Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Битуминозный уголь

Битумный уголь или черный уголь - это относительно мягкий уголь, содержащий смолистое вещество, называемое битумом или асфальтом . Он более высокого качества, чем бурый уголь и полубитуминозный уголь, но более низкого качества, чем антрацит . Формирование обычно является результатом высокого давления, оказываемого на бурый уголь. Окраска может быть черной, а иногда и темно-коричневой; часто внутри швов видны четко очерченные полосы яркого и матового материала . Эти отличительные толщи, которые классифицируются как «тусклые, с яркими полосами» или «яркие, тусклые», являются способом стратиграфической идентификации битуминозных углей.

Битуминозный уголь представляет собой органическую осадочную породу, образованную диагенетическим и субметаморфическим сжатием материала торфяных болот. Его основные составляющие - мацералы : витринит и липтинит . Содержание углерода в битуминозном угле составляет около 45–86%; [1] остальное состоит из воды, воздуха, водорода и серы , которые не были вытеснены мацералами.. Плотность берегов составляет приблизительно 1346 килограммов на кубический метр (84,0 фунта / куб фут). Насыпная плотность обычно достигает 833 килограммов на кубический метр (52,0 фунта / куб фут). Теплосодержание битуминозного угля колеблется от 24 до 35 мегаджоулей на килограмм (от 21 до 30 миллионов британских термических единиц на короткую тонну) на влажной основе без минеральных веществ.

В угледобывающей промышленности этот тип угля известен тем, что выделяет наибольшее количество рудничного газа , опасной смеси газов, которая может вызвать подземные взрывы. Добыча каменного угля требует высочайших мер безопасности, включая внимательный мониторинг газа, хорошую вентиляцию и бдительное управление площадкой.

Использует [ редактировать ]

Битумные угли классифицируются по отражательной способности витринита, содержанию влаги, летучих веществ, пластичности и зольности. Как правило, самые ценные битуминозные угли имеют определенную степень пластичности , летучести и низкую зольность, особенно с низким содержанием карбонатов , фосфора и серы .

Пластичность имеет жизненно важное значение для коксования, поскольку она представляет ее способность постепенно образовывать определенные фазы пластичности в процессе коксования, измеряемые испытаниями на расширение угля. Низкое содержание фосфора имеет жизненно важное значение для этих углей, поскольку фосфор является сильно разрушающим элементом при производстве стали .

Лучше всего коксующийся уголь, если он имеет очень узкий диапазон летучести и пластичности. Это измеряется тестом на индекс свободного набухания . Содержание летучих веществ и индекс набухания также используются для выбора углей для коксования.

Волатильность также имеет решающее значение для сталеплавильного производства и производства электроэнергии, поскольку от нее зависит скорость сжигания угля. Угли с высоким содержанием летучих, хотя и легко воспламеняются, часто не так ценятся, как угли с умеренной летучестью; Уголь с низким содержанием летучих веществ может быть трудно воспламеним, хотя он содержит больше энергии на единицу объема. Металлургический завод должен сбалансировать содержание летучих в углях, чтобы оптимизировать легкость воспламенения, скорость горения и выход энергии угля.

Угли с низким содержанием золы, серы и карбоната ценятся для выработки электроэнергии, поскольку они не производят много котельного шлака и не требуют таких больших усилий для очистки дымовых газов от твердых частиц. Карбонаты вредны, поскольку они легко прилипают к котлу.

