1. A szén kémiai tulajdonságai

2. A szén osztályozása

3. A szén kialakulása

4. Széntartalékok

A szén azüledékes kőzet, amely a növényi maradványok (páfránypáfrányok, zsurlók és mohák, valamint az első gymnospermek) mély bomlását reprezentálja.

A szén kémiai tulajdonságai

Kémiai összetétel szerint szén Nagy molekulatömegű aromás vegyületek keveréke, nagy tömeghányadú szénnel, valamint víz és illékony anyagok kis mennyiségű ásványi szennyeződésekkel. Az ilyen szennyeződések szénégetéskor hamut képeznek. A fosszilis szenek alkotóelemeik arányában különböznek egymástól, ami meghatározza égéshőjüket. A szenet alkotó számos szerves vegyület karcinogén tulajdonságokkal rendelkezik.

A legtöbb szénlelőhely a paleozoikumban keletkezett, főként a karbon időszakban, körülbelül 300-350 millió évvel ezelőtt. Kémiai összetétel szerint szén Nagy molekulatömegű policiklusos aromás vegyületek keveréke, nagy tömeghányadú szénnel, valamint víz és illékony anyagok kis mennyiségű ásványi szennyeződésekkel, amelyek szénégetéskor hamut képeznek. A fosszilis szenek alkotóelemeik arányában különböznek egymástól, ami meghatározza égéshőjüket. A szenet alkotó számos szerves vegyület karcinogén tulajdonságokkal rendelkezik. A szén széntartalma típusától függően 75% és 95% között mozog.

Szén, növényi eredetű szilárd éghető ásvány; a barnaszénnél nagyobb széntartalmú és sűrűbb fosszilis szénfajta. Sűrű fekete, néha szürke-fekete színű kőzet, fényes, félmatt vagy matt felülettel. 75-97% vagy több szenet tartalmaz; 1,5-5,7% hidrogén; 1,5-15% oxigén; 0,5-4% kén; legfeljebb 1,5% nitrogént; 45-2% illékony; a nedvesség mennyisége 4 és 14% között van; hamu - általában 2-4% és 45% között. A szén nedves hamumentes tömegére számított legmagasabb fűtőérték nem kevesebb, mint 23,8 MJ/kg (5700 kcal/kg).

A szén sok millió évvel ezelőtt elpusztult növények maradványai, amelyek pusztulása a levegőellátás megszűnése miatt megszakadt. Ezért nem tudták kiengedni a légkörbe a belőle felvett szenet. A levegő bejutása különösen ott szűnt meg hirtelen, ahol a tektonikus mozgások és az éghajlati viszonyok változása következtében a mocsarak és mocsaras erdők megsüllyedtek, és más anyagokkal borították be őket. Ugyanakkor a növényi maradványok baktériumok és gombák hatására (koalizálódtak) tőzeggé, majd barnaszénné, kőszénné, antracittá és grafittá alakultak át.

A fő komponens - szerves anyag - összetétele alapján a szenet három genetikai csoportra osztják: humolitok, szapropelitek, szaprohumolitok. Túlsúlyban vannak a humolitok, amelyek kiindulási anyaga magasabb szárazföldi növények maradványai. Lerakódásuk főként a tengerek, öblök, lagúnák és édesvízi medencék alacsony fekvésű partjait elfoglaló mocsarakban történt. A biokémiai lebontás eredményeként a felhalmozódó növényi anyagot tőzeggé dolgozták fel, ami jelentősen befolyásolta a vízi környezet víztartalmát és kémiai összetételét. A kőszén széntartalma 75-90 százalék között mozog. A pontos összetételt a szénátalakítás helye és körülményei határozzák meg. Az ásványi szennyeződések vagy finoman diszpergált állapotban vannak a szerves masszában, vagy vékony rétegek és lencsék, valamint kristályok, ill. megkeményedés. A fosszilis szénben található ásványi szennyeződések forrása a szénképző növények szervetlen részei, a tőzeglápokban keringő vizes oldatokból kicsapódó ásványi új képződmények stb.

Hosszan tartó magas hőmérsékletnek és nyomásnak való kitettség következtében a barnaszén kőszénné, az utóbbi antracittá alakul. A szerves anyagok kémiai összetételének, fizikai és technológiai tulajdonságainak visszafordíthatatlan fokozatos változását a barnaszénből antracittá való átalakulás szakaszában szénmetamorfizmusnak nevezzük.

A metamorfózis során a szerves anyagok szerkezeti és molekuláris átrendeződése a szén relatív széntartalmának következetes növekedésével, az oxigéntartalom csökkenésével és az illékony anyagok felszabadulásával jár együtt; a hidrogéntartalom, a fűtőérték, a keménység, a sűrűség, a törékenység, az optika, az elektromosság és egyéb fizikai tulajdonságok megváltoznak. A metamorfózis középső szakaszában lévő kőszén szinterezési tulajdonságokat szerez - a szerves anyagok gélesedő és lipoid komponenseinek képességét, hogy bizonyos körülmények között hevítéskor képlékeny állapotba kerüljenek, és porózus monolit - kokszot képezzenek. A levegőztetés és a talajvíz aktív hatásának zónáiban a Föld felszíne közelében a szén oxidáción megy keresztül.

Az oxidáció a kémiai összetételre és a fizikai tulajdonságokra gyakorolt ​​hatását tekintve ellentétes irányú, mint a metamorfózis:

a szén elveszíti szilárdsági tulajdonságait és szinterezhetőségét;

nő benne a relatív oxigéntartalom, csökken a szén mennyisége, nő a páratartalom és a hamutartalom, az égéshő pedig meredeken csökken.

A fosszilis szén oxidációjának mélysége a modern és ősi domborzattól, a talajvíz talajának helyzetétől, az éghajlati viszonyok jellegétől, az anyagösszetételtől és a metamorfózistól függően függőlegesen 0-100 méter között mozog.

