Какой уголь бывает: Виды каменного угля, их особенности и использование

Содержание

Виды каменного угля, их особенности и использование

Главная > Часто задаваемые вопросы > Виды угля

Общепринятого разделения угля на виды не существует. В разных странах используются свои системы.

В России уголь разделяют на 3 вида в соответствии с ГОСТ 32464-2013:

Бурый
Каменный
Антрацит

Все три относятся к так называемым ископаемым углям. Они образовались из растительных останков. Миллионы лет назад на болотах разложившиеся растения превращались в торф. Из торфа образовался бурый уголь, затем каменный уголь и в конце концов – антрацит.

Процесс превращения торфа в уголь называется метаморфизмом, или углефикацией. Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье Как образовался каменный уголь.

Кроме того, есть еще древесный уголь, кокс и полукокс. О них мы в этой статье говорить не будем, потому что эти разновидности получают искусственным путем после обработки древесины либо каменного угля. А ископаемый уголь – это осадочная горная порода.

Далее мы опишем все три вида ископаемых углей, расскажем об их особенностях, отличиях и назначении. Есть и более сложное разделение этого материала на марки, классы, типы и так далее. С разными классификациями материала вы можете ознакомиться на страницах Марки угля и Классы, категории, типы и подтипы угля.

Бурый уголь

Бурый уголь – это наиболее молодой вид полезного ископаемого. Он образовался приблизительно 50 миллионов лет назад, в конце Мезозойской и начале Кайнозойской эр. Лишь в некоторых бассейнах (например, Подмосковном) возраст пластов больше. Материал считается переходным от торфа к каменному углю. Исходными растениями для него стали хвойные и лиственные деревья, болотные кустарники и травы.

Залегает бурый уголь близко к поверхности земли (100-500 м). Поэтому его добывают в основном открытым способом. Первое место по добыче этой разновидности занимает Германия, второе – Россия. Самый крупный бассейн с бурым углем в нашей стране – Канско-Ачинский, расположенный на территории Красноярского края и частично в Иркутской и Кемеровской областях.

Цвет полезного ископаемого колеблется от светло-коричневого до практически черного; если провести углем по светлой поверхности, он оставит на ней бурую черту. Структура материала плотная, нередко заметны элементы растений или древесины. Блеск у него чаще всего матовый, прочность средняя либо низкая, излом раковистый (в форме мелких волн, напоминает морскую раковину), землистый (похож на комок земли).

По внешним признакам бурый уголь разделяют на:

Обыкновенный плотный
Это разновидность с однородной структурой, имеет землистый излом и матовый блеск.
Землистый
Уголь с выраженным бурым оттенком, низкой плотностью, легко истирается в порошок.
Смолистый
Материал с высокой плотностью, темно-бурого, черного или синеватого цвета со смолянистым блеском.
Битумизированное дерево, или лигнит
В таком угле хорошо сохранена древесная структура. Иногда встречаются обуглившиеся пни или стволы. Их можно обрабатывать как обычное дерево.
Листоватый, бумажный, или дизодил
Он тонкослойный, легко разделяется на тоненькие пластинки (листки). По структуре напоминает истлевшие растения или бумагу.
Торфяной
Это войлочная рыхлая масса, напоминающая по своей структуре торф. В таком угле много различных примесей, пласты в некоторых местах переходят в квасцовый грунт.

Для более точного определения вида полезного ископаемого изучают его состав и свойства. После обработки гидроксидом натрия (каустической содой) бурый уголь дает темно-коричневую жидкость. При нагревании до высоких температур в среде без кислорода (сухой перегонке) образуется свободный или связанный с уксусной кислотой аммиак.

Влажность материала колеблется от 40% до 70%. Этот показатель используют, чтобы отличить бурый уголь от торфа. У последнего влажность в естественных условиях превышает 70%.

