, характеристики которого позволяют избежать технологических затруднений, связанных с процессом сжигания.
Антрацит объединяет группу углей с ВЛВ около 8%, которые незаменимы в энергетической отрасли. Крупные и средние по размеру экземпляры используются как бездымное топливо в коммунальной сфере и бытовом секторе. Кроме того, антрацит необходим для производства карбида (алюминия и кремния).
Длиннопламенный уголь (Д)
Обычно имеет серо-черный цвет. Горит длинным коптящим пламенем, что и дало ему такое название. Содержит 70-80 % углерода, что делает его чуть более качественным топливом, по сравнению с бурым углем. На это также влияет меньшее количество влаги и примесей. Но преимущество длиннопламенного угля не в этом. Это топливо может гореть без поддува, что позволяет легко использовать его в печах и котлах. Данный вид угля очень распространен. Его добыча ведется в Минусинском, Кузнецком, Донецком и многих других бассейнах.
Промежуточная маркировка
Маркировка, принятая на основе качественных показателей, позволяет выделить несколько групп и подобрать подходящее полезное ископаемое в зависимости от нужд. В зависимости от бассейнов добычи принята промежуточная классификация, которая выделяет:
- газовый жирный (ГЖ);
- слабоспекающиеся (СС);
- коксовые жирные (КЖ);
- коксовые вторые (К2).
При добыче каменного угля удаётся получить разные по размеру куски, на основании чего принято деление их на классы. К классу П (плитный) относятся экземпляры более 100 мм, к крупным (К) — куски от 50 до 100 мм. Класс О (орех) представлен камнями по 26-50 мм, а класс М (мелкий) — породой по 13-25 мм. В группу С (семечко) попали мелкие угли по 7-13 мм, а штыбом (Ш) называются все остатки размером менее 66 мм. Обозначение Р (рядовой) присвоено не ограниченным по размерам ископаемым.
Добыча каменного угля
Каменный уголь в наше время добывается тремя основополагающими способами. Такими как:
- карьерный метод,
- добыча через штольни,
- метод добычи в шахтах.
Способ добычи через карьеры используется, когда пласты угля залегают на поверхности, примерно на ста метрах в глубину и выше.
Карьеры подразумевают простое разрытие земли или песочной ямы, из которой и ведётся добыча, обычно в таких случаях угольный пласт имеет достаточно большую толщину, что делает его добычу проще.
Штольни подразумевают под собой скважины, с большим углом наклона. По нему все добытые ископаемые доставляются наверх, при этом нет необходимости задействовать серьезную технику или вырывать котловину.
Обычно залежи в таких местах имеют небольшую толщину и зарыты не особенно глубоко. Поэтому метод добычи через штольни позволяет быстро производить добычу без особых затрат.
Добыча через шахты самый распространённый метод добычи ископаемых, вместе с тем самый продуктивный, но в то же время и опасный. Шахты пробуриваются на большую глубину, достигающую нескольких сотен метров. Однако на это требуется разрешение, подтверждающее обоснования для таких масштабных работ, доказательства наличия залежей.
Порой шахты могут достигать километра, а то и больше в глубину, и протягиваться на несколько километров в длину, образуя связанные между собой паутины коридоров под землёй. В 20 веке вокруг шахт со временем образовывались даже поселения и небольшие города, в которых жили шахтеры с семьями.
Именно из-за условий добычи, работа в шахтах считается очень трудной и опасной, ведь огромное количество раз шахты обрушивались, погребая под собой десятки, а то и сотни людей, работающих там.
Типы
- Обычный уголь
производится из торфа, угля, дерева, кокосовой скорлупы или нефти. - Сахарный уголь
получают путем карбонизации сахара и является особенно чистым. Он очищается путем кипячения с кислотами, чтобы удалить любые минеральные вещества, и затем долгое время сжигается в потоке хлора, чтобы удалить последние следы водорода. - Активированный уголь
похож на обычный уголь, но сделан специально для медицинского использования. Чтобы производить активированный уголь, производители нагревают обычный уголь в присутствии газа, который заставляет древесный уголь образовывать много внутренних пространств или «пор». Эти поры помогают активированным угольным ловушкам. - Кусковой древесный уголь
— это традиционный древесный уголь, изготовленный непосредственно из древесины лиственных пород. Обычно он производит гораздо меньше золы, чем брикеты. - Японский древесный уголь
имел пирролиновую кислоту, которая удалялась во время производства древесного угля; поэтому при сжигании он почти не производит запаха или дыма. - Подушки в форме брикетов изготавливаются путем прессования древесного угля, как правило, сделаны из опилок и других древесных отходов, со связующим веществом (обычно крахмал) и другими добавками. Брикеты могут также включать бурый уголь (источник тепла), минеральный углерод (источник тепла), тетраборат натрия, нитрат натрия (средство для воспламенения), известняк (средство для отбеливания золы), необработанные опилки (средство для воспламенения) и другие добавки.
- Древесный уголь из древесных опилок
изготавливается путем прессования опилок без связующих веществ или добавок. Его предпочитают использовать на Ближнем Востоке, Тайване, в Корее, Греции и др. Он используется в основном для приготовления барбекю, так как не дает запаха, дыма, небольшого количества пепла, имеет высокую температуры горения и продолжительность горения более 4 часов. - Экструдированный древесный уголь
производится путем прессования необработанной измельченной древесины или карбонизированной древесины в бревна без использования связующего вещества. Тепло и давление процесса экструдирования удерживают уголь вместе. Если экструзия производится из необработанного древесного материала, экструдированные бревна впоследствии обугливаются.