A szén fajsúlya 1,2 - 1,5 g/cm3, égéshője 35 000 kJ/kg. A kőszén akkor tekinthető technológiai felhasználásra alkalmasnak, ha az égetést követően a hamutartalom 30% vagy kevesebb. A fosszilis szén primitív bányászata az ókor óta ismert (Görögország). A szén a 17. században kezdett jelentős szerepet játszani Nagy-Britanniában üzemanyagként. A szénipar kialakulása a szén kokszként való felhasználásával függ össze az öntöttvas olvasztásakor. A 19. század óta a közlekedés a szén fő felvásárlója. A szén ipari felhasználásának főbb területei: villamosenergia-termelés, kohászati ​​koksz, energetikai célú égetés, különféle (akár 300 féle) termékek előállítása vegyi feldolgozás útján. Növekszik a szén felhasználása a magas széntartalmú szén-grafit szerkezeti anyagok, a kőviasz, a műanyagok, a szintetikus, folyékony és gáz halmazállapotú, magas kalóriatartalmú üzemanyagok, a hidrogénezéssel aromás termékek, valamint a műtrágyákhoz magas salétromtartalmú savak előállításához. A kőszénből nyert kokszra nagy mennyiségben van szükség a kohászathoz ipar.

A kokszot kokszgyárakban állítják elő. A szenet száraz desztillációnak (kokszolásnak) vetik alá speciális kokszolókemencékben, levegő hozzáférése nélkül C-os hőmérsékletre. Így koksz keletkezik, amely szilárd porózus anyag. A szén száraz desztillációja során a koksz mellett illékony termékek is keletkeznek, amelyek 25-75 C-ra hűtve kőszénkátrányt, ammóniás vizet és gáznemű termékeket képeznek. A kőszénkátrány frakcionált desztilláción megy keresztül, ami több frakciót eredményez:

könnyű olaj (forráspontja 170 C-ig) aromás szénhidrogéneket (benzolt, toluolt, savakat és egyéb anyagokat) tartalmaz;

közepes olaj (forráspontja 170-230 C). Ezek a fenolok, naftalin;

nehézolaj (forráspontja 230-270 C). Ezek a naftalin és homológjai

antracén olaj - antracén, fenatrén stb.

A gáznemű termékek (kokszolókemence-gáz) összetétele benzolt, toluolt, xiolokat, fenolt, ammóniát és egyéb anyagokat tartalmaz. Ammóniából, hidrogén-szulfidból és cianid vegyületekből történő tisztítás után a kokszolókemencegázból nyers benzolt vonnak ki, amelyből egyedi szénhidrogéneket és számos más értékes anyagot izolálnak.

A szén formájában lévő amorf szén, valamint számos szénvegyület létfontosságú szerepet játszik a modern életben, mint különféle energiaforrások. Amikor a szén ég, hőt termel, amelyet fűtésre, főzésre és számos ipari folyamatra használnak fel. A kapott hő nagy részét más típusú energiává alakítják, és mechanikai munkákra fordítják.

A szén szilárd tüzelőanyag, növényi eredetű ásvány. Sűrű fekete, néha sötétszürke színű kőzet, fényes matt felülettel. 75-97% szenet, 1,5-5,7% hidrogént, 1,5-15% oxigént, 0,5-4% tartalmaz kén, legfeljebb 1,5% nitrogén, 2-45% illékony, a nedvesség mennyisége 4 és 14% között mozog. A szén nedves hamumentes tömegére számított legmagasabb fűtőérték nem kevesebb, mint 238 MJ/kg.

A szén magasabb rendű növények szerves anyagainak bomlástermékeiből képződik, amelyek a földkéreg különböző kőzeteinek nyomási körülményei között és a hőmérséklet hatására megváltoztak. Az éghető tömegben a metamorfózis mértékének növekedésével a szén növeli a széntartalmat, ugyanakkor csökkenti az oxigén, a hidrogén és az illékony anyagok mennyiségét. A szén égéshője is változik.

A szén jellemző fizikai tulajdonságai:

sűrűség (g/cm3) - 1,28-1,53;

mechanikai szilárdság (kg/cm2) - 40-300;

fajlagos hőkapacitás C (Kcal/g deg) - 026-032;

fénytörési index - 1,82-2,04.

A világ legnagyobb szénlelőhelyei a termelés mennyiségét tekintve a Tunguska, Kuznetsk, Pechora medencék - az Orosz Föderációban; Karaganda - Kazahsztánban; Appalache- és Pennsylvania-medencék - az USA-ban; Ruhrsky - a Német Köztársaságban; Great Yellow River - Kínában; Dél-Wales - be Anglia; Valenciennes - Franciaországban stb.

A szén felhasználási területei változatosak. Használják háztartási, energia-, kohászati ​​és vegyipari tüzelőanyagként ipar, valamint ritka és nyomelemek kinyerésére belőle. A szén, a koksz és a nehézipar a szenet kokszolásos módszerrel dolgozza fel. A kokszolás a szén ipari feldolgozási módja 950-1050 C-ra történő hevítéssel, levegő hozzáférés nélkül. A főbb kokszkémiai termékek a következők: kokszolókemence-gáz, nyers benzol, kőszénkátrány és ammónia feldolgozásából származó termékek.

A szénhidrogéneket a kokszolókemence-gázból folyékony abszorpciós olajokkal végzett mosással távolítják el. Az olajból történő desztilláció, a frakcióból történő desztilláció, tisztítás és ismételt rektifikálás után tiszta kereskedelmi termékeket kapnak, mint például benzol, toluol, xilol stb. A nyers benzolban lévő telítetlen vegyületekből kumarongyantákat nyernek, amelyeket lakkok, festékek, linóleum gyártása és a gumiipar. Ígéretes alapanyag a ciklopentadién is, amelyet szintén szénből nyernek. szén - nyersanyagok naftalin és más egyedi aromás szénhidrogének előállítására. A legfontosabb feldolgozási termékek a piridinbázisok és a fenolok.

A feldolgozás révén összesen több mint 400 féle termék nyerhető, melynek költsége, képest költség maga a szén 20-25-szörösére növekszik, a kokszgyárakban nyert melléktermékek pedig meghaladják ár maga a koksz.

A szén elégetése (hidrogénezése) folyékony tüzelőanyaggá igen ígéretes. 1 t fekete arany előállításához 2-3 t szenet fogyasztanak el. A mesterséges grafitot szénből nyerik. Szervetlen alapanyagként használják őket. A szén feldolgozásakor ipari méretekben vanádiumot, germániumot, ként, galliumot, molibdént és ólmot vonnak ki belőle. A szénégetésből, a bányászati ​​és feldolgozási hulladékokból származó hamut építőanyagok, kerámiák, tűzálló nyersanyagok, timföld és csiszolóanyagok előállításához használják fel. A szén optimális felhasználása érdekében dúsítják (eltávolítja az ásványi szennyeződéseket).