Бурый уголь – это продукт начальной стадии превращения торфа в твердое полезное ископаемое. Поэтому его плотность ниже, чем у других видов, всего 1200-1500 кг/м3. Материал еще недостаточно уплотнился под давлением осадочных пород и вследствие химических процессов.

Теплота сгорания бурого вида угля – до 24 МДж, или 4000-5500 ккал (у антрацита и каменного угля она 7000-9000 ккал). Показатель у материала низкий из-за высокой зольности и небольшого количества углерода в составе породы. При сжигании выделяется много летучих веществ, топливо дымит и оставляет большой объем золы.

Основные элементы бурого угля:

Углерод (С) – 50-77% (усредненное значение 63%)
Кислород (О2) – 26-37% (32%)
Водород (Н) – 3-5%
Азот (N) – 0-2%

Зольность материала достигает 25-40%.

Основные компоненты твердого минерального остатка:

Диоксид кремния (SiO2) – 30-60%
Оксид алюминия (Al2O3) – 10-20%
Оксид кальция (Ca2O) – 7-17%
Оксид железа (Fe2O3) – 8-15%

В буром угле встречаются такие редкие элементы как уран и германий. Существуют способы их получения из этой породы.

Макрокомпоненты бурого угля:

Витринит – 80-98%
Витринит – основной органический компонент углей, продукт превращения целлюлозы и лигнина. В древних отложениях юрского периода на территории Средней Азии 45-82% составляет фюзинит (продукт распада растений в присутствии кислорода, имеет пористую структуру).
Гуминовые кислоты – от 2-3% до 64%
Эти вещества – продукты распада органики – характерны для торфа, но сохраняются в буром угле и свидетельствуют о его неполной углефикации.
Смолы – 5-25%
Горный воск или парафин – 50-75%
Бензольные соединения – 5-15%
Летучие вещества – до 50%
Они представляют собой газообразные вещества, которые выделяются при нагревании.

Благодаря наличию некоторых макрокомпонентов, этот материал используют в качестве сырья для получения смол, воска, ароматических соединений (бензолов).

Бурый уголь плохо хранится. На открытом воздухе он окисляется и теряет влагу. Поэтому через несколько месяцев он становится менее прочным, рассыпается на мелкие куски или пыль.

Используют бурый уголь в основном для отопления. На нем работают некоторые ТЭЦ. Качество его ниже, чем у каменного угля или антрацита, но потребителей привлекает цена. Применяется бурый уголь и в химической промышленности для получения жидкого топлива, некоторых органических веществ.

Каменный уголь

Самым популярным видом угля считается каменный. По степени метаморфизма он занимает среднее положение между бурым и антрацитом. Образовался вид 300-350 миллионов лет назад, в Протерозойскую и Палеозойскую эры. Самые молодые залежи относят к юрскому и меловому периодам. Расположены они на глубине от 500 м до 3 км, хотя встречаются пласты и на поверхности. Добывают уголь в основном закрытым способом и реже – открытым.

Каменный уголь – это черная матовая или блестящая порода с раковистым изломом. По характеру блеска материал разделяют на:

Блестящий
Полублестящий
Полуматовый
Матовый

Если провести каменным углем по светлой поверхности, он оставит на ней черный след. Структура у материала однородная, слоистая. Иногда внутри встречаются обуглившиеся останки растений. Под микроскопом в породе можно заметить споры, кутикулу.

Данный вид полезного ископаемого подразделяется на 15 марок с разной степенью метаморфизма, составом и свойствами. Подробнее об этом читайте на нашей странице Марки угля.

В каменном угле меньше парафинов (восков) и смол, чем в буром. Большинство органических соединений материала имеют циклическую структуру.

Элементарный состав этой разновидности:

Углерод – 75-92%
Кислород – 1,5-15%
Водород – 2,5-5,7%
Азот – 1-25%
Сера – 0,5-4%

Основные характеристики материала:

Зольность – от 2% до 40%
Количество летучих веществ колеблется от 8% до 48%
Влажность низкая, от 1% до 12%
Показатель высшей теплоты сгорания – 30-37 МДж, или 7000-8800 ккал
Реакция нейтральная, уголь не реагирует со слабыми растворами щелочей

Главные области применения каменной разновидности – энергетика и металлургия. Его закупают как топливо для ТЭЦ, частных домов и котельных. Незначительная часть применяется в химической промышленности, фармацевтике, для изготовления фильтров.

