Уголь бурый. Добыча угля

БУРЫЙ УГОЛЬ, разновидность углей ископаемых низшей степени метаморфизма, представляющая собой переходную форму от торфа к каменному углю. По внешним признакам отличается от торфа большей уплотнённостью и меньшим содержанием различимых растительных остатков, от каменных углей - главным образом окраской бурых тонов. Диагностируется также по реакциям с едкой щёлочью и разбавленной азотной кислотой, окрашивая растворы соответственно в тёмно-бурый и ярко-жёлтый (до красно-бурого) цвета. На воздухе буреет и растрескивается. Для бурого угля характерны высокая гигроскопичность и влажность. Плотность 1200-1500 кг/м 3 . Различают землистые рыхлые бурые угли, плотные матовые и блестящие. По составу исходного вещества большинство бурых углей относится к гумитам, в которых сапропелевые и гумусово-сапропелевые разности встречаются в виде прослоев. Из микрокомпонентов углей в большинстве бурых углей (80- 98%) преобладают представители витринита группы, в некоторых разностях - фюзинит или липтинит.

Элементный состав горючей массы бурых углей: С 65-76%, Н 4-6,5%, иногда более, О + N 18-30%; теплота сгорания 23,9-32,0 МДж/кг; содержание гуминовых кислот 2-63%, летучих веществ 40-65%, первичной смолы 5-20% и более. По степени метаморфизма (углефикации) бурые угли разделяют на 3 класса (01, 02, 03); за основу такого разделения принят показатель отражения витринита (соответственно менее 0,30%, 0,30-39%, 0,40-0,49%). С повышением степени метаморфизма в бурых углях повышаются содержание углерода, удельная теплота сгорания, снижается содержание кислорода, гуминовых кислот и смол. Промышленные классификации бурых углей в разных странах приняты по различным технологическим параметрам. В России бурые угли по влажности делят на три технологические группы (1Б - свыше 40%, 2Б - 30-40% и ЗБ - менее 30%). По международной классификации, принятой Европейской экономической комиссией (1957), бурые угли разделяют на 6 классов по влажности и 5 групп по выходу смол полукоксования. Существуют и другие классификации. В ряде стран (Индия, Австралия и др.) бурые угли называют лигнитами.

Значительная часть бурых углей залегает в угольных пластах (залежах) мощностью 10-60 м (иногда 100-200 м) и на небольших глубинах, что позволяет добывать их в основном открытым способом. По запасам (млрд. т) бассейны бурых углей разделяют на уникальные (свыше 500), крупные (50- 500), средние (10-50) и мелкие (менее 10). Общие мировые ресурсы оцениваются в 4,9 триллион тонн, доказанные запасы 0,46 триллион тонн (в России 0,11 триллион тонн). Основные запасы сосредоточены в России (Канско-Ачинский, Иркутский, Ленский, Подмосковный угольные бассейны), Бразилии (Алта-Амазона), США (Форт-Юнион, Миссисипский и Техасский угольные бассейны), Австралии (Латроб-Валли), Германии (Нижнерейнский, Тюринго-Саксонский и Магдебургский угольные бассейны). Мировая добыча составила 0,884 миллиардов тонн (2002). Главные угледобывающие страны (добыча в миллиард тонн): Германия (0,169), Россия (0,084), Австралия (0,075), Польша (0,060), Чехия (0,048), США (0,047). Бурый уголь используется как энергетическое и коммунально-бытовое топливо, для производства угольных брикетов, газообразного и жидкого топлива, углещелочных реагентов гуминовых кислот, воска, металлургического кокса, извлечения редких и рассеянных элементов.

Лит.: Жемчужников Ю. А., Гинзбург А. И. Основы петрологии углей. М., 1960; Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. М., 1963-1978. Т. 1-12; Ерёмин И. В., Броновец Т. М. Марочный состав углей и их рациональное использование. М., 1994.

