Реферат кам'яне вугілля - наукова бібліотека
Два десятиліття поспіль вугілля знаходився в тіні нафтового буму. гори не
котра знаходила збут вугілля росли в небо. Закривалися численні шахти, сотні
тисяч гірників втрачали своє робоче місце. Район Аппалачів США, колись
квітучий вугільний басейн. перетворився в один з найбільш похмурих районів
лих. Безладний, що проходить під натиском монополій перехід на
дешеву, імпортовану - в основному з Близького Сходу - нафта прирік вугілля
на роль "попелюшки", позбавленої майбутнього. Однак це не відбулося в ряді країн,
в тому числі і в колишньому СРСР, які враховували переваги енергоструктури,
спирається на національні ресурси.
Вугільні запаси розосереджені по всьому світу. Більшість промислових країн
ними не обділений. Землю оперізують дві багаті вугільні зони. одна
простягається через країни колишнього СРСР, через Китай, Північну Америку до
Центральної Європи. Інша, більш вузька і менш багата, йде від Південної
Бразилії через Південну Африку в Східну Австралію. найбільш значні
поклади кам'яного вугілля знаходяться в країнах колишнього СРСР, США і Китаї.
Кам'яне вугілля домінує на заході Європи. Головні кам'яновугільні басейни
в Євразії: Південний Уельс, Валансьєн-Льєж, Саарського-Лотаргінскій, Рурський,
Астурійський, Кизеловский, Донецький, Таймирський, Тунгуський, Південно-Якутський,
Фуньшуньскій; в Африці: Джерада, Абадла, Енугу, Уанки, Вітбанк; в Австралії:
Велика Синкліналь, Новий Південний Уельс; в Північній Америці: Грін-Рівер, Юннта,
Сан-Хуан-Рівер, Західний, Іллінойський, Аппалачский, Сабінас, Техаський,
Пенсільванський; в Південній Америці: Карара, Хунін, Санта-Катаріна, Консепсьон.
На Україні слід відзначити Львівсько-Волинський басейн і багатий
Вугілля - це залишки рослин, загиблих не один мільйон років тому, гниття
яких було перервано в результаті припинення доступу повітря. Тому вони не
змогли віддати в атмосферу відібраний у неї вуглець. Доступ повітря припинявся
особливо різко там, де болота і заболочені ліси опускалися в результаті
тектонічних зрушень і зміни кліматичних умов і покривалися зверху
іншими речовинами. При цьому рослинні останки перетворювалися під впливом
бактерій і грибів (углефіцірованная) в торф і далі в буре вугілля, кам'яне
вугілля, антрацит і графіт. По складу основного компонента - органічного
речовини вугілля поділяються на три генетичні групи: гумоліти, сапропеліти,
сапрогумоліти. Переважають гумоліти, вихідним матеріалом яких з'явилися
залишки вищих наземних рослин. Відкладення їх відбулося переважно в
болотах, займали нице узбережжі морів, заток, лагун, прісноводних
басейнів. Накопичення рослинний матеріал в результаті біохімічного
розкладання перероблявся в торф, при цьому значний вплив надавали
вугіллі коливається від 75 до 90 відсотків. Точний склад обумовлюється
місцерозташуванням та умовами перетворення вугілля. мінеральні домішки
знаходяться або в тонкодисперсном стані в органічній масі, або у вигляді
найтонших прошарків і лінз, а також кристалів і конрецій. джерелом
мінеральних домішок в копалин их вугіллі можуть бути неорганічні частини
рослин - углеобразователей, мінеральні новоутворення, що випадають з
розчинів вод, циркулюючих в торф'яниках і т.д. Склад мінеральних домішок -
кварц, глинисті мінерали, польові шпати, пірит, марказит, карбонати та інші
Велика частина мінеральний домішок при спалюванні перетворюється в золу.