Антрацит

Антрацит – самый древний среди всех видов угля и считается конечным продуктом метаморфизма. Цикл превращения растительных остатков в антрацит занимает более 400 миллионов лет. Иногда материал рассматривают как переходный между углем и шунгитом. Шунгит (осадочная горная порода черного цвета) в свою очередь занимает промежуточное положение между антрацитом и графитом.

Залегает антрацит на большой глубине – от 1000 м до 3000-4000 м. Поэтому добывается он закрытым способом. Лишь в отдельных месторождениях его пласты находятся близко к поверхности.

На долю антрацита приходится лишь 3% среди всех мировых запасов угля. Больше всего их в Китае. Россия занимает второе место. Антрацит есть в Кузнецком, Таймырском, Тунгусском бассейнах.

На вид это порода черного или черно-серого цвета с ярким металлическим блеском. У антрацита высокие плотность (1500-1700 кг/м3) и вязкость, низкая спекаемость (способность переходить в пластическое состояние при нагревании без доступа кислорода). Он проводит электрический ток и притягивается магнитом.

Больше всего антрацит ценится за энергетические свойства. Его высшая теплота сгорания 35-40 МДж (8000-9000 ккал). При сжигании материал не дымит, практически не дает пламени и неприятного запаха. Выход летучих веществ у него не превышает 8% (чаще 3-4%), влажность всего 1-3%.

Элементарный состав антрацита:

Углерод – 94-97%
Кислород – 1-1,5%
Водород – 1-3%
Азот – 1-1,5%
Сера – 0,6-1%
Фосфор – 0,01-0,02%

В зависимости от содержания углерода, антрацит разделяют на 3 сорта:

Стандартный (SG)
Высокого качества (HG)
Сверхвысокого качества (UHG)

Основная сфера применения антрацита – энергетика (топливо для ТЭЦ). Материалом сверхвысокого качества заменяют кокс в доменных печах. Из антрацита делают фильтры, электроды, порошок в угольных микрофонах.

Ископаемый уголь – это очень неоднородный по своей структуре и свойствам материал. Поэтому у него очень много разных классификаций. В этой статье мы рассказали лишь об одной – виды угля по происхождению.

Если вы хотите узнать, какие еще классификации материала существуют, рекомендуем вам ознакомиться с другими статьями из этого раздела:

Уголь. Особенности и перспективы рынка

С каждым новым сообщением в СМИ о росте цен на коксующийся уголь появляется все большее желание приобрести себе немного акций какой-нибудь угольной компании. Однако, не совсем понятно, что представляет из себя коксующийся уголь, чем он отличается от других углей и какая разница между Мечелом и Распадской? Об этом и не только в «угольном» обзоре.

Что есть уголь

Согласно классификации ASTM (American Society for Testing and Materials) выделяют четыре основных вида угля в зависимости от стадии трансформации: лигнит (бурый уголь), полубитуминозный уголь, битуминозный уголь (каменный уголь) и антрацит. Не углубляясь в подробности, от лигнита до антрацита увеличивается содержание углерода и увеличивается количество тепла, которое уголь выделяет при сгорании. С экономической точки зрения более полезно рассмотреть виды этого ископаемого в двух категориях: энергетический уголь и коксующийся уголь. Принципиальная разница между ними заключается в применении, которое они нашли в производстве.

Где он используется

В зависимости от типа, уголь находит себе применение в электрогенерации, металлургии, химической, строительной и газовой промышленности. Наибольший спрос на продукцию угледобывающих компаний представляют следующие три отрасли.

