Відомості про кам'яне вугілля. Кам'яне вугілля: утворення покладів. Значення кам'яного вугілля у промисловості

Майже 200 років тому геніальний російський учений М. В. Ломоносов абсолютно правильно пояснив утворення викопного вугілля рослинних залишківподібно до того, як утворюється тепер торф. Ломоносов вказав і умови, необхідні перетворення торфу на вугілля: розкладання рослинності «без вільного повітря», висока температура всередині Землі і «тягар покрівлі», т. е. тиск гірських порід.

Потрібно дуже багато часу, щоб торф перетворився на кам'яне вугілля. Торф накопичується в болоті, а зверху болото заростає все новими та новими верствами рослин. На глибині торф постійно змінюється. Складні хімічні сполуки, у тому числі складаються рослини, розпадаються більш прості. Одна частина розчиняється і виноситься з водою, інша переходить у газоподібний стан: вуглекислий і світильний газ - метан (цей газ горить і в наших плитах). Велику рольпри утворенні вугілля грають грибки та бактерії, що населяють усі торфовища. Вони допомагають руйнуванню рослинної тканини. У цих змін торфу у ньому накопичується найбільш стійке речовина - вуглець. Видозмінюючись, торф стає все більш багатим вуглецем.

Накопичення вуглецю в торфі відбувається без доступу кисню, інакше вуглець, з'єднуючись з киснем, перетворився б повністю на вуглекислий газі випарувався. Утворюються шари торфу спочатку ізолюються від кисню повітря водою, що покриває їх, потім знову виникають шарами торфу.

Так поступово йде процес перетворення торфу на викопне вугілля. Розрізняють кілька основних видів викопного вугілля: лігніт, буре вугілля, кам'яне вугілля, антрацит, богхед та ін.

Найбільш схожий на торф лігніт – пухке вугілля бурого кольору, не дуже давнього походження. У ньому ясно видно залишки рослин, головним чином деревини (звідки і назва «лігніт», що означає «дерев'яний»). Лігніт – це деревний торф. У сучасних торфових болотах помірної смуги торф утворюється переважно з торф'яного моху, осоки, очерету, але в субтропічній смузі земної кулі, наприклад у лісових болотах Флориди США, утворюється і деревний торф, дуже схожий на викопний лігніт.

При сильнішому розкладанні та зміні рослинних залишків створюється буре вугілля. Колір у нього темно-бурий чи чорний; він міцніший за лігніт, у ньому рідше зустрічаються залишки деревини і розглянути їх важче. При горінні буре вугілля дає більше тепла, ніж лігніт, так як воно багатше вуглецем. Буре вугілля з часом не завжди перетворюється на кам'яне. Відомо, що буре вугілля Підмосковного басейну одного і того ж віку, що й кам'яне вугілля на західному схилі Уралу (Кізелівський басейн). Процес перетворення бурого вугілля на кам'яний відбувається лише тоді, коли шари бурого вугілля опускаються в глибші горизонти. земної коричи відбуваються процеси гороутворення. Для перетворення бурого вугілля на кам'яний або антрацит потрібна дуже висока температура і великий тиск у надрах Землі. У кам'яному куті вже лише під мікроскопом видно залишки рослин; він важкий, блищить і часто буває дуже міцним. Деякі сорти кам'яного вугілля самі або разом з іншими сортами коксуються, тобто перетворюються на кокс.

Найбільше вуглецю містить чорне блискуче вугілля - антрацит. Знайти у ньому залишки рослин можна лише під мікроскопом. При згорянні антрацит дає тепла більше, ніж інші сорти вугілля.

Богхед - щільне чорне вугілля з раковистою поверхнею зламу; при сухій перегонці дає велика кількістькам'яновугільного дьогтю - цінної сировини для хімічної промисловості. Богхед утворюється з водоростей та сапропелю.

Чим довше вугілля лежить у земних пластах і що сильніше він піддається тиску і дії глибинного жару, то більше в ньому вуглецю. У антрациті близько 95% вуглецю, у бурому вугіллі - близько 70%, а торфі від 50 до 65%.

У болото, де спочатку накопичується торф, зазвичай разом із водою потрапляють глина, пісок та різні розчинені речовини. Вони утворюють мінеральні домішки у торфі, які потім залишаються у вугіллі. Ці домішки часто дають прошарки, що розділяють пласт вугілля на кілька шарів. Домішка забруднює вугілля та ускладнює його розробку.

При спалюванні вугілля усі мінеральні домішки залишаються у вигляді золи. Чим краще вугілля, тим менше в ньому має бути золи. У хороших сортах вугілля її лише кілька відсотків, але іноді кількість золи сягає 30-40%. Якщо золи більше 60%, то вугілля взагалі не горить і не годиться паливо.