В результаті тривалого впливу підвищених температур і тиску буре
вугілля перетворюються в кам'яне вугілля, а останні - в антрацити. незворотний
процес поступової зміни хімічного складу, фізичних і
технологічних властивостей органічної речовини на стадії перетворення від бурих
вугілля до антрацитів носить назву метаморфізму вугілля. структурно
молекулярна перебудова органічної речовини при метаморфізмі
супроводжується послідовним підвищенням у вугіллі відносного змісту
вуглецю, зниженням вмісту кисню, виходу летких речовин; змінюються
оптичні, електрично і ін. фізичні властивості. Кам'яне вугілля на середніх
стадіях метаморфізму набувають спекающие властивості - здатність
геліфіцірованних і ліпоїдних компонентів органічної речовини переходити
при нагріванні в певних умовах в пластичний стан і
утворювати пористий моноліт - кокс. У зонах аерації і активної дії
підземних вод поблизу поверхні Землі вугілля піддаються окисленню. По своєму
впливу на хімічний склад і фізичні властивості окислювання має
зворотну спрямованість порівняно з метаморфізмом. вугілля втрачає
властивості міцності і спекаемость; в ньому зростає відносне
і зольність, різко знижується теплота згоряння. Глибина окислення копалин
вугілля в залежності від сучасного і древнього рельєфу, положення дзеркала
грунтових вод, характеру кліматичних умов, речового складу та
метаморфізму коливається від 0 до 100 метрів по вертикалі.
Питома вага кам'яного вугілля 1,2 - 1,5 г / см3, теплота згоряння 35000
кДж / кг. Кам'яне вугілля вважається придатним для технологічного використання
якщо після згоряння зола становить 30% або менше. примітивна видобуток
викопного вугілля відома з найдавніших часів (Китай, Греція). істотну
роль в якості палива вугілля стало грати в Англії в 17 столітті. становлення
вугільної промисловості пов'язане з використанням вугілля, як коксу при виплавці
чавуну. Починаючи з 19 століття великий споживач вугілля - транспорт. Основні
напрямку промислового використання вугілля. виробництво електроенергії,
металургійного коксу, спалювання в енергетичних цілях, отримання при
хімічної переробки різноманітних (до 300 найменувань) продуктів.
Зростає споживання вугілля для отримання високовуглецевих вуглеграфітових
конструкційних матеріалів, гірського воску, пластичних мас, синтетичного,
рідкого і газоподібного висококалорійного палива, ароматичних продуктів
шляхом гідрогенізації, високо азотистих кислот для добрив. одержуваний з
кам'яного вугілля кокс, необхідний у великих кількостях металургійної
Отримання коксу здійснюється на коксохімічних заводах. Кам'яне вугілля
піддається сухій перегонці (коксування) шляхом нагрівання в спеціальних
коксових печах без доступу повітря до температури
С. При цьому виходить кокс - тверде пористе речовина. Крім коксу при сухій
перегонці кам'яного вугілля утворюються також леткі продукти, при охолодженні
яких до 25-75 С утворюється кам'яновугільна смола, аміачна вода і
газоподібні продукти. Кам'яновугільна смола піддається фракційної
перегонці, в результаті чого отримують кілька фракцій:
- легке масло (температура кипіння до 170 С) в ньому міститься
ароматичні вуглеводні (бензол, толуол, кислоти та ін. речовини;
- середнє масло (температура кипіння 170-230 С). Це феноли, нафталін;
- важке масло (температура кипіння 230-270 С). Це нафталін і його
- антраценовое масло - антрацен, фенатрен і ін.
До складу газоподібних продуктів (коксового газу) входять бензол, толуол,
ксіоли, фенол. аміак та інші речовини. З коксового газу після очищення від
аміаку, сірководню та ціаністих з'єднань витягують сирий бензол, з
якого виділяють окремі вуглеводні і ряд інших цінних речовин.
Аморфний вуглець у вигляді кам'яного вугілля, а також багато з'єднань вуглеці
грають найважливішу роль в сучасному житті як джерела отримання різних
видів енергії. При згорянні вугілля виділяється тепло, яке використовується для
опалення, виготовлення їжі та для багатьох виробничих процесів. Велика
ж частина одержуваного тепла перетворюється в інші види енергії і витрачається
на вчинення механічної роботи.
Кам'яне вугілля - тверде пальне, корисна копалина рослинного
походження. Він являє собою щільну породу чорного, іноді темно-
сірого кольору з блискучою матовою поверхнею. Містить 75-97% вуглецю, 1,5
5,7% водню, 1,5-15% кисню, 0,5-4% сірки, до 1,5% азоту, 2-45% летких
речовин, кількість вологи коливається від 4 до 14%. Вища теплота згоряння,
розрахована на вологу беззольную масу кам'яного вугілля не менше 238МДж / кг.