Электрогенерация. На генерирующих станциях используется энергетический уголь (Steam Coal) представленный преимущественно каменным углем за счет совмещения оптимального баланса теплоотдачи и стоимости, что обусловило его наиболее широкое использование. Лигнит используется меньше, так как его способность к теплогенерации довольно низкая, а выбросы побочных эффектов горения довольно высоки. Тем не менее, в некоторых развитых странах все большее распространение приобретает использование именно бурого и полубитуминозного угля, поскольку содержание серы, наносящей существенный урон экологии в них меньше, чем в каменном угле. Антрацит является отличным топливом: он выделяет крайне мало побочных продуктов горения, практически не дымит и выделяет значительное количество тепла. Однако его повсеместное использование затруднено довольно высокой стоимостью добычи и низкой распространенностью в природе.

Не менее значим уголь для металлургической отрасли. Около 75% всей производимой в мире стали выплавляется при помощи металлургического кокса, который образуется при обработке каменного угля при высокой температуре без доступа кислорода (процесс коксования). Для изготовления кокса используется специальный коксующийся уголь (Coking coal), который является довольно редким — всего около 20% каменного угля подвержено коксованию. Именно этот тип угля является чрезвычайно важным в металлургической отрасли.

В последнее время все большее распространение приобретает использование угля в химической промышленности. В частности, в процессе коксования в качестве побочного продукта получают коксовый газ, используемый в дальнейшем как альтернатива природному газу, каменноугольную смолу и бензол. Бурый уголь и антрациты также активно используется для производства ароматических углеводородов, синтетических заменителей природного газа и бензина.

Основные игроки на мировом рынке угля

Общие мировые запасы угля на 2017 г. составляют 1 035 млрд тонн, из которых 718,3 млрд приходится на долю каменного угля и антрацитов, а 316,7 на лигнит и суббитумиозный уголь. Географическое распределение залежей представлено следующим образом:

Добыча угля в мире по итогам 2017 г. превысила 7,7 млрд тонн. Ключевыми странами-производителями являются Китай, Индия, США, Австралия. Россия занимает шестое место по добыче угля с результатом в почти 390 млн тонн в год.

Самым крупным потребителем продукции угольной промышленности является Китай. Более половины всего использованного в мире энергетического и около 40% коксующегося угля за 2017 г. пришлось на долю КНР.

Непростая экологическая ситуация, сложившаяся после промышленного бума в Китае, заставила власти страны постепенно сокращать собственное производство и больше импортировать сырье. За 2017 г. в страну было ввезено 271 млн тонн угля, что составило 20% от всего объема международной торговли углем за год. Неудивительно, что состояние экономики КНР в значительной степени отражает общий сентимент на угольном рынке.

Второе место прочно удерживается Индией, где более половины всей электроэнергии вырабатывается на теплогенерирующих станциях. Собственная добыча ископаемого топлива последовательно наращивается. Дополнительно реализуются и проекты «зеленой» энергетики, но быстрое развитие страны и существенные темпы электрификации на текущий момент не позволяют Индии сократить объемы ввоза топлива.

Япония и Корея практически не добывают уголь по экологическим причинам. При этом доля ТЭС в структуре электрогенерации для них до сих пор весьма значительна, что предопределяет значительную вовлеченность в международную торговлю угольным топливом.

На экспортном рынке угля есть безусловные лидеры: Индонезия и Австралия.

Индонезия вышла в лидеры по экспорту угля за счет стремительного роста потребления топлива в азиатском регионе. Угольная промышленность страны представлена в основном углями для теплогенерации, а металлургический уголь занимает довольно незначительную часть. Абсолютно по-другому обстоят дела с австралийским углем, который на 47% представлен коксующимися углями, что делает ее безоговорочным лидером по поставкам угля для металлургии.

От стабильности поставок страны в значительной степени зависит мировая металлургическая отрасль. Так, к примеру, ураган «Дебби», обрушившийся на берега Австралии в начале 2017 г. краткосрочно привел к росту цены на металлургический уголь, а, следовательно, на сталь.

