Каменный уголь — твёрдое полезное ископаемое, промежуточная по содержанию углерода форма угля между бурым углём и антрацитом. Данный вид угля широко используется в энергетике, металлургии и химической промышленности. Общественная служба новостей расскажет, как образовался каменный уголь.
Геологические условия для образования каменного угля
Каменный уголь — это результат длительных геологических процессов, происходивших в недрах нашей планеты сотни миллионов лет назад.
• Каменный уголь начал формироваться в палеозойскую эру, преимущественно в каменноугольном (карбоновом) и пермском периодах, около 360–300 млн лет назад. Отдельные месторождения образовались позже — в мезозойскую и кайнозойскую эры.
• В каменноугольном периоде на Земле преобладал теплый и влажный климат. Высокая температура и обильные осадки способствовали росту гигантских лесов из древних растений: папоротников, хвощей, плаунов и первых голосеменных. Эти растения образовывали плотные заросли в заболоченных низменностях.
• Регионы с активным опусканием земной коры стали зонами накопления растительных остатков. Прогибание участков суши под действием тектонических сил создавало обширные болотистые бассейны. Постепенно эти области заполнялись органическим материалом, который позже покрывался слоями осадочных пород.
• Атмосфера карбона содержала больше кислорода и углекислого газа, чем сегодня. Это ускоряло рост растений и способствовало активному накоплению биомассы.
Формирование торфяных залежей
Прежде чем стать углем, органические остатки прошли стадию торфа.
• Отмершие растения падали в болота, где начинали разлагаться. Из-за высокой влажности и ограниченного доступа кислорода процессы гниения замедлялись. Органический материал накапливался слоями, смешиваясь с илом и пеплом от вулканических извержений.
• За тысячи лет слои частично разложившейся растительности уплотнялись под собственным весом, превращаясь в торф. Этот процесс происходил в анаэробных условиях, т. е. без доступа кислорода. Торф содержал до 60% углерода и служил основой для будущего угля.
• Вода в болотах насыщала торф минеральными веществами. Железо, сера и другие элементы проникали в органическую массу, формируя примеси, характерные для угля. Песчаник или глина изолировали торф от внешних воздействий.
Преобразование торфа в уголь
Торф — лишь первая ступень в длинной цепочке превращения органики в уголь.
• Под давлением вышележащих пород торф постепенно терял влагу и уплотнялся. Температура повышалась на 1–3 °C каждые 100 метров глубины. На этой стадии торф превращался в бурый уголь, содержащий до 70% углерода.
• Дальнейшее погружение на глубину 3–6 км и рост температуры до 100–200 °C запускали метаморфизм. Бурый уголь терял летучие вещества и обогащался углеродом. Так формировался каменный уголь с содержанием углерода 75–90%.
• При экстремальных температурах (выше 200 °C) и давлении каменный уголь превращался в антрацит — самый твердый и чистый вид угля (углерода в нем более 90%).
Как используется каменный уголь
Каменный уголь сыграл ключевую роль в развитии промышленности и до сих пор остается важным ресурсом в современном мире.
• Каменный уголь — один из основных источников энергии для тепловых электростанций. Несмотря на развитие альтернативной энергетики, уголь обеспечивает около 35% мировой выработки электричества.
• В черной металлургии каменный уголь используется для получения кокса. Кокс служит топливом и восстановителем в доменных печах при выплавке чугуна из железной руды. Побочные продукты коксования, такие, например, как каменноугольная смола и коксовый газ, применяются в химической промышленности.
• Переработка угля позволяет получать тысячи химических соединений. Из каменноугольной смолы извлекают бензол, толуол, фенол и нафталин, которые служат основой для производства пластмасс, синтетических волокон, красок и даже лекарств.
• В развивающихся странах, где нет централизованного газоснабжения, уголь зачастую единственный вид топлива для обогрева жилья.
• Без каменного угля была бы невозможна промышленная революция XVIII-XIX вв.
• Антрацит, самый чистый вид угля, применяется в фильтрах для очистки воды и воздуха благодаря своей особой пористой структуре.
• Угольная пыль используется в производстве электродов для алюминиевой промышленности.
• Даже зола, образующаяся при сжигании угля, находит применение в строительстве — ее добавляют в цемент и бетон для повышения их прочности.
Читайте также по теме: