Dieser Artikel präsentiert Informationen über ein interessantes Sedimentgestein, das eine Quelle von großer wirtschaftlicher Bedeutung ist. Diese in ihrer Geschichte erstaunliche Rasse wird „Kohle“ genannt. Seine Ausbildung ist recht interessant. Es ist anzumerken, dass dieses Gestein, obwohl es weniger als ein Prozent aller auf der Erde vorkommenden Sedimentgesteine ausmacht, in vielen Bereichen des menschlichen Lebens von großer Bedeutung ist.
allgemeine Informationen
Wie entstand Kohle? Seine Entstehung umfasst viele Prozesse, die in der Natur vorkommen.
Kohle entstand vor etwa 350 Millionen Jahren auf der Erde. Um es einfach auszudrücken: Es geschah auf folgende Weise. Baumstämme, die zusammen mit anderer Vegetation ins Wasser fielen, bildeten nach und nach riesige Schichten organischer, unzersetzter Masse. Der begrenzte Sauerstoffzugang verhinderte, dass sich diese Masse zersetzte und verrottete, so dass sie unter ihrem eigenen Gewicht immer tiefer sank. Durch die Verschiebung der Schichten der Erdkruste gelangten diese Schichten lange Zeit in beträchtliche Tiefen, wo diese Masse unter dem Einfluss erhöhter Temperaturen und hohem Druck in Kohle umgewandelt wurde.
Im Folgenden werden wir uns die Entstehung der Kohle genauer ansehen, deren Entstehung sehr interessant und merkwürdig ist.
Arten von Kohle
Moderne Kohlevorkommen auf der Welt produzieren verschiedene Typen harte Kohle:
1. Anthrazit. Dies sind die härtesten Sorten, die aus großen Tiefen abgebaut werden und die höchste Verbrennungstemperatur aufweisen.
2. Kohle. Viele seiner Sorten werden im Tagebau und in Bergwerken abgebaut. Dieser Typ kommt in den Bereichen menschlicher Tätigkeit am häufigsten vor.
3. Braunkohle. Dies ist die jüngste aus Torfrückständen gebildete Art und weist die niedrigste Verbrennungstemperatur auf.
Alle aufgeführten Kohleformen kommen in Schichten vor, und die Orte ihrer Ansammlung werden Kohlebecken genannt.
Theorien zur Entstehung der Kohle
Was ist Steinkohle? Vereinfacht gesagt handelt es sich bei diesem Sedimentgestein um die im Laufe der Zeit angesammelten, verdichteten und verarbeiteten Pflanzen.
Es gibt zwei Theorien, von denen die populärere diejenige ist, die von vielen Geologen vertreten wird. Es ist wie folgt: Die Pflanzen, aus denen Kohle besteht, sammelten sich über viele tausend Jahre in großen Torf- oder Süßwassersümpfen an. Diese Theorie geht vom Wachstum der Vegetation an der Fundstelle von Gesteinen aus und wird als „autochthon“ bezeichnet.
Eine andere Theorie basiert auf der Tatsache, dass die Kohleflöze aus von anderen Orten übertragenen Anlagen entstanden sind, die unter Überschwemmungsbedingungen an einem neuen Standort abgelagert wurden. Mit anderen Worten: Die Holzkohle stammte aus den übertragenen Pflanzenresten. Die zweite Theorie heißt allochthon.
In beiden Fällen sind Pflanzen die Quelle der Kohlebildung.
Warum brennt dieser Stein?
Basic Chemisches Element in einer Ecke mit nützliche Eigenschaften, - Kohlenstoff.
Abhängig von den Entstehungsbedingungen, Prozessen und dem Alter der Flöze enthält jede Kohlelagerstätte ihren eigenen spezifischen Kohlenstoffanteil. Dieser Indikator bestimmt die Qualität des natürlichen Brennstoffs, da der Grad der Wärmeübertragung in direktem Zusammenhang mit der Menge an Kohlenstoff steht, der bei der Verbrennung oxidiert wird. Je höher der Heizwert eines Gesteins ist, desto besser eignet es sich als Wärme- und Energiequelle.
Was ist Kohle für Menschen auf der ganzen Welt? Erstens ist es der beste Kraftstoff, der für verschiedene Lebensbereiche geeignet ist.
Über Fossilien in Kohle
In Kohle gefundene fossile Pflanzenarten stützen die autochthone Ursprungstheorie nicht. Warum? Beispielsweise könnten Bärenmoose und Riesenfarne, die für die Kohlevorkommen von Pennsylvania charakteristisch sind, in sumpfigen Bedingungen wachsen, während andere fossile Pflanzen desselben Beckens (Nadelbaum oder Riesenschachtelhalm usw.) eher trockene Böden als sumpfige Orte bevorzugten. Es stellt sich heraus, dass sie irgendwie an diese Orte gebracht wurden.
Wie ist Kohle entstanden? Bildung in der Natur ist erstaunlich. In der Kohle finden sich häufig Meeresfossilien: Weichtiere, Fische und Brachiopoden (oder Brachiopoden). Kohleflöze enthalten auch Kohlekugeln (runde, zerknitterte Massen perfekt erhaltener fossiler Pflanzen und Tiere, einschließlich Meerestiere). Beispielsweise findet man den kleinen Meereswurm häufig an Pflanzen in den Kohlen Nordamerikas und Europas. Sie gehören zur Karbonzeit.
Das Vorkommen von Meerestieren, die mit nichtmarinen Pflanzen durchsetzt sind, in Kohlesedimentgesteinen lässt darauf schließen, dass sie sich während der Bewegung vermischten. Bevor schließlich Kohle entstand, fanden in der Natur erstaunliche und langwierige Prozesse statt. Seine Entstehung auf diese Weise bestätigt die allochthone Theorie.
Erstaunliche Funde
Die interessantesten Funde in den Kohleschichten sind senkrecht liegende Baumstämme. Sie durchqueren oft riesige Gesteinsschichten senkrecht zum Kohleflöz. Bäume in solch aufrechter Position findet man häufig in Flözen, die mit Kohlevorkommen verbunden sind, und etwas seltener in der Kohle selbst. Über die Bewegung von Baumstämmen sind viele der Meinung.
Das Erstaunliche ist, dass sich Sedimente so schnell ansammeln mussten, um diese Bäume zu bedecken, bevor sie verfielen (verrotteten) und fielen.
Das ist schön interessante Geschichte Bildung eines Gesteins namens Kohle. Die Bildung solcher Schichten im Erdinneren ist Anlass für weitere Forschungen auf der Suche nach Antworten auf zahlreiche Fragen.
Wo sind die Klumpen in der Kohle?
Beeindruckend äußeres Merkmal Kohle ist der Inhalt riesiger Blöcke. Diese großen Blöcke werden seit mehr als hundert Jahren in den Kohleflözen vieler Lagerstätten gefunden. Das durchschnittliche Gewicht von 40 Blöcken, die aus dem Kohlerevier in West Virginia gesammelt wurden, betrug etwa 12 Pfund, und der größte wog 161 Pfund. Darüber hinaus handelte es sich bei vielen von ihnen um metamorphes oder vulkanisches Gestein.
Der Forscher Price schlug vor, dass sie aus der Ferne zum Kohlerevier in Virginia gereist sein könnten und sich dort in die Wurzeln der Bäume eingearbeitet hätten. Und diese Schlussfolgerung stützt auch das allochthone Modell der Kohleentstehung.
Abschluss
Viele Studien beweisen die Wahrheit der allochthonen Theorie der Kohleentstehung: Das Vorhandensein von Überresten von Land- und Meerestieren und -pflanzen impliziert deren Bewegung.
Studien haben außerdem gezeigt, dass die Metamorphose dieses Gesteins keine lange Zeit (Millionen Jahre) der Einwirkung von Druck und Hitze erfordert – es kann auch durch schnelle Erwärmung entstehen. Und die vertikal in den Kohlesedimenten stehenden Bäume bestätigen die relativ schnelle Ansammlung von Vegetationsresten.
Anthrazit ist die älteste fossile Kohle, Kohle ist die am häufigsten vorkommende hochgradig Verkohlung.
Es zeichnet sich durch hohe Dichte und Glanz aus. Enthält 95 % Kohlenstoff. Es wird als fester hochkalorischer Brennstoff (Brennwert 6800-8350 kcal/kg) verwendet.
Kohle
Kohle- Sedimentgestein, das ein Produkt tiefgreifender Zersetzung von Pflanzenresten (Baumfarne, Schachtelhalme und Bärlauch sowie die ersten Gymnospermen) ist. Die meisten Kohlevorkommen entstanden im Paläozoikum, überwiegend im Karbon, vor etwa 300–350 Millionen Jahren.
Von chemische Zusammensetzung Kohle ist eine Mischung aus hochmolekularen polyzyklischen aromatischen Verbindungen mit einem hohen Massenanteil an Kohlenstoff sowie Wasser und flüchtigen Stoffen mit geringen Mengen mineralischer Verunreinigungen, die beim Verbrennen von Kohle Asche bilden. Fossile Kohlen unterscheiden sich voneinander durch das Verhältnis ihrer Bestandteile, das ihre Verbrennungswärme bestimmt. Eine Reihe organischer Verbindungen, aus denen Kohle besteht, haben krebserregende Eigenschaften. Der Kohlenstoffgehalt in Steinkohle liegt je nach Sorte zwischen 75 % und 95 %.
Braunkohle
Braunkohle- Feste fossile Kohle, hergestellt aus Torf, enthält 65-70 % Kohlenstoff, hat eine braune Farbe und ist die jüngste fossile Kohle. Es wird sowohl als lokaler Brennstoff als auch als chemischer Rohstoff verwendet.
Kohlebildung
Für die Bildung von Kohle ist eine reichliche Ansammlung von Pflanzenmasse erforderlich. In alten Torfmooren, beginnend mit der Devonzeit, angesammelt organische Substanz, aus dem ohne Zugang zu Sauerstoff fossile Kohlen entstanden. Die meisten kommerziellen Vorkommen fossiler Kohle stammen aus dieser Zeit, es gibt jedoch auch jüngere Vorkommen. Das Alter der ältesten Kohlen wird auf etwa 350 Millionen Jahre geschätzt.
Kohle entsteht, wenn sich verrottendes Pflanzenmaterial schneller ansammelt, als es bakteriell zersetzt werden kann. Ein ideales Umfeld dafür wird in Sümpfen geschaffen, wo stehendes, sauerstoffarmes Wasser die lebenswichtige Aktivität von Bakterien verhindert und so die Pflanzenmasse vor der völligen Zerstörung schützt. In einem bestimmten Stadium des Prozesses verhindern die dabei freigesetzten Säuren eine weitere bakterielle Aktivität. Das ist wie Torf- das Ausgangsprodukt für die Kohlebildung. Wird er dann unter anderen Ablagerungen vergraben, erfährt der Torf eine Verdichtung und wird unter Verlust von Wasser und Gasen in Kohle umgewandelt.