Объемы российских поставок на международные рынки чуть скромнее. На 2017 г. из РФ было вывезено 190 млн тонн угля, 88% из которого — энергетический. Ключевые торговые партнеры страны: Южная Корея, Китай, Япония, Турция и Великобритания.

Цены на уголь

Уголь — товар весьма нестандартный, и цены на него существенно разнятся в зависимости от калорийности, наличия примесей и базы поставки для каждого отдельного производителя. При прочих равных, чем выше содержание углерода и чем меньше примесей в угле, тем дороже он стоит. С базой поставки все немного сложнее. В соответствии международными правилами (Инкотермс), выделяются различные базы поставок: FOB (Free On Board), FAS (Free Alongside Ship), CIF (Cost Insurance and Freight), DAP (Delivered At Place), FCA (Free Carrier) и прочие. Данные правила регламентируют права и обязанности покупателя при ведении международной торговли, а также определяют момент перехода рисков от продавца к покупателю. Чем выше риски и обязательства продавца в соответствии с базисом поставки, тем выше стоимость контракта.

Среди основных ценовых ориентиров на рынке энергетического угля можно выделить фьючерсы, торгующиеся на CME с тиккерами: ACM (5500 ккал/кг, FOB Newcastle), MFF (5500 ккал/кг, FOB Richards Bay). Данные для котировок берутся из цен агентств Argus и McCloskey, на основе агрегированной информации о совершении сделок по поставке угля. Для российских производителей энергетического угля как ориентир можно использовать цены агентства Argus с поставкой FOB Vostochniy, также распространено использование цен FCA Кузбасс и FOB Baltic.

Для определения цен на металлургический уголь можно обратиться к фьючерсу CME на австралийский коксующийся уголь с тиккером ALW от агентства Platts или ACT для премиального коксующегося угля от TSI.

(Обращаем внимание, что на графике представлен декабрьский фьючерс, который в полной мере не отражает историческую динамику котировок из-за того, что фьючерс на уголь находится в постоянной бэквордации).
Фьючерсные цены довольно удобны для использования, но для более качественного анализа больше подойдут те значения, которые представляют эмитенты в своих отчетных материалах. К примеру, EVRAZ и Распадская ориентируются на уголь марки ГЖ (российская классификация) FCA Россия.

Российские угледобывающие компании

Российская угольная промышленность сконцентрирована в четырех основных бассейнах: Кузнецком (Кузбасс), Канско-Ачинском, Донецком и Печорском. При этом на Кузбассе добывается около 82% от всего объема угля страны. Отрасль довольно конкурентная, все крупнейшие компании сегмента являются частными.

Публичными угледобывающими компаниями являются: EVRAZ, Мечел, КТК, Распадская (входит в холдинг EVRAZ) и Южный Кузбасс (группа Мечел). Также добычей угля занимаются, СУЭК, УГМК, СДС-Уголь, Русский уголь, но их акции не торгуются на бирже. Стоит также отметить, что крупнейшие российские металлургические компании (Северсталь, ММК, НЛМК) и холдинг En+ Group также добывают уголь, но за редкими исключениями весь объем добытых ископаемых используется в собственном производстве и не выходит на рынок.

EVRAZ. Компания является самым крупным производителем коксующегося угля в России. В 2017 г. его предприятиями было добыто 23,3 млн тонн угля. Добыча, обогащение, производство концентратов ведется на шахтах и предприятиях Южкузбассугля, Распадской угольной компании, а также Межгейугля. Более трети всего добытого угля уходит на обеспечение сырьем собственный металлургический сегмент группы. Оставшаяся часть практически равномерно распределяется между отечественным и зарубежным рынком.

EVRAZ специализируется на добыче коксующегося угля, необходимого в металлургической промышленности. Среди российских потребителей угля группы такие металлургические предприятия как ММК и НЛМК. Основные зарубежные рынки, на которых работает компания: КНР, Европа, Япония, Южная Корея.

