Kivisüsi keemias. Vaadake, mis on "kivisüsi" teistes sõnaraamatutes

Alates iidsetest aegadest on inimkond kasutanud kivisütt ühe energiaallikana. Ja tänapäeval kasutatakse seda mineraali üsna laialdaselt. Mõnikord nimetatakse seda päikeseenergiaks, mis on kivis säilinud.

Rakendus

Kivisüsi põletatakse soojuse tootmiseks, mida kasutatakse sooja vee valmistamiseks ja majade kütmiseks. Mineraali kasutatakse metallisulatusprotsessides. Soojuselektrijaamades muundatakse kivisüsi põlemisel elektrienergiaks.

Teaduse edusammud on võimaldanud seda väärtuslikku ainet teistmoodi kasutada. Seega on keemiatööstus edukalt omandanud tehnoloogia, mis võimaldab saada vedelkütust kivisöest, aga ka haruldastest metallidest nagu germaanium ja gallium. Väärtuslikest mineraalidest ammutatakse praegu kõrge süsinikusisaldusega süsinikgrafiiti. Samuti on välja töötatud meetodid kivisöest plasti ja kõrge kalorsusega gaaskütuste tootmiseks.

Väga väike osa madala kvaliteediga kivisöest ja selle tolm pärast töötlemist pressitakse brikettideks. See materjal sobib suurepäraselt eramajade ja tööstusruumide kütmiseks. Üldiselt toodavad nad pärast söe keemilist töötlemist rohkem kui neljasaja tüüpi erinevaid tooteid. Kõigi nende toodete hind on kümneid kordi kõrgem algse tooraine maksumusest.

Inimkond on viimastel sajanditel aktiivselt kasutanud kivisütt energia saamiseks ja muundamiseks vajaliku kütusena. Pealegi on vajadus selle väärtusliku ressursi järele viimasel ajal kasvanud. Seda soodustab keemiatööstuse areng, samuti vajadus sealt saadavate väärtuslike ja haruldaste elementide järele. Sellega seoses tegeleb Venemaa praegu intensiivselt uute maardlate uurimisega, rajab kaevandusi ja karjäärisid ning ehitab ettevõtteid selle väärtusliku tooraine töötlemiseks.

Fossiili päritolu

Iidsetel aegadel oli Maal soe ja niiske kliima, kus mitmekesine taimestik arenes kiiresti. Sellest tekkis hiljem kivisüsi. Selle fossiili päritolu seisneb miljardite tonnide surnud taimestiku kogunemises soode põhja, kus need olid kaetud setetega. Sellest ajast on möödunud umbes 300 miljonit aastat. Liiva, vee ja erinevate kivimite võimsa surve all lagunes taimestik hapnikuvabas keskkonnas aeglaselt. Lähedal asuva magma tekitatud kõrgete temperatuuride mõjul see mass kõvastus, mis järk-järgult muutus kivisöeks. Kõigi olemasolevate hoiuste päritolul on ainult see selgitus.

Maavarad ja nende tootmine

Meie planeedil on suured söemaardlad. Ekspertide sõnul sisaldab maa soolestik seda mineraali kokku viisteist triljonit tonni. Pealegi on söekaevandamine mahult esikohal. See moodustab 2,6 miljardit tonni aastas ehk 0,7 tonni meie planeedi elaniku kohta.

Venemaal asuvad kivisöemaardlad erinevates piirkondades. Pealegi on mineraalil igal neist erinevad omadused ja sellel on oma esinemissügavus. Allpool on nimekiri, mis sisaldab Venemaa suurimaid söemaardlaid:

1. See asub Jakuutia kaguosas. Söe sügavus nendes kohtades võimaldab mineraali kaevandamist lahtisest kaevandamisest. See ei nõua erikulusid, mis vähendab lõpptoote maksumust.
2. Tuva väli. Ekspertide hinnangul on selle territooriumil umbes 20 miljardit tonni mineraale. Hoius on arendamiseks väga atraktiivne. Fakt on see, et kaheksakümmend protsenti selle hoiustest asuvad ühes kihis, mille paksus on 6-7 meetrit.
3. Minusinski hoiused. Need asuvad Khakassia Vabariigis. Tegemist on mitme maardlaga, millest suurimad on Tšernogorskoje ja Izykhskoje. Basseini varud on väikesed. Ekspertide sõnul jäävad need vahemikku 2–7 miljardit tonni. Siin kaevandatakse kivisütt, mis on oma omadustelt väga väärtuslik. Mineraali omadused on sellised, et selle põlemisel registreeritakse väga kõrge temperatuur.
4. See Lääne-Siberis asuv maardla toodab musta metallurgias kasutatavat toodet. Nendes kohtades kaevandatavat kivisütt kasutatakse koksimiseks. Hoiuste maht on siin lihtsalt tohutu.
5. See hoius annab kõrgeima kvaliteediga toote. Maavarade suurim sügavus ulatub viiesaja meetrini. Kaevandamine toimub nii avatud kaevandustes kui ka kaevandustes.

Venemaal kaevandatakse kivisütt Petšora söebasseinis. Samuti arendatakse aktiivselt hoiuseid Rostovi oblastis.

Söe valik tootmisprotsessi jaoks

Erinevates tööstusharudes on vaja erinevat sorti mineraale. Millised erinevused on kivisöel? Selle toote omadused ja kvaliteediomadused on väga erinevad.

See juhtub isegi siis, kui söel on sama märgistus. Fakt on see, et fossiili omadused sõltuvad selle kaevandamise kohast. Seetõttu peab iga ettevõte oma tootmiseks kivisütt valides tutvuma selle füüsiliste omadustega.