A szén akár 97% szenet is tartalmaz, elmondható, hogy minden szénhidrogén alapját képezi, i.e. Szénatomokon alapulnak. Gyakran találkozunk amorf szénnel szén formájában. Szerkezetében az amorf szén megegyezik a grafittal, de rendkívül finom csiszolt állapotban. A szén amorf formáinak gyakorlati alkalmazásai változatosak. A kokszot és a szenet redukálószerként használják a kohászatban a vas olvasztásához.

A szén osztályozása

A szén magasabb rendű növények szerves maradványainak bomlástermékeiből képződik, amelyek változásokon (metamorfizmuson) mentek keresztül a környező földkéreg kőzeteinek nyomása és viszonylag magas hőmérséklet hatására. A szén éghető tömegében a metamorfózis mértékének növekedésével a széntartalom folyamatosan növekszik, és ezzel egyidejűleg csökken az oxigén, a hidrogén és az illékony anyagok mennyisége; Változik az égéshő, a szintereződési képesség és egyéb tulajdonságok is. A Szovjetunióban elfogadott ipari besorolás e tulajdonságok változásán alapul, amelyeket a szén termikus bomlásának eredményei alapján határoztak meg (illékony anyagok hozama, nem illékony maradékok jellemzői).

Szén fokozat szerint:

hosszú láng (D),

gáz (G),

gázzsír (GZh),

zsíros (F),

zsírkoksz (QF),

koksz (K),

karcsú szinterezés (OS),

sovány (T),

alacsony csomósodású (SS),

fél-antracit (PA)

antracit (A).

Néha az antracitokat külön csoportba sorolják. Kokszoláshoz főként G, Zh, K és OS, részben D és T osztályú szenet használnak. Mivel a szén a D fokozatból a T-A osztályba kerül, a munkatüzelőanyag nedvessége a D osztályú 14%-ról 4,5-re csökken. 5,0% a T-A márkák esetében; az oxigéntartalom (az éghető tömegben) csökkentése 15%-ról 1,5%-ra; hidrogén - 5,7-1,5%; tartalom kén, a nitrogén és a hamu nem függ egyik vagy másik márkához való tartozástól. A kőszén éghető tömegének égési hője folyamatosan 32,4 MJ/kg-ról (7750 kcal/kg) a D fokozatnál 36,2-36,6 MJ/kg-ra (8650-8750 kcal/kg) a K fokozatnál növekszik, és 35-re csökken. 4–33,5 MJ/kg (8450–8000 kcal/kg) PA és A márkák esetében.

A bányászat során nyert darabok mérete alapján a szenet a következőkre osztják:

födém (P) - több mint 100 mm,

nagy (K) - 50-100 mm,

anya (O) - 26-50 mm,

kicsi (M) - 13-25 mm,

vetőmag (C) - 6-13 mm,

darab (W) - kevesebb, mint 6 mm,

privát (P) - méret nem korlátozza.

A széndarabok márkáját és méretét betűkombinációk jelzik - DK stb.

A kőszén besorolása számos nyugat-európai országban megközelítőleg ugyanazokon az elveken alapul, mint a Szovjetunióban. BAN BEN Egyesült Államok A kőszén legelterjedtebb besorolása az illékony anyagok hozamán és az égéshőn alapul, amely szerint nagy illékonyanyag-kihozatalú szubbitumenesekre (amelyek a szovjet D és G osztályoknak felelnek meg), bitumenesekre, átlagos hozamúakra. illékony anyagok (amelyek a PZh és K osztályoknak felelnek meg), alacsony illékonyanyag-kihozatalú bitumenes (OS és T) és antracit szén, fél-antracitokra (részben T és A), magukra antracitra és metaantracitokra (A) osztva . Ezenkívül létezik a kőszén nemzetközi osztályozása, amely az illékony anyagok tartalma, csomósodási képessége, kokszolóképessége alapján, valamint a szén technológiai tulajdonságait tükrözi.

A szén kialakulása

A szén képződése minden szilur és devon geológiai rendszerre jellemző, a szén igen széles körben elterjedt a karbon, a perm és a jura rendszer lelőhelyein. A szén változó vastagságú rétegek formájában fordul elő (egy méteres töredékektől több tíz méterig vagy még több). A szén előfordulási mélysége változó - a felszín elérésétől a 2000-2500 m-ig és annál mélyebbig. A bányászati ​​technológia korszerű színvonalával a szén külszíni bányászattal 350 m mélységig bányászható.

A szén képződéséhez a növényi anyagok bőséges felhalmozódása szükséges. Az ókori tőzeglápokban a devon kortól kezdve szerves anyagok halmozódtak fel, amelyekből oxigénhez nem jutva fosszilis szenet keletkeztek. A legtöbb kereskedelmi fosszilis szénlelőhely ebből az időszakból származik, bár léteznek fiatalabb lelőhelyek is. A legrégebbi szén a becslések szerint körülbelül 350 millió éves.

A szén akkor képződik, amikor a bomló növényi anyag gyorsabban halmozódik fel, mint a baktériumok lebomlása. Ehhez ideális környezetet teremtenek a mocsarakban, ahol a pangó, oxigénhiányos víz megakadályozza a baktériumok aktivitását, és ezáltal megóvja a növényi tömeget a teljes pusztulástól. Egy bizonyos szakaszban folyamat A folyamat során felszabaduló savak megakadályozzák a további baktériumok aktivitását. Így keletkezik a tőzeg – az eredeti termék szén képződésére. Ha ezután más üledékek alá temetik, a tőzeg összenyomódik, és vizet és gázokat veszítve szénné alakul.

Egy 1 kilométer vastag üledékréteg nyomása alatt egy 20 méteres tőzegréteg 4 méter vastag barnaszénréteget hoz létre. Ha a növényi anyag eltemetésének mélysége eléri a 3 kilométert, akkor ugyanaz a tőzegréteg 2 méter vastag szénréteggé válik. Nagyobb mélységben, körülbelül 6 kilométeres mélységben és magasabb hőmérsékleten a 20 méteres tőzegréteg 1,5 méter vastag antracitréteggé válik.