Щоб одержати з вугілля паливо з малим вмістом сторонніх домішок, вугілля збагачують. З шахти породу одразу відправляють на збагачувальну фабрику. Там видобуту в шахті породу в спеціальних машинах дроблять на дрібні шматки, а потім відокремлюють від вугілля всі глинисті грудочки. Глина завжди важча вугілля, тому суміш вугілля з глиною промивають струменем води. Силу струменя вибирають таку, щоб вона виносила вугілля, а важча глина залишалася б унизу. Потім воду з вугіллям пропускають через часті ґрати. Вода стікає, і вугілля вже чисте, позбавлене глинистих частинок, збирається на поверхні решітки. Таке вугілля називається збагаченим. Золи залишиться в ньому зовсім небагато. Трапляється, що зола у вугіллі виявляється не шкідливою домішкою, а корисними копалинами. Так, наприклад, тонка, глиниста каламутня, що приноситься в болото струмками та річками, нерідко утворює прошарки цінної вогнетривкої глини. Її спеціально розробляють або збирають золу, що залишається після згоряння вугілля, а потім використовують для виготовлення порцелянового посуду та інших виробів. Іноді у золі вугілля знаходять.

Потрібно багато часу, щоб торф перетворився на кам'яне вугілля. Торф поступово накопичується у болоті. Болото ж своєю чергою заростає все великими шарамирослин. На глибині торф постійно змінюється. Складні хімічні сполуки, які у рослинах, розпадаються більш прості. Частково вони розчиняються і несуть із водою, частково переходять у газоподібний стан: вуглекислий та метан. Важливу рольпри утворенні вугілля грають бактерії та всілякі грибки, що населяють все. Вони сприяють розкладанню рослинної тканини. У процесі таких змін торфу в ньому з часом починає накопичуватися найстійкіша речовина – вуглець. З часом торф вуглецю в торфі стає все більше і більше.

Накопичення вуглецю в торфі відбувається без доступу кисню, інакше вуглець, з'єднуючись з киснем, перетворився б повністю на вуглекислий газ і випарувався. Утворюючі шари торфу спочатку ізолюються від кисню повітря водою, що покриває їх, потім знову виникають шарами торфу.

Так поступово йде процес перетворення торфу на . Розрізняють кілька основних видів викопного вугілля: лігніт, буре вугілля, кам'яне вугілля, антрацит, богхед та ін.

Найбільш схожий на торф лігніт- пухке вугілля бурого кольору, не дуже давнього походження. У ньому ясно видно залишки рослин, головним чином деревини (звідки і назва «лігніт», що означає «дерев'яний»). Лігніт – це деревний торф. У сучасних торфових болотах помірної смуги торф утворюється переважно з торф'яного моху, осоки, очерету, але в субтропічній смузі земної кулі, наприклад, у лісових болотах Флориди в США, утворюється і деревний торф, дуже схожий на викопний лігніт.

При сильнішому розкладанні та зміні рослинних залишків створюється буре вугілля. Колір у нього темно-бурий чи чорний; він міцніший за лігніт, у ньому рідше зустрічаються залишки деревини, а розглянути їх важче. При горінні буре вугілля дає більше тепла, ніж лігніт, так як воно багатше вуглецем. Буре вугілля з часом не завжди перетворюється на кам'яне. Відомо, що буре вугілля Підмосковного басейну одного і того ж віку, що й кам'яне вугілля на західному схилі Уралу (Кізелівський басейн). Процес перетворення бурого вугілля на кам'яний відбувається лише тоді, коли шари бурого вугілля опускаються в глибші горизонти земної кори або відбуваються процеси гороутворення. Для перетворення бурого вугілля на кам'яний або антрацит потрібна дуже висока температура і великий тиск у надрах Землі. У кам'яному вугіллівже лише під мікроскопом видно залишки рослин; він важкий, блищить і часто буває дуже міцним. Деякі сорти кам'яного вугілля самі або разом з іншими сортами коксуються, тобто перетворюються на кокс.

Найбільша кількість вуглецю містить чорне блискуче вугілля. антрацит. Знайти у ньому залишки рослин можна лише під мікроскопом. При згорянні антрацит дає тепла більше, ніж інші сорти вугілля.

Богхед- щільне чорне вугілля з раковистою поверхнею зламу; при сухій перегонці дає велику кількість кам'яновугільного дьогтю – цінної сировини для хімічної промисловості. Богхед утворюється з водоростей та сапропелю.

