Какие виды угля вы знаете

Разновидности природного угля

Виды угля

Уголь, как и нефть и газ, представляет из себя органическое вещество, которое подвергалось медленному разложению под воздействием биологических и геологических процессов. Основой образования угля являются растительные остатки.

В зависимости от того, какие были преобразования и от удельного количества углерода различают четыре типа угля: бурый уголь (лигниты), каменный уголь, антрациты и графиты. В западных странах имеет место несколько иная классификация — лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты, соответственно.

Антрацит

Этот уголь самый глубоко прогревавшийся из ископаемых углей, имеет наиболее высокую степень углефикации. Выделяется от остольных большой плотностью и блеском. Содержит 95 % углерода. Используется в качестве твердого высококалорийного топлива (теплотворность 6800—8350 ккал/кг). Имеют наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняются. Его образование происходит из каменного угля из-за повышения давления и температуры на глубине порядка 6 километров.

Каменный уголь

Представляет собой осадочную породу, это продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). По своему химическому составу представляет из себя смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а такжевключает в себя большое количество минеральных примесей, при сжигании угля которые образуют золу. Содержится углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %.В нем содержится до 12 % влаги (3-4 % внутренней), благодоря этому каменный уголь имеют более высокую теплоту сгорания. Содержит до 32 % летучих веществ, благодоря чему хорошо воспламеняются. Образуются из бурого угля на глубине 3 километров.

Бурый уголь

Это твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, он содержит 65—70 % углерода, окрашен в бурый цвет, самый молодой из ископаемых углей. Его используют в качестве местное топливо и как химическое сырье. Содержат в себе много воды (43 %), и из-за этого имеют низкую теплоту сгорания. По мимо этого, содержат большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка 1 километра.

Виды угля: какое топливо эффективней?

Уголь – это органическое вещество, которое образовалось из растительных остатков. Под воздействием давления и температур залежи торфа на протяжении целых веков превращались в породу. Сначала – в бурый уголь, затем – в каменный уголь, который трансформировался в антрацит.

На каждой стадии уголь меняет свои характерные свойства, которые напрямую влияют на его качество. В чём принципиальные отличия каждого вида?

Бурый уголь

Бурый уголь – самая молодая твёрдая горная порода, которая образовалась около 50 млн лет назад из торфа или лигнита. По своей сути, это «недозревший» каменный уголь.

Это полезное ископаемое получило своё название из-за цвета – оттенки варьируются от буро-рыжего до чёрного. Бурый уголь считается топливом низкой степени углефикации (метаморфизма). Он содержит в себе от 50% углерода, но также много летучих веществ, минеральных примесей и влаги, поэтому гораздо легче горит и даёт больше дыма и запаха гари.

В зависимости от влажности, бурый уголь делят на марки 1Б (влажность более 40%), 2Б (30-40%) и 3Б (до 30%). Выход летучих веществ у бурых углей составляет до 50%.

При продолжительном контакте с воздухом бурый уголь имеет свойство терять структуру и растрескиваться. Среди всех видов угля он считается самым некачественным топливом, так как выделяет куда меньше тепла: теплота сгорания составляет всего 4000 – 5500 ккалкг.

Бурый уголь залегает на небольших глубинах (до 1 км), поэтому его гораздо легче и дешевле добывать. Однако в России как топливо он применяется намного реже, чем каменный уголь. Из-за низкой стоимости бурому углю всё же отдают предпочтение некоторые мелкие и частные котельные и ТЭЦ.

В России крупнейшие месторождения бурого угля располагаются в Канско-Ачинском бассейне (Красноярский край). В целом участок обладает запасами почти в 640 млрд т (около 140 млрд т пригодны для разработки открытыми способом).

Богато запасами бурого угля и единственное угольное месторождение в Алтае – Солтонское. Его прогнозируемые запасы составляют 250 млн т.

Около 2 трлн т бурого угля таит в себе Ленский угольный бассейн, расположенный на территории Якутии и Красноярского края. Кроме того, этот вид полезного ископаемого нередко залегает вместе с каменным углём – так, его также получают на месторождениях Минусинского и Кузнецкого угольных бассейнов.

Каменный уголь

Куда большую популярность в топливной энергетике имеет каменный уголь. Он намного старше бурого угля – возраст каменных отложений составляет порядка 350 млн лет. Каменный уголь куда более крепкое, твёрдое и тяжёлое полезное ископаемое, которое обычно залегает на глубинах от 2 км.