A szénbányászat módszere az előfordulás mélységétől függ. A bányászat külszíni bányászattal történik, ha a széntelep mélysége nem haladja meg a 100 métert. Gyakoriak azok az esetek is, amikor egy egyre mélyülő szénbányánál tovább jövedelmező a földalatti módszerrel szénlelőhely kialakítása. A bányákat nagy mélységből származó szén kitermelésére használják. A legmélyebb bányák a területen Oroszország A szenet alig több mint 1200 méterről bányásznak.

A széntartalmú lelőhelyek a szén mellett sokféle geoforrást tartalmaznak, amelyek fogyasztói jelentőséggel bírnak. Ide tartoznak a befogadó kőzetek, mint pl nyersanyagok az építőipar számára talajvíz, szénágy-metán, ritka és nyomelemek, beleértve az értékes fémeket és vegyületeiket. Például egyes szenet germániummal dúsítanak.

Széntartalékok

A Szovjetunió kőszén általános geológiai készletei körülbelül 4700 milliárd tonna (1968-as becslések szerint), beleértve a minőséget (milliárd tonnában): D - 1719; D–G–331; G - 475; GZh - 69,4; F - 156; QOL - 21,5; K - 105; OS - 88.2; SS - 634; T - 205; T-A - 540; PA, A-139.

A Szovjetunió legnagyobb szénkészletei a Tunguszka-medencében találhatók. A Szovjetunió legnagyobb fejlett szénmedencéi Donyeck, Kuznyeck, Pechora, Karaganda; V Egyesült Államok- Appalache és Pennsylvanian, Lengyelországban - Felső-Szilézia és annak folytatása Csehszlovákiában - Ostrava-Karvinsky, in Németország– Ruhrsky, be Kína- Nagy Huanghebass, be Anglia– Dél-Wales, be Franciaország- Valenciennes és Belgiumban - Brabant. A szén felhasználási területei változatosak.

Háztartási, energetikai tüzelőanyagként, kohászati ​​és vegyipari alapanyagként, valamint ritka és nyomelemek kinyerésére használják.

A szén egymás után két évtizeden át az olajboom árnyékában volt. Eladhatatlan szénhegyek emelkedtek az égbe. Számos bányát bezártak, bányászok százezrei vesztették el állásukat. Az Egyesült Államok Appalache régiója, amely egykor virágzó szénmező volt, a világ egyik legsötétebb katasztrófaövezetévé vált. A monopolisták nyomása alatt zajló rendezetlen átmenet az olcsó, importált élelmiszerekre – főleg a Közel-Keletről – olaj a szenet a jövőtől megfosztott „Hamupipőke” szerepére ítélte. Ez azonban egyeseknél nem történt meg országok, beleértve a volt Szovjetuniót is, amely figyelembe vette a nemzeti erőforrásokon alapuló energiastruktúra előnyeit.

A szénkészletek szétszórtan találhatók az egész világon. Leginkább ipari országok nincsenek megfosztva. A Földet két gazdag szénzóna veszi körül. Az egyik a volt Szovjetunió országain, Kínán, Észak-Amerikán át Közép-Európáig terjed. A másik, szűkebb és kevésbé gazdag Dél-Brazíliától Dél-Afrikán át Kelet-Ausztráliáig tart.

A legjelentősebb betétek kőszén található a volt Szovjetunió országaiban, az USA-ban és Kína. Nyugat-Európában a szén dominál. Eurázsia fő szénmedencéi: Dél-Wales, Valenciennes-Liège, Saar-Lotarginsky, Ruhrsky, Asturian, Kizelovsky, Donyeck, Taimyrsky, Tungussky, South Yakutsky, Funshunsky; Afrikában: Jerada, Abadla, Enugu, Huanqui, Witbank; Ausztráliában: Great Syncline, New South Wales; Észak-Amerikában: Green River, Junnta, San Juan River, Western, Illinois, Appalache, Sabinas, Texas, Pennsylvania; az égő kontinensen: Carare, Junin, Santa Catarina, Concepcion. Ukrajnában kiemelendő a Lviv-Volyn-medence és a lelőhelyekben gazdag Donbász.

Források

bse.sci-lib.com/ Great Soviet Encyclopedia

ru.wikipedia.org Wikipédia – a szabad enciklopédia

www.bankreferatov.ru absztraktok

dic.academic.ru Szótárak és enciklopédiák az akadémikusról

földrajz.kz Földrajz

www.bibliotekar.ru Könyvtáros

poddoni.com/ PalletEk

Befektetői Enciklopédia. 2013 .

Szinonimák:

Szellemváros szén nélkül. Ez volt a japán Hashima. Az 1930-as években a legsűrűbben lakott területként ismerték el. 5000 ember fér el egy parányi földterületen. Mindannyian széntermelésben dolgoztak.

A szigetről kiderült, hogy szó szerint kőből készült energiaforrás. Az 1970-es évekre azonban a szénkészletek kimerültek.

Mindenki elment. Csak a kiásott sziget és a rajta lévő épületek maradtak. A turisták és a japánok Hashimát szellemnek nevezik. A sziget egyértelműen mutatja a szén fontosságát és azt, hogy az emberiség képtelen élni nélküle. Nincs alternatíva.

Csak próbálkozások vannak, hogy megtalálják. Ezért figyeljünk a modern hősre, és ne a homályos kilátásokra.

Leírás és tulajdonságok

Szén szerves eredetű kőzet. Ez azt jelenti, hogy a kő növények és állatok lebomlott maradványaiból keletkezik. Ahhoz, hogy sűrű vastagságot alkossanak, állandó felhalmozódásra és tömörítésre van szükség.

Megfelelő körülmények a tározók alján. Ahol van szénlelőhelyek, valaha tengerek és tavak voltak. Az elpusztult organizmusok a fenékre süllyedtek, és a vízoszlop lenyomta őket. Így alakult ki. A szén nemcsak a víz, hanem az új szervesanyag-rétegek további nyomás alatti összenyomódásának a következménye.

Alapvető széntartalékok a paleozoikum korszakához tartoznak. 280 000 000 év telt el a vége óta. Ez az óriási növények és dinoszauruszok korszaka, rengeteg élet a bolygón. Nem meglepő, hogy ekkor halmozódtak fel különösen aktívan a szerves lerakódások.