Omadused

Kivisüsi erineb järgmiste omaduste poolest:

Rikastusaste

Olenevalt kasutuseesmärgist saab osta erinevat tüüpi kivisütt. Kütuse omadused selguvad selle rikastusastme järgi. Esiletõstmine:

1. Kontsentraadid. Sellist kütust kasutatakse elektri ja soojuse tootmisel.

2. Tööstustooted. Neid kasutatakse metallurgias.

3. kivisöe peenfraktsioon (kuni kuus millimeetrit), samuti kivimite purustamisel tekkiv tolm. Mudast moodustub brikett, millel on head tööomadused kodumajapidamises kasutatavate tahkeküttekatelde jaoks.

Koalifikatsiooni aste

Selle näitaja järgi eristatakse:

1. Pruunsüsi. See on sama kivisüsi, ainult osaliselt moodustunud. Selle omadused on mõnevõrra halvemad kui kvaliteetsemal kütusel. Pruunsüsi toodab põlemisel vähest soojust ja mureneb transportimisel. Lisaks on sellel kalduvus iseeneslikult süttida.

2. Kivisüsi. Seda tüüpi kütusel on suur hulk marke (klasse), mille omadused on erinevad. Seda kasutatakse laialdaselt energeetika- ja metallurgia-, elamu- ja kommunaalteenuste ning keemiatööstuses.

3. Antratsiit. See on kõrgeima kvaliteediga kivisöe tüüp.

Kõikide nende mineraalide vormide omadused erinevad üksteisest oluliselt. Seega on pruunsöel madalaim ja antratsiidil kõrgeim kütteväärtus. Millist kivisütt on kõige parem osta? Hind peab olema majanduslikult tasuv. Selle põhjal on kulu ja erisoojus lihtsa kivisöe puhul optimaalses vahekorras (220 dollari piires tonni kohta).

Klassifikatsioon suuruse järgi

Söe valimisel on oluline teada selle suurust. See indikaator on krüpteeritud mineraaliklassis. Niisiis võib kivisüsi olla:

- "P" - plaat, mis koosneb suurtest üle 10 cm tükkidest.

- "K" - suur, mille mõõtmed on vahemikus 5–10 cm.

- "O" - pähkel, see on ka üsna suur, fragmentide suurus on 2,5–5 cm.

- “M” - väike, väikeste tükkidega 1,3–2,5 cm.

- "C" - seeme - odav fraktsioon pikaajaliseks hõõgumiseks mõõtmetega 0,6–1,3 cm.

- “Ш” - tükk, mis on enamasti söetolm, mõeldud brikettimiseks.

- “R” - tavaline või mittestandardne, milles võib olla erineva suurusega fraktsioone.

Pruunsöe omadused

See on madalaima kvaliteediga kivisüsi. Selle hind on madalaim (umbes sada dollarit tonni kohta). tekkis iidsetes soodes turba pressimisel umbes 0,9 km sügavusel. See on odavaim kütus, mis sisaldab suures koguses vett (umbes 40%).

Lisaks on pruunsöel üsna madal põlemissoojus. See sisaldab suures koguses (kuni 50%) lenduvaid gaase. Kui kasutate ahju kütmiseks pruunsütt, sarnanevad selle kvaliteediomadused toore küttepuudega. Toode põleb kõvasti, suitseb tugevalt ja jätab maha suure hulga tuhka. Nendest toorainetest valmistatakse sageli brikette. Neil on head jõudlusomadused. Nende hind on vahemikus kaheksa kuni kümme tuhat rubla tonni kohta.

Söe omadused

See kütus on kvaliteetsem. Kivisüsi on kivi, mis on musta värvi ja mille pind on matt, poolmatt või läikiv.

Seda tüüpi kütus sisaldab vaid viis kuni kuus protsenti niiskust, mistõttu on sellel kõrge kütteväärtus. Võrreldes tamme, lepa ja kase küttepuudega toodab kivisüsi 3,5 korda rohkem soojust. Seda tüüpi kütuse puuduseks on selle kõrge tuhasisaldus. Kivisöe hind suvel ja sügisel jääb vahemikku 3900–4600 rubla tonni kohta. Talvel tõuseb selle kütuse maksumus kakskümmend kuni kolmkümmend protsenti.

Söe ladustamine

Kui kütus on ette nähtud kasutamiseks pikema aja jooksul, tuleb see paigutada spetsiaalsesse kuuri või punkrisse. Seal tuleks seda kaitsta otsese päikesevalguse ja sademete eest.

Kui kivisöe vaiad on suured, peate ladustamise ajal nende seisukorda pidevalt jälgima. Väikesed fraktsioonid koos kõrge temperatuuri ja niiskusega võivad iseeneslikult süttida.

1. Kivisöe keemilised omadused

2. Söe klassifikatsioon

3. Söe teke

4. Söevarud

Kivisüsi on settekivim, mis esindab taimejäänuste sügavat lagunemist (puu sõnajalad, korte ja samblad, samuti esimesed seemneseemned).

Kivisöe keemilised omadused

Keemilise koostise järgi kivisüsi See on segu suure molekulmassiga aromaatsetest ühenditest, millel on suur süsiniku massiosa, samuti veest ja lenduvatest ainetest koos väikese koguse mineraalsete lisanditega. Sellised lisandid moodustavad kivisöe põletamisel tuhka. Fossiilsed söed erinevad üksteisest nende koostisosade suhte poolest, mis määrab nende põlemissoojuse. Mitmel söest koosnevatel orgaanilistel ühenditel on kantserogeensed omadused.

Enamik söemaardlaid tekkis paleosoikumis, peamiselt süsiniku perioodil, ligikaudu 300–350 miljonit aastat tagasi. Keemilise koostise järgi kivisüsi See on segu suure molekulmassiga polütsüklilistest aromaatsetest ühenditest, millel on suur süsiniku massiosa, aga ka veest ja lenduvatest ainetest koos väikese koguse mineraalsete lisanditega, mis moodustavad kivisöe põletamisel tuhka. Fossiilsed söed erinevad üksteisest nende koostisosade suhte poolest, mis määrab nende põlemissoojuse. Mitmel söest koosnevatel orgaanilistel ühenditel on kantserogeensed omadused. Söe süsinikusisaldus on olenevalt selle tüübist vahemikus 75–95%.