Бурым углём называют осадочную породу, которая образуется при разложении остатков древних растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Процесс образования и состав бурого угля сходен с , но бурый является менее ценным. Однако месторождений бурого угля на планете больше, а залегают он на меньшей глубине. Бурый уголь состоит из смеси высокомолекулярных ароматических соединений (главным образом углерода – до 78%), а также воды и летучих веществ с небольшим количеством примесей. В зависимости от состава угля меняется и количество теплоты, выделяющееся при его сгорании, а также количество образующейся золы.

Для образования также необходимо было соблюдение следующего условия: гниющий растительный материал должен был накапливаться быстрее, чем происходит его разложение. Бурый уголь образовывался в основном на древних торфяных , где накапливались углеродные соединения, а доступ кислорода практически отсутствовал. Исходным материалом для образования угля является торф, который также раньше активно использовался в качестве топлива. Уголь же появлялся в том случае, если пласты торфа оказывались под другими наносами. Торф при этом спрессовывался, терял и воду, в результате чего образовывался уголь.

Бурый уголь возникал при залегании спрессованных торфяных пластов на небольшой глубине (при залегании их глубже образовывался каменный уголь). Поэтому месторождений бурого угля больше, а расположены они ближе к поверхности. Пласты угля также приподнимались во время , в результате чего некоторые из них оказались на глубине нескольких метров от поверхности. Благодаря этому, большинство буроугольных месторождений разрабатывается открытым способом.

Различают 3 основных разновидности бурого угля: лигнит (с ясно различимой древесной структурой материнских растений), рыхлый землистый и плотный блестящий. Бурый уголь распространён в отложениях различного возраста, начиная от девона и карбона, но наиболее богатые месторождения относятся к мезозойскому и третичному возрастам.

Бурый уголь используются в качестве энергетического топлива и как химическое сырьё для получения жидкого топлива и разных синтетических веществ, газа и удобрений. При специальной обработке из бурого угля получают кокс, пригодный для производства.

Крупнейшие месторождения бурого угля в России:

Солтонское месторождение

Единственное угольное месторождение, расположенное на . Прогнозируемые запасы оцениваются в 250 миллионов тонн. Уголь здесь добывается открытым способом.

В настоящее время разведанные запасы бурого угля на двух разрезах составляют 34 миллиона тонн. В 2006 году здесь было добыто100 тысяч тонн угля. В 2007 году объемы добычи должны составить 300 тысяч тонн, в 2008 году – уже 500 тысяч тонн.

Канско-Ачинский бассейн

Угольный бассейн, расположен на несколько сотен километров восточнее Кузнецкого бассейна на территории Красноярского края и частично в Кемеровской и Иркутской областях. Этот Центрально-Сибирский бассейн обладает значительными запасами энергетического бурого угля. Добыча ведётся в основном открытым способом (открытая часть бассейна составляет 45 тысяч км2 - 143 миллиардов тонн угля пласты мощностью 15 - 70 м.). Встречаются также месторождения каменного угля.

Общие запасы составляют около 638 миллиардов тонн. Мощность рабочих пластов от 2 до 15 м., максимальная — 85 м. Угли сформировались в юрский период.

Площадь бассейна поделена на 10 промышленно-геологических районов, в каждом из которых разрабатывается по одному месторождению:

Абанское
Ирша-Бородинское
Берёзовское
Назаровское
Боготольское
Бородинское
Урюпское
Барандатское
Итатское
Саяно-Партизанское

Ленский угольный бассейн

Располагается на территории Республики Саха (Якутия) и Красноярского края. Основная часть его располагается в Центрально-якутской низменности в бассейне и её притоков (Алдана и Вилюя). Площадь около 750 000 км2. Общие геологические запасы до глубины 600 м – более 2 триллионов тонн. По территория угольного бассейна подразделяется на две части: западную, которая занимает Вилюйскую синеклизу Сибирской , и восточную, входящую в краевую зону Верхояно-Чукотской складчатой области.