Leggyakrabban a szén mocsarakban keletkezett. Vizeik kevés oxigént tartalmaznak, ami megakadályozza a szerves anyagok teljes lebomlását.

Külsőleg szénlelőhelyekégetett fára hasonlítanak. A kőzet kémiai összetétele nagy molekulatömegű aromás szénvegyületek és illékony anyagok keveréke vízzel.

Az ásványi szennyeződések jelentéktelenek. Az összetevők aránya nem stabil. Egyes elemek túlsúlyától függően megkülönböztetik szénfajták. A főbbek közé tartozik az antracit.

A barna szénfajta vízzel telített, ezért alacsony a fűtőértéke. Kiderült, hogy a kő nem alkalmas tüzelőanyagként, mint a kő. A barnaszén pedig más felhasználásra is talált. Melyik?

Erre külön figyelmet fordítanak. Addig is derítsük ki, hogy a vízzel telített kőzetet miért nevezik barnának. Az ok a szín.

A szén barnás, fénytelen, porhanyós. Földtani szempontból a tömeg fiatalnak nevezhető. Vagyis a benne lévő „erjedési” folyamatok nem fejeződnek be. Ezért a kőnek alacsony a sűrűsége az égés során, sok illékony anyag képződik.

Fosszilis szén antracit típusú - teljesen kialakult. Sűrűbb, keményebb, feketébb, fényes. 40 000 000 év kell ahhoz, hogy a barna kőzet ilyenné váljon. Az antracit nagy arányban tartalmaz szenet - körülbelül 98%.

Természetesen a feketeszén hőátadása magas, ami azt jelenti, hogy a kő tüzelőanyagként használható.

A szénképződmények leggyakrabban a mocsarakban találhatók

Az ebben a szerepben lévő barna fajokat csak magánházak fűtésére használják. Nincs szükségük rekord energiaszintre.

Csak az üzemanyag könnyű kezelésére van szükség, és az antracit e tekintetben problémás. A feketeszén meggyújtása nem egyszerű. A gyártók és a vasutasok megszokták. A munkadíj megéri, mert nem csak energiaigényes, de nem is szinterezik.

Szén – üzemanyag, melynek égésekor hamu marad. Miből áll, ha a szerves anyag energiává alakul? Emlékszel az ásványi szennyeződésekről szóló megjegyzésre? Ez a kő szervetlen összetevője, amely a kemencék alján marad.

Sok hamu maradt a Liuhuangou tartományban található kínai lelőhelyen. Csaknem 130 évig égtek ott az antracit lerakódások. A tüzet csak 2004-ben sikerült eloltani. Évente 2 000 000 tonna kőzet égett el.

Szóval számolj mennyi szenet elpazarolt. A nyersanyagok nem csak üzemanyagként lehetnek hasznosak.

A szén alkalmazása

A szenet kőbe zárt napenergiának nevezik. Az energia átalakítható. Nem kell, hogy termikus legyen.

A kőzet elégetésével nyert energiát például elektromossággá alakítják. A szén égési hőmérséklete a barna típus majdnem eléri a 2000 fokot. Ahhoz, hogy antracitból áramot nyerjünk, körülbelül 3000 Celsius-fok szükséges.

Tüzelőanyagként szenet használnak

Ha a szén tüzelőanyag-szerepéről beszélünk, akkor nem csak tiszta formájában használják.

A laboratóriumok megtanulták, hogyan lehet szerves kőzetből folyékony és gáznemű tüzelőanyagot előállítani, a kohászati ​​üzemek pedig régóta használnak kokszot.

A szén 1100 fokra történő hevítésével nyerik oxigén nélkül. A koksz füstmentes üzemanyag. A brikett vasérc reduktorként való felhasználásának lehetősége is fontos a kohászok számára. Tehát a koksz jól jön öntésnél.

A kokszot keverőanyagként is használják. Ezt a nevet adják a jövőbeli ötvözet kezdeti elemeinek keverékének. A koksz által fellazított töltet könnyebben megolvad. Egyébként az ötvözetek egyes alkatrészeit antracitból is nyerik.

Szennyeződésként galliumot is tartalmazhat – ritka fémeket, amelyek máshol ritkán találhatók meg.

Szenet is szeretnének vásárolni szén-grafit kompozit anyagok gyártásához. A kompozitok több komponensből álló tömegek, amelyek között világos határvonal van.

Mesterségesen létrehozott anyagokat használnak például a repülésben. Itt a kompozitok növelik az alkatrészek szilárdságát.

A széntömegek nagyon magas és alacsony hőmérsékletnek is ellenállnak, és felsővezeték-tartó állványokban használatosak.

Általánosságban elmondható, hogy a kompozitok szilárdan meghonosodtak az élet minden területén. A vasutasok új peronokra helyezik őket.

Az épületszerkezetek támasztékai nanomódosított alapanyagokból készülnek. Az orvostudományban kompozitokat használnak a csontokban lévő forgácsok és más olyan sérülések kitöltésére, amelyeket nem lehet fémprotézisekkel pótolni. Itt milyen szenet sokrétű és többfunkciós.

A vegyészek kifejlesztettek egy módszert műanyagok szénből történő előállítására. Ugyanakkor a hulladék nem tűnik el. Az alacsony minőségű frakciót brikettté préselik.

Tüzelőanyagként szolgálnak, amely alkalmas magánházakhoz és ipari műhelyekhez egyaránt. Az üzemanyagbrikettek minimális mennyiségű szénhidrogént tartalmaznak. Valójában ők a legértékesebb nőstények a szénben.

Tiszta benzolt, toluolt, xilolokat és kumorángyantákat nyerhet belőle. Ez utóbbiak például a festék- és lakktermékek, valamint a belső befejező anyagok, például a linóleum alapjául szolgálnak.

Néhány szénhidrogén aromás. Az emberek ismerik a molygomba illatát. De kevesen tudják, hogy szénből állítják elő.

A sebészetben a naftalin antiszeptikumként szolgál. A háztartásban az anyag a lepkék ellen küzd. Ezenkívül a naftalin számos rovar csípése ellen is védelmet nyújthat. Köztük: legyek, légytak, lólegyek.

Teljes, szén zsákokban beszerzés több mint 400 féle termék gyártásához.