Kivisüsi, taimset päritolu tahke põlev mineraal; fossiilse kivisöe tüüp, millel on suurem süsinikusisaldus ja suurem tihedus kui pruunsöel. See on läikiva, poolmati või mati pinnaga tihe musta, mõnikord hallikasmusta värvi kivim. Sisaldab 75–97% või rohkem süsinikku; 1,5-5,7% vesinikku; 1,5-15% hapnikku; 0,5-4% väävlit; kuni 1,5% lämmastikku; 45-2% lenduvaid aineid; niiskuse hulk on vahemikus 4 kuni 14%; tuhk - tavaliselt 2-4% kuni 45%. Suurim kütteväärtus söe märja tuhavaba massi kohta arvutatuna ei ole väiksem kui 23,8 MJ/kg (5700 kcal/kg).

Kivisüsi on miljoneid aastaid tagasi surnud taimede jäänused, mille lagunemine õhuvarustuse katkemise tõttu katkes. Seetõttu ei saanud nad sealt võetud süsinikku atmosfääri lasta. Eriti järsult lakkas õhu ligipääs seal, kus sood ja soostunud metsad tektooniliste liikumiste ja kliimatingimuste muutumise tagajärjel vajusid ning kattusid muude ainetega. Samal ajal muutusid taimejäänused bakterite ja seente mõjul (söestunud) turbaks ning edasi pruunsöeks, kivisöeks, antratsiidiks ja grafiidiks.

Põhikomponendi - orgaanilise aine koostise alusel jagatakse söed kolme geneetilisse rühma: humoliidid, sapropeliidid, saprohumoliitid. Domineerivad humoliidid, mille lähtematerjaliks olid kõrgemate maismaataimede jäänused. Nende ladestumine toimus peamiselt soodes, mis asusid merede, lahtede, laguunide ja mageveebasseinide madalatel rannikul. Biokeemilise lagunemise tulemusena töödeldi akumuleeruv taimne materjal turbaks, mõjutades oluliselt veekeskkonna veesisaldust ja keemilist koostist. Kivisöe süsinikusisaldus jääb vahemikku 75–90 protsenti. Täpse koostise määrab kivisöe muundamise asukoht ja tingimused. Mineraalsed lisandid on orgaanilises massis kas peenelt hajutatud olekus või õhukeste kihtide ja läätsede, samuti kristallide ja konkretiseerimine. Fossiilsete söe mineraalsete lisandite allikaks võivad olla kivisütt moodustavate taimede anorgaanilised osad, turbarabades ringlevatest vesilahustest sadestuvad mineraalsed uusmoodustised jne.

Pikaajalise kõrgendatud temperatuuri ja rõhuga kokkupuutel muutuvad pruunsöed kivisöeks ja viimane antratsiidiks. Orgaanilise aine keemilise koostise, füüsikaliste ja tehnoloogiliste omaduste pöördumatut järkjärgulist muutumist pruunsöest antratsiidiks muutumise etapis nimetatakse kivisöe metamorfismiks.

Orgaanilise aine struktuurse ja molekulaarse ümberkorraldamisega moonde ajal kaasneb söe suhtelise süsinikusisalduse järjekindel suurenemine, hapnikusisalduse vähenemine ja lenduvate ainete eraldumine; muutuvad vesinikusisaldus, kütteväärtus, kõvadus, tihedus, haprus, optika, elekter ja muud füüsikalised omadused. Metamorfismi keskmistes staadiumides olevad kivisöed omandavad paagutamisomadused - orgaanilise aine geelistunud ja lipoidsete komponentide võime muutuda teatud tingimustel kuumutamisel plastiliseks ja moodustada poorne monoliit - koks. Maapinna lähedal asuvates aeratsiooni ja põhjavee aktiivse toime tsoonides oksüdeeruvad söed.

Keemilisele koostisele ja füüsikalistele omadustele avalduva mõju poolest on oksüdatsioonil metamorfismiga võrreldes vastupidine suund:

kivisüsi kaotab oma tugevusomadused ja paagutatavuse;

hapniku suhteline sisaldus selles suureneb, süsiniku hulk väheneb, niiskus ja tuhasisaldus suureneb ning põlemissoojus järsult väheneb.

Fossiilsete söe oksüdatsioonisügavus, olenevalt tänapäevasest ja iidsest topograafiast, põhjaveetaseme asendist, kliimatingimuste olemusest, materjali koostisest ja metamorfismist, jääb vertikaalselt vahemikku 0–100 meetrit.

Söe erikaal on 1,2 - 1,5 g/cm3, kütteväärtus 35 000 kJ/kg. Kivisüsi loetakse tehnoloogiliseks kasutamiseks sobivaks, kui pärast põletamist on tuhasisaldus 30% või vähem. Primitiivne fossiilsete söe kaevandamine on tuntud juba iidsetest aegadest (Kreeka). Kivisüsi hakkas Suurbritannias kütusena mängima olulist rolli 17. sajandil. Söetööstuse teket seostatakse kivisöe kasutamisega koksina malmi sulatamisel. Alates 19. sajandist on transport olnud suur kivisöe ostja. Peamised kivisöe tööstusliku kasutuse valdkonnad: elektri tootmine, metallurgiline koks, põletamine energeetilisel eesmärgil, erinevate (kuni 300 liiki) toodete tootmine keemilise töötlemise teel. Kivisöe tarbimine kasvab kõrge süsinikusisaldusega süsinik-grafiitkonstruktsioonimaterjalide, kivivaha, plastide, sünteetiliste, vedelate ja gaasiliste kõrge kalorsusega kütuste, hüdrogeenimisel tekkivate aromaatsete toodete ning kõrge lämmastikhappesisaldusega väetiste tootmiseks. Kivisöest saadavat koksi on metallurgias vaja suurtes kogustes tööstusele.

