Вугілля: склад, застосування, способи видобутку

Ця гірська порода, яка утворюється в товщі земної кори, досить різноманітна. На сьогоднішній день виділяють такі її різновиди, як, приміром, буре вугілля, антрацит, кам'яне вугілля. Склад вугілля - це волога і мінеральні домішки. Однак що стосується вологи, то вона істотно знижує теплоту горіння.

Склад породи. Хімічні речовини

Крім того, що у вугіллі міститься волога, до його складу також входить і така речовина, як сірка. Ця домішка також вважається шкідливою, а вона не зовсім в чистому вигляді, а в складі домішок, таких як пірит, кальцій, сульфат заліза. При застосуванні вугілля, а точніше, його спалюванні з такими домішками в складі, буде утворюватися шкідливе випаровування - діоксид сірки, або сірчистий газ. Він досить негативно позначається на здоров'ї людини, якщо їм дихати. Він здатний викликати швидку корозію металу, а також отруювати атмосферу своїми випарами. Варто відзначити, що досить малий вміст сірки у складі вугілля, що видобувається в Донецькому басейні. Показник цієї речовини - всього 1-2%. Якщо порівнювати з басейнами центральних і північних областей, то в них зміст цієї шкідливої домішки тільки починається від 35%. Повний хімічний склад сировини виглядає наступним чином:

найбільший процентний вміст вуглецю - від 50 до 96%;

після вуглецю слід кисень, зміст якого - від 25 до 37%;

третім у цьому списку йде водень, його відсоток становить від 3 до 6%;

останнім хімічна речовина - це азот, його зміст може бути від 0 до 27%.

Торф

На сьогоднішній день також застосовується торф, який є залишками гірської породи. Використовується він досить широко, незважаючи на те що вважається, по суті, відходом. Тут варто відзначити, що склад вугілля цього різновиду відрізняється тим, що кількісний вміст усіх шкідливих домішок, включаючи сірку, значно менше. Процентний вміст хімічного елемента вуглецю також знизилася до 50-60%.

Вугілля бурої породи

Сам по собі буре вугілля - це землистая маса з досить великою щільністю, яка утворюється з торфу, але при цьому відмінно зберігає свою деревну структуру. Застосування вугілля такого типу поширена набагато менше, ніж кам'яного, наприклад. Це обумовлено тим, що при горінні він створює закіптюжене полум'я, яке до того ж створює досить неприємний запах. Найчастіше він застосовується при сухій перегонці. З його допомогою вдається отримати такі речовини, як, наприклад, аміак з оцтовою кислотою. Ця порода вважається наймолодший з усіх інших різновидів. Склад вугілля цього типу наступний:

як і в попередньому типі, тут переважає вуглець - 50-77%;

вміст кисню практичні те ж - 26-37%;

відсоток водню становить 3-5 а азоту 0-2.

Варто додати, що сильний розвиток технологій призвів до того, що технологи навчилися отримувати з цієї сировини синтетичний газ, який можна використовувати, як альтернативу для мазуту.

Кам'яне вугілля

Цей викопний матеріал являє собою перехідний матеріал від бурого вугілля до антрациту. Відрізняється він тим, що є відмінним паливом, на відміну від бурого речовини. Саме ця порода є найбільш видобувається в наш час. Він отримав найбільшу поширення в якості палива для теплоелектростанцій, наприклад. Відмінно підходить для опалення приватних будинків, для роботи фабрик і т. д. Теплота згоряння, яку має цей вид сировини, набагато вище, ніж у бурого. В якості шкідливих домішок у вугіллі цього типу міститься волога в кількості від 3 до 12%. Крім того, до його складу входить і 32% летких палаючих речовин.
Хімічний склад відрізняється від попередніх видів. Кількість вуглецю набагато вище - від 75 до 93%. Вміст кисню значно знизилася - 3-19%, вміст водню залишилася приблизно на тому ж рівні - 4-6%. Показник азоту все такий же низький - до 27%. Якщо поставити питання, якою вугілля краще, то відповідь на нього, швидше за все, буде наступний: антрацит. Він відрізняється тим, що його структура максимально щільна, поверхня трохи блищить, а теплота згоряння має найкращий показник. Єдиний його недолік - це те, що спалахує він досить погано. Найчастіше він використовується для виготовлення таких речей, як вугільні електроди, електродна маса. Дуже поширено його застосування в якості паливної сировини у галузі металургії. Глибина залягання цієї породи досить велика - 6 км. З хімічних речовин, що містять вуглець в кількості 95-97%, а також водень - від 1 до 3%.

Спосіб видобутку копалин

Варто зазначити, що спосіб видобутку дуже сильно залежить від розташування родовища вугілля, а точніше, від глибини його залягання. В залежності від цього чинника розрізняють відкритий (кар'єрний) метод і шахтний, закритий метод. Кожен спосіб відрізняється своєю технологією, а також перевагами і недоліками.