Közülük sok a kokszgyártás mellékterméke. Érdekes módon a további vezetékek költsége általában magasabb, mint a kokszé.

Ha figyelembe vesszük a szén és a belőle készült áruk közötti átlagos különbséget, akkor ez 20-25-szörös.

Vagyis a termelés nagyon jövedelmező és gyorsan megtérül. Ezért nem meglepő, hogy a tudósok egyre több új technológiát keresnek az üledékes kőzet feldolgozására. A növekvő kereslethez kínálatnak kell lennie. Ismerkedjünk meg vele.

Szénbányászat

A szénlelőhelyeket medencéknek nevezzük. Több mint 3500 van belőlük a világon. A medencék összterülete a szárazföldi terület mintegy 15%-a. Az USA-ban van a legtöbb szén.

A világ készleteinek 23%-a koncentrálódik ott. Keményszén Oroszországban– ez az összes tartalék 13%-a. Kínának bronzérme van. A kőzet 11%-a a mélyében rejtőzik.

Legtöbbjük antracit. Oroszországban a barnaszén és a fekete aránya megközelítőleg azonos. Az USA-ban a barna típusú kőzet dominál, ami csökkenti a lerakódások jelentőségét. A barnaszén bősége ellenére az Egyesült Államok lelőhelyei nemcsak mennyiségben, hanem méretben is feltűnőek.

Csak az Appalache-kőszén-medence készletei 1600 milliárd tonnát tesznek ki. Oroszország legnagyobb medencéje ehhez képest mindössze 640 milliárd tonna kőzetet tárol. A kuznyecki betétről beszélünk.

A Kemerovo régióban található. Még néhány ígéretes medencét fedeztek fel Jakutföldön és Tyvában. Az első régióban a lerakódásokat Elgának, a másodikban pedig Elegetiannak hívták. Jakutia és Tyva lelőhelyei zárt típusúak. Vagyis a szikla nem a felszín közelében van, hanem a mélységben.

Bányákat, aknákat, aknákat kell építeni. Ez felemelő szén ára. De a betétek nagysága pénzbe kerül. Ami a Kuznyeck-medencét illeti, vegyes rendszerben működnek. A nyersanyagok mintegy 70%-át hidraulikus módszerekkel nyerik ki a mélyből.

A szén 30%-át nyíltan, buldózerekkel bányászják. Elegendők, ha a kőzet a felszín közelében fekszik és a fedőrétegek lazak.

Kínában nyíltan is bányásznak szenet. A legtöbb kínai lelőhely messze a városokon kívül található. Ez azonban nem akadályozta meg, hogy az egyik betét kellemetlenséget okozzon az ország lakosságának. Ez 2010-ben történt.

Peking jelentősen megnövelte a Belső-Mongóliából származó szén iránti kérelmeit. A Kínai Népköztársaság tartományának tekintik. Annyi áruval megrakott teherautó hajtott az útra, hogy a 110-es főutat csaknem 10 napig leállították. A dugó augusztus 14-én kezdődött, és csak 25-én szűnt meg.

Igaz, útmunka nélkül ez nem történhetett volna meg. A szénszállító teherautók rontották a helyzetet. A 110-es főút állami út. Így nemcsak a szén szállítása késett, hanem más szerződések is veszélybe kerültek.

Az interneten olyan videókat találhat, amelyeken 2010 augusztusában egy kínai autópályán haladó sofőrök arról számoltak be, hogy körülbelül 5 napba telt a 100 kilométeres szakasz megtétele.

A szén egy üledékes kőzet, amely a föld képződményében képződik. A szén kiváló tüzelőanyag. Úgy gondolják, hogy ez a legősibb tüzelőanyag, amelyet távoli őseink használtak.

Hogyan keletkezik a szén?

A szén előállításához hatalmas mennyiségű növényi anyagra van szükség. És jobb, ha a növények egy helyen felhalmozódnak, és nincs idejük teljesen lebomlani. Ennek ideális helye a mocsarak. A bennük lévő víz oxigénszegény, ami megakadályozza a baktériumok életét.

A növényi anyagok a mocsarakban halmozódnak fel. Anélkül, hogy ideje lenne teljesen rothadni, a későbbi talajlerakódások összenyomják. Így nyerik a tőzeget - a szén alapanyagát. Úgy tűnik, hogy a következő talajrétegek lezárják a tőzeget a talajban. Ennek eredményeként teljesen megfosztja az oxigéntől és a víztől, és szénréteggé alakul. Ez a folyamat hosszú. Így a modern szénkészletek nagy része a paleozoikum korszakában, azaz több mint 300 millió évvel ezelőtt keletkezett.

A szén jellemzői és fajtái

(Barnaszén)

A szén kémiai összetétele az életkorától függ.

A legfiatalabb faj a barnaszén. Körülbelül 1 km mélységben fekszik. Még mindig sok víz van benne - körülbelül 43%. Nagy mennyiségű illékony anyagot tartalmaz. Jól gyullad és ég, de kevés hőt termel.

A kőszén egyfajta „középparaszt” ebben a besorolásban. 3 km mélységig fekszik. Mivel a felső rétegek nyomása nagyobb, a szén víztartalma kisebb - körülbelül 12%, illékony anyagok - akár 32%, de a szén 75-95%. Ez is gyúlékony, de jobban ég. És a kis mennyiségű nedvesség miatt több hőt ad.

Antracit- régebbi fajta. Körülbelül 5 km mélységben fekszik. Több szenet tartalmaz, és gyakorlatilag nincs nedvesség. Az antracit szilárd tüzelőanyag, és nem gyullad jól, de a fajlagos égéshője a legmagasabb - akár 7400 kcal/kg.

(Antracit szén)

Az antracit azonban nem a szerves anyag átalakulásának végső szakasza. Súlyosabb körülményeknek kitéve a szén shuntittá alakul. Magasabb hőmérsékleten grafit keletkezik. Ultramagas nyomás alatt pedig a szén gyémánttá változik. Mindezek az anyagok – a növényektől a gyémántokig – szénből készülnek, csak a molekulaszerkezetük más.

A fő „összetevők” mellett a szén gyakran tartalmaz különféle „sziklákat”. Ezek olyan szennyeződések, amelyek nem égnek, hanem salakot képeznek. A szén ként is tartalmaz, tartalmát a szén keletkezésének helye határozza meg. Égéskor oxigénnel reagál és kénsavat képez. Minél kevesebb szennyeződés van a szén összetételében, annál magasabbra értékelik a minőségét.

Széntelep

A kőszén helyét szénmedencének nevezik. A világon több mint 3,6 ezer szénmedence ismert. Területük a Föld szárazföldi területének körülbelül 15%-át foglalja el. A világ szénkészleteinek legnagyobb százaléka az Egyesült Államokban található - 23%. A második helyen Oroszország áll, 13%. Az első három országot Kína zárja 11%-kal. A világ legnagyobb szénlelőhelyei az Egyesült Államokban találhatók. Ez az Appalache-szénmedence, amelynek készletei meghaladják az 1600 milliárd tonnát.

Oroszországban a legnagyobb szénmedence a Kemerovói régióban található Kuznyeck. A Kuzbass-készletek 640 milliárd tonnát tesznek ki.

Ígéretes a lelőhelyek fejlődése Jakutföldön (Elginszkoje) és Tyvában (Elegestskoye).

Szénbányászat

A szén előfordulásának mélységétől függően zárt vagy nyílt bányászati ​​módszereket alkalmaznak.

Zárt vagy földalatti bányászati ​​módszer. Ehhez a módszerhez aknákat és aknákat építenek. Aknákat építenek, ha a szén mélysége 45 méter vagy annál nagyobb. Vízszintes alagút vezet belőle - egy adit.

2 zárt bányászati ​​rendszer létezik: szoba- és pillérbányászat, valamint hosszfalú bányászat. Az első rendszer kevésbé gazdaságos. Csak olyan esetekben használják, amikor a felfedezett rétegek vastagok. A második rendszer sokkal biztonságosabb és praktikusabb. Lehetővé teszi a kőzet akár 80%-ának kitermelését és egyenletes szenet juttatását a felszínre.

A nyílt módszert akkor alkalmazzák, ha a szén sekélyen fekszik. Kezdetben elemzik a talaj keménységét, meghatározzák a talaj mállási fokát és a fedőréteg rétegzettségét. Ha a szénrétegek feletti talaj puha, elegendő buldózer és kaparó használata. Ha a felső réteg vastag, akkor kotrógépeket és vontatókötéleket hoznak be. A szén felett heverő vastag kemény kőzetréteget felrobbantják.

A szén alkalmazása

A szén felhasználási területe egyszerűen óriási.

A szénből ként, vanádiumot, germániumot, cinket és ólmot vonnak ki.

Maga a szén kiváló tüzelőanyag.

A kohászatban vas olvasztására, öntöttvas és acél gyártásánál használják.

A szén elégetése után nyert hamut építőanyagok előállításához használják fel.

A szénből speciális feldolgozás után benzolt és xilolt nyernek, amelyeket lakkok, festékek, oldószerek és linóleum előállításához használnak.

A szén cseppfolyósításával első osztályú folyékony üzemanyagot nyernek.

A szén a grafitgyártás nyersanyaga. Valamint a naftalin és számos más aromás vegyület.

A szén vegyi feldolgozásának eredményeként jelenleg több mint 400 féle ipari terméket állítanak elő.

A szén különféle változataiban barnától feketéig terjedhet. Jó tüzelőanyag, ezért hőenergia elektromos energiává alakítására használják. A növényi tömeg felhalmozódása és a benne zajló fizikai és kémiai folyamatok eredményeként jön létre.

A szén különféle módosításai

A fapép mocsaras talajban való felhalmozódása tőzeg képződéséhez vezet, amely a szén előfutára. A tőzeg képlete meglehetősen összetett, ráadásul az ilyen típusú szénre nincs specifikus sztöchiometrikus arány. A száraz tőzeg szén-, hidrogén-, oxigén-, nitrogén- és kénatomokból áll.

1. Barnaszén vagy lignit.
2. Bitumen.
3. Antracit.

Ennek az átalakulási láncnak a végterméke a szilárd grafit vagy grafitszerű szén, amelynek képlete a tiszta szén C.

Karbon fa

Körülbelül 300 millió évvel ezelőtt, a karbon időszakában bolygónk földjének nagy részét óriási páfrányerdők borították. Ezek az erdők fokozatosan kihaltak, és a fa felhalmozódott a mocsaras talajban, amelyen nőttek. A nagy mennyiségű víz és szennyeződés akadályokat képezett az oxigén behatolásában, így az elhalt fa nem bomlott le.

Az újonnan elhalt fa hosszú ideig régebbi rétegeket borított, amelyek nyomása és hőmérséklete fokozatosan emelkedett. A kapcsolódó geológiai folyamatok végül széntelepek kialakulásához vezettek.

Karbonizációs folyamat

A "karbonizáció" kifejezés a szén metamorf átalakulását jelenti, amely a fás rétegek vastagságának növekedésével, tektonikus mozgásokkal és folyamatokkal, valamint a rétegek mélységétől függő hőmérséklet-emelkedéssel jár.

A nyomásnövekedés elsősorban a szén fizikai tulajdonságait változtatja meg, amelynek kémiai képlete változatlan marad. Különösen a sűrűsége, keménysége, optikai anizotrópiája és porozitása változik. A hőmérséklet emelkedése megváltoztatja a szén képletét a széntartalom növekedése, valamint az oxigén és a hidrogén csökkenése irányába. Ezek a kémiai folyamatok a szén tüzelőanyag-tulajdonságainak növekedéséhez vezetnek.

Ez a szénmódosítás nagyon gazdag szénben, ami magas hőátbocsátási tényezőhöz vezet, és meghatározza a fő tüzelőanyagként való felhasználását az energiaiparban.

A szén képlete bitumenes anyagokból áll, amelyek desztillációja lehetővé teszi az aromás szénhidrogének és a kohászati ​​eljárásokban széles körben használt koksz néven ismert anyag elválasztását. A szén a bitumenvegyületeken kívül sok ként is tartalmaz. Ez az elem a fő légszennyezés forrása szénégetéskor.

A szén fekete színű, lassan ég, sárga lángot hozva létre. A barnaszéntől eltérően fűtőértéke magasabb, 30-36 MJ/kg.

