Уголь - один из самых известных топливных ресурсов. О горючих свойствах этого полезного ископаемого первыми узнали еще древние греки. Как осуществляется добыча каменного угля в современном мире? Какие страны лидируют по его добыче? И каковы перспективы угольной промышленности в ближайшем будущем?
Что такое уголь и как его применяют?
Уголь - это твердое и горючее полезное ископаемое, горная порода темно-серого или черного цвета с незначительным металлическим блеском. «Это вещество вспыхивает и горит подобно древесным углям» - так описывал породу Теофраст Эресский, ученик Аристотеля. Уголь активно использовали древние римляне для обогрева своих домов. А китайцы еще в I веке до нашей эры научились производить из него кокс.
Как сформировался уголь? В древние геологические эпохи большие площади земной поверхности были покрыты густыми лесами. Со временем климат менялся, и вся эта древесная масса оказалась погребенной под толщей земли. В условиях высокой температуры и давления мертвая растительность превратилась вначале в торф, а затем - в каменный уголь. Так под землей возникли мощные пласты, обогащенные углеродом. Наиболее активно уголь формировался в карбоновом, пермском и юрском периодах.
Уголь используют в качестве энергетического топлива. Именно на этом ресурсе работает большая часть всех тепловых электростанций. В XVIII-XIX веках активная добыча каменного угля стала одним из решающих факторов состоявшейся в Европе промышленной революции. В наши дни уголь широко применяется в черной металлургии, а также в производстве так называемого жидкого топлива (путем сжижения).
Исходя из количества углерода в составе породы, выделяют три основных типа угля:
- бурый уголь (65-75 % углерода);
- каменный уголь (75-95 %);
- антрацит (свыше 95 %).
Добыча каменного угля
На сегодняшний день общий объем промышленных запасов угля на нашей планете достигает одного триллиона тонн. Таким образом, этого топливного ресурса человечеству хватит еще на долгие годы (в отличие от той же нефти или природного газа).
Добыча каменного угля производится двумя методами:
- открытым;
- закрытым.
Первый способ предусматривает извлечение породы из недр земли в карьерах (угольных разрезах), а второй - в закрытых шахтах. Глубина последних колеблется в широких пределах от нескольких сотен метров до полутора километров. Каждый из этих способов добычи угля имеет свои как достоинства, так и недостатки. Так, открытый способ гораздо дешевле и безопаснее подземного. С другой стороны, шахты наносят намного меньше вреда окружающей среде и природным ландшафтам, нежели карьеры.
Стоит отметить, что технологии угледобычи не стоят на одном месте. Если сто лет назад для выработки угольных пластов использовались примитивные тележки, кирки и лопаты, то сейчас для этих же целей применяют новейшие технические машины и оборудование (отбойные молотки, комбайны, шнеки и т. п.). Кроме того, разрабатывается и усовершенствуется совершенно новый способ добычи - гидравлический. Суть его такова: мощная струя воды дробит пласт угля и выносит его в специальную камеру. Оттуда порода доставляется прямо на фабрику для дальнейшего обогащения и обработки.
География мировой угледобычи
Залежи угля расположены в мире более-менее равномерно. Месторождения этого ресурса присутствуют на всех континентах планеты. Тем не менее около 80 % всех залежей находится в Северной Америке и в постсоветских странах. При этом шестую часть общемировых запасов угля содержат в себе недра России.
Крупнейшие угольные бассейны планеты - Пенсильванский и Аппалачский (США), Хеньшуйский и Фушунский (Китай), Карагандинский (Казахстан), Донецкий (Украина), Верхнесилезский (Польша), Рурский (Германия).
По состоянию на 2014 год, первая пятерка лидирующих стран по добыче каменного угля в мире выглядит следующим образом (в скобках указан процент от общемировой угледобычи):
- Китай (46 %).
- США (11 %).
- Индия (7,6 %).
- Австралия (6,0 %).
- Индонезия (5,3 %).
Проблемы и перспективы угольной промышленности
Основная проблема угледобывающей промышленности, разумеется, носит экологический характер. Ископаемый уголь содержит в себе ртуть, кадмий и прочие тяжелые металлы. При извлечении породы из земли все это попадает в грунт, атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды.
Помимо урона, наносимого окружающей природной среде, угольная промышленность еще и сопряжена с огромными рисками для жизни и здоровья людей. В первую очередь, это касается шахтеров. Чрезмерная запыленность воздуха в закрытых шахтах может привести к таким серьезным заболеваниям, как силикоз или пневмокониоз. Не следует забывать и о большом количестве трагедий, которые ежегодно уносят жизни сотен работников угольной индустрии по всему миру.
Но, несмотря на все проблемы и опасности, отказаться от этого топливного ресурса человечество вряд ли сможет в ближайшее время. Особенно на фоне стремительного сокращения запасов нефти и газа в мире. На сегодняшний день в угледобывающей промышленности преобладает тенденция роста добычи антрацита. В некоторых странах (в частности, в России, Турции, Румынии) растут объемы добычи бурого угля.
Добыча угля в России
Россию с этим полезным ископаемым впервые познакомил Петр Первый. Во время отдыха на берегу реки Кальмиус, царю показали кусок черной породы, который прекрасно горел. «Если не нам, то уж потомкам нашим будет полезен сей минерал» - справедливо резюмировал тогда государь. Становление российской угольной промышленности происходило в первой половине XIX века.
На сегодняшний день объемы добычи угля в России составляют свыше 300 миллионов тонн ежегодно. В целом в недрах страны содержится около 5 % общемировых запасов данного топливного ресурса. Крупнейшие угольные бассейны России - Канско-Ачинский, Печорский, Тунгусский и Кузбасс. Свыше 90 % всех месторождений страны расположены в Сибири.
С появлением и развитием альтернативных видов топлива, столь популярный в прошлом столетии каменный уголь, казалось бы, отошел на второй план, но тем не менее споры относительно будущего угольной промышленности не утихают и по сей день. Одни эксперты считают, что в ближайшие годы роль угля в мировой экономике будет неуклонно снижаться, другие утверждают, что через несколько десятилетий уголь станет не менее важным ресурсом, чем нефть. Чьи прогнозы оправдаются, давайте разбираться вместе.
Роль угля в промышленности
Больше половины добываемого в мире угля используется в том или ином виде в качестве топлива. Зачастую он сжигается на теплоэлектростанциях. Четверть добываемого сырья применяется в коксохимической промышленности, а полученный на заводах кокс используется для выплавки чугуна.
Уголь применяется при производстве более 400 всевозможных товаров. Из каменноугольной смолы и надсмольной воды получают бензол, аммиак, фенолы и другие соединения, которые используются в производстве красок, лаков, линолеума, резины. При глубокой переработке угля получают редкие металлы: цинк, свинец, молибден, германий.
Ценность имеет даже зола, которая образуется при сжигании угля. Она используется при изготовлении стройматериалов: керамики и глинозема.
Продукты, производимые из каменного угля
Классификация и разведанные запасы
Общие запасы угля на планете оцениваются в 860 млрд тонн. По прогнозам ученых человечеству хватит их на 200 лет. Это солидный срок, учитывая, что запасы нефти и газа должны истощиться гораздо раньше. Но уголь подразделяется на различные марки, ценность которых сильно отличается.
По области применения все марки можно разделить на две большие группы.
Энергетические
К ним относятся марки А (антрацит), Т (тощие), ДГ (длиннопламенные), Б (бурые) и СС (слабоспекающиеся). Чаще всего они используются в качестве топлива для теплоэлектростанций (ТЭЦ).
К примеру, запасы наиболее ценного сорта - антрацита, составляют в настоящий момент всего 1% от общих залежей. Эта марка отличается высокой теплоэффективностью и быстро сгорает, практически не выделяя дыма. Она применяется в очистительных сооружения, котельных, при производстве карбида, кремния, в алюминиевой промышленности.
Запасы бурого угля составляют более 50% от общего количества доказанных запасов, но его ценность, по сравнению с другими марками, невелика. В буром угле содержится большое количество воды, а содержание углеводородов в нем невелико. Поэтому эта марка применяется лишь в качестве топлива для небольших котельных. На теплоэлектростанциях бурый уголь используется лишь в составе смеси с более качественными марками.
Коксующиеся
К ним относятся марки Г (газовые), К (коксовые), Ж (жирные) и ОС (отощенно-спекающиеся). Они применяются преимущественно в металлургии для выплавки металлов и железной руды.
Стран, на территории которых находятся угольные месторождения, не так уж много. Из 860 миллиардов тонн мировых угольных запасов, 800 миллиардов находятся на территории 10 государств. Первые места по разведанным запасам занимают США, Россия и Китай. Значительными залежами этого сырья обладают Австралия, Индия, Германия, Украина, Казахстан, ЮАР и Сербия.
Статистика добычи каменного угля
Если посмотреть на динамику добычи угля по странам, станет очевидно, что добывающая промышленность в Европе неуклонно сокращается. Это связано с очень жестким экологическим законодательством стран-членов ЕС, а также постепенным истощением месторождений угля, залегающего на небольшой глубине.
В последние годы снижается добыча этого сырья и в США. Это связано со снижением спроса на уголь, падением цен на природный газ и низкой рентабельностью большинства шахт. По прогнозам аналитиков такая тенденция сохранится и в следующие несколько лет. Крупные американские угледобывающие компании Patriot Coal и James River уже объявили о своем банкротстве. Большие убытки несет и крупнейшая американская угольная компания Arch Coal, занимающая второе место в мире по добыче. Ожидается, что до 2025 года будут ликвидированы 13% мощностей по добыче угля.
Устойчивый рост добычи в последние годы показывали лишь несколько стран, это государства Азиатско-Тихоокеанского региона - Китай, Индия, Индонезия, Австралия, а также Россия.
Рост добычи угля в странах Юго-Восточной Азии закономерен - в этом регионе продолжается промышленный бум, поэтому постоянно растет спрос на энергоносители. А так как в странах Азии и Тихоокеанского региона нет значительных запасов нефти, ставка на уголь вполне оправдана.
Ко всему прочему, большое влияние на добычу оказывает ослабление национальных валют некоторых стран. В 2015 году австралийский доллар упал по отношению к американской валюте до 5-летнего минимума. Это стимулирует добывающие компании наращивать производство, так как ослабление национальной валюты приводит к увеличению маржи.
Потребность мировой промышленности в каменном угле
В настоящий момент на Китай приходится половина мирового потребления угля, так как 70% процентов электроэнергии в стране вырабатывается на угольных ТЭЦ.
Естественно, такие объемы потребления ведут страну к экологической катастрофе: смог, висящий над некоторыми китайскими городами, вынуждает многих жителей не выходить на улицу без респираторов. По данным Организации по экономическому сотрудничеству загрязнение воздуха ежегодно приводит к смерти более миллиона китайских граждан.
Катастрофические последствия работы угольных шахт вынуждают правительство сокращать потребление этого сырья. В 2014 году оно уменьшилось по сравнению с предыдущим годом на 2,9%. Ожидается, что в ближайшие годы крупнейшие китайские компании сократят добычу угля на 10%. Кроме того, будут ликвидированы 2000 мелких угледобывающих компаний, большинство из которых в настоящий момент нерентабельны. Это подтвердил председатель Национальной ассоциации угольщиков Китая, который осенью 2014 года заявил, что убытки терпят более 70% компаний, работающих в этой сфере. А к 2020 году в 6 районах Пекина планируется запретить работу угольных предприятий.
В ряде других стран Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока спрос на уголь будет только расти, в частности, в Корее, Японии, Турции, Индии. Это связано с прогнозируемым экономическим ростом в этих государствах. Наибольшие перспективы уголь имеет в Индии, по прогнозам Мирового энергетического агентства эта страна уже к 2025 году выйдет на второе место в мире по его потреблению, потеснив США.
А вот в Соединенных Штатах, России и европейских странах потребность в угле постоянно снижается. Если посмотреть на статистику, становится понятно, что такая тенденция наблюдается уже не первый год.
Перспективы угольной отрасли в России
Добыча и экспорт угля - важная составляющая экономики России. Преимуществом российских угольных компаний является низкая себестоимость этого ресурса, что связано с неглубокими залежами угольных пластов (на многих российских месторождениях уголь до сих пор добывается открытым способом) и относительно дешевой электроэнергией. Несмотря на это, в ближайшие годы отрасль ждут тяжелые времена. Основная проблема угледобывающих компаний РФ - чрезвычайно дорогая логистика. В 2014 году средняя экспортная цена тонны Кузбасского угля составляла 76 долларов. При этом половину от этой суммы предприятиям приходилось тратить на транспортировку до дальневосточных портов, через которые сырье поставляется в страны Азиатско-Тихоокеанского региона. А ведь это далеко не единственная статья расходов угледобывающих предприятий.
Спасением для отрасли стала девальвация рубля, которая позволила получать дополнительные доходы предприятиям-экспортерам, ведь их валютная выручка в рублевом эквиваленте выросла почти в два раза. Но даже это - слабое утешение на фоне прогнозируемого падения спроса на уголь на мировых рынках и, соответственно, снижения цены на него.
Ближайшие 2–3 года, по прогнозам аналитиков, станут нелегкими для российской угольной отрасли. Планируемая газификация ряда регионов, в частности Приморья, станет причиной падения спроса на это сырье на внутреннем рынке. И единственным выходом для угольных компаний станет увеличение добычи и экспорт сырья за рубеж. По мнению губернатора Кузбасса Амана Тулеева увеличение экспорта угля в условиях падающего спроса абсолютно обосновано, в противном случае российские компании рискуют потерять занятые ниши на мировых рынках.
Количество неблагоприятных факторов для угледобывающей промышленности РФ велико: высокие расходы на транспортировку сырья по территории России, удорожание оборудования из-за девальвации рубля, сложности с привлечением инвестиций в условиях санкций, падение спроса и цен на уголь на мировых рынках. Поэтому для угольных предприятий жизненно важной задачей становится снижение издержек при добыче и транспортировке сырья, а также развитие технологий по обогащению и переработке угля. Определенный прогресс в этой сфере уже достигнут: в 2000 году обогащалось лишь 40% добываемого угля, а в настоящий момент его доля возросла до 72%.
Динамика цен и прогноз на будущее
По прогнозам аналитиков в 2015 году мировые цены на энергетический уголь будут снижаться. По оценке австралийского инвестбанка Macquarie цена упадет до 57 долларов за тонну. Небольшой рост прогнозируется лишь в 2016 году - до 67 долларов за тонну. Снижение цен наблюдалось и в предыдущие годы: в 2013–2014 годах цена тонны энергетического угля упала с 90 до 79 долларов. Такая же тенденция наблюдалась и с ценами на коксующиеся угли: стоимость одной тонны в течение 2013–2014 годов упала со 160 до 125 долларов.
График мировых цен на уголь
Пик угля пройден?
Международное энергетическое агентство составило три прогноза угольной отрасли на ближайшие несколько десятилетий:
- Потребление угля будет неуклонно расти и к 2035 году увеличится на 70%.
- Спрос на уголь резко упадет уже к 2020 году из-за жестких экологических требований большинства развитых стран.
- Пик потребления угля придется на 2020 год, и далее спрос на этот ресурс будет неуклонно снижаться.
Пока наиболее вероятным выглядит последний прогноз. Экологические проблемы, связанные с добычей угля, и снижение цен на газ становятся для большинства стран достаточными аргументами в пользу уменьшения потребления этого ресурса. Прогнозируемый рост потребления в Индии и ряде других азиатских государств не может компенсировать снижение потребности в угле в Европе, Китае, России и США.
«Спасательный круг» для угольной отрасли
По сравнению с нефтью и газом, каменный уголь - недорогое сырье, поэтому большинство угледобывающих компаний работают с невысокой маржей. Единственный выход для предприятий этой отрасли - использование технологий по глубокой переработке угля, которые позволяют многократно увеличить прибыльность бизнеса.
Жесткие экологические стандарты в некоторых случаях могут стать не препятствием, а стимулом для развития добычи угля. В киотском протоколе установлены квоты на выбросы в атмосферу метана - газа, который присутствует в шахтах. Утилизация метана стала прибыльным бизнесом для многих предприятий, которые снижают уровень выбросов на шахтах, а затем продают свои квоты другим компаниям. Прибыль от таких проектов исчисляется десятками миллионов долларов.
Еще одна перспективная технология - газификация угля, которая активно развивается в Китае. Планируется, что до 2020 года в стране будет произведено 50 миллиардов тонн синтез-газа , что эквивалентно 25 миллиардам тонн природного газа, с учетом разницы в теплотворности. Причем по официальным данным себестоимость производства миллиона тепловых единиц синтез-газа почти вдвое дешевле стоимости миллиона тепловых единиц импортируемого в страну природного топлива. Возлагают надежды на синтез-газ и на Украине - в 2014 году он был включен украинским Минфином в список 8 альтернативных источников замещения импортного газа.
Уголь может заменить даже нефть: в настоящий момент в ЮАР функционируют несколько заводов, которые производят моторное топливо из угля. Подобные технологии используются достаточно давно. ЮАР начала развивать производство синтетических видов топлива еще в 80-е годы 20 века, когда санкции западных стран препятствовали импорту нефтепродуктов.
Современная промышленность стремится к использованию альтернативных источников энергии, но, тем не менее, уголь остается очень затребованным. Например, треть всех электростанций мира работает именно на угле. Разведанных запасов этого вида топлива точно хватит на полторы сотни лет и говорить про его уход на дальний план пока нерационально. 7 десятков стран по всей планете имеют угольные месторождения и только 50 из них активно разрабатывают их.
Запасы угля имеются на всех континентах. Наибольшие из них находятся в таких странах.
1. США (237,3 млрд. т.)
Соединенные Штаты Америки имеют внушительные запасы всех видов угля, которых хватит более чем на 300 лет вперед . Именно такое баснословное количество ископаемого обеспечивает всемирное лидерство стране.
Залежи каменного и бурого угля находятся на благоприятной глубине – от 450 м на Западе США и до 900 м в Аппалачском бассейне. Их расположение также выгодно: рядом (100-300 км) обязательно имеется потребитель большого количества топлива (например, ТЭС). Но есть места, где изобилуют крупные станции, и расстояние между ними и месторождениями сокращается в несколько раз.
Более 85% всех запасов угля Соединенных Штатов сосредоточены в 7 направлениях: Кентукки, Иллинойс, Вайоминг, Пенсильвания, Колорадо, Алабама, Техас.
Среди разнообразных видов сырья преобладает каменный уголь. Его месторождения раскиданы по стране более или менее равномерно: 41 штат из 49 континентальных имеет залежи каменного угля. Они, конечно, отличаются по качеству и количеству: Северная Дакота может похвастаться наличием 70% всех бурых углей страны, а Пенсильвания – 95% антрацитов.
США также лидирует и по показателям добычи. Больше всего угля добывают в южных и западных штатах. В основном черное золото идет на нужды промышленности, но экспорт тоже имеет место.
2. Россия (157 млрд. т.)
Указанное количество угля имеет лишь приблизительный характер, ведь большая часть территории Сибири и Дальнего Востока недостаточно разведана.Черное топливо активно добывается в таких крупных бассейнах: Печорском, Канско-Аченском, Кузнецком, Южно-Якутском. Многие месторождения не разрабатываются по причине неблагоприятного экономико-географического расположения.
70% запасов углей являются высокотехнологичными, то есть способны эффективно использоваться в промышленности, составляя конкуренцию газу.
Геологи говорят о том, что Россия имеет 4 трлн. тонн общих запасов угля , то есть треть мировых. Известно, что месторождений бурого топлива намного больше, чем каменного.
3. Китай (114,5 млрд. т.)
По подсчетам геологов на территории Китайской Народной Республики находятся более 781 млрд. тонн углей, из которых лишь часть на сегодня разведанная. 97% запасов – каменные угли. Месторождения сосредоточены в крупнейшем Шаньсинском угольном бассейне. Коксующийся тип размещается в бассейне Великой Китайской равнины, Янцзы, Ганьцзян, Датун, Хэган-Шуанъяшань и прочих точках.
90% добываемых углей уходит в энергетическую промышленность. Этого хватит для беззаботной добычи на протяжении 70 последующих лет.
С 80-х годов происходит стремительное строительство новых шахт. Количество добываемого черного золота покрывает потребности страны в угле. Около 80% мирового производства угольных брикетов лежит на плечах Китая.
4. Австралия (76,4 млрд. т.)
Эта страна имеет внушительные запасы угля, которого хватит для разработки на 240 лет . Наибольшее количество каменных углей располагается на Востоке материка.
Среди всех видов топлива Австралия может похвастаться крупными ресурсами коксующихся углей высочайшего качества. Залежи в основном сосредоточены в штатах Новый Южный Уэльс и Квинсленд. Запасы бурого угля размещены на юго-востоке страны.
Самые старые шахты находятся близ города Ньюкасл. Они разрабатываются с 1800 года. Новые шахты появляются как грибы после дождя. На них приходится 50% добычи угля в этом штате. После истощения месторождений процесс угледобычи сдвигается в новые районы, где применяются современные технологии и техника.
Более 80% угля идет на обслуживание электроэнергетики. Это вдвое больше мирового показателя. Местные ТЭС отличаются высокой экологичностью.
5. Индия (60,6 млрд. т.)
Уголь – основной энергетический ресурс страны. Хотя этот вид промышленности находится не в лучшем состоянии, на территории Индии сосредоточены 9% мировых запасов, которых хватит по предварительным расчетам на 230 лет добычи. Более 70 месторождений раскидано по стране. Наиболее важные находятся в северо-восточной части.
Добываемый уголь характеризуется крайне низким качеством. Большинство добытого топлива идет на нужды электроэнергетики. Оставшийся уголь используется в металлургии, цементной и транспортной промышленностях, в быту.
6. Германия (40,7 млрд. т.)
Запасы каменного угля сосредоточены на территории федеральных земель Северный Рейн-Вестфалия и Саар. Месторождения бурого угля находятся в Саксонии, Бранденбурге, а также Северной Рейн-Вестфалии.
Немецкий уголь отличается высоким качеством. Он полностью покрывает нужды страны и активно экспортируется. Но на сегодня угольная промышленность является нерентабельной. Она существует за счет дотаций государства.Добыча каменного угля проводится с середины 19 века. Сначала она реализовалась открытым способом, но с течением времени все глубже погружалась в землю. Тогда как бурый уголь и сегодня добывают открытым методом.
7. Украина (33,9 млрд. т.)
Эксперты утверждают, что на территории государства находятся 4% мировых запасов угля. С первого взгляда может показаться, что это немного, но такого количества хватит для того, чтобы добывать черное топливо на протяжении 400 лет
.
Залежи каменного угля сосредоточены в Донецком и Львовско-Волынском бассейнах, бурого – в Днепровском. При этом запасы каменного угля распределены неравномерно: 98% находятся в Донецком бассейне
и лишь 2% во Львовско-Волынском. Крупнейший угольный бассейн включает 300 работающих шахт. Здесь добывают и антрацит, и коксующийся, и газовый уголь.
Толщина залежей твердого топлива составляет всего 0,6-1,5 м, что говорит об их малой мощности. Уголь находится на достаточно большой глубине (1-1,3 км) и содержит газ, который при добычи может спровоцировать взрыв. Таков рейтинг самых богатых углем стран. Одни из них вкладывают в одноименную промышленность сотни тысяч долларов, другие же вовсе прикрывают ее.
Город призрак без угля. Таковым стал японский Хасима. В 1930-е его признали самым густонаселенным.
На крошечном клочке земли уместились 5 000 человек. Все они работали на угольном производстве.
Остров оказался буквально сложенным из каменного источника энергии. Однако, к 1970-ым запасы угля истощились.
Уехали все. Остался лишь перерытый остров и постройки на нем. Туристы и японцы зовут Хасиму призраком.
Остров наглядно показывает важность каменного угля, невозможность человечества жить без него. Альтернативы нет.
Есть только попытки ее найти. Поэтому, уделим внимание современному герою, а не туманным перспективам.
Описание и свойства каменного угля
Каменный уголь – это горная порода органического происхождения. Это значит, что камень образован из разложившихся остатков растений, животных.
Чтобы они сформировали плотную толщу, требуется постоянное накопление и спрессовывание. Подходящие условия на дне водоемов.
Там, где есть месторождения каменного угля , когда-то были моря, озера. Отмершие организмы опускались на дно, придавливались толщей воды.