Unter dem Druck von 1 km dicken Sedimentschichten wird aus einer 20 Meter dicken Torfschicht eine 4 Meter dicke Schicht Braunkohle gewonnen. Wenn die Vergrabungstiefe des Pflanzenmaterials 3 Kilometer erreicht, verwandelt sich dieselbe Torfschicht in eine 2 Meter dicke Kohleschicht. In größerer Tiefe, etwa 6 Kilometern, und bei höherer Temperatur wird aus einer 20 Meter dicken Torfschicht eine 1,5 Meter dicke Anthrazitschicht.
Nachgewiesene Kohlereserven
| Ein Land | Kohle | Braunkohle | Gesamt | % |
|---|---|---|---|---|
| USA | 111338 | 135305 | 246643 | 27,1 |
| Russland | 49088 | 107922 | 157010 | 17,3 |
| China | 62200 | 52300 | 114500 | 12,6 |
| Indien | 90085 | 2360 | 92445 | 10,2 |
| Australische Union | 38600 | 39900 | 78500 | 8,6 |
| Südafrika | 48750 | 0 | 48750 | 5,4 |
| Kasachstan | 28151 | 3128 | 31279 | 3,4 |
| Ukraine | 16274 | 17879 | 34153 | 3,8 |
| Polen | 14000 | 0 | 14000 | 1,5 |
| Brasilien | 0 | 10113 | 10113 | 1,1 |
| Deutschland | 183 | 6556 | 6739 | 0,7 |
| Kolumbien | 6230 | 381 | 6611 | 0,7 |
| Kanada | 3471 | 3107 | 6578 | 0,7 |
| Tschechien | 2094 | 3458 | 5552 | 0,6 |
| Indonesien | 740 | 4228 | 4968 | 0,5 |
| Türkei | 278 | 3908 | 4186 | 0,5 |
| Madagaskar | 198 | 3159 | 3357 | 0,4 |
| Pakistan | 0 | 3050 | 3050 | 0,3 |
| Bulgarien | 4 | 2183 | 2187 | 0,2 |
| Thailand | 0 | 1354 | 1354 | 0,1 |
| Nordkorea | 300 | 300 | 600 | 0,1 |
| Neuseeland | 33 | 538 | 571 | 0,1 |
| Spanien | 200 | 330 | 530 | 0,1 |
| Zimbabwe | 502 | 0 | 502 | 0,1 |
| Rumänien | 22 | 472 | 494 | 0,1 |
| Venezuela | 479 | 0 | 479 | 0,1 |
| Gesamt | 478771 | 430293 | 909064 | 100,0 |
Kohle in Russland
Arten von Kohle
In Russland unterscheidet man je nach Metamorphosestadium: Braunkohle, Steinkohle, Anthrazit und Graphit. Interessanterweise gibt es in westlichen Ländern eine etwas andere Klassifizierung: Braunkohle, subbituminöse Kohlen, bituminöse Kohlen, Anthrazite und Graphite.
- Braunkohle. Sie enthalten viel Wasser (43 %) und haben daher einen geringen Brennwert. Darüber hinaus enthalten sie eine große Anzahl flüchtiger Stoffe (bis zu 50 %). Sie entstehen aus abgestorbenen organischen Rückständen unter dem Druck der Belastung und unter dem Einfluss erhöhter Temperatur in Tiefen von etwa einem Kilometer.
- Steinkohlen. Sie enthalten bis zu 12 % Feuchtigkeit (3-4 % intern) und haben daher einen höheren Brennwert. Sie enthalten bis zu 32 % flüchtige Stoffe und sind daher gut entzündlich. Entstanden aus Braunkohle in einer Tiefe von etwa 3 Kilometern.
- Anthrazit. Fast vollständig (96 %) bestehen aus Kohlenstoff. Sie haben den höchsten Heizwert, entzünden sich aber schlecht. Sie entstehen aus Kohle unter Druck- und Temperaturanstieg in Tiefen von etwa 6 Kilometern. Hauptsächlich in der chemischen Industrie eingesetzt
Geschichte des Kohlebergbaus in Russland
Die Entstehung der Kohleindustrie in Russland geht auf das erste Viertel des 19. Jahrhunderts zurück, als die wichtigsten Kohlebecken bereits entdeckt wurden.
Dynamik der Produktionsmengen fossiler Kohle in Russisches Reich kann gesehen werden.
Kohlereserven in Russland
Russland verfügt über 5,5 % (warum so ein Unterschied zum Prozentsatz der nachgewiesenen Kohlereserven für 2006? – weil der größte Teil davon nicht für die Entwicklung geeignet ist – Sibirien und Permafrost) der weltweiten Kohlereserven, das sind mehr als 200 Milliarden Tonnen. Davon sind 70 % Braunkohlereserven.
- Im Jahr 2004 wurden in Russland 283 Millionen Tonnen Kohle gefördert. 76,1 Millionen Tonnen wurden exportiert.
- Im Jahr 2005 wurden in Russland 298 Millionen Tonnen Kohle gefördert. 79,61 Millionen Tonnen wurden exportiert.
In Russland herrschte im Jahr 2004 ein Mangel an Kokskohle der Sorten Zh und K in Höhe von mindestens 10 Millionen Tonnen (VUHIN-Schätzung), was auf die Stilllegung von Bergbauanlagen in Workuta und Kuzbass zurückzuführen war.