Koksi toodetakse koksitehastes. Kivisüsi kuivdestilleeritakse (koksitakse), kuumutades spetsiaalsetes koksiahjudes ilma õhu juurdepääsuta temperatuurini C. Nii saadakse koks – tahke poorne aine. Kivisöe kuivdestilleerimisel tekib lisaks koksile ka lenduvaid produkte, mis 25-75 C-ni jahutades moodustavad kivisöetõrva, ammoniaagivett ja gaasilisi saadusi. Kivisöetõrv läbib fraktsioneeriva destilleerimise, mille tulemuseks on mitu fraktsiooni:

kerge õli (keemistemperatuur kuni 170 C) sisaldab aromaatseid süsivesinikke (benseen, tolueen, happed ja muud ained);

keskmine õli (keemistemperatuur 170-230 C). Need on fenoolid, naftaleen;

raske õli (keemistemperatuur 230-270 C). Need on naftaleen ja selle homoloogid

antratseenõli - antratseen, fenatreen jne.

Gaasiliste toodete (koksiahjugaas) koostis sisaldab benseeni, tolueeni, ksüoole, fenooli, ammoniaaki ja muid aineid. Pärast ammoniaagi-, vesiniksulfiidi- ja tsüaniidiühenditest puhastamist ekstraheeritakse koksiahju gaasist toorbenseen, millest eraldatakse üksikud süsivesinikud ja hulk muid väärtuslikke aineid.

Amorfsel süsinikul söe kujul, nagu ka paljudel süsinikuühenditel, on tänapäevases elus oluline roll erinevat tüüpi energiaallikana. Söe põlemisel toodab see soojust, mida kasutatakse kütmiseks, toiduvalmistamiseks ja paljudes tööstuslikes protsessides. Suurem osa saadud soojusest muundatakse teist tüüpi energiaks ja kulutatakse mehaaniliste tööde tegemiseks.

Kivisüsi on tahke kütus, taimset päritolu mineraal. See on läikiva mati pinnaga musta, mõnikord tumehalli värvi tihe kivim. Sisaldab 75-97% süsinikku, 1,5-5,7% vesinikku, 1,5-15% hapnikku, 0,5-4% väävel, kuni 1,5% lämmastikku, 2-45% lenduvaid aineid, niiskuse hulk jääb vahemikku 4-14%. Kivisöe märja tuhavaba massi jaoks arvutatud kõrgeim kütteväärtus on vähemalt 238 MJ/kg.

Kivisüsi tekib kõrgemate taimede orgaaniliste ainete lagunemissaadustest, mis on läbinud muutusi maakoore erinevate kivimite rõhutingimustes ja temperatuuri mõjul. Põlevmassi metamorfismi astme suurenemisega suurendab kivisüsi süsinikusisaldust ja samal ajal vähendab hapniku, vesiniku ja lenduvate ainete hulka. Samuti muutub kivisöe põlemissoojus.

Kivisöe iseloomulikud füüsikalised omadused:

tihedus (g/cm3) - 1,28-1,53;

mehaaniline tugevus (kg / cm2) - 40-300;

erisoojusmaht C (Kcal/g deg) - 026-032;

valguse murdumisnäitaja - 1,82-2,04.

Tootmismahu poolest on maailma suurimad söemaardlad Tunguska, Kuznetski, Petšora vesikonnad - Vene Föderatsioonis; Karaganda - Kasahstanis; Apalatšide ja Pennsylvania basseinid – USA-s; Ruhrsky - Saksamaa Vabariigis; Suur Kollane jõgi - Hiinas; Lõuna-Wales – sisse Inglismaa; Valenciennes - Prantsusmaal jne.

Söe kasutusalad on mitmekesised. Seda kasutatakse majapidamises, energiakütusena, metallurgia- ja keemiatööstuses tööstusele, samuti haruldaste ja mikroelementide eraldamiseks sellest. Kivisüsi, koks ja rasketööstus töötlevad kivisütt koksimise meetodil. Koksimine on tööstuslik meetod kivisöe töötlemiseks kuumutamisel temperatuurini 950-1050 C ilma õhu juurdepääsuta. Peamised koksikeemiatooted on: koksiahjugaas, toorbenseeni, kivisöetõrva ja ammoniaagi töötlemise tooted.

Süsivesinikud eemaldatakse koksiahju gaasist, pestes neid puhastusseadmetes vedelate absorptsiooniõlidega. Pärast õlist destilleerimist, fraktsiooni destilleerimist, puhastamist ja korduvat rektifikatsiooni saadakse puhtaid kaubanduslikke tooteid, nagu benseen, tolueen, ksüleenid jne. Toorbenseenis sisalduvatest küllastumata ühenditest saadakse kumaroonvaigud, mida kasutatakse lakkide, värvide, linoleumi tootmine ja kummitööstuses. Perspektiivne tooraine on ka tsüklopentadieen, mida saadakse samuti kivisöest. kivisüsi - toored materjalid naftaleeni ja teiste üksikute aromaatsete süsivesinike tootmiseks. Olulisemad töötlemisproduktid on püridiini alused ja fenoolid.

Töötlemise kaudu saab kokku üle 400 erineva toote, mille maksumus, võrreldes kulu kivisüsi ise, suureneb 20-25 korda ja koksitehastes saadavad kõrvalsaadused ületavad hind koks ise.

Söe põletamine (hüdrogeenimine) vedelkütuse saamiseks on väga paljutõotav. 1t musta kulla tootmiseks kulub 2-3t kivisütt. Kunstlik grafiit saadakse kivisöest. Neid kasutatakse anorgaaniliste toorainetena. Kivisöe töötlemisel ekstraheeritakse sellest tööstuslikus ulatuses vanaadiumi, germaaniumi, väävlit, galliumi, molübdeeni ja pliid. Söe põletamisel tekkivat tuhka, kaevandus- ja töötlemisjäätmeid kasutatakse ehitusmaterjalide, keraamika, tulekindlate toorainete, alumiiniumoksiidi ja abrasiivide tootmisel. Söe optimaalseks kasutamiseks rikastatakse seda (eemaldades mineraalsed lisandid).