A szén képlete összetett összetételű, és számos szén-, oxigén- és hidrogénvegyületet, valamint nitrogént és ként tartalmaz. A kémiai vegyületek ilyen sokfélesége a vegyipar egy egész iránya - a karbokémia - fejlődésének kezdete lett.

Jelenleg a szenet gyakorlatilag felváltotta a földgáz és az olaj, de felhasználásának két fontos területe továbbra is létezik:

• a hőerőművek fő tüzelőanyaga;
• kokszforrás, amelyet szén oxigénmentes elégetésével állítanak elő zárt nagyolvasztókban.

A földkéreg vastagságában kialakult kőzetek a hőmérséklet, a nyomás, a földkéreg mozgása és egyéb fizikai és kémiai viszonyok hatására metamorfózison mennek keresztül: tőzeg, barnaszén, szén, antracit.

Szén

A szén nedvességet és ásványi szennyeződéseket tartalmaz. A szénben lévő nedvesség csökkenti az égéshőt. A szén legkárosabb szennyeződése a különféle vegyületekben (pirit, kalcium, vas-szulfát) található kén. A szén kénvegyületekkel való elégetésekor kén-dioxid (kén-dioxid) keletkezik, amely káros hatással van az emberi egészségre, fémek korrózióját okozza, és mérgezi a légkört. Viszonylag alacsony kéntartalom (1%-2%) a Donyeck-medencéből származó szénben. A középső és északi szénmedencében a kéntartalom már 3,5% vagy több.

A szén kémiai összetétele:

• szén – 50% - 96%
• Hidrogén - 3% - 6%
• Oxigén - 25% - 37%
• Nitrogén – 0-2,7%

Tőzeg

A tőzeget ma az élet számos területén használják. Ide tartozik a mezőgazdaság, az állattenyésztés, a biokémia, az orvostudomány és az energia. A tőzeg nemcsak a talaj szerkezetét javítja, hanem a víz és a levegő tulajdonságait is. A tőzeg kevesebb káros szennyeződést és ként tartalmaz. A tőzeg széntartalma 50-60%.

Barnaszén

A barnaszén tőzegből képződött sűrű földes massza, jól megőrzött fás szerkezetű. Füstös lánggal könnyen megég, kellemetlen szagot bocsát ki. A világ teljes barnaszénkészlete megközelítőleg 4,9 billió tonna. A fő tartalékok Oroszországban, Németországban, Lengyelországban és a Cseh Köztársaságban találhatók. A barnaszenet sokkal kevesebben használják, mint a kőszenet. A barnaszén száraz desztillációja során ecetsavval ammónia képződik. A száraz desztilláció során paraffin, gombok, karkötők és néhány egyéb apróság is keletkezik. A fosszilis szén közül a legfiatalabb a barnaszén. A barnaszén összetétele:

• 50% - 77% - szén,
• 26-37% oxigén,
• 0-2% - nitrogén,
• 3% - 5% - hidrogén.

A modern technológiák ma már lehetővé teszik szintetikus gáz előállítását barnaszénből, amely a fűtőolaj alternatívája.

Szén

A szén a fosszilis tüzelőanyagok egyik fajtája, átmeneti állapot a barnaszéntől az antracitig. Minden másnál több szenet fejlesztenek ki, körülbelül 2,5 milliárd tonnát évente, ami Földünk minden lakosára számolva körülbelül 700 kg. A szenet villamosenergia-termelésre használják hőerőművekben, tüzelőanyagként magánházakban, gyárakban és még sok másban. A kőszén világító lánggal ég, és magasabb az égéshője, mint a barnaszénnek.

A szén 3-12% nedvességet tartalmaz, és akár 32% illékony gyúlékony anyagokat is tartalmaz.

A szén kémiai összetétele a következőket tartalmazza:

• szén 75%-ról 93%-ra (fajtától, helytől függően),
• hidrogén 4-6%,
• oxigén 3%-ról 19%-ra
• nitrogén akár 2,7%

Antracit

Az antracit nagy sűrűség, fényesség jellemzi, a legmagasabb égéshője, de nem gyullad jól. Különösen szénelektródák és elektródatömeg gyártására használják. A kohászat alapanyagaként használják. Az antracit főleg 6 kilométeres mélységben fordul elő.

A legmagasabb széntartalommal rendelkezik, 95% - 97%, hidrogén - 1% - 3%.

Aktív szén

Az aktív szén egy porózus szerkezetű anyag, amelyet különféle szerves eredetű széntartalmú anyagokból nyernek, amelyek közé tartozik a szén, kőolajkoksz, szénkoksz, kókuszdióhéj, dió, olívamag, sárgabarack. A legjobb aktív szén a kókuszdióhéjból készült karbolén, sokszor regenerálható.

Az aktív szén összetétele 87-97% szenet tartalmaz, hidrogént, nitrogént, oxigént is tartalmaz, és nem tartalmaz szennyeződéseket. Az aktív szén kémiai összetétele hasonló a ceruzában használt grafithoz és a gyémánthoz.

Az aktív szén a következő osztályokra oszlik:

• nyersanyag típusa szerint (fa, kókuszdió, szén stb.),
• aktiválási módszerrel (gőzzel vagy termokémiai úton),
• felszabadulási formában (por, granulátum, öntött, aktív szénnel impregnált szövet)
• cél szerint (derítés, gáz, visszanyerés, katalizátorok).

Aktív szén alkalmazása

Az aktív szenet széles körben használják az élet és az ipar számos területén:

• víztisztítás xenobiotikumoktól, dioxinoktól,
• az élelmiszeriparban (alkohol, szénsavas italok gyártása, zsírok és olajok szagtalanítása, derítése stb.)
• az olaj- és gáztermelésben, a vegyiparban, a feldolgozóiparban,
• környezetvédelmi tevékenységben (ipari szennyvíz tisztítása, olaj- és kőolajtermék kiömlések megszüntetése, füstgázok tisztítása stb.)
• a kohászatban, bányászatban,
• az üzemanyag- és energiaiparban,
• a nukleáris iparban,
• az orvostudományban (a test megtisztítása a méreganyagoktól),
• a gyógyszeriparban (széntabletták, vérpótló készítmények, antibiotikumok stb.),
• egyéni védőfelszerelések (lélegeztetőkészülékek, gázálarcok) gyártása során,
• úszómedencék és akváriumok víztisztítására.

Könyvelés