Die größten vielversprechenden Einlagen
Elga-Feld(Sacha). Gehört zur OAO Mechel. Das vielversprechendste Objekt für die offene Entwicklung liegt im Südosten der Republik Sacha (Jakutien), 415 km östlich der Stadt Neryungri. Die Lagerstättenfläche beträgt 246 km². Die Ablagerung ist eine sanfte brachysynklinale asymmetrische Falte. Die Lagerstätten des Oberjura und der Unterkreide sind kohlehaltig. Die wichtigsten Kohleflöze beschränken sich auf die Lagerstätten der Formationen Neryungri (6 Flöze, 0,7–17 m dick) und Undyktan (18 Flöze, ebenfalls 0,7–17 m dick). Die meisten Kohleressourcen sind in vier Schichten y4, y5, n15, n16 konzentriert, die normalerweise eine komplexe Struktur aufweisen. Die Kohlen sind größtenteils halbglänzend, linsenförmig und haben einen sehr hohen Gehalt an der wertvollsten Komponente – Vitrinit (78–98 %). Je nach Metamorphosegrad gehören Kohlen zum Stadium III (Fett). Kohlesorte Zh, Gruppe 2Zh. Kohlen haben einen mittleren und hohen Aschegehalt (15–24 %), einen niedrigen Schwefelgehalt (0,2 %), einen niedrigen Phosphorgehalt (0,01 %), eine gute Sinterung (Y = 28–37 mm) und einen hohen Heizwert (28 MJ/). kg). Elga-Kohle kann nach den höchsten Weltstandards angereichert werden und hochwertige Kokskohle für den Export erhalten. Die Lagerstätte wird durch mächtige (bis zu 17 Meter) flache Flöze mit Ablagerungen geringer Mächtigkeit (Abraumverhältnis - etwa 3 Kubikmeter pro Tonne Rohkohle) dargestellt, was für die Organisation des Tagebaus sehr vorteilhaft ist.
Elegste Einzahlung(Tyva) verfügt über Reserven von etwa 1 Milliarde Tonnen Kokskohle der seltenen Sorte „Zh“ (die Gesamtreserven werden auf 20 Milliarden Tonnen geschätzt). 80 % der Reserven befinden sich in einer Schicht mit einer Dicke von 6,4 m (die besten Minen in Kusbass arbeiten in Schichten mit einer Dicke von 2 bis 3 m, in Workuta wird Kohle aus Schichten mit einer Dicke von weniger als 1 m abgebaut). Nach Erreichen der Auslegungskapazität bis 2012 wird Elegest voraussichtlich jährlich 12 Millionen Tonnen Kohle produzieren. Die Lizenz für die Entwicklung von Elegest-Kohle gehört der Yenisei Industrial Company, die Teil der United Industrial Corporation (OPK) ist. Am 22. März 2007 genehmigte die Regierungskommission für Investitionsprojekte der Russischen Föderation die Umsetzung von Bauprojekten Eisenbahnlinie„Kyzyl-Kuragino“ im Zusammenhang mit der Entwicklung der Mineralressourcenbasis der Republik Tuwa.
Die größten russischen Kohleproduzenten
Kohlevergasung
Diese Richtung der Kohlenutzung ist mit ihrer sogenannten „nichtenergetischen“ Nutzung verbunden. Die Rede ist von der Verarbeitung von Kohle zu anderen Brennstoffen (z. B. zu Brenngas, Mitteltemperaturkoks etc.), die der Gewinnung von Wärmeenergie daraus vorausgeht oder diese begleitet. Beispielsweise wurden in Deutschland während des Zweiten Weltkriegs Kohlevergasungstechnologien aktiv zur Herstellung von Kraftstoffen eingesetzt. In Südafrika werden im SASOL-Werk mit der Technologie der Schichtvergasung unter Druck, deren erste Entwicklungen in den 30er und 40er Jahren des 20. Jahrhunderts auch in Deutschland durchgeführt wurden, derzeit mehr als 100 Arten von Produkten aus Braun hergestellt Kohle. (Dieser Vergasungsprozess wird auch als „Lurgi-Prozess“ bezeichnet.)
In der UdSSR wurden insbesondere Kohlevergasungstechnologien am Forschungs- und Designinstitut für die Entwicklung des Kansk-Achinsk-Kohlenbeckens (KATEKNIIugol) aktiv entwickelt, um die Effizienz der Nutzung von Kansk-Achinsk-Braunkohle zu steigern. Die Mitarbeiter des Instituts entwickelten eine Reihe einzigartiger Technologien zur Verarbeitung aschearmer Braun- und Steinkohlen. Diese Kohlen können anfällig sein Energietechnische Verarbeitung in wertvolle Produkte wie z Koks mittlerer Temperatur, das in einer Reihe metallurgischer Prozesse als Ersatz für klassischen Koks dienen kann, brennbares Gas, geeignet zum Beispiel für die Verbrennung in Gaskesseln als Ersatz für Erdgas, und Synthesegas, das zur Herstellung synthetischer Kohlenwasserstoffkraftstoffe verwendet werden kann. Die Verbrennung von Brennstoffen, die bei der energietechnischen Verarbeitung von Kohle entstehen, führt zu einem deutlichen Zugewinn an Schadstoffemissionen im Vergleich zur Verbrennung der ursprünglichen Kohle.
Nach dem Zusammenbruch der UdSSR wurde KATEKNIIugol liquidiert und die Mitarbeiter des Instituts, die sich mit der Entwicklung von Kohlevergasungstechnologien beschäftigten, gründeten ihr eigenes Unternehmen. 1996 wurde in Krasnojarsk (Territorium Krasnojarsk, Russland) eine Anlage zur Verarbeitung von Kohle zu Sorptionsmittel und Brenngas gebaut. Die Anlage basiert auf der patentierten Technologie der geschichteten Kohlevergasung mit umgekehrtem Wind (oder dem umgekehrten Verfahren der geschichteten Kohlevergasung). Diese Anlage ist noch in Betrieb. Aufgrund der außergewöhnlich niedrigen (im Vergleich zu herkömmlichen Kohleverbrennungstechnologien) Indikatoren für schädliche Emissionen liegt es frei in der Nähe des Stadtzentrums. Später wurde auf Basis der gleichen Technologie auch in der Mongolei eine Demonstrationsanlage zur Herstellung von Haushaltsbriketts gebaut (2008).