В этой горной породе чёрного цвета с матовым блеском содержится 75-95% углерода и при этом всего 5-6% влаги. За счёт высокой теплоты сгорания – около 5500-7500 ккалкг – каменный уголь горит гораздо лучше, чем бурый.

По степени углефикации каменный уголь разделяют на множество разновидностей. Среди марок угля сегодня выделяют длиннопламенный (Д), газовый (Г), жирный (Ж), коксовый жирный (КЖ), коксовый (К), отощённый спекающийся (ОС), тощий (Т) и антрацит (А).

Все подвиды каменного угля отличаются степенью выхода летучих веществ, элементарным составом, теплотой сгорания, объёмным весом и выходом летучих веществ. Например, у каменных углей марок Г и Д выход летучих веществ составляет 30-50%, марок Т – 13%, А – 2-9%.

В тощих углях много углеродов, но мало летучих веществ и битумов. К газовым и жирным относятся угли с большим содержанием летучих веществ. А коксовые угли имеют наибольшую теплоту сгорания – свыше 8 тысяч ккал/кг.

Территория России изобилует количеством каменноугольных бассейнов, рассредоточенных в самых разных регионах. Главные «угольные» точки находятся в Минусинском, Кузнецком, Ленском, Тунгусском, Таймырском, Печорском, Южно-Якутском и Буреинском бассейнах.

Так, на территории Минусинского бассейна залегает около 2,7 млрд т каменного угля. А в Кузнецком угольном бассейне хранится порядка 61,6 млрд т разведанных запасов углей.

Также к крупнейшим месторождениям каменного угля причисляют Эльгинское месторождение в Якутии: его запасы составляют порядка 2,2 млрд т. Ещё одно месторождение – Элегестское (Тува) – обладает запасами в около 20 млрд т.

Антрацит

Наивысшей степенью углефикации обладает антрацит – конечная стадия сформирования угля. Все процессы гниения торфяных отложений завершены, каждый слой горной породы полностью спрессован, поэтому и вещества максимально сконцентрированы.

Антрацит легко отличить от других видов угля благодаря ярко выраженному чёрному цвету с металлическим блеском. Он обладает хорошей электропроводностью, имеет большую вязкость и практически не спекается.

Этот вид угля практически лишён влаги (не более 1-3%) и минеральных примесей, зато содержит много углерода (около 94%). Такие свойства обеспечивают очень высокую удельную теплоту сгорания – 8100-8350 ккал/кг. Выход летучих веществ колеблется от 3 до 4 %.

Чтобы поджечь антрацит, нужно постараться: он загорается только при температурах 600-700˚С, но в случае успеха не даёт дыма и горит почти без пламени (в отдельных случаях вообще без него). Кроме того, продукты сгорания данного топлива не имеют запаха.

В основном антрацит залегает на глубинах 6 км. Это довольно редкое полезное ископаемое: его доля среди мирового запаса угля составляет около 3%.

Россия занимает первое место по запасам антрацитов. Он залегает в следующих угольных бассейнах: Кузнецком, Таймырском, Грушевском, Тунгусском. Также эти полезные ископаемые обнаружены на Урале и в Магаданской области.

Как определить зольность?

Самой важной характеристикой угля является зольность – процентное содержание негорючего остатка (золы), образуемого из минеральных примесей топлива после его полного сгорания. С учётом зольности разработаны методы оценки эффективности обогащения угля, а также формируются цены на топливо.

Зольность измеряется в процентах от общей массы угля. Чем она выше, тем ниже теплота сгорания и, соответственно, качество угля. Поэтому именно зольность угля определяет его пригодность к использованию в качестве топлива. Так, уголь с 25-процентной зольностью относят к высокосортному, низкосортным считается уголь с показателем от 40%.

Определение зольности угля осуществляется одним стандартным методом: топливо полностью сжигают, потом проводят прокаливание зольного остатка до постоянной массы и непосредственно определяют её долю относительно изначальной массы топлива.

При сгорании углей проходит несколько этапов процесса превращения минеральных компонентов в золу. Все реакции проходят с разной скоростью и в разных температурных условиях. Масса и состав полученной золы разнятся в каждом отдельном озолении, поэтому точно определить зольность каждого вида угля в отдельности невозможно.

То же самое можно сказать и об остальных свойствах каменного, бурого угля или антрацита: они определяются целым рядом факторов, поэтому за основу берутся лишь усреднённые параметры.

