Применение каменного угля
Уголь называют солнечной энергией, заключенной в камень. Энергию можно преобразовывать. Она не обязательно должна быть тепловой.
Энергию, получаемую при сгорании породы, переводят, к примеру, в электричество. Температура сгорания каменного угля бурого типа чуть не доходит до 2 000 градусов. Дабы получить электричество из антрацита, потребуется уже около 3 000 по шкале Цельсия.
Каменный уголь применяют в качестве топлива
Если же говорить о топливной роли угля, он используется не только в чистом виде.
В лабораториях из органической породы научились получать жидкое и газообразное топливо, а на металлургических заводах уже давно пользуются коксом.
Он получается при нагреве каменного угля до 1 100 градусов без доступа кислорода. Кокс – бездымное топливо. Важна для металлургов и возможность применения брикетов в роли восстановителей железной руды. Так, кокс пригождается при отливке чугуна.
Кокс применяют и в качестве разрыхлителя шихты. Так именуют смесь исходных элементов будущего сплава. Будучи разрыхленной коксом, шихта легче переплавляется. Кстати, некоторые компоненты для сплавов тоже получают из антрацита.
В качестве примесей в нем могут содержаться германий и галлий – металлы редкие и мало где еще встречающиеся.
Купить уголь стремятся, так же, для производства композиционных материалов углеграфитового толка. Композитами называют массы из нескольких составляющих, с четкой границей между ними.
Искусственно созданные материалы применяют, к примеру, в авиации. Здесь композиты увеличивают прочность деталей.
Карбоновые массы выдерживают, как очень высокие, так и низкие температуры, используются в стойках опоры контактных сетей.
А вообще, композиты прочно вошли уже во все сферы жизни. Железнодорожники устилают ими новые платформы.
Из наномодифицированного сырья делают опоры строительных конструкций. В медицине с помощью композитов предлагают заполнять сколы на костях и прочие повреждения, не подлежащие металлическому протезированию. Вот какой каменный уголь многоликий и многофункциональный.
Химики разработали метод получения из угля пластмасс. При этом, не пропадают отходы. Низкосортная фракция прессуется в брикеты.
Они служат топливом, которое подходит, как для частных домов, так и производственных цехов. В топливных брикетах остается минимум углеводородов. Они, собственно, и есть самок ценное в угле.
Из него можно получить чистые бензол, толуол, ксилолы, куморановые смолы. Последние, к примеру, служат основой для лакокрасочной продукции и такого материала внутренней отделки помещений, как линолеум.
Часть углеводородов ароматические. Людям знаком запах нафталина. Но, немногие знают, что производят его из каменного угля.
В хирургии нафталин служит антисептиком. В домашнем хозяйстве вещество борется с молью. Кроме того, нафталин способен защитить от укусов ряда насекомых. Среди них: мухи, оводы, слепни.
В общей сложности, уголь каменный в мешках закупают для производства более чем 400-от видов продукции.
Многие из них – побочные товары, получаемые на коксохимическом производстве. Интересно, что стоимость дополнительных линий, как правило, больше, чем у кокса.
Если же рассматривать среднюю разницу между каменным углем и товарами из него, она составляет 20-25 раз.
То есть, производство весьма выгодное, быстро окупается. Поэтому, неудивительно, что ученые ищут все новые и новые технологии переработки осадочной породы. На растущий спрос должно быть предложение. Ознакомимся с ним.
Вариант 3
В геохронологической истории есть период, называемый «карбон» (углерод). Сотни миллионов лет назад на Земле существовал очень влажный и теплый климат, ставший золотым веком для древесных папоротников. Растения отмирали, падали в неглубокие водоемы, где в условиях недостатка кислорода постепенно гнили.
Со временем влажные участки сменились сухими, покрытыми слоями песка и прочих осадочных пород. Под давлением и воздействием температуры торф превращался в каменный или бурый уголь.