Es sind einige charakteristische Unterschiede zwischen der Technologie der geschichteten Kohlevergasung mit umgekehrtem Wind und dem Direktvergasungsverfahren zu beachten, von dem eine Variante (Druckvergasung) im SASOL-Werk in Südafrika eingesetzt wird. Brennbares Gas, das im invertierten Prozess erzeugt wird, enthält im Gegensatz zum direkten Prozess keine Kohlepyrolyseprodukte, sodass beim invertierten Prozess keine aufwändigen und teuren Gasreinigungssysteme erforderlich sind. Darüber hinaus ist es im umgekehrten Verfahren möglich, eine unvollständige Vergasung (Karbonisierung) von Kohle zu organisieren. Gleichzeitig entstehen gleichzeitig zwei nützliche Produkte: Mitteltemperaturkoks (Karbonisat) und brennbares Gas. Der Vorteil des Direktvergasungsverfahrens liegt hingegen in der höheren Produktivität. Dies führte in der Zeit der aktivsten Entwicklung der Kohlevergasungstechnologien (erste Hälfte des 20. Jahrhunderts) zu einem nahezu völligen Desinteresse am umgekehrten Prozess der geschichteten Kohlevergasung. Die aktuellen Marktbedingungen sind jedoch so, dass allein die Kosten für Mitteltemperaturkoks, der im umgekehrten Kohlevergasungsverfahren (Karbonisierung) hergestellt wird, es ermöglichen, alle Produktionskosten zu decken. Zugehöriges Produkt – brennbares Gas, das zur Verbrennung in Gaskesseln geeignet ist, um Wärme und/oder elektrische Energie zu gewinnen – in diesem Fall sind die Kosten bedingt gleich Null. Dieser Umstand sorgt für eine hohe Investitionsattraktivität dieser Technologie.
Eine weitere bekannte Technologie zur Vergasung von Braunkohle ist die energietechnische Verarbeitung von Kohle zu Mitteltemperaturkoks und thermischer Energie in einer Anlage mit Wirbelschicht aus Brennstoff. Ein wichtiger Vorteil dieser Technologie ist die Möglichkeit ihrer Umsetzung durch den Umbau von Standard-Kohlekesseln. Gleichzeitig bleibt die Leistung des Kessels hinsichtlich der thermischen Energie auf dem gleichen Niveau. Ein ähnliches Projekt zur Rekonstruktion eines typischen Kessels wurde beispielsweise im Tagebau Berezovsky (Territorium Krasnojarsk, Russland) umgesetzt. Im Vergleich zur Technologie der geschichteten Kohlevergasung zeichnet sich die energietechnische Verarbeitung von Kohle zu Mitteltemperaturkoks im Wirbelbett durch eine deutlich höhere (15-20-fach höhere) Produktivität aus.
„Wie Kohle entstand“ Kurznachricht Die in diesem Artikel vorgestellten Informationen helfen Ihnen, sich auf den Unterricht vorzubereiten und Ihr Wissen zu diesem Thema zu erweitern.
Die Botschaft „Wie Kohle entstand“
Kohle ist ein unersetzliches, erschöpfbares, festes Mineral, das der Mensch bei der Verbrennung zur Erzeugung von Wärme nutzt. Es gehört zu den Sedimentgesteinen.
Was wird zur Bildung von Kohle benötigt?
Erstens: viel Zeit. Wenn sich aus Pflanzen am Boden der Sümpfe Torf bildet, dann gibt es Torf Chemische Komponenten: Pflanzen verrotten, lösen sich teilweise auf oder verwandeln sich in Methan, Kohlendioxid.
Zweitens alle Arten von Pilzen und Bakterien. Sie verursachen Zersetzung Pflanzengewebe. Im Torf beginnt sich eine hartnäckige Substanz namens Kohlenstoff anzusammeln, die mit der Zeit immer mehr zunimmt.
Drittens der Sauerstoffmangel. Wenn es sich im Torf anreicherte, konnte sich keine Kohle bilden und sie verdampfte einfach.
Wie entsteht Kohle in der Natur?
Kohlevorkommen wurden aus einer großen Menge Pflanzenmaterial gebildet. Ideale Bedingungen sind, wenn sich alle diese Pflanzen an einem Ort angesammelt haben und keine Zeit hatten, sich vollständig zu zersetzen. Für diesen Prozess sind Sümpfe am besten geeignet: Das Wasser ist sauerstoffarm und daher ist die lebenswichtige Aktivität von Bakterien unterbrochen.
Nachdem sich die Pflanzenmasse in den Sümpfen angesammelt hat, wird sie, ohne Zeit zu haben, vollständig zu verrotten, durch Bodenablagerungen komprimiert. So entsteht der Ausgangsstoff der Kohle, der Torf. Erdschichten versiegeln es im Boden, ohne Zugang zu Sauerstoff und Wasser. Mit der Zeit verwandelt sich Torf in eine Kohleschicht. Dieser Prozess ist langwierig – ein erheblicher Teil der Kohlereserven wurde vor mehr als 300 Millionen Jahren gebildet.
Und je länger die Kohle in den Erdschichten liegt, desto stärker ist das Fossil der Einwirkung und dem Druck der Tiefenhitze ausgesetzt. In Sümpfen, in denen sich Torf ansammelt, gelangen mit Wasser Sand, Ton und gelöste Stoffe, die sich in Kohle ablagern. Diese Verunreinigungen bilden Zwischenschichten im Mineral und unterteilen es in Schichten. Bei der Reinigung der Kohle bleibt nur Asche zurück.