Угольные пласты сложены из осадочных от нижнеюрского до палеогенового периодов. Залегание угленосных пород осложнено пологими поднятиями и впадинами. В Приверхоянском прогибе угленосная толща собрана в складки, осложнённые разрывами, мощность её 1000-2500 м. Количество и мощность угольных пластов мезозойского возраста в различных частях бассейна разнообразны: в западной части от 1 до 10 пластов мощностью 1-20 м, в восточной до 30 пластов мощностью 1-2 м. Встречаются не только бурые, но и каменные угли.

В бурых углях содержится от 15 до 30% влаги, зольность углей 10-25% теплота сгорания 27,2 Мдж/кг. Пласты бурого угля имеют линзовидный характер, мощность меняется от 1-10 м до 30 м.

Месторождения бурого угля часто располагаются рядом с каменноугольными. Поэтому он добывается также в таких известных бассейнах как Минусинский или Кузнецкий.

Компания «Русский Уголь» добывает бурый уголь в Амурской области и Красноярском крае. Бурый уголь является промежуточным звеном между торфом, из которого он образуется, и каменным углем. Помимо торфа, он образуется также из лигнита. Бурые угли каждого месторождения обладают своими уникальными характеристиками и свойствами. Бурый уголь горит легче, чем каменный. В нем содержится 60% — 80% горючих веществ. Это самая молодая разновидность ископаемых углей. При сжигании этот вид топлива используют в виде порошка. Бурый уголь стоит дешевле, чем каменный. Поэтому его применение широко распространено в российских регионах – в котельных и небольших ТЭЦ. Некоторые страны Европы закупают его для паровых электростанций. Компания «Русский Уголь» предлагает широкий спектр сортомарок бурого угля.

Бурый уголь, добываемый на разрезах компании, отличается высоким качеством. «Русский Уголь» готов поставить бурый уголь в любой регион России в кратчайшие сроки на максимально выгодных для закупщика условиях.

Все про бурый уголь

Бурые угли – вид горючих ископаемых, слабо метаморфизованных остатков древних растений или планктона,переходная стадия от торфа к каменным углям.
Название получили по цвету слагающей их породы, который варьирует от желтого до темно-коричневого.
В то время, как в России и Европе для обозначения бурых углей существует термин-синоним «лигнит», в Америке лигниты выделяют как отдельную разновидность молодых углей с низкой теплотой сгорания, и собственно бурые угли, более твердые и калорийные.

Бурый уголь в общем случае состоит из аморфной, часто слоистой породы, иногда сохраняющей структуру растительных остатков, из которых образовался. На воздухе быстро теряет структуру, превращаясь в мелкую россыпь. По химическому составу этот вид угля беднее углеродом, чем каменный уголь, и содержит его не более 76%, так же он состоит из кислорода (около 30%), азота, водорода и других примесей, включая уран и иные радиоактивные элементы.

Бурые угли залегают на небольших глубинах, а иногда совсем близко к дневной поверхности, с мощностью пластов до 60 см, что существенно облегчает их разработку, делая возможным открытый вид добычи.

Условия формирования бурого угля

Бурые угли возникают из торфов в основном мезозойско-кайнозойского возраста при первичных стадиях углефикации. В зависимости от природных условий, формировались угли разного типа. Так, в озерных котловинах или морских лагунах образовались сапропелиты – угли, сложенные остатками водорослей и водных организмов. Они отличаются повышенной вязкостью и более высоким содержанием летучих веществ.

Подавляющее большинство бурых углей сформировалось в условиях болот, где растительные остатки не успевали полностью разложиться, оказываясь погребенными под более молодыми отложениями. В дальнейшем, под действием силы тяжести торф спрессовывался на небольшой глубине и преобразовывался в так называемый гумусовый бурый уголь.