Kivisüsi sisaldab kuni 97% süsinikku, võib öelda, et see on kõigi süsivesinike alus, s.t. Need põhinevad süsinikuaatomitel. Sageli kohtame amorfset süsinikku söe kujul. Struktuurilt on amorfne süsinik sama, mis grafiit, kuid äärmiselt peeneks jahvatatud olekus. Süsiniku amorfsete vormide praktilised rakendused on mitmekesised. Koksi ja kivisütt kasutatakse metallurgias raua sulatamisel redutseerivate ainetena.

Söe klassifikatsioon

Kivisüsi tekib kõrgemate taimede orgaaniliste jäänuste lagunemissaadustest, mis on läbi teinud muutusi (metamorfismi) ümbritsevate maakoore kivimite surve tingimustes ja suhteliselt kõrgel temperatuuril. Kivisöe põleva massi metamorfismi astme suurenemisega suureneb süsinikusisaldus pidevalt ja samal ajal väheneb hapniku, vesiniku ja lenduvate ainete hulk; Samuti muutuvad põlemissoojus, paagutamisvõime ja muud omadused. NSV Liidus vastu võetud tööstuslik klassifikatsioon põhineb nende omaduste muutustel, mis määratakse kindlaks kivisöe termilise lagunemise tulemuste põhjal (lenduvate ainete saagis, mittelenduvate jääkide omadused).

Kivisüsi klasside järgi:

pikk leek (D),

gaas (G),

gaasiline rasv (GZh),

rasvane (F),

rasvane koks (QF),

koks (K),

lahja paagutamine (OS),

kõhn (T),

madala paakumisvõimega (SS),

poolantratsiit (PA)

antratsiit (A).

Mõnikord liigitatakse antratsiite eraldi rühma. Koksimiseks kasutatakse peamiselt G-, Zh-, K- ja OS-klassi kivisütt, osaliselt D ja T. Kuna kivisüsi läheb klassist D klassi T-A, väheneb töökütuse niiskus 14%-lt klassile D kuni 4,5-. 5,0% kaubamärkidele T-A; hapnikusisalduse vähendamine (põlevmassis) 15%-lt 1,5%-le; vesinik - 5,7% kuni 1,5%; sisu väävel, lämmastik ja tuhk ei sõltu kuulumisest ühte või teise kaubamärki. Kivisöe põlevmassi põlemissoojus tõuseb järjekindlalt 32,4 MJ/kg (7750 kcal/kg) klassi D puhul 36,2-36,6 MJ/kg (8650-8750 kcal/kg) K-ni ja väheneb 35-ni. 4–33,5 MJ/kg (8450–8000 kcal/kg) PA ja A kaubamärkide puhul.

Kaevandamisel saadud tükkide suuruse järgi liigitatakse kivisüsi järgmisteks osadeks:

plaat (P) - üle 100 mm,

suur (K) - 50-100 mm,

mutter (O) - 26-50 mm,

väike (M) - 13-25 mm,

seeme (C) - 6-13 mm,

tükk (W) - vähem kui 6 mm,

privaatne (P) - ei ole piiratud suurusega.

Söetükkide mark ja suurus on tähistatud tähekombinatsioonidega - DK jne.

Kivisöe klassifikatsioon põhineb paljudes Lääne-Euroopa riikides ligikaudu samadel põhimõtetel nagu NSV Liidus. IN USA Levinuim kivisöe klassifikatsioon põhineb lenduvate ainete saagisel ja põlemissoojusel, mille järgi need jaotatakse suure lenduvate ainete saagisega subbituminoosseteks (vastab nõukogude klassidele D ja G), bituumeniteks keskmise saagisega. lenduvatest ainetest (vastavad klassidele PZh ja K), madala lenduvate ainete saagisega bituumen (OS ja T) ja antratsiitkivisöed, mis on jagatud poolantratsiitideks (osaliselt T ja A), antratsiitideks endiks ja metaantratsiitideks (A) . Lisaks on olemas rahvusvaheline kivisöe klassifikatsioon, mis põhineb lenduvate ainete sisaldusel, paakumisvõimel, koksivõimel ja peegeldab söe tehnoloogilisi omadusi.

Söe teke

Söe teke on iseloomulik kõikidele geoloogilistele süsteemidele Siluri ja Devoni ajastust pärit kivisüsi on väga laialdaselt levinud karboni, permi ja juura süsteemi maardlates. Kivisüsi esineb erineva paksusega kihtidena (meetri murdosast mitmekümne meetrini või enamgi). Söe esinemissügavus on erinev – maapinnale jõudmisest kuni 2000-2500 m ja sügavamale. Kaevandamistehnoloogia kaasaegsel tasemel saab kivisütt kaevandada avakaevandamise teel kuni 350 m sügavuselt.

Söe moodustamiseks on vajalik taimse aine rikkalik kogunemine. Muistsetesse turbarabadesse kogunes alates Devoni perioodist orgaaniline aine, millest tekkisid fossiilsed söed ilma hapniku juurdepääsuta. Enamik kaubanduslikke fossiilse kivisöe maardlaid pärineb sellest perioodist, kuigi leidub ka nooremaid maardlaid. Vanimad söed on hinnanguliselt umbes 350 miljonit aastat vanad.

Kivisüsi tekib siis, kui lagunev taimne materjal koguneb kiiremini kui bakteriaalne lagunemine. Ideaalne keskkond selleks luuakse soodes, kus hapnikuvaeses seisev vesi takistab bakterite tegevust ja kaitseb seeläbi taimemassi täieliku hävimise eest. Teatud etapis protsessi Selle protsessi käigus vabanevad happed takistavad edasist bakterite aktiivsust. Nii tekib turvas – originaal toode kivisöe moodustamiseks. Kui see mattub seejärel teiste setete alla, tekib turvas kokkusurumisel ning vee ja gaaside kaotamisel muutub see kivisöeks.