Так образовывался торф. Каменный уголь – последствие его дальнейшего сжатия под давлением уже не только воды, но и новых слоев органики.
Основные запасы каменного угля относятся к эре Палеозоя. С ее окончания минуло 280 000 000 лет.
Это эра гигантских растений и динозавров, обилия жизни на планете. Не удивительно, что именно тогда органические отложения накапливались особенно активно.
Чаще всего, уголь образовывался в болотах. В их водах мало кислорода, что препятствует полному разложению органики.
Внешне залежи каменного угля напоминают обгоревшую древесину. По химическому составу порода является смесью углеродных ароматических соединений высокомолекулярного типа и летучих веществ с водой.
Минеральные примеси незначительны. Соотношение компонентов не стабильно.
В зависимости от преобладания тех, или иных элементов, выделяют виды каменного угля . К основным относится бурый и антрацитовый.
Бурая разновидность каменного угля насыщенна водой, а посему, отличается низкой теплотой сгорания.
Получается, в качестве топлива порода не годиться, как каменная. И бурый уголь нашел иное применение. Какое?
Этому будет уделено отдельное внимание. Пока же, разберемся, почему водонасыщенную породу зовут бурой. Причина в цвете.
Уголь коричневатый, без , рыхлый. С геологической точки зрения массу можно назвать молодой. То есть, в ней не завершены процессы «брожения».
Поэтому, у камня низкая плотность, при сгорании образуется много летучих веществ.
Ископаемый каменный уголь антрацитового типа – полностью сформировался. Он плотнее, тверже, чернее, блестит.
Чтобы бурая порода стала такой, требуются 40 000 000 лет. В антраците велика доля углерода – около 98%.
Естественно, что теплоотдача у черного угля на высоте, а значит, камень можно использовать в качестве топлива.
Бурый вид в этой роли используют лишь для обогрева частных домов. Им не нужны рекордные показатели энергии.
Нужна лишь простота обращения с топливом, а антрацит в этом плане проблемен. Разжечь каменный уголь непросто.
Производственники, железнодорожники, приноровились. Трудозатраты стоят того, ведь антрацит не только энергоемок, но и не спекается.
Каменный уголь – топливо , от сгорания которого остается зола. Из чего она, если органика переходит в энергию?
Помните заметку о минеральной примеси? Именно неорганическая составляющая камня и остается на дне .
Немало золы осталось и на китайском месторождении в провинции Люхуангоу. Залежи антрацита там горели без малого 130 лет.
Пожар потушили лишь в 2004-ом году. Каждый год сгорали 2 000 000 тонн породы.
Вот и посчитайте, сколько каменного угля пропало даром. Сырье могло пригодиться не только в качестве топлива.
Применение каменного угля
Уголь называют солнечной энергией, заключенной в камень. Энергию можно преобразовывать. Она не обязательно должна быть тепловой.
Энергию, получаемую при сгорании породы, переводят, к примеру, в электричество.
Температура сгорания каменного угля бурого типа чуть не доходит до 2 000 градусов. Дабы получить электричество из антрацита, потребуется уже около 3 000 по шкале Цельсия.
Если же говорить о топливной роли угля, он используется не только в чистом виде.
В лабораториях из органической породы научились получать жидкое и газообразное топливо, а на металлургических заводах уже давно пользуются коксом.
Он получается при нагреве каменного угля до 1 100 градусов без доступа кислорода. Кокс – бездымное топливо.
Важна для металлургов и возможность применения брикетов в роли восстановителей руды. Так, кокс пригождается при отливке чугуна.
Кокс применяют и в качестве разрыхлителя шихты. Так именуют смесь исходных элементов будущего .
Будучи разрыхленной коксом, шихта легче переплавляется. Кстати, некоторые компоненты для тоже получают из антрацита.
В качестве примесей в нем могут содержаться германий и галлий – металлы редкие и мало где еще встречающиеся.
Каменный уголь купить стремятся, так же, для производства композиционных материалов углеграфитового толка.
Композитами называют массы из нескольких составляющих, с четкой границей между ними.
Искусственно созданные материалы применяют, к примеру, в авиации. Здесь композиты увеличивают прочность деталей.
Карбоновые массы выдерживают, как очень высокие, так и низкие температуры, используются в стойках опоры контактных сетей.