Характеристика:
Горная порода осадочного происхождения обладает высокой плотностью вещества черного, серо-черного цвета. В составе преобладает углерод 75-92%, 15% O2 (кислород) и 1,5% Н (водород). Влажность не превышает 12% отметки.
Угольные пласты линзовидной формы могут залегать на глубины от 10 см 10-100 (и больше) метров. Уголь не обладает магнитными свойствами, но по тепловым близок к теплоизоляторам.
Месторождения:
Донецкий угольный бассейн, Кузбасс (Кемеровская область), Рурский (Германия), Печорский (Европейский север России), Тунгусский (Красноярский край), Ленский (в основном Якутия – Россия), Иллинойский (США), Аппалачский (США).
На территории России наиболее качественный уголь разрабатывают в месторождении Кузнецкий Алатау, где пласты залегают на глубину до 500 м. Ведется добыча открытым и закрытым способом.
Разработка:
1-й способ: карьеры разрабатываются в том случае, когда залежи угля расположены близко к поверхности. Затраты на добычу снижаются, что удешевляет ресурс.
2-й способ: шахты необходимы при глубоком залегании угля. Для шахтеров огромный риск представляет потенциальная возможность обрушения тоннелей и взрыв метана, скапливающегося внизу.
Применение.
Используется в изготовление кокса (сырья для доменных печей металлургических заводов), производстве химической продукции (неафталин, фенол и др.). В дальнейшем удается получить азотные удобрения, пластмассы, синтетические волокна и лакокрасочные изделия.
Новейшее направление в области угольной промышленности – создание жидкого топлива (гидрогенизация угля).
Перевозят уголь железнодорожным транспортом, баржами. Нерентабельность перевозки характерна для бурого угля, сжигаемого зачастую на месте добычи ближайшими ТЭС или ТЭЦ.
Виды угля
Основная статья: Маркировка угля
Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля — битумные массы и в меньшей степени (не промышленные запасы) из органических остатков растительного происхождения. В зависимости от степени преобразования и удельного количества углерода в угле различают четыре его типа: бурые угли (лигниты), каменные угли, антрациты и графиты. В западных странах имеет место несколько иная классификация — лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты, соответственно.
По происхождению угли делятся на гумусовые (из остатков высших растений: древесины, листьев, стеблей и т. д. ) и сапропелитовые угли (из остатков низших растений, главным образом водорослей).
Антрацит
Основная статья: Антрацит
Антрацит
Антрацит — самый глубоко прогревавшийся при своём возникновении из ископаемых углей, уголь наиболее высокой степени углефикации, переходная форма от каменного угля к графиту. Характеризуется большой плотностью и блеском. Содержит 95 % углерода. Применяется как твёрдое высококалорийное топливо (теплотворность 6800—8350 ккал/кг). Имеет наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняется. Образуется из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 километров.
Каменный уголь
Основная статья: Каменный уголь
Каменный уголь
Каменный уголь — горная порода, представляющая собой продукт глубокого метаморфизма битумных масс, изливавшихся на поверхность планеты Земля вследствие глобальных тектонических катаклизмов в различные геологические эпохи развития планеты. Наибольший метаморфизм наблюдается вблизи образованных горных массивов, на большей глубине залегания под действием высоких температур, давления и отсутствия кислорода. По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.
Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %. Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней), поэтому имеют более высокую теплоту сгорания по сравнению с бурыми углями. Содержит до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо воспламеняется. Образуется из бурого угля на глубинах порядка трёх километров.
Бурый уголь
Основная статья: Бурый уголь
Бурый уголь
Лигнит
Бурый уголь — твёрдый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65—70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое сырьё. Содержит много воды (43 %), и поэтому имеет низкую теплоту сгорания. Кроме того, содержит большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка одного километра.