Уголь: классификация, виды, марки, характеристика, особенности горения, места добычи, применение и значение для экономики

Уголь – это очень разнообразное и многогранное соединение. Из-за своей особенности образования в недрах земли он может иметь сильно отличающиеся характеристики. Поэтому принято классифицировать уголь. Каким образом это происходит, описано в этой статье.

Ископаемый уголь по большей части добывают из недр земли, но иногда в результате сейсмической активности пласты угля выходят на поверхность, где возможна добыча открытым способом. Но откуда берется уголь в земной коре? Образование угля – очень длительный и сложный процесс, который берет начало от обыкновенных растений. Когда растения умирают, то при недостатке кислорода и высокой влажности из них образуется торф. В течение миллионов лет этот торф оседает в землю, где, благодаря высокой температуре и давлению, медленно превращается в уголь. Данный процесс так и называется – углефикация.

Ископаемый уголь может быть найден человеком на различных стадиях углефикации, поэтому существует множество видов этого ресурса. Всего есть несколько типов классификаций каменного угля: по составу, по особенностям происхождения, по размеру, по влажности, по наличию примесей, а также многим другим характеристикам. Разберем некоторые из них подробнее.

Классификация угля по размеру кусков

Чтобы добыть уголь из-под земли, его необходимо измельчить и доставить на поверхность. Получаемые куски могут быть разного размера, что достаточно важно для дальнейшего использования. По этой причине существует государственный стандарт (ГОСТ Р 51586-2000), который определяет классификацию угля по размеру кусков. Эти размеры иногда называют сортами угля, чтобы не путать с марками, о которых речь пойдет позже.

Название класса (сокращение)

Если уголь еще не отсортирован и имеет в своем составе куски совершенно разных размеров, то такой уголь называют рядовым (Р).

Существуют также и смешанные сорта, т. е. смеси углей разного размера в определенных пределах. Но процентное содержание угля каждого класса в данном случае не регламентируется. Смесь может состоять, например, из 95 % семечка и 5 % штыба, и в таком случае сорт будет называться семечко со штыбом.

Название класса (сокращение)

Крупный с плитным (ПК)

Орех с крупным (КО)

Мелкий с орехом (ОМ)

Семечко с мелким (МС)

Семечко со штыбом (СШ)

Мелкий с семечком и штыбом (МСШ)

Орех с мелким, семечком и штыбом (ОМСШ)

Классификация угля по маркам

Как уже было сказано, уголь может отличаться по составу. Конкретные соединения в составе угля выделить крайне сложно, поэтому для того, чтобы характеризовать уголь, пользуются лишь некоторыми характеристиками: концентрацией летучих веществ, влажностью, содержанием углерода, теплотой сгорания и др.

Обычно все эти характеристики связаны. Чем больше содержание углерода в угле и меньше летучих веществ, тем больше тепла сможет дать топливо. Согласно этим характеристикам уголь делят на марки.

Бурый уголь (Б)

Это самая молодая и поэтому наименее полезная марка угля. Выглядит как каменная масса бурого цвета. Иногда на нем даже заметна древесная структура. Выход тепла составляет всего лишь 22 МДж/кг. Причина этому – низкое содержание углерода, большое количество влаги, летучих веществ и минеральных примесей. Все это не обеспечивает эффективное горение.

Образуется такой уголь напрямую из торфа и залегает на небольшой глубине (от 10 до 200 метров). В России его добывают на Солтонском месторождении, в Тунгусском и Канско-Ачинском угольных бассейнах.

Длиннопламенный уголь (Д)

Обычно имеет серо-черный цвет. Горит длинным коптящим пламенем, что и дало ему такое название. Содержит 70-80 % углерода, что делает его чуть более качественным топливом, по сравнению с бурым углем. На это также влияет меньшее количество влаги и примесей. Но преимущество длиннопламенного угля не в этом. Это топливо может гореть без поддува, что позволяет легко использовать его в печах и котлах. Данный вид угля очень распространен. Его добыча ведется в Минусинском, Кузнецком, Донецком и многих других бассейнах.

Газовый уголь (Г)

Сильно похож на предыдущую марку, но отличается пониженной влажностью и высокой скоростью горения. Из-за последнего он часто применяется в котельных в качестве топлива. Данный уголь распространен в Донецком, Кузнецком, Кизеловском и некоторых других угольных бассейнах. Также он встречается на месторождениях острова Сахалин.