Es gibt verschiedene Arten von Kohle: Steinkohle, Braunkohle, Braunkohle, Moorkohle, Anthrazit. Heute gibt es weltweit 3,6 Tausend Kohlebecken, die 15 % der Erdoberfläche einnehmen. Die Vereinigten Staaten verfügen über den größten Anteil der weltweiten Fossilienreserven (23 %), gefolgt von Russland (13 %) und China an dritter Stelle (11 %).
Wir hoffen, dass Ihnen der Bericht „Wie die Kohle entstand“ bei der Vorbereitung auf den Unterricht geholfen hat. Und Sie können eine Nachricht zum Thema „Wie Kohle entstand“ hinzufügen, indem Sie das Kommentarformular verwenden.
Der Kohlebergbau als Industriesektor verbreitete sich zu Beginn des 20. Jahrhunderts und ist bis heute eine der ertragreichsten Arten der Gewinnung von Mineralvorkommen. Kohle wird dort abgebaut industrieller Maßstab weltweit.
Entgegen der landläufigen Meinung wird dieses Fossil nicht nur als hochwertiger Brennstoff verwendet. In der Mitte des 20. Jahrhunderts gab der Steinkohlenbergbau der Entwicklung einen starken Impuls wissenschaftliche Forschung zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus Mineralien.
Wo ist Bergbau?
Am meisten großen Ländern, Kohleförderung - China, USA, Indien. In Bezug auf seine Produktion liegt es auf Platz 6 der Weltrangliste, obwohl es in Bezug auf die Reserven unter den ersten drei liegt.
In Russland werden Braunkohle, Steinkohle (einschließlich Kokskohle) und Anthrazit gefördert. Die wichtigsten Kohlebergbauregionen in Russland sind die Region Kemerowo, die Region Krasnojarsk, die Region Irkutsk, Tschita, Burjatien und die Republik Komi. Kohle gibt es im Ural, im Fernen Osten, in Kamtschatka, Jakutien, in den Regionen Tula und Kaluga. In Russland gibt es 16 Kohlebecken. Einer der größten – mehr als die Hälfte der russischen Steinkohle wird dort gefördert.
Wie Kohle abgebaut wird
Abhängig von der Tiefe des Kohleflözes, seiner Fläche, Form, Mächtigkeit, verschiedenen geografischen und Umweltfaktoren ausgewählte Methode des Kohlebergbaus. Zu den wichtigsten Methoden gehören die folgenden:
- Mine;
- Entwicklungen in einem Steinbruch;
- hydraulisch.
Darüber hinaus gibt es den Kohletagebau, sofern das Kohleflöz in einer Tiefe von nicht mehr als hundert Metern liegt. Diese Methode ist jedoch in ihrer Form dem Kohlebergbau im Steinbruch sehr ähnlich.
meine Methode
Diese Methode wird aus großen Tiefen eingesetzt und hat gegenüber dem Kohletagebau einen unbestreitbaren Vorteil: Kohle in großen Tiefen ist von besserer Qualität und enthält praktisch keine Verunreinigungen.
Für den Zugang zu den Kohleflözen werden horizontale oder vertikale Tunnel (Stollen und Minen) gebohrt. Es sind Fälle von Kohlebergbau in einer Tiefe von bis zu 1500 Metern bekannt (Minen Gvardeyskaya, Shakhterskaya-Glubokaya).
Der untertägige Kohlebergbau ist aufgrund einer Reihe von Gefahren eine der schwierigsten Spezialisierungen:
- Ständige Gefahr eines Grundwasserdurchbruchs in den Minenschacht.
- Die ständige Gefahr eines Durchbruchs von Begleitgasen in den Minenschacht. Eine besondere Gefahr besteht neben der möglichen Erstickung durch Explosionen und Brände.
- Unfälle durch hohe Temperaturen in großen Tiefen (bis zu 60 Grad), unachtsamen Umgang mit der Ausrüstung usw.
Auf diese Weise werden etwa 36 % der weltweiten Kohlereserven aus dem Erdinneren gefördert, das sind 2625,7 Millionen Tonnen.
offener Weg
Nach ihrer Klassifizierung gehören Erschließungen in einem Steinbruch zur offenen Methode des Kohlebergbaus, da sie kein Bohren von Minen und Stollen in große Tiefen erfordern.
Diese Bergbaumethode besteht darin, Abraum (eine Schicht überschüssigen Gesteins über Kohlevorkommen) zu untergraben und vom Abbaugebiet zu entfernen. Anschließend wird das Gestein mit Hilfe von Baggern, Wasserpistolen, Bulldozern, Brechern, Schleppleinen und Förderbändern zerkleinert und weiterbefördert.
Diese Methode des Kohlebergbaus gilt als weniger sicher als die geschlossene Methode (Bergwerk). Er weist aber auch bestimmte Risikofaktoren auf, die mit dem unvorsichtigen Umgang mit Geräten und großen Fahrzeugen sowie der Möglichkeit einer Vergiftung durch Abgase und Begleitstoffe der Maschinentätigkeit verbunden sind.
Als wesentlicher Nachteil dieser Methode gilt, dass sie großen Schaden anrichtet Umfeld aufgrund der Entfernung großes Gebiet Landschicht und begleitende natürliche Elemente.
Das Tagebauverfahren gilt als eines der am weitesten verbreiteten der Welt – es fördert mehr als 55 % der Kohle pro Jahr, das sind 4102,1 Millionen Tonnen.