Использование угля от древности до наших дней

Бурый уголь, как и его родственники – торф и каменный уголь, с древности используется как топливо, о нем писали еще античные ученые в своих сочинениях. Индейцы, еще не знавшие европейцев, использовали уголь для обжига керамики. В Англии с древности обогревались углем, к 14 веку внедрив его использование в топках Лондона. Одно время народ пытался бунтовать против нетрадиционного вида топлива, считая его нечистым. Однако, выгоды от использования угля были очевидны, и протесты стихли.

Уже в середине 17 века был издан трактат на латыни, повествующий о способах использования торфа и его разновидностей. Постепенно темпы использования угля нарастали. В настоящее время бурый уголь используется как энергетическое топливо. В химической промышленности он востребован для получения разных видов топлива -жидкого и газообразного, из него вырабатывают удобрения и синтетические материалы.

Традиционно считается, что бурый уголь используется как топливо в меньшей степени, чем каменный. Однако, низкая себестоимость и доступность делают его привлекательным для небольших ТЭЦ и для потребителей в непосредственной близости от разработок. В Германии около 20% электроэнергии получают из бурого угля, а в Греции его доля в энергетике составляет около 50%.

Маркировка бурого угля

Все бурые угли у нас в стране относятся к одной марке углей – Б. По ГОСТ эту марку разделяют на три класса по стадиям углефикации, и три технологические группы по влажности. Так же их разделяют по твердости и плотности, структуре.

Международная классификация подразумевает разделение бурых углей на шесть классов влажности и пять классов по степени метаморфизированности породы.

Мировые запасы и добыча

Разведанные запасы бурого угля в мире огромны. Лидерами по запасам являются США, Россия и Китай. Интересно, что Германия, в три раза уступая России по запасам бурых углей является крупнейшим производителем этого топлива в Европе. США традиционно берегут свои запасы, занимая лишь четвертое место по добыче бурого угля.

Огромные по площади месторождения рисуют школьники на контурных картах, смело закрашивая большие куски Сибири и Европы, в Америке западные и южные штаты значатся как самые угленосные регионы мира. В сочетании с разработкой новых видов топлива при переработке углей, энергетические перспективы человечества выглядят совсем не такими мрачными, как принято их рисовать в последние годы.

Качественные характеристики бурого угля от компании Русский уголь

К каменному углю . По внешним признакам отличается от торфа большей уплотнённостью и меньшим содержанием различимых растительных остатков, от каменных углей – главным образом окраской бурых тонов. Диагностируется также по реакциям с едкой щёлочью и разбавленной азотной кислотой, окрашивая растворы соответственно в тёмно-бурый и ярко-жёлтый (до красно-бурого) цвета. На воздухе буреет и растрескивается; характерны высокая гигроскопичность и влажность. Плотность 1200–1500 кг/м 3 . Различают землистые рыхлые бурые угли, плотные матовые и блестящие. По составу исходного вещества большинство бурых углей относится к гумитам, в которых сапропелевые и гумусово-сапропелевые разности встречаются в виде прослоев. Из микрокомпонентов углей в большинстве бурых углей (80–98%) преобладают представители витринита группы , в некоторых разностях – фюзинит или липтинит.

Элементный состав горючей массы бурых углей: С 65–76%, Н 4–6,5%, иногда более, О+N 18–30%; теплота сгорания 23,9–32,0 МДж/кг; содержание гуминовых кислот 2–63%, летучих веществ 40–65%, первичной смолы 5–20% и более. По степени метаморфизма (углефикации ) бурых углей разделяют на 3 класса (01, 02, 03); за основу такого разделения принят показатель отражения витринита (соответственно менее 0,30%, 0,30–39%, 0,40–0,49%). С повышением степени метаморфизма в бурых углях повышаются содержание углерода, удельная теплота сгорания, снижается содержание кислорода, гуминовых кислот и смол. Промышленные классификации бурых углей в разных странах приняты по различным технологическим параметрам. В России бурые угли по влажности делят на три технологические группы (1Б – свыше 40%, 2Б – 30–40% и 3Б – менее 30%). По международной классификации, принятой Европейской экономической комиссией (1957), бурые угли разделяют на 6 классов по влажности и на 5 групп по выходу смол полукоксования. Существуют и др. классификации. В ряде стран (Индия, Австралия и др.) бурые угли называют лигнитами. Значительная часть бурых углей залегает в угольных пластах (залежах) мощностью 10–60 м (иногда 100–200 м) и на небольших глубинах, что позволяет добывать их в основном открытым способом.