Жирный уголь (Ж)

Это уже достаточно качественный уголь. Несмотря на то что загорается он тяжелее, чем предыдущие две марки, он обладает высокой теплотой сгорания (35 МДж/кг). Недостатком же является высокое содержание летучих веществ, что осложняет контроль процесса горения, поэтому данная марка угля редко используется как топливо. Основные сферы его использования – производство строительных материалов, активированных углей и других полезных веществ, а также в коксохимической промышленности. Добыча такого угля ведется в Осиновском, Байдаевском, Ленинском и Томь-Усинкском месторождениях.

Коксовый уголь (К)

Это очень ценный вид угля из-за своей малой распространенности. Из этой марки получается очень качественный каменноугольный кокс, что следует из названия. Образуется такой уголь на достаточно большой глубине (5500 м), где имеется большое давление. Цвет такого угля – серый со стеклянным блеском. Он имеет очень однородную структуру и минимальное число пор. Содержание летучих веществ – умеренное (22-27 %), а углерода достигает уже 88-90 %, что положительно сказывается на теплоотдаче, хотя как топливо такой уголь используется редко. Добывается коксовый уголь в Кузнецком угольном бассейне, в Анжерском, Томь-Усинском, Прокопьевско-Киселевском и других районах.

Отощенно-спекающийся уголь (ОС)

Данная марка угля не сильно отличается от коксового угля: содержание углерода и неорганических примесей находится примерно на том же уровне. Главное его преимущество в высокой теплотворной способности. Она составляет 36 МДж/кг, поэтому иногда его используют как топливо на электростанциях. Но основное его использование – коксохимическая промышленность. Правда, коксуется этот уголь с трудом, поэтому приходится его использовать в смеси с другими видами угля. Такая смесь нескольких марок называется угольной шихтой. Добыча отощенно-спекающегося угля в основном ведется на Кузбассе, в Кемеровском районе и в Южно-Якутском угольном бассейне.

Тощий уголь (Т)

Такое забавное название эта марка угля получила из-за относительно тонких пластов, которыми она залегает в породе. Виной всему большая глубина (6600 м) и большое давление. В отличие от предыдущих двух типов, тощий уголь не обладает способностью к спеканию, и производить из него кокс практически невозможно.

Зато он обладает очень высокой теплотой сгорания до 40 МДж/кг. Это обуславливает его использование в качестве топлива, а также в металлургии, где необходима крайне высокая температура в печах для плавки металлов. Основные зоны добычи тощего угля – это Араличевский, Байдаевский и Кемеровский районы.

Антрацит (А)

Это самый качественный уголь, с точки зрения теплоты сгорания. Содержание углерода в нем может достигать 98 %. Больше только у графита. И по внешнему виду антрацит сильно отличается от других марок. Он имеет темно-черный цвет с ярко выраженным металлическим отливом. Также он обладает повышенной термостойкостью и электропроводностью. Температура горения у антрацита довольно высока, поэтому как топливо применять его можно не во всех типах печей. Кроме этого, он используется в металлургии, для изготовления фильтров, электродов, карбида кальция, микрофонного порошка. Этот уголь не спекается, поэтому он не нашел применения в коксовании, хотя даже без этого процесса может заменять кокс в некоторых процессах.

Другие виды классификаций

Помимо тех марок, что представлены выше, существует и множество промежуточных марок, например коксовый жирный (КЖ), газовый спекающийся (ГС), длиннопламенный газовый (ДГ).

Также уголь каждой марки может иметь разные размеры кусков. В таком случае буква, обозначающая сорт, располагается после буквы, обозначающей марку. Например, антрацит-орех (АО), жирный-плита (ЖП), коксовый семечко (КС).

Существует и классификация угля по происхождению. Весь уголь, как уже было сказано, образуется из растений в течение миллионов лет. Но растения могут иметь разную природу. Так, угли делятся на гумусовые (из древесины, листьев, стеблей) и сапропелитовые (из остатков низших растений, например водорослей).

Источники:

https://nvph.ru/tri-vida-ygly
https://dprom.online/chindustry/vidy-uglya-kakoe-toplivo-effektivnej/
https://fb.ru/article/428876/ugol-klassifikatsiya-vidyi-marki-harakteristika-osobennosti-goreniya-mesta-dobyichi-primenenie-i-znachenie-dlya-ekonomiki