Прочие
По составу и происхождению различают прочие разновидности углей:
альгинит, альгогелит, альгоколлинит, аттросеминит, богхед, витрен, витринит, гагат, гелит, гелитит, гелитолит, гумит, гумолит, десмит, дюрен, дюрит, интертинит, кальгинит, кардиф, касьянит, каустобиолит, кеннель, кларен, коллинит, коллоальгинит, коллоальголит, коллосеминит, коллофюзинит, кольм, ксилен, ксилинит, ксилоаттрит, ксиловитрен, ксилодесмит, кульм, кутинит, лейптинит, лигнит, лигнитит, липоид, липоидолит, липоидотит, липтобиолит, литотип, лопинит, метаантрацит, микринит, микстогумитит, микстогумолит, микстонит, паренхит, полуантрацит, резинит, сапрогумолит, сапроколлит, сапропелит, семиантрацит, семивитринит, семиколлинит, семинит, семителинит, семифюзен, семифюзинит, склеротинит, споринит, спорополинит, суберинит, тальгинит, телинит, телломоальгинит, телоколлинит, телосименит, телофюзинит, ультрадюрен, ультракларен, феллинит, фитерал, фюзен, фюзенит, фюзенолит, фюзинит, фюзит, фюзитит, черемхит, экзинит, электроуголь, юмит и другие.
Какой уголь лучше использовать для отопления?
В составе этого вида топлива множество элементов, которые влияют на энергетические свойства. Самым чистым и ценным считается топливо, содержащее максимальное количество углерода. Чем ниже процент этого вещества, тем ниже теплота сгорания и выше число примесей и влажности. При выборе угля учитывают следующие характеристики:
- Теплота сгорания. Показатель отражает, какой объем тепла выдаст определенный объем горючего за единицу времени. Измеряется в МДж/кг или Ккал/кг, в этом случае называется калорийностью.
- Зольность. Измеряется в процентах, показывает количество негорючих примесей. Чем ниже этот показатель, тем больше тепла от топлива. У высокосортных марок ее уровень находится в пределах 25%, у низкосортных углей — превышает 40%. Чем выше зольность, тем чаще придется убирать шлак и золу.
- Влажность. Если поверхностная влага легко устраняется просушиванием и проветриванием, то внутренняя испаряется только при горении. Чем выше показатель внутренней влажности, тем больше тепловой энергии потребуется на ее высушивание и меньше пойдет на обогрев.
Маркировка
Первая буква показывает сорт, вторая — величину фракции. Всего существует 17 марок. Основные сорта твердого топлива маркируются: антрациты — «А», длиннопламенный — «Д», слабоспекающийся — «СС».
Уголь классифицируется по размеру кусков:
Маркировка | Название | Фракция, мм |
П | Плита | Более 100 |
К | Крупный | 50—100 |
О | Орех | 25—50 |
М | Мелкий | 13—25 |
С | Семечка | 6—13 |
Ш | Штыб | до 6 |
Р | Рядовой | 0—300 карьерный 0—200 шахтный |
Например, топливо маркировано АШ — антрацит штыб, ДС и ДПК — длиннопламенный «семечка» и плитный с кусками 50—100 мм.
Виды угля и его характеристики: каменный, бурый, антрацит, брикетированный прессованный
Как топливо используются три вида: бурый, каменный и антрацит. Первый дает меньше всего тепла, по этой причине его не используется в быту.
Каменный уголь выделяет большое количество тепла (до 7000 Ккал/кг), имеет влажность до 15%, дает немного золы (до 16%), поэтому чаще других используется для топки котлов.
Фото 2. Каменный уголь в руках. Представляет из себя небольшие камешки черного цвета.
В свою очередь делится на подвиды:
- Длиннопламенные — получили название за способность гореть с длинным пламенем как древесина. Марка ДПК подходит для большинства котлов, ДО, ДС — для автоматизированных.
- Слабоспекающиеся — горят без дыма и пламени, расходуется экономно за счет большой продолжительности горения. Используются реже из-за более низкого КПД и сложности розжига.