По запасам (млрд. т) бассейны бурые угли разделяют на уникальные (свыше 500), крупные (50–500), средние (10–50) и мелкие (менее 10). Общие мировые запасы оцениваются в 1316 млрд. т, подтверждённые запасы 398 млрд. т (2-я половина 2000-х гг.). Подтверждённые запасы большей частью сосредоточены в США – 135,3 млрд. т (Форт-Юнион , Миссисипский и Техасский угольные бассейны), России - 101,5 млрд. т (Канско-Ачинский угольный бассейн , Иркутский угольный бассейн , Ленский угольный бассейн , Подмосковный угольный бассейн ), Китае – 53,3 млрд. т, Австралии – 39,9 млрд. т (буроугольный бассейн Латроб-Валли ), Бразилии – 10,1 млрд. т (буроугольный бассейн Алта-Амазонас ), Германии – 6,6 млрд. т (Нижнерейнский угольный бассейн , Тюринго-Саксонский и Магдебургский угольные бассейны).

Мировая добыча во 2-й половине 2000-х гг. составила 924,83 млн. т. Главные угледобывающие страны (добыча в млн. т): Германия (176,3), США (76,4), Россия (73,0), Греция (71,5), Австралия (67,7), Турция (61,0), Польша (60,8).

Бурый уголь используется как энергетическое и коммунально-бытовое топливо, для производства угольных брикетов, газообразного и жидкого топлива, углещелочных реагентов гуминовых кислот, воска, металлургического кокса, извлечения редких и рассеянных элементов.

Низкая себестоимость и обширные запасы - главные факторы, обуславливающие увеличение количества сфер применения бурого угля. Этот вид ископаемого твердого топлива, самый ранний вид угля, добывается человеком уже не одну сотню лет. Уголь бурый - продукт метаморфизма торфа, в стадии между лигнитом и каменным углем. По сравнению с последним, данный вид топлива менее популярен, тем не менее в силу своей низкой себестоимости довольно широко применяется для производства электроэнергии, отопления и получения иных видов топлива.

Строение

Уголь бурый - плотная, землистая или волокнистая углистая масса бурого или смоляно-черного цвета с большим содержанием летучих битуминозных веществ. Как правило, в нем хорошо сохраняются растительная структура, раковистые изломы, древесные массы. Горит легко, пламя коптящее, при этом выделяется своеобразный неприятный запах гари. Вступая в реакцию с гидроксидом калия, образует жидкость темно-бурого цвета. При сухой перегонке бурый уголь образует аммиак с уксусной кислотой. Химический состав (в среднем), за вычетом золы: углерод - 63%, кислород - 32%, водород 3-5%, азот 0-2%.

Происхождение

Уголь бурый образуют слои залежей осадочных пород - флецы, часто большой мощности и протяженности. Материалом для формирования бурого угля служат различного рода пяльпы, кониферы, деревья и торфяные растения. Отложения этих веществ постепенно разлагаются без доступа воздуха, под водой, под шапкой смеси глины и песка. Процесс тления сопровождается постоянным выделением летучих веществ и постепенно приводит к обогащению растительных остатков углеродом. Уголь бурый - одна из первых стадий метаморфизма таких растительных отложений, после торфа. Дальнейшие стадии - каменный уголь, антрацит, графит. Чем длительней процесс, тем ближе состояние к чистому углерод-графиту. Так, графит относится к азойской группе, каменный уголь - к палеозойской, бурый уголь - преимущественно к мезозойской и кайнозойской.