1 kilomeetri paksuse settekihi survel tekib 20-meetrisest turbakihist 4 meetri paksune pruunsöekiht. Kui taimse materjali matmissügavus ulatub 3 kilomeetrini, muutub sama turbakiht 2 meetri paksuseks söekihiks. Suuremal sügavusel, umbes 6 kilomeetril, ja kõrgemal temperatuuril muutub 20-meetrine turbakiht 1,5 meetri paksuseks antratsiidikihiks.

Söe kaevandamise meetod sõltub selle esinemise sügavusest. Kaevandamine toimub avakaevandamise teel, kui söekihi sügavus ei ületa 100 meetrit. Samuti on sagedased juhud, kui üha süveneva söekaevanduse juures on edaspidi tulus söemaardla arendamine allmaameetodil. Kaevandusi kasutatakse kivisöe kaevandamiseks suurest sügavusest. Territooriumi sügavaimad kaevandused Venemaa Süsi kaevandatakse veidi üle 1200 meetri kõrguselt.

Söesisaldusega maardlad koos kivisöega sisaldavad mitut tüüpi georessursse, millel on tarbija jaoks oluline tähtsus. Nende hulka kuuluvad peremeeskivimid nagu toored materjalid ehitustööstuse jaoks põhjavesi, kivisöe metaan, haruldased ja mikroelemendid, sealhulgas väärtuslikud metallid ja nende ühendid. Näiteks mõned söed on rikastatud germaaniumiga.

Söevarud

NSV Liidu kivisöe üldised geoloogilised varud on umbes 4700 miljardit tonni (1968. aasta hinnangul), sealhulgas liikide kaupa (miljardites tonnides): 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.

NSV Liidu suurimad söevarud asuvad Tunguska basseinis. NSV Liidu suurimad arenenud söebasseinid on Donetsk, Kuznetsk, Petšora, Karaganda; V USA- Appalachia ja Pennsylvania, Poolas - Ülem-Sileesia ja selle jätk Tšehhoslovakkias - Ostrava-Karvinsky, aastal Saksamaa— Ruhrsky, sisse Hiina- Suur Huanghebass, sisse Inglismaa— Lõuna-Wales, sisse Prantsusmaa- Valenciennes ja Belgias - Brabant. Söe kasutusalad on mitmekesised.

Seda kasutatakse majapidamises, energiakütusena, metallurgia- ja keemiatööstuse toorainena, samuti haruldaste ja mikroelementide eraldamiseks sellest.

Kaks aastakümmet järjest oli kivisüsi naftabuumi varjus. Müügikõlbmatu söe mäed tõusid taevasse. Paljud kaevandused suleti, sajad tuhanded kaevurid kaotasid töö. Ameerika Ühendriikide Appalachia piirkonnast, mis kunagi oli õitsev söeväljak, on saanud üks maailma süngeimaid katastroofipiirkondi. Korratu üleminek monopolistide survel odavale imporditud toidule – peamiselt Lähis-Idast – õli mõistis kivisöe "Tuhkatriinu" rolli, jättes ilma tulevikust. Mõnel seda aga ei juhtunud riigid, sealhulgas endises NSV Liidus, mis võttis arvesse riiklikel ressurssidel põhineva energiastruktuuri eeliseid.

Söevarud on üle maailma laiali. Kõige tööstuslikum riigid nad ei jää ilma. Maad ümbritsevad kaks rikkalikku söetsooni. Üks ulatub läbi endise NSV Liidu riikide, läbi Hiina, Põhja-Ameerika kuni Kesk-Euroopani. Teine, kitsam ja vähem rikas, kulgeb Brasiilia lõunaosast Lõuna-Aafrika kaudu Ida-Austraaliani.

Kõige märkimisväärsem hoiused kivisüsi asuvad endise NSV Liidu riikides, USA-s ja Hiina. Lääne-Euroopas domineerib kivisüsi. Peamised söebasseinid Euraasias: Lõuna-Wales, Valenciennes-Liège, Saar-Lotarginsky, Ruhrsky, Astuuria, Kizelovski, Donetsk, Taimyrsky, Tungussky, Lõuna-Jakutski, Funshunsky; Aafrikas: Jerada, Abadla, Enugu, Huanqui, Witbank; Austraalias: Great Syncline, Uus-Lõuna-Wales; Põhja-Ameerikas: Green River, Junnta, San Juani jõgi, Lääne, Illinois, Appalachian, Sabinas, Texas, Pennsylvania; põleval mandril: Carare, Junin, Santa Catarina, Concepcion. Ukrainas tuleb ära märkida Lvivi-Volyni jõgikond ja maardlaterikas Donbass.

Allikad

bse.sci-lib.com/ Suur Nõukogude Entsüklopeedia

ru.wikipedia.org Vikipeedia – vaba entsüklopeedia

www.bankreferatov.ru kokkuvõtted

dic.academic.ru Akadeemiku teemalised sõnaraamatud ja entsüklopeediad

geograafia.kz Geograafia

www.bibliotekar.ru raamatukoguhoidja

poddoni.com/ PalletEk

Investorite entsüklopeedia. 2013 .

Sünonüümid:

Kivisüsi on settekivim, mis tekib maakera moodustises. Kivisüsi on suurepärane kütus. Arvatakse, et see on vanim kütusetüüp, mida meie kauged esivanemad kasutasid.

Kuidas kivisüsi moodustub?

Söe moodustamiseks on vaja tohutul hulgal taimset ainet. Ja parem on, kui taimed kogunevad ühte kohta ja neil pole aega täielikult laguneda. Ideaalne koht selleks on sood. Nendes olev vesi on hapnikuvaene, mis takistab bakterite elutegevust.

Taimne aine koguneb soodesse. Ilma, et oleks aega täielikult mädaneda, surutakse see kokku järgnevate mullasademetega. Nii saadakse turvast – kivisöe lähtematerjali. Tundub, et järgmised mullakihid tihendavad turba maa sees. Selle tulemusena puudub see täielikult hapnikust ja veest ning muutub söekihiks. See protsess on pikk. Seega moodustati suurem osa tänapäevastest kivisöe varudest paleosoikumi ajastul, s.o enam kui 300 miljonit aastat tagasi.