Es wurde erstmals in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts in der Sowjetunion eingesetzt. Dabei handelt es sich um den Abbau von Kohle in tiefen Bergwerken, wobei der Transport der Kohle an die Oberfläche mit Hilfe von Wasserstrahlen unter Spannung erfolgt. Diese Methode ermöglichte es, den fehlenden unterirdischen Kohlebergbau – das Grundwasser – zu ihrem Vorteil zu nutzen.
In letzter Zeit gilt der hydraulische Kohlebergbau als eine der angesehensten Methoden. Es ist in der Lage, den mühsamen und gefährlichen Prozess des Kohlebergbaus durch Bergleute zu ersetzen, bei dem Wasser als zerstörerische und anhebende Kraft wirkt.
Zu den Nachteilen dieser Methode des Kohlebergbaus gehören:
- ständiger Kontakt von Arbeitswerkzeugen und -mechanismen mit Wasser und Gestein;
- bestimmte Schwierigkeiten beim Austausch oder der Reparatur von Arbeitsgeräten;
- Abhängigkeit des Kohlebergbauprozesses von der Mächtigkeit, dem Neigungswinkel und der Härte des Gesteins.
Mit dieser Methode werden jährlich etwa 7,5 % der Kohle gefördert, das sind 545,5 Millionen Tonnen.
„Die Eingeweide der Erde sind in sich verborgen: blauer Lapislazuli, grüner Malachit, rosa Rhodonit, lila Charoit ... Im bunten Spektrum dieser und vieler anderer Mineralien sieht fossile Kohle natürlich bescheiden aus.“
So schreibt Edward Martin in seinem Werk „The History of a Piece of Coal“, und man kann ihm nur zustimmen. Aber angesichts der Vorteile, die Kohle den Menschen seit jeher bringt, betrachtet man diese Aussage mit einem ganz anderen Blick.
Kohle ist ein Mineral, das Menschen als Brennstoff nutzen. Es ist eine dichte, steinige schwarze (manchmal grauschwarze) Farbe mit einer glänzenden, halbmatten oder matten Oberfläche.
Zur Herkunft der Kohle gibt es zwei Hauptgesichtspunkte. Die erste argumentiert, dass Kohle durch den Zerfall von Pflanzen über viele Millionen Jahre hinweg entstanden sei. Dieser Prozess führte jedoch nicht immer zu Kohlevorkommen. Tatsache ist, dass der Zugang von Sauerstoff begrenzt werden muss, damit verrottende Pflanzen keinen Kohlenstoff in die Atmosphäre abgeben können. Eine geeignete Umgebung für diesen Prozess ist ein Sumpf. Stehendes Wasser mit einem minimalen Sauerstoffgehalt verhindert, dass Bakterien Pflanzen vollständig zerstören. Und ab einem bestimmten Punkt werden Säuren freigesetzt, die die Arbeit von Bakterien vollständig stoppen. Dabei entsteht Torf, der zunächst in Braunkohle, dann in Steinkohle und schließlich in Anthrazit umgewandelt wird. Die Bildung von Kohle ist jedoch auf einen anderen wichtigen Punkt zurückzuführen: Durch die Bewegung der Erdkruste muss die Torfschicht mit anderen Bodenschichten bedeckt werden. So entsteht unter Druck, erhöhter Temperatur und ohne Wasser und Gase Kohle.
Es gibt auch eine zweite Version. Es legt nahe, dass Kohle das Ergebnis des Übergangs von Kohlenstoff von einem gasförmigen in einen kristallinen Zustand ist. Es basiert auf der Tatsache, dass im Inneren der Erde eine große Menge Kohlenstoff im gasförmigen Zustand enthalten sein kann. Beim Abkühlen fällt es in Form von Kohle aus.
Russland verfügt über 5,5 % der weltweiten Kohlereserven, zu diesem Zeitpunkt sind es 6421 Milliarden Tonnen, davon sind 2/3 Steinkohlereserven. Die Vorkommen sind im ganzen Land ungleichmäßig verteilt: 95 % liegen in den östlichen Regionen, mehr als 60 % davon gehören zu Sibirien. Die wichtigsten Kohlebecken: Kusnezk, Kansk-Achinsk, Petschora, Donezk. In Bezug auf die Kohleförderung liegt Russland weltweit auf Platz 5.
Protozoen fossiler Kohlebergbau seit der Antike bekannt und in China und Griechenland aufgezeichnet. In Russland sah Peter I. 1696 zum ersten Mal Kohle im Gebiet der heutigen Stadt Schachty. Und seit 1722 wurden Expeditionen mit dem Ziel ausgerüstet, Kohlevorkommen auf dem gesamten Territorium Russlands zu erkunden. Zu dieser Zeit begann man, Kohle zur Salzgewinnung, in der Schmiedekunst und zum Heizen von Häusern zu verwenden.
Es gibt zwei Hauptarten der Steinkohleförderung: offene und geschlossene. Die Gewinnungsmethode hängt von der Tiefe des Gesteins ab. Befinden sich die Lagerstätten in einer Tiefe von bis zu 100 Metern, handelt es sich um ein offenes Abbauverfahren (über der Lagerstätte wird die oberste Erdschicht abgetragen, d. h. es entsteht ein Steinbruch oder Abschnitt). Ist die Tiefe größer, entstehen Minen und in ihnen entstehen spezielle unterirdische Gänge. Kohle entsteht übrigens meist in einer Tiefe von 3 Kilometern oder mehr. Durch die Bewegungen der Erdschichten werden die Schichten jedoch näher an die Oberfläche angehoben oder auf ein niedrigeres Niveau abgesenkt. Kohle kommt in Form von Flözen und linsenförmigen Ablagerungen vor. Die Struktur ist schichtförmig oder körnig. Und die durchschnittliche Mächtigkeit des Kohleflözes beträgt etwa 2 Meter.