Відкритий метод видобутку

Основна перевага видобутку вугілля відкритим спосіб - це відносна безпека. Вся справа в тому, що він використовується тільки в тому випадку, якщо глибина залягання породи не більше 100 метрів. Іншими словами, не створюється шахта, яка може обвалитися під час аварії. Сам процес видобутку здійснюється за наступною процедурою. Для початку необхідно зняти верхній шар грунту, яким вкрита порода. Цей шар називається розкрив, а метод його видалення - вскрышеванием. Дана процедура, в залежності від типу грунту, проводиться за допомогою бульдозерів, драглайнів, роторними екскаваторами або скриперами. Після того як шар грунту буде прибраний, можна переходити до дроблення самої породи. Для цього використовуються дробарки, водяні гармати, бульдозери та іншу техніку. Якщо порода в родовищі вугілля дуже щільна, то в рідкісних випадках використовується буропідривна відбивання вугілля. Даний метод видобутку зазвичай охоплює досить велику площу. Що стосується недоліків методу, то вони наступні:

По-перше, заподіяння відчутної шкоди навколишньому середовищу в місці видобутку.

По-друге, вся порода, яка добувається таким способом, містить велику кількість шкідливих домішок у своєму складі.

Основні переваги видобутку вугілля відкритим способом, крім безпеки, - це висока швидкість, а також економічність.

Другий метод

Закритий, або ж шахтний метод, як можна здогадатися, використовується в тому випадку, якщо порода залягає досить глибоко під землею. На рівнинній місцевості до самого пласту з вугіллям формуються вертикальні або горизонтальні канали, після чого створюється шахта. Якщо пласт вугілля знаходиться в гірській місцевості, то місцем, вскрывающим вироблення, є штольня. Видобуток вугілля підземним способом може здійснюватися за допомогою лав або ж камерно-столбовим методом. Лави являють собою довгі забої. В одній шахті може бути один або декілька таких вибоїв. У таких вибоях вугілля рубається на частини за допомогою виїмкового комбайна. Для того щоб доставити сировину на поверхню, використовується цей же комбайн. Він вантажить породу на конвеєр. Якщо використовувати даний метод, то вдається отримати практично весь вугілля, який міститься в пласті. Якщо залягання вугілля не дуже глибоке, то використовується камерно-стовпової метод. У такому випадку використовуються стовпи і горизонтальні проходи, які утворюються між ними. В даний час у вугільній промисловості відбуваються зміни. Впроваджується технологія комплексної автоматизованої системи видобування з застосуванням механізованих кріплень. Активно розробляється метод, який дозволить дистанційно управляти всіма видобувними механізмами. До переваг методу можна віднести наступне:

отриманий вугілля буде відрізнятися дуже високою якістю;

такий вид видобутку набагато менше шкодить навколишньому середовищу;

З недоліків варто виділити те, що цей метод є найбільш небезпечним способом видобутку, а також будуть потрібні значні фінансові витрати на його виконання.

Донецький вугільний басейн

Даний басейн розташований на території таких областей, як Донецька, Луганська, Дніпропетровська з боку України. Крім того, він також знаходиться на території Ростовської області Російської Федерації. Загальна площа даного басейну становить приблизно 60 тис. км 2 , 50 тис. з яких розташовані саме на території України. Якщо говорити про його протяжності, то вона становить близько 650 км в субширотному напрямку. При цьому його максимальна ширина сягає лише 200 км. Що стосується якості і властивостей вугілля, що видобувається, то вони дуже сильно відрізняються. Вся справа в тому, що в Донецькому вугільному басейні є весь метаморфический ряд цього копалин. Іншими словами, тут можна добувати будь вугілля - від бурого до антрациту.

Якісний вугілля для розпалювання

Досить часто виникає питання про те, як визначити якість вугілля, придатного для розпалювання твердопаливного котла. Знати всього його властивості необов'язково. Потрібно звернути увагу на наступне:

Калорійність, або ж теплота згоряння. Дана характеристика описує, скільки тепла може видати при згорянні тверде паливо.

Зольність є основною характеристикою якості сировини. Чим менше чисельний показник даної характеристики, тим якісніше буде вугілля, а значить, і тепла при згорянні він видасть більше. У якісних порід показник становить менше 25%.

Важливо стежити за вологістю. Вона може бути зовнішньої або внутрішньої. Зовнішню можна видалити, якщо просто просушити вугілля, а ось внутрішню - тільки при згорянні.

Активоване вугілля

Структура цього вугілля пориста, а отримують його з інших різних вуглевмісних матеріалів, що відрізняються органічним походженням. Вуглецю в такому сировину буде від 87 до 97%; водень, азот і кисень також присутні. За своїм хімічним складом цей тип вугілля більше схожий з графітом. Крім того, цей вид сировини можна розділити на декілька класів в залежності від типу сировини для отримання, за способом активації, методом активації і за призначенням.