Söe omadused ja liigid

(Pruun kivisüsi)

Söe keemiline koostis sõltub selle vanusest.

Noorim liik on pruunsüsi. See asub umbes 1 km sügavusel. Selles on endiselt palju vett - umbes 43%. Sisaldab suures koguses lenduvaid aineid. See süttib ja põleb hästi, kuid toodab vähe soojust.

Kivisüsi on selles klassifikatsioonis omamoodi “kesktalupoeg”. See asub kuni 3 km sügavusel. Kuna ülemiste kihtide rõhk on suurem, on kivisöe veesisaldus väiksem - umbes 12%, lenduvad ained - kuni 32%, kuid süsinik sisaldab 75% kuni 95%. See on ka tuleohtlik, kuid põleb paremini. Ja vähese niiskuse tõttu annab see rohkem soojust.

Antratsiit- vanem tõug. See asub umbes 5 km sügavusel. See sisaldab rohkem süsinikku ja praktiliselt puudub niiskus. Antratsiit on tahke kütus ja ei sütti hästi, kuid eripõlemissoojus on suurim - kuni 7400 kcal/kg.

(Antratsiidi kivisüsi)

Siiski ei ole antratsiit orgaanilise aine muundamise viimane etapp. Raskemate tingimustega kokkupuutel muutub kivisüsi šuntiidiks. Kõrgematel temperatuuridel saadakse grafiit. Ja ülikõrge rõhu all muutub kivisüsi teemandiks. Kõik need ained – taimedest teemantini – on valmistatud süsinikust, erinev on ainult molekulaarstruktuur.

Lisaks peamistele "koostisosadele" sisaldab kivisüsi sageli ka mitmesuguseid "kive". Need on lisandid, mis ei põle, vaid moodustavad räbu. Kivisüsi sisaldab ka väävlit ja selle sisalduse määrab kivisöe tekkekoht. Põlemisel reageerib see hapnikuga ja moodustab väävelhapet. Mida vähem lisandeid kivisöe koostises on, seda kõrgemat klassi hinnatakse.

Söemaardla

Kivisöe asukohta nimetatakse söebasseiniks. Maailmas on teada üle 3,6 tuhande söebasseini. Nende pindala hõlmab umbes 15% maakera maismaast. Suurim protsent maailma kivisöevarudest on USA-s - 23%. Teisel kohal on Venemaa, 13%. Hiina lõpetab esikolmiku 11%ga. Maailma suurimad söemaardlad asuvad USA-s. See on Apalatšide söebassein, mille varud ületavad 1600 miljardit tonni.

Venemaal on suurim söebassein Kuznetsk, Kemerovo oblastis. Kuzbassi varud ulatuvad 640 miljardi tonnini.

Maardlate areng Jakuutias (Elginskoje) ja Tõvas (Elegestskoje) on paljutõotav.

Söekaevandamine

Sõltuvalt kivisöe esinemissügavusest kasutatakse kas suletud või avatud kaevandamismeetodeid.

Suletud või allmaakaevandamise meetod. Selle meetodi jaoks ehitatakse kaevanduste šahtid ja lisandid. Kaevandusšahtid ehitatakse, kui kivisöe sügavus on 45 meetrit või rohkem. Sellest viib horisontaalne tunnel – adiit.

Seal on 2 suletud kaevandamissüsteemi: ruum- ja sammaskaevandamine ning pikkseinakaevandamine. Esimene süsteem on vähem ökonoomne. Seda kasutatakse ainult juhtudel, kui avastatud kihid on paksud. Teine süsteem on palju turvalisem ja praktilisem. See võimaldab teil kaevandada kuni 80% kivimitest ja viia kivisütt ühtlaselt pinnale.

Avatud meetodit kasutatakse siis, kui kivisüsi on madal. Alustuseks analüüsivad nad pinnase karedust, määravad mulla murenemisastme ja kattekihi kihilisuse. Kui pinnas söeõmbluste kohal on pehme, piisab buldooserite ja kaabitsate kasutamisest. Kui pealmine kiht on paks, siis tuuakse sisse ekskavaatorid ja draglainid. Söe kohal lebav paks kõva kivikiht lõhkatakse.

Kivisöe kasutamine

Söe kasutusala on lihtsalt tohutu.

Söest ekstraheeritakse väävlit, vanaadiumi, germaaniumi, tsinki ja pliid.

Kivisüsi ise on suurepärane kütus.

Kasutatakse metallurgias raua sulatamiseks, malmi ja terase tootmisel.

Pärast kivisöe põletamist saadud tuhka kasutatakse ehitusmaterjalide tootmisel.

Kivisöest saadakse pärast spetsiaalset töötlemist benseeni ja ksüleeni, mida kasutatakse lakkide, värvide, lahustite ja linoleumi tootmisel.

Söe veeldamisel saadakse esmaklassilist vedelkütust.

Grafiidi tootmise tooraineks on kivisüsi. Nagu ka naftaleen ja mitmed teised aromaatsed ühendid.

Kivisöe keemilise töötlemise tulemusena saadakse praegu üle 400 tüüpi tööstustooteid.

Tänapäeval on kivisüsi üks vajalikumaid mineraale.

See ressurss moodustub looduslikult, sellel on tohutud varud ja palju kasulikke omadusi.

Mis on kivisüsi ja kuidas see välja näeb?

Kaevanduse ehitamine on väga kallis investeering, kuid aja jooksul tasuvad kõik kulud täielikult. Söe kaevandamisel tulevad pinnale ka muud ressursid.

Võimalus on kaevandada väärismetalle ja haruldasi muldmetalle, mida saab hiljem maha müüa ja saada lisakasumit.