Kohle ist nicht nur ein Mineral, sondern eine Ansammlung makromolekularer Verbindungen mit hohem Kohlenstoffgehalt sowie Wasser und flüchtigen Substanzen mit geringen Mengen mineralischer Verunreinigungen.
Spezifische Verbrennungswärme (Kaloriengehalt) - 6500 - 8600 kcal/kg.
Die Angaben erfolgen in Prozent, die genaue Zusammensetzung hängt vom Standort der Lagerstätten ab Klimabedingungen. Um die Qualität von Kohle zu verstehen, müssen mehrere wichtige Punkte ermittelt werden. Erstens der Grad seiner Arbeitsfeuchtigkeit (weniger Feuchtigkeit – bessere Energieeigenschaften). Sein Anteil an Kohle beträgt 4–14 %, was einen Heizwert von 10–30 MJ/kg ergibt. Zweitens ist es der Aschegehalt der Kohle. Asche entsteht durch das Vorhandensein mineralischer Verunreinigungen in der Kohle und wird durch den Ausstoß des Rückstands nach der Verbrennung bei einer Temperatur von 800 °C bestimmt. Kohle gilt als verwendbar, wenn der Aschegehalt nach der Verbrennung 30 % oder weniger beträgt.
Anders als Braunkohle enthält Kohle keine Huminsäuren; sie werden in ihr in Karboide (verdichtete Kohlenstoffverbindungen) umgewandelt. Dementsprechend ist seine Dichte und sein Kohlenstoffgehalt höher als bei Braunkohle.
Hinsichtlich der Eigenschaften werden folgende Kohlesorten unterschieden: glänzend (vitren), halbglänzend (claren), matt (dgoren) und wellig (fusen).
Je nach Anreicherungsgrad werden Kohlen in Konzentrate, Zwischenprodukte und Schlämme unterteilt. Die Konzentrate werden im Kesselhaus und zur Stromerzeugung eingesetzt. Industrieprodukte decken den Bedarf der Metallurgie. Der Schlamm eignet sich zur Herstellung von Briketts und zum Verkauf an die Öffentlichkeit.
Es gibt auch eine Klassifizierung der Kohle nach der Größe der Stücke:
| Kohleklassifizierung | Bezeichnung | Größe |
| Platte | P | über 100 mm |
| Groß | ZU | 50..100 mm |
| Mutter | UM | 25..50 mm |
| Klein | M | 13..25 mm |
| Punktmuster | G | 5..25 mm |
| Samen | MIT | 6..13 mm |
| Shtyb | W | weniger als 6 mm |
| Privatgelände | R | nicht in der Größe begrenzt |
Die wichtigsten technologischen Eigenschaften von Kohle sind die Back- und Verkokungseigenschaften. Beim Zusammenbacken handelt es sich um die Fähigkeit der Kohle, beim Erhitzen (ohne Luft) einen geschmolzenen Rückstand zu bilden. Kohle erwirbt dieses Eigentum im Stadium seiner Entstehung. Unter Verkokung versteht man die Fähigkeit von Kohle, unter bestimmten Bedingungen und hoher Temperatur ein klumpiges poröses Material zu bilden – Koks. Diese Eigenschaft verleiht der Kohle einen zusätzlichen Wert.
Bei der Bildung von Kohle kommt es zu Veränderungen des Kohlenstoffgehalts und zu einer Abnahme der Menge an Sauerstoff, Wasserstoff und flüchtigen Stoffen sowie zu Veränderungen der Verbrennungswärme. Daraus ergibt sich die Klassifizierung der Kohlesorten:
| Einteilung der Kohle nach Sorte: | Bezeichnung |
| Langflammig | D |
| Gas | G |
|
In einem Heizraum werden normalerweise lange Flammen und Gas verwendet, da sie ohne Blasen brennen können. Gas Zhirny und Zhirny werden in der Eisenmetallurgie zur Herstellung von Stahl und Eisen betrieben. Skinny Cinders, Skinny und Slightly Cinders werden zur Stromerzeugung verwendet, da sie einen hohen Heizwert haben. Gleichzeitig ist ihre Verbrennung mit technologischen Schwierigkeiten verbunden. Der Einsatzbereich der Kohle ist sehr umfangreich, während sie zu Beginn des Bergbaus in Russland hauptsächlich zum Heizen von Häusern und in der Schmiedekunst eingesetzt wurde. An dieser Moment Es gibt viele Bereiche, in denen Steinkohle eingesetzt wird. Zum Beispiel die metallurgische Industrie. Hier ist zum Schmelzen von Metall eine hohe Temperatur und damit eine Kohleart wie Koks erforderlich. Die chemische Industrie nutzt Steinkohle zur Verkokung und weiteren Produktion von Kokereigas, aus dem Kohlenwasserstoffe gewonnen werden. Bei der Verarbeitung von Kohlenwasserstoffen erhält es Toluol, Benzol und andere Stoffe, wodurch Linoleum, Lacke, Farben usw. hergestellt werden. Kohle wird auch als Wärmequelle genutzt. Sowohl für die Bevölkerung als auch für die Energieerzeugung in Wärmekraftwerken. Außerdem entsteht beim Erhitzen aus Kohle eine gewisse Menge Ruß (hochwertiger Ruß wird aus Gas- und Fettkohlen gewonnen), aus dem Gummi, Druckfarben, Tinte, Kunststoff usw. hergestellt werden. Also zurück zur Aussage von Edward Martin kann mit Sicherheit sagen, dass das bescheidene Aussehen der Kohle ihre Eigenschaften und nützlichen Eigenschaften nicht im Geringsten beeinträchtigt. |