- Тощие — недорогие сорта относятся к короткопламенным, чаще применяются в промышленности в чугунных печах. Тощие угли трудно разжечь, они дают до 45% золы, но много тепла, поэтому в быту их применяют в котлах с хорошей тягой.
Антрациты имеют самые высокие качественные показатели среди всех углей для домашних котлов: теплотворность до 8200 Ккал/кг, влажность 1—3%, зольность до 9%. Почти не выделяют летучих веществ (до 9%), горят коротким ровным пламенем, с минимальным образованием дыма и зольных остатков. За счет высших показателей продолжительности горения считаются самыми экономичными видами углей. Подходят для специализированных котлов с объемной топкой, рассчитанной на высокие температуры и хорошей тягой.
Угольные брикеты — бюджетный вид топлива. Изготавливаются из отходов угледобывающей промышленности: мелких угольных фракций, крошки и пыли методом прессования с добавлением связующих компонентов. К преимуществам относят: невысокую зольность и влажность, хорошие теплотворные свойства при условии, что брикеты получены из высокосортного угля. Прессованное топливо хорошо разгорается при помощи дров, долго горит (в среднем 6—8 ч.), дает мало дыма, сажи и шлаков.
Фото 3. Прессованный уголь в продолговатых брикетах. Подобным топливом хорошо топить котлы.
Прогресс на всех парах
До XVIII века все на свете было натуральным, кустарным и рукодельным – за неимением иных вариантов. Ткачи шили полотна, кузнецы ковали инструменты и гвозди, крестьяне ходили за плугом.
Тем не менее, мир не стоял на месте. Вспомните, как принято представлять эпоху викингов, высокое Средневековье, Ренессанс и начало XVIII века. Четко прослеживаются большие достижения в строительстве, кораблестроении, оружейном деле и практической агрономии. В Средневековье человек обуздал силу воды и ветра, запитав ими свои мельницы, лесопилки и водокачки. Но все оборудование по-прежнему требовалось изготавливать вручную, транспортировать на себе, на вьючных животных или под парусом – как и за тысячелетия до того. На море корабль сдавался на милость Эолу – пока все не изменилось с появлением паровой машины.
Уже в 1712 году Томас Ньюкомен сконструировал первый паровой двигатель для откачки воды из шахт. Но для работы этой модели требовалось, чтобы вода закипала и снова остывала в цилиндре на каждом ходу насоса. Машина работала медленно и ненасытно жрала уголь.
Настоящий прорыв удалось совершить благодаря человеку, чья фамилия более какой-либо иной ассоциируется с промышленной революцией: это был шотландский инженер Джеймс Уатт. Он создал первый привычный нам паровой двигатель: в нем вода разогревается до состояния пара, поступает в цилиндр через клапана, толкает поршень, выходит через другой клапан и затем отдельно конденсируется. Так удалось обеспечить постоянное поступление пара в поршневую камеру, поэтому машина работала гораздо быстрее, чем более ранние модели и экономила топливо. Уатт оснастил машину валом и маховиком, благодаря чему движение поршня «вперед-назад» удалось преобразовать в круговое. Остальное – уже история.
Схема парового двигателя Уатта
Паровой двигатель в буквальном смысле стал локомотивом промышленной революции. Он разгонял все более тяжелые и быстрые машины, позволяя быстрее и увереннее преодолевать расстояния на суше и на море. Первый надежный паровоз “Ракета” у наших современников мог бы вызвать улыбку. Максимальная скорость, которую он развивал, составляла 45 км/ч. Но в 1829 году «Ракета» произвела революцию. Паровоз работал при любой погоде, независимо от ветра.
Что мы узнали?