Кузнечный уголь [ править ]

Кузнечный уголь - это разновидность высококачественного битуминозного угля, идеально подходящего для использования в кузнице . Он максимально свободен от золы , серы и других примесей. [2] Состав угля должен быть следующим: [3]

УчредительныйПроцент
СераНе более 1%
ПепелНе более 7%
УглеродНе менее 70%
ВлагаНе более 12%

Каннельный уголь [ править ]

Этот раздел представляет собой отрывок из книги « Каннел уголь» [ править ]
Каннелирующий уголь из Пенсильвании, северо-восток Огайо
Каннельный уголь или свечной уголь - это вид битуминозного угля [4], также классифицируемый как горючий сланец наземного типа . [5] [6] [7] Из-за своей физической морфологии и низкого содержания минералов каменный уголь считается углем, но по текстуре и составу органического вещества он считается горючим сланцем. [8] Хотя исторически термин каннельный уголь использовался взаимозаменяемо с болотным углем , более поздняя система классификации ограничивает каналированный уголь земным происхождением, а болотный уголь - озерной средой. [5]

Коксующийся уголь [ править ]

Основная статья: Кокс (топливо)

При использовании во многих промышленных процессах битуминозный уголь необходимо сначала «закоксовать» для удаления летучих компонентов. Коксование достигается путем нагревания угля в отсутствие кислорода, который удаляет летучие углеводороды, такие как пропан , бензол и другие ароматические углеводороды, а также некоторые сернистые газы. Это также удаляет значительное количество воды, содержащейся в битуминозном угле.

Коксующийся уголь ( металлургический уголь ) используется при производстве стали , где углерод должен быть как можно более свободным от летучих и золы.

Коксующийся уголь нагревается для получения кокса - твердого серого пористого материала, который используется в доменных печах для извлечения железа из железной руды.

Битуминозный уголь по геологическому периоду [ править ]

Битуминозному углю в США от 100 до 300 миллионов лет. [9]

Меловые угли [ править ]

В Соединенных Штатах битуминозные угли мелового возраста встречаются в Вайоминге, Колорадо и Нью-Мексико. [10] [11]

В Канаде в осадочном бассейне Западной Канады в Альберте и Британской Колумбии находятся крупные залежи битуминозного угля, которые образовались в болотах вдоль западной окраины Западного внутреннего морского пути . Их возраст варьируется от поздней юры или самого раннего мела в формации Mist Mountain до позднего мела в формации Gates . [12] Межгорные и островные угольные месторождения Британской Колумбии также содержат залежи битуминозного угля мелового периода. [13]

Юрские угли [ править ]

Обширные, но малоценные угли юрского возраста простираются через бассейн Сурата в Австралии , образуются во внутрикратонном прогибе и содержат свидетельства активности динозавров в многочисленных слоях пепла. Эти угли добываются в Квинсленде из Валлонских угольных месторождений , которые имеют толщину до 15 м от полубитуминозных до битуминозных углей, пригодных для коксования, парообразования и крекинга нефти.

Триасовые угли [ править ]

Угли триасового возраста известны из бассейнов Кларенс-Мортон и Ипсвич , недалеко от Ипсвича, Австралия , и желоба Эск. Угли этой эпохи редки, и многие из них содержат окаменелости цветковых растений. Некоторые из лучших коксующихся углей - это угли австралийского триаса, хотя большинство промышленных месторождений уже разработано.

Пермские угли [ править ]

Вторые по величине месторождения битуминозного угля в мире находятся в пермских толщах России . Австралийские месторождения в бассейне Боуэн в Квинсленде , Сиднейском бассейне и Пертском бассейне представляют собой пермский уголь, мощность которого, как известно, превышает 300 м. Текущих запасов и ресурсов, по прогнозам, хватит более чем на 200 лет.

Австралия экспортирует подавляющее большинство угля для коксования и производства стали в Японию. Некоторые австралийские угли являются лучшими в мире для этих целей, поэтому их смешивание практически не требуется. Некоторые битуминозные угли пермского и триасового периодов в Австралии также являются наиболее подходящими для крекинга в нефть .

Каменноугольные угли [ править ]

Большая часть североамериканского угля была образована в областях проседания, прилегающих к Аппалачским горам, во время пенсильванского подпериода. В то время обширная сеть болот покрывала большую часть Северной Америки, и большая часть органического материала, созданного на этих заболоченных территориях, накапливалась, чтобы сформировать толстые слои торфа (предшественника угля), которые были захоронены быстрее, чем могли разложиться.