Каменный и бурый уголь: отличия

Как можно заметить из самого названия, бурый уголь отличается от каменного цветом (более светлым или более темным). Существуют и черные разновидности, но в порошкообразном виде оттенок такого угля все равно бурый. Цвет каменного и антрацита всегда остается черным. Характерные свойства бурого угля заключаются в большем содержании углерода, по сравнению с каменными углями, и меньшем содержании битуминозных веществ. Это объясняет то, почему бурый уголь горит легче и при этом образуется большое количество дыма. Большое содержание углерода также объясняет упомянутую реакцию с гидроксидом калия и своеобразный неприятный запах во время горения. Содержание азота, по сравнению с каменными углями, также значительно ниже. При долгом пребывании на воздухе бурый уголь стремительно теряет влагу, рассыпаясь в порошок.

Разновидности

Сортов и разновидностей бурого угля достаточно много, среди которых выделяют несколько основных:

Обычный бурый уголь, консистенция плотная, матового бурого цвета.
Бурый уголь землистого излома, легко стирающийся в порошок.
Смолистый, очень плотный, темно-бурый, иногда даже иссиня-черный. В изломе напоминает смолу.
Лигнит, или битуминозное дерево. Уголь с хорошо сохранившейся растительной структурой. Иногда встречается даже в виде целых стволов деревьев с корнями.
Дизодил - бурый бумажный уголь в виде истлевшей тонкослоистой растительной массы. Легко разделяется на тонкие листы.
Бурый торфяной уголь. Напоминающий торф, с большим количеством посторонних примесей, иногда напоминающий землю.

Процентное соотношение золы и горючих элементов у различных видов бурого угля варьируется в широких пределах, что и определяет достоинства горючего материала той или иной разновидности.

Добыча

Способы добычи бурого угля аналогичны для всех ископаемых углей. Различают открытый (карьерный) и закрытый. Наиболее старый метод закрытой добычи - штольни, наклонные скважины до угольного пласта небольшой мощности и неглубокого залегания. Применяется в случае финансовой неэффективности устройства карьера.

Шахта - вертикальная или наклонная скважина в толще породы от поверхности до угольного пласта. Данный способ используется при глубоком залегании угленосных пластов. Характеризуется высокой себестоимостью добываемых ресурсов и высокой аварийностью.

Добыча открытым способом ведется при относительно небольшой (до 100 м) глубине залегания угольного пласта. Открытая или карьерная добыча наиболее экономичная, на сегодняшний день таким способом добывается примерно 65% всего угля. Главный минус карьерной выработки - большой урон окружающей среде. Добыча бурого угля преимущественно ведется открытым способом ввиду небольшой глубины залегания. Первоначально осуществляется удаление вскрыши (слоя пород над угольным пластом). После этого производится отбойка угля буровзрывным методом и его транспортировка специализированным (карьерным) автотранспортом с места добычи. Вскрышные работы, в зависимости от величины и состава слоя, могут осуществляться бульдозерами (при рыхлом слое незначительной толщины) или роторными экскаваторами и драглайнами (при более толстом и плотном слое породы).

Применение

В качестве топлива уголь бурый используется значительно реже, чем каменный. Применяется для отопления частных домов и на мелких электростанциях. Путем т. н. сухой перегонки из бурого угля получают горный воск для деревообрабатывающей, бумажной и текстильной промышленности, креозот, карболовую кислоту и другие подобные продукты. Также он перерабатывается в жидкое углеводородное топливо. Гуминовые кислоты в составе бурого угля позволяют использовать его в сельском хозяйстве в качестве удобрения.

Современные технологии позволяют производить из бурого угля синтетический газ, который выступает аналогом природного газа. Для этого уголь нагревают до 1000 градусов Цельсия, вследствие чего происходит газообразование. На практике применяется довольно эффективный способ: по просверленной скважине к залежам бурого угля через трубу подается высокая температура, а по другой трубе уже выходит готовый газ - продукт подземной переработки.

КАТЕГОРИИ