Каменный уголь — исчерпаемое невозобновимое полезное ископаемое. Он образовывался на протяжении тысяч лет. Свойства каменного угля зависят от содержания углерода — чем оно выше, тем большей теплотой сгорания обладает уголь. К интересным фактам стоит отнести применение угля: используют его не только в качестве топлива, но и для изготовления различной продукции.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
Он чёрный, блестящий, Людям помощник настоящий. Он несет в дома тепло. От него кругом светло. Помогает плавить стали, Делать краски и эмали
ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ КАМЕННЫЙ УГОЛЬ
КАМЕННЫЙ УГОЛЬ С ОТПЕЧАТКОМ РАСТЕНИЯ
ВИДЫ УГЛЯ КАМЕННЫЙ УГОЛЬ БУРЫЙ УГОЛЬ АНТРАЦИТЫ ГРАФИТ
Каменный уголь – твердый, непрозрачный, плотный, горючий, чёрного цвета. Применяется как топливо для жилых помещений, на заводах, фабриках, железных дорогах; из каменноугольной смолы делают лекарство. Обозначается:
Содержит до 12 % влаги, поэтому имеет более высокую теплоту сгорания. Содержит до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо воспламеняется. Образуется из бурого угля на глубинах порядка 3 километров.
ГАГАТ – РАЗНОВИДНОСТЬ БУРОГО УГЛЯ
БУРЫЙ УГОЛЬ Твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Содержит много воды (43 %), и поэтому имеет низкую теплоту сгорания. Используется как местное топливо, а также как химическое сырье.
ХРАНИЛИЩЕ БУРОГО УГЛЯ
Антрацит — самый древний из ископаемых углей. Имеет наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняется. Образуется из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 километров. Используется в основном в химической промышленности. Характеризуется большой плотностью и блеском. Применяется как твердое высококалорийное топливо.
БУСЫ ИЗ АНТРАЦИТА
город Антрацит (Украина)
ГРАФИТ Природный графит – чёрный или тёмно-серый с блеском, жирный
Применение графита Хорошая электропроводность, и как следствие — его пригодность для изготовления электрода. При производстве алюминия; твёрдых смазочных материалов, в комбинированных жидких и пастообразных смазках наполнитель пластмасс в ядерных реакторах компонент состава для изготовления стержней для чёрных графитовых карандашей (в смеси с каолином) для получения синтетических алмазов
Способы добычи угля зависят от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом в угольных разрезах, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров СПОСОБЫ ДОБЫЧИ УГЛЯ
Добыча угля открытым способом
Добыча угля в шахте
Шахта Южного Урала
Выборка кусков угля из пустой породы
ПЕРЕВОЗКА УГЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ
Наибольшие запасы КАМЕННОГО УГЛЯ в России находятся в Тунгусском бассейне. Самыми крупными разрабатываемыми бассейнами КАМЕННОГО УГЛЯ являются Кузнецкий, Печорский, Карагандинский.
Краткое описание документа:
Презентация по окружающему миру «Каменный уголь» может быть использована по любой программе в 3 — 4 классах. Презентация содержит как иллюстративный, так и текстовый материал. Презентация начинается с загадки про уголь, есть фотографии разных видов каменного угля, его состав, способы добычи, а также возможности его применения в промышленности и в быту. Содержательный материал презентации более расширен по отношению к материалу учебника, поэтому отдельные слайды могут быть использованы частично как иллюстрация к тексту учебника, а возможно и применение презентации на всём протяжении урока.
- подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
- по всем предметам 1-11 классов
- Курс добавлен 24.12.2021
- Сейчас обучается 200 человек из 52 регионов
Популярные сегодня темы
-
Фразеологизмы
Русский язык является достаточно сложным для изучения, особенно для иностранцев. Этот язык богат синонимами, различными устойчивыми сочетаниями, которые не совсем понятны, без заучивания их с
-
Среда обитания человека
Средой обитания ученые называют совокупность определенных условий, в которых обитает определенный вид, популяция или отдельная особь. Среду обитания иногда так же называют экологической нишей
-
Народы мира
Планета Земля очень обширна, на ней расположено много разнообразных территорий, которые заполнены разными народами. Численность населения – это непостоянный показатель, который меняется ежедн
-
Первый автомобиль
Создание автомобиля, без преувеличения является одним из самых знакомых витков в развитии техники и конструкторской мысли. Стоит отметить, что предшествовал машине паромобиль Ж. Кюньо
-
Природа Самарского края
Природа Самарского края богата и уникальна. Наряду с типично среднерусскими компонентами среды здесь можно обнаружить элементы, присущие практически всем регионам России
-
Растения пустыни
Пустыня считается местом, где кроме песков не может быть жизни, но это ошибочное мнение. В пустыне можно встретить разных животных, насекомых, ящериц, а это значит, что в пустыне могут прорас
Задания для домашней работы
В нашей семье используются:
Поваренная соль для приготовления пищи. Используются пластмассы, масла, бензин для автомобиля — это продукты переработки нефти. Мы пользуемся металлической посудой и инструментами — это продукты переработки железных и цветных руд. Мы пользуемся карандашами, в которых стоят стержни из графита. Мы используем электронику, электропроводку, электроприборы, в которых используются медь, алюминий, кремний, золото, серебро. Мы используем стекло, которое является продуктом переработки песка и кварца. Даже наш дом сделан из кирпича, цемента, бетона, железа.
В нашем крае много месторождений железной руды. Её перерабатывают на металлургических предприятиях, комбинатах. Там из железной руды сперва получают чугун, потом сталь, из которой делают много полезных вещей.
А также у нас в крае есть месторождения нефти, которую перерабатывают на химических предприятиях, где получают пластик, ткани, лекарства, бензин, бытовую химию.
Степень обогащения
В зависимости от цели использования может быть приобретен различный уголь каменный. Свойства топлива при этом становятся понятны, исходя из степени его обогащения. Выделяют:
1. Концентраты. Такое топливо находит применение при получении электро- и теплоэнергии.
2. Промышленные продукты. Их используют в металлургии.
3. Шлам. Это мелкая фракция угля (до шести миллиметров), а также пыль, образующаяся в результате дробления породы. Из шлама формируют брикеты, имеющие хорошие эксплуатационные свойства для бытовых твердотопливных котлов.
Природное полезное ископаемое, такое как уголь, использовали, с древних времен и по сей, день в качестве незаменимого топлива. Цвет характерный ему от черного к серо-черному, иного преобладает глянцевый блеск. Размер и форма преобладает разнообразная от мелкого размера к крупному размеру угля.
Как образуется уголь?
Начало его лежит глубоко под землей. А начало образования угля произошло из-за остатков древних растений, которые находились очень глубоко под земле, это было более 300 миллионов лет тому назад. Так как растения находились, под толстым слоем земли без поступления воздуха и на него воздействовала, довольно большая температуры, постепенно эти растения начинали приобретать вид в торфа. По истечению не малого времени, торф терял влагу и газ, и подвергался прессованию, постепенно приобретал вид и свойства угля.
Из чего состоит уголь?
В состав угля входит углерод, водород, кислород, зола и сера. Уголь хоть и выглядит довольно крепким, но являться очень хрупким и легко разбивается на маленькие кусочки. Для того чтобы уголь дошел до людей, для этого понадобиться приложить не мало усилий и времени.
В случае если уголь расположен не глубоко под землей, а можно сказать что на поверхности, то его могли, добывать на поверхности не подгружаясь, под землю. Его вывозят при помощи специальной техники. А если уголь находиться на глубине более одного километра, то в таком случае его добывают при помощи подземных шахт, где с помощью шахтеров уголь добывается и отправляется в реализацию для дальнейшего его использования по назначению.
Делая вывод, можно сказать, что такое природное ископаемое как уголь, очень ценное и нужное. Его используют в бытовых условия для отопления многих помещений, а так же государственных предприятий, а так же это ископаемое применяют в металлургии и химической промышленности. Это черное золото для человечества просто незаменимое.
3, 4, 5 класс, окружающий мир