Битуминозный уголь добывается в Аппалачах , в основном для выработки электроэнергии. Добыча ведется как наземными, так и подземными рудниками. Битуминозный уголь Покахонтас когда-то служил топливом для половины мировых военно-морских сил, а сегодня он питает сталелитейные заводы и электростанции по всему миру.

См. Также [ править ]

  • Большая вена
  • Bowen Basin
  • Угольный пробирный
  • Долина Джорджес Крик
  • Бурый уголь , антрацит и графит
  • Список выбросов CO2 на миллион британских тепловых единиц энергии из различных видов топлива
  • Список типов горных пород
  • Мацерал
  • Витринит, включая отражательную способность витринита

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Уголь объяснил - Управление энергетической информации США (EIA)" . www.eia.gov . Проверено 26 сентября 2020 .
  2. ^ Ричардс, Уильям Allyn (1915), "Ковка чугуна и стали" , Nature , D. Van Nostrand Company, 97 (2419): 50, Bibcode : 1916Natur..97 ... 30H , DOI : 10.1038 / 097030b0 , S2CID 3974479 . 
  3. ^ Уодли, Фрэнсис Роул (1921), Руководство по углю для продавцов, покупателей и пользователей , Национальные новости угольной промышленности, стр. 113.
  4. ^ Хаддл, JW; и другие. (1963). Угольные запасы Восточного Кентукки . Вашингтон , округ Колумбия: USGS Геологическая Bulletin 1120. р. 7.
  5. ^ а б Хаттон (1987)
  6. ^ Dyni (2006) , стр. 3-4
  7. ^ Спейт (2012) , стр. 6-7
  8. ^ Хан и др. (1999)
  9. ^ «Виды угля» . eia.doe.gov (Управление энергетической информации США) . Проверено 4 января 2011 .
  10. ^ Геологическая служба штата Вайоминг. «Уголь Вайоминга» . Архивировано из оригинала на 2014-02-03 . Проверено 24 января 2014 .
  11. ^ «Колорадский уголь: энергетическая безопасность будущего» (PDF) . Геологическая служба Колорадо, Rock Talk, vol. 8, вып. 2. С. 1–12. 2005. Архивировано из оригинального (PDF) 01.02.2014 . Проверено 24 января 2014 . CS1 maint: другие ( ссылка )
  12. ^ Канадское общество геологов-нефтяников (1994). «Геологический атлас осадочного бассейна Западной Канады, Глава 33: Угольные ресурсы осадочного бассейна Западной Канады» . Составлено Mossop, GD и Shetsen, I. Архивировано из оригинала 30 сентября 2013 года . Проверено 1 августа 2013 .
  13. ^ Райан, Барри (2002). «Уголь в Британской Колумбии» . Архивировано из оригинала на 2014-02-02 . Проверено 24 января 2014 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Адамс, Шон Патрик,. «Угольная промышленность США в девятнадцатом веке». Энциклопедия EH.Net, научный обзор от 15 августа 2001 г.
  • Бакстон, Н.К. Экономическое развитие британской угольной промышленности: от промышленной революции до наших дней . 1979 г.
  • Фриз, Барбара (2004). Уголь: история человечества . Основные книги. ISBN 978-0-465-09618-3.
  • Хэтчер, Джон и др. История британской угольной промышленности (5 томов, Oxford UP, 1984–87); 3000 страниц научной истории
  • Долго, Присцилла. Где никогда не светит солнце: история кровавого идеала угольной промышленности Америки , 1989.
  • Нетчерт, Брюс К. и Сэм Х. Шурр, Энергия в американской экономике, 1850–1975: экономическое исследование ее истории и перспектив. (1960) онлайн
  • Винстра, Теодор А. и Уилберт Г. Фриц. «Основные экономические тенденции в индустрии битуминозного угля», Quarterly Journal of Economics 51 № 1 (1936), стр. 106–130 в JSTOR

Внешние ссылки [ править ]

  • http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1organic/coal.html
  • «Битуминозный уголь»  . Новая международная энциклопедия . 1905 г.