Nafta on tänapäeval praktiliselt kõige väärtuslikum ressurss ja peamine kütuseallikas. Kuid ükski kivisütt kaevandav ettevõte või riik ei jäta selle kaevandamist nafta nimel unarusse, sest ka tahkekütus on suure tähtsusega ja väärtuslik.

Söe teke

Looduses tekib kivisüsi pinna topograafia muutumisel. Puuoksad, taimed, lehed ja muud looduslikud jäänused, mis pole jõudnud mädaneda, on soodest niiskusest küllastunud, mistõttu need muudetakse turbaks.

Järgmisena jõuab maismaale merevesi ja lahkudes jätab see ka settekihi. Pärast seda, kui jõgi teeb oma kohandusi, muutub maapind sootuks, moodustab või katab uuesti pinnase. Seetõttu sõltub kivisöe koostis suuresti vanusest.

Kivisüsi on vanuselt noorima pruuni ja vanima antratsiidi vahel.

Söe liigid, nende koostis ja omadused

Kivisüsi on mitut tüüpi:

• pikk leek;
• gaas;
• rasv;
• koks;
• madala paakumisvõimega;
• kõhn.

Levinud on ka mitmest koosnevad liigid, nn segatud, millel on kahe rühma omadused.

Kivisüsi eristab must värv, kõva, kihiline, kergesti häviv struktuur ja läikivad lisandid. Põlemisomadused on üsna kõrged, kuna materjali kasutatakse kütusena.

Mõelgem füüsilised omadused:

1. Tihedus (või erikaal) on väga erinev (maksimaalne võib ulatuda 1500 kg/m³).
2. Erisoojusvõimsus on 1300 J/kg*K.
3. Põlemistemperatuur - 2100°C (1000°C töötlemisel).

Söemaardlad Venemaal

Umbes kolmandik maailma varudest asub Venemaa territooriumil.

Söe- ja põlevkivimaardlad Venemaal (suurendamiseks klõpsake)

Venemaa suurim kivisöe leiukoht on Elginskoje. See asub Jakuutia piirkonnas.

Varud ulatuvad ligikaudsete arvutuste kohaselt enam kui 2 miljardi tonnini.

Kuznetski söebasseini (Kuzbassi) lähedal asuv maastik sai ulatuslike ressursside kaevandamise tõttu tõsiselt kahjustatud.

Suurimad söemaardlad maailmas

Maailma söemaardlate kaart (suurendamiseks klõpsake)

USA-s on kõige kuulsam söebassein Illinois. Selle valdkonna maardlate koguvarud ulatuvad 365 miljardi tonnini.

Söekaevandamine

Meie ajal kaevandatakse kivisütt kolmel põhilisel viisil. Nagu näiteks:

• karjäärimeetod;
• kaevandamine tootluste kaudu;
• kaevandamise meetod.

Karjääri kaevandamise meetodit kasutatakse siis, kui söekihid asuvad pinnal, umbes saja meetri sügavusel või kõrgemal.

Karjäärid hõlmavad lihtsalt maapinna või liivaaugu kaevamist, millest kaevandatakse, tavaliselt on kivisöekiht üsna paks, mis muudab selle kaevandamise lihtsamaks.

Adits tähendab suure kaldenurgaga kaevu. Kõik kaevandatud mineraalid veetakse mööda seda ülespoole, ilma et oleks vaja kasutada tõsiseid seadmeid või kaevata basseini.

Tavaliselt on sellistes kohtades ladestused õhukesed ega maetud eriti sügavale. Seetõttu võimaldab toorme kaevandamise meetod kiiret tootmist ilma erikuludeta.

Kaevanduste kaudu kaevandamine on kõige levinum mineraalide kaevandamise meetod, samal ajal kõige produktiivsem, kuid samal ajal ohtlik. Kaevandused on puuritud suure sügavusega, ulatudes mitmesaja meetrini. Selleks on aga vaja luba, mis kinnitab nii suuremahuliste tööde põhjendatust ja tõendeid maardlate olemasolu kohta.

Mõnikord võivad kaevandused ulatuda kilomeetri või rohkemgi sügavusele ja ulatuda mitme kilomeetri pikkuseks, moodustades maa all omavahel ühendatud koridorivõrke. 20. sajandil tekkisid kaevanduste ümber lõpuks asulad ja väikelinnad, kus elasid kaevurid ja nende pered.

Just kaevandustingimuste tõttu peetakse kaevandustes töötamist väga raskeks ja ohtlikuks, sest tohutul hulgal kordi kaevandused varisesid, mattes enda alla kümneid või isegi sadu seal töötavaid inimesi.

Kivisöe kasutamine

Kivisütt kasutatakse väga erinevates valdkondades. Seda kasutatakse laialdaselt tahke kütusena (peamine otstarve), metallurgias ja keemiatööstuses, lisaks toodetakse sellest palju muid komponente.

Söest toodetakse mõningaid aromaatseid aineid, metalle, kemikaale ning saadakse üle 360 ​​muu töödeldud toote.

Sellest toodetud ained on omakorda kümneid kordi kõrgema turuväärtusega, kõige kallimaks meetodiks peetakse kivisöe vedelkütuseks töötlemise meetodit.

1 tonni vedelkütuse tootmiseks on vaja töödelda 2-3 tonni kivisütt. Kõiki töötlemise käigus tekkivaid tööstusjäätmeid kasutatakse sageli ehitusmaterjalide tootmiseks.

Järeldus

Maal on palju söemaardlaid, mida kaevandatakse aktiivselt tänapäevani. Bioloogiatundides 5. klassis ja veelgi varem, loodusloo tundides teises klassis tutvustatakse lastele seda mõistet. Selles töös kordasime lühidalt põhifakte kivisöe kohta – päritolu, valem, klassid, keemiline koostis ja kasutamine, kaevandamine ja palju muud.

Kivisüsi on üks olulisemaid tööstuses laialdaselt kasutatavaid ressursse. Ainete loomuliku voolu häirimisel tuleks aga siiski olla ettevaatlik, sest areng rikub reljeefi ja ammendab järk-järgult loodusvarusid.