А вообще, композиты прочно вошли уже во все сферы жизни. Железнодорожники устилают ими новые платформы.
Из наномодифицированного сырья делают опоры строительных конструкций. В медицине с помощью композитов предлагают заполнять сколы на костях и прочие повреждения, не подлежащие металлическому протезированию. Вот какой каменный уголь многоликий и многофункциональный.
Химики разработали метод получения из угля пластмасс. При этом, не пропадают отходы. Низкосортная фракция прессуется в брикеты.
Они служат топливом, которое подходит, как для частных домов, так и производственных цехов.
В топливных брикетах остается минимум углеводородов. Они, собственно, и есть самок ценное в угле.
Из него можно получить чистые бензол, толуол, ксилолы, куморановые смолы. Последние, к примеру, служат основой для лакокрасочной продукции и такого материала внутренней отделки помещений, как линолеум.
Часть углеводородов ароматические. Людям знаком запах нафталина. Но, немногие знают, что производят его из каменного угля.
В хирургии нафталин служит антисептиком. В домашнем хозяйстве вещество борется с молью.
Кроме того, нафталин способен защитить от укусов ряда насекомых. Среди них: мухи, оводы, слепни.
В общей сложности, уголь каменный в мешках закупают для производства более чем 400-от видов продукции.
Многие из них – побочные товары, получаемые на коксохимическом производстве.
Интересно, что стоимость дополнительных линий, как правило, больше, чем у кокса.
Если же рассматривать среднюю разницу между каменным углем и товарами из него, она составляет 20-25 раз.
То есть, производство весьма выгодное, быстро окупается. Поэтому, неудивительно, что ученые ищут все новые и новые технологии переработки осадочной породы. На растущий спрос должно быть предложение. Ознакомимся с ним.
Добыча каменного угля
Месторождения угля называют бассейнами. В мире их свыше 3 500. Общая площадь бассейнов – около 15% от суши. Больше всего угля в США.
Там сосредоточенны 23% от мировых запасов. Каменный уголь в России – это 13% общих запасов. у Китая. В его недрах сокрыто 11% породы.
Большинство из них – антрациты. В России соотношение бурого угля к черному примерно одинаково. В США преобладает бурый вид породы, что снижает значение залежей.
Не смотря на обилие бурого угля, месторождения США поражают не только объемами, но и масштабами.
Запасы одного только Аппалачского каменноугольного бассейна составляют 1 600 миллиардов тонн.
В самом крупном бассейне России, для сравнения, хранятся лишь 640 миллиардов тонн породы. Речь о Кузнецком месторождении.
Оно находится в Кемеровской области. Еще пара перспективных бассейнов обнаружены в Якутии и Тыве. В первом регионе залежи назвали Эльгинскими, а во втором – Элегетскими.
Месторождения Якутии и Тывы относятся к закрытому типу. То есть, порода находиться не у поверхности, на глубине.
Нужно строить шахты, штольни, стволы. Это поднимает цену каменного угля . Но, масштабы залежей стоят затрат.
Что же касается Кузнецкого бассейна, в нем работают по смешенной системе. Около 70% сырья извлекают с глубин гидравлическим способом.
30% угля добывают открыто, используя бульдозеры. Их достаточно, если порода залегает у поверхности, а прикрывающие слои рыхлые.
Открыто уголь добывают и в Китае. Большинство месторождений КНР находятся далеко за пределами городов.
Однако, это не помешало одной из залежей доставить неудобства населению страны. Это произошло в 2010-ом.
Пекин резко увеличил запросы на уголь из Внутренней Монголии. Она считается провинцией КНР.
В путь отправилось столько грузовиков с товаром, что 110-е шоссе встало почти на 10 дней. Пробка началась 14-го августа, а рассосалась лишь 25-го.
Правда, не обошлось и без проведения дорожных работ. Грузовики с углем усугубили ситуацию.
110-е шоссе относится к дорогам государственного значения. Так что, не только уголь в пути задержался, но и прочие контракты оказались под угрозой.
В можно найти ролики, где водители, ехавшие в августе 2010-го по шоссе, сообщают, что 100-километровый отрезок преодолевали около 5-ти дней.