Чим довше вугілля лежить в земних пластах або чим сильніше він піддається тиску і дії глибинного жару, тим більше в ньому вуглецю. У антрациті близько 95% вуглецю, у бурому вугіллі - близько 70%, а торфі від 50 до 65%. У болото, де спочатку накопичується торф, зазвичай разом із водою потрапляють глина, пісок та різні розчинені речовини. Вони утворюють мінеральні домішки у торфі, які потім залишаються у вугіллі. Ці домішки часто дають прошарки, що розділяють пласт вугілля на кілька шарів. Домішка забруднює вугілля та ускладнює його розробку.

Вугільні пласти бувають різні не лише за своїм складом, а й за будовою. Іноді весь пласт на всю товщину складається з чистого вугілля. Виходить, він утворився в торф'яному болоті, куди майже не потрапляла вода, забруднена глиною та піском. Таке вугілля можна одразу спалювати. Найчастіше пласти вугілля чергуються з глинистими або піщаними прошарками. Такі пласти вугілля називають складними. У них, наприклад, на пласт в 1м потужністю доводиться нерідко 10-15 прошарків глини по кілька сантиметрів завтовшки кожен, а частку чистого вугілля припадає всього 60 - 70 см; при цьому вугілля може бути дуже гарної якості. Щоб одержати з вугілля паливо з малим вмістом сторонніх домішок, вугілля збагачують. З шахти породу одразу відправляють на збагачувальну фабрику. Там видобуту в шахті породу в спеціальних машинах дроблять на дрібні шматки, а потім відокремлюють від вугілля всі глинисті грудочки. Глина завжди важча вугілля, тому суміш вугілля з глиною промивають струменем води. Силу струменя вибирають таку, щоб вона виносила вугілля, а важча глина залишалася б унизу. Потім воду з вугіллям пропускають через часті ґрати. Вода стікає, і вугілля вже чисте, позбавлене глинистих частинок, збирається на поверхні решітки. Таке вугілля називається збагаченим. Золи залишиться в ньому зовсім небагато. Трапляється, що зола у вугіллі виявляється не шкідливою домішкою, а корисними копалинами. Так, наприклад, тонка, глиниста каламутня, що приноситься в болото струмками та річками, нерідко утворює прошарки цінної вогнетривкої глини. Її спеціально розробляють або збирають золу, що залишається після згоряння вугілля, а потім використовують для виготовлення порцелянового посуду та інших виробів. Іноді у золі вугілля знаходять

Кам'яне вугілля- це тверда вичерпна невідновна корисна копалина, яку людина використовує для отримання тепла шляхом її спалювання. За класифікацією відноситься до осадових гірських порід.

Що це таке?

Вугілля, як джерело енергії, люди почали використовувати ще в давнину нарівні з дровами. "Горючий камінь" знаходили на поверхні землі, пізніше його стали цілеспрямовано добувати з-під неї.

Кам'яне вугілля з'явилося Землі близько 300-350 млн років тому, коли на первісних болотах пишно росли деревоподібні папороті і почали з'являтися перші голонасінні рослини. Величезні стовбури падали у воду, поступово утворюючи товсті шари нерозкладеної органічної маси. Деревина при обмеженому доступі кисню не гнила, а поступово занурювалася під своєю вагою дедалі глибше. Згодом завдяки зміщенню пластів земної кори ці шари опустилися на значну глибину і там, під впливом великого тиску і підвищеної температури, сталося якісна змінадерева вугілля.

Види вугілля

Сьогодні добувають різні видикам'яного вугілля.

Антрацити – найбільш тверді сорти з великої глибини та мають максимальну температуру згоряння.
Кам'яне вугілля - безліч сортів, що видобуваються в шахтах та відкритим способом. Має саме широке розповсюдженняу багатьох сферах діяльності.
Буре вугілля - утворилося із залишків торфу, наймолодший вид вугілля. Має саму низьку температурузгоряння.

Усі види вугілля залягають пластами та місця їх розташування називаються вугільними басейнами.

Видобуток вугілля

Спочатку кам'яне вугілля просто збиралося у місцях виходу пласта поверхню. Це могло статися внаслідок усунення верств земної кори.

Часто після обвалів у гірській місцевості такі виходи поклади оголювали, і люди отримували можливість дістатися шматків «пального каменю».

Пізніше, коли з'явилася примітивна техніка, вугілля почали розробляти у відкритий спосіб. Деякі вугільні копальні занурювалися на глибину понад 300 метрів.

Сьогодні, завдяки наявності складної сучасної технікилюди опускаються під землю в шахти, глибиною більше кілометра. З цих горизонтів видобувають найякісніше і найцінніше кам'яне вугілля.

Де використовується вугілля

Усі види вугілля можна використовуватиме отримання тепла. При згорянні воно виділяється в набагато більшій кількостічим можна отримати його від дров чи інших твердих видівпалива. Найжаркіші сорти вугілля використовують у металургії, де потрібні високі температури.