Кам'яне вугілля утворюється з продуктів розкладання органічних речовин вищих
рослин, що зазнали змін в умовах тиску різних порід земної
кори і під впливом температури. Зі зростанням ступеня метаморфізму в
зменшує кількість кисню, водню, летких речовин. змінюється також
теплота згоряння вугілля.
Характерні фізичні властивості кам'яного вугілля:
- щільність (г / см3) - 1,28-1,53;
- механічна міцність (кг / см2) - 40-300;
- питома теплоємність С (Ккал / г град) - 026-032;
- коефіцієнт заломлення світла - 1,82-2,04.
Найбільші за обсягом видобутку родовища кам'яного вугілля в світі це
Тунгуський, Кузнецький, Печорський басейни - вУкаіни; Карагандинський - в
Казахстані; Аппалачский і Пенсільванський басейни - в США; Рурський - в
Німеччині; Великий Хуанхе - в Китаї; Південно-уельскою - у Великобританії;
Валансьєн - у Франції та ін.
Застосування кам'яного вугілля різноманітне. Він використовується як побутове,
енергетичне паливо, сировину для металургійної та хімічної
промисловості, а також для вилучення з нього рідкісних і розсіяних елементів.
Вугільна, коксохімічна промисловість, галузі важкої промисловості
здійснюють переробку кам'яного вугілля методом коксування. Коксованіе-
промисловий метод переробки вугілля шляхом нагрівання до 950-1050 С без
доступу повітря. Основинмі коксохімічні продуктами є: коксовий
газ, продукти переробки сирого бензолу, кам'яновугільної смоли, аміаку.
З коксового газу вуглеводні витягують промиванням в скрубберах рідкими
поглинальні маслами. Після відгону від масла, разгонки з фракції, очищення
і повторної ректифікації отримують чисті товарні продукти, як-то: бензол,
толуол, ксилоли та ін. З ненасичених сполук, що містяться в сирому
бензолі, отримують кумаронові смоли, які використовуються для виробництва лаків,
фарб, лінолеуму і в гумової промисловості. Перспективним сировиною є
також циклопентадієн, який також отримують з кам'яного вугілля. кам'яний
вугілля - сировина для отримання нафталіну та інших індивідуальних ароматичних
вуглеводнів. Найважливішими продуктами переробки є пірідіновиє
підстави та феноли.
Шляхом переробки в загальній складності можна отримати більше 400 різних
продуктів, вартість яких, в порівнянні, з вартістю самого вугілля,
зростає в 20-25 разів, а побічні продукти, одержувані на коксохімічних
заводах, перевершують вартість самого коксу.
Дуже перспективним є спалювання (гідрогенізація) вугілля з утворенням
рідкого палива. Для виробництва 1 т нафти витрачається 2-3т кам'яного вугілля.
З кам'яного вугілля отримують штучний графіт. Використовуються вони в якості
неорганічної сировини. При переробці кам'яного вугілля з нього в промислових
масштабах витягають ванадій, германій, сірку, галій, молібден, цинк, свинець.
Зола від спалювання вугілля, відходи видобутку і переробки використовуються в
виробництві будматеріалів, кераміки, вогнетривкої сировини, глинозему,
абразивів. З метою оптимального використання вугілля виробляється його
збагачення (видалення мінеральних домішок).
Кам'яне вугілля містить до 97% вуглецю, можна сказати, лежить в основі всіх
вуглеводнів, тобто в їх основі лежать атоми вуглецю. часто доводиться
зустрічатися з аморфним вуглецем у вигляді вугілля. За будовою аморфний вуглець -
це той же графіт, але в стані найтоншого подрібнення. практичне
застосування аморфних форм вуглецю різноманітно. Кокс і вугілля - як
відновник в металургії при виплавці заліза.
Як видно з наведеного реферативного огляду кам'яне вугілля є
невід'ємною частиною нашої життєдіяльності. вельми різноманітне застосування
практично у всіх галузях народного господарства кам'яного вугілля передбачає
і подальше його видобуток і переробку.
Список використаної літератури:
1. Н.Л.Глінка. Загальна хімія. Вид-во «Хімія», 1972.-712 с.
3. Коротка хімічна енциклопедія. М. Сов.енціклопедія. 1967. - 1184 с.
4. Е.Гроссе, Х.Вайсмантель. Хімія для допитливих. Л. Хімія, 1987. -
5. В.Д.Войлошніков, І.А.Войлошнікова. Книга про корисні копалини. М.