Крім того, вугілля є цінною сировиною для хімічної промисловості. З нього видобувають безліч корисних і корисних речовин.

Якщо це повідомлення тобі стало в нагоді, буду рада бачити тебе

Михайло Ломоносов, знаменитий російський вчений 18 століття, ще в ті давні часидав визначення того, як виникала ця корисна копалина в природі. А саме: із залишків рослин, подібно до торфу, походить і кам'яне вугілля. Освіта його, на думку Ломоносова, було зумовлено кількома чинниками. По-перше, залишки рослинності розкладалися без участі «вільного повітря» (тобто без вільного доступукисню). По-друге, був досить високий температурний режим. А по-третє, зіграла свою роль «тягар покрівлі», тобто підвищений тиск гірської породи. Відбувалося це в незапам'ятні часиколи людство ще не існувало на планеті Земля.

Справи давно минулих днів

У будь-якому разі історія утворення кам'яного вугілля – справа таких далеких днів, що й сучасні вчені можуть будувати лише припущення та припущення, пояснюючи процес. Але сьогодні це досліджено досить точно. І механізми того, як з'являється (освіта його із попередньої сировини), відомі науці.

З торфу

Відходи вищих рослин поступово перетворюються на торф'яні маси, які накопичуються на болотистих місцевостях і заростають іншими рослинами, поступово йдучи у глибину. Перебуваючи на глибині, торфовища постійно змінюють свій хімічний склад(Складніші сполуки перетворюються на простіші, розпадаються). Частина з них буває розчинена у воді та вимивається, а частина переходить у газоподібний стан. Так виникає метан та вуглекислота на болотах, що дають характерний запах повітря у цих безлюдних місцях. Важливу функцію в цьому процесі виконують грибки та бактерії, які сприяють подальшому розкладанню тканини загиблих рослин.

Вуглеці

Згодом у процесі видозмін, що відбуваються, в торфовищах накопичуються найбільш стійкі вуглеводневі сполуки. Оскільки все це насичення торф'яних мас вуглеводнем здійснюється практично без доступу до них кисню, вуглець не перетворюється на газ і не випаровується. Відбувається ізоляція від доступу повітря та одночасне насичення при посиленні впливу тиску: з торфу виникає кам'яне вугілля. Освіта його триває сотні тисячоліть, цей процес не такий швидкий! На думку вчених, більша частинанинішніх запасів і вугільних пластів виникла в палеозої, тобто понад 300 мільйонів років тому.

Але це ще не все!

Природа розпорядилася так, що антрацит, сам по собі найбільш щільне вугілля з високим вмістом вуглецю (95 і вище відсотків), не є кінцевою стадією перетворень, що відбуваються з залишками рослин навколишньому середовищі. Шунгіт - речовина, що утворюється з вугілля за ще більш жорстких умов. Графіт виникає за високих температурахіз цього ж матеріалу. А якщо додати ще й супервисокий тиск, то утворюється алмаз, найміцніша речовина, яка має і промислову, і художню цінність для всього людства.

Але слід пам'ятати: як не дивно, всі ці, на перший погляд, різні речовини- від рослин до алмазів - складаються з речовини вуглецю, тільки з різною структуроюна молекулярному рівні!

Освіта та значення кам'яного вугілля

Не можна переоцінити значення кам'яного вугілля у розвиток промисловості та загалом всієї людської культури Землі. А сфера його застосування дуже широка. Не кажучи про те, що вугілля - це чудове паливо, що застосовується для обігріву житла, топки печей у промисловості, вироблення електроенергії, з кам'яного вугілля ще й видобувають дуже багато речовин, необхідних людям. Сірка і ванадій, цинк і свинець, германій - все це дає людству цю корисну копалину.

Вугілля використовується для плавки металу, сталі, чавуну. Продукти спалювання вугілля – у виробництві деяких будівельних матеріалів. При спецобробці викопного з нього одержують бензол, що використовується у виробництві лаків та розчинників. будівельного матеріалуяк лінолеум. Зі зрідженого особливими технологіямивугілля виходить рідке паливо для механізмів. Вугілля є вихідною сировиною для виробництва графіту та технічних алмазів, а всього на основі цього природного матеріалувиготовляють понад чотириста продуктів для промисловості та сфери обслуговування.

Природознавство у школі: утворення кам'яного вугілля

Для дітей при проходженні відповідної теми у середніх класах рекомендується в доступній формі розповісти про утворення вугілля у природі. Слід повідомити, як довго триває цей процес. Описуючи утворення кам'яного вугілля коротко, потрібно наголосити на значенні його для розвитку промисловості та прогресу в сучасних і історичних умовах, Скласти план повідомлення, яке робитимуть учні самостійно.