Мечел. Мечел занимает второе место среди крупнейших российских производителей коксующегося угля и является одним из крупнейших мировых производителей сырья для металлургии. Группа контролирует в России 25% мощностей по обогащению коксующегося угля. Общая добыча угля в 2017 г. составила 20,6 млн тонн.

Мечел работает как с металлургическим, так и энергетическим углем. По данным за 2017 г. предприятиями группы было реализовано 7,9 млн тонн концентрата коксующегося угля, 6,1 млн тонн энергетических углей и 2,7 млн тонн кокса.

Компания довольно сильно интегрирована в международную торговлю углем, более 50% выручки добывающего сегмента компании формируется на азиатских рынках, еще четверть на российском рынке. Остальная часть приходится на Европу, Страны СНГ и Ближний Восток.

Кузбасская Топливная Компания. КТК — угольная компания, с одними из самых высоких темпов роста операционных показателей. В 2017 г. на разрезах компании было добыто 13,23 млн. тонн угля. Мощности КТК сконцентрированы в Кемеровской области и представлены 4 активными разрезами. В планах запустить пятую площадку с запасами в 67 тыс. тонн.

Добыча осуществляется открытым методом, компания производит только энергетический уголь. По данным 2017 г. 8,9 млн тонн было реализовано на зарубежных рынках, в частности, в Польше 12%, странах Западной и Восточной Европы 18% и 70% приходится на долю Японии, Южной Кореи и Тайваня.

Распадская (входит в группу EVRAZ). Добыча Распадской в 2017 г. составила 11,4 млн тонн. Компания оперирует на трех шахтах, а также в одном разрезе. При этом новейшие технологии добычи, а также относительно небольшая глубина залегания позволяют компании добывать коксующиеся марки угля открытым методом. Доля металлургического угля, в структуре производства Распадской занимает 100%.

Продукция Распадской активно экспортируется в Азиатско-тихоокеанский регион, а также в Восточную Европу. На внутреннем рынке в 2017 г. было реализовано всего 34% угольных продуктов.

Южный Кузбасс (подконтролен Мечел). Южный Кузбасс производит как коксующийся, так и энергетический уголь. Концентраты коксующегося и энергетического углей, антрациты, угли для PCI поставляются в обогащенном и рассортированном виде (97% от общего объема добычи) на внутренний рынок и на экспорт. В 2017 г. общая добыча составила 7,2 млн тонн.

В состав компании входят три активных разреза («Красногорский», «Сибиргинский», «Ольжерасский») и три шахты («Сибиргинская», «Ольжерасская-Новая», шахта им. В. И. Ленина). Дочерними предприятиями компании являются Разрез «Томусинский» и «Взрывпром Юга Кузбасса». Доказанные запасы компании на 2017 г. составили 1,8 млрд тонн.

Все представленные выше компании являются активными экспортерами и в этом плане ослабление национальной валюты положительно сказывается на их финансовых результатах. При этом, в зависимости от структуры производимого угля одни компании будут сильнее реагировать на рост спроса в металлургии, а другие быстрее отыгрывать драйверы на рынке энергоносителей.

Таким образом, рост металлургической отрасли может приводить опережающей динамике EVRAZ и Распадской, а увеличение спроса на топливную продукцию будет сильнее влиять на результаты КТК. Мечел (включая Южный Кузбасс) в этом плане выглядит наиболее сбалансированным, но высокая долговая нагрузка делает компанию чрезвычайно чувствительной к корпоративным событиям и ценовой конъюнктуре.

Тенденции и перспективы

Ключевая проблема повсеместного использования угля — негативное влияние на экологию. При добыче угля возможны выбросы метана, который помимо высокой взрывоопасности наносит вред озоновому слою. Сопутствующее разработке угольных месторождений разрушение природных ландшафтов, создает опасность обвалов и оползней, а при сжигании топлива для выработки электричества в атмосферу выбрасываются токсичные и парниковые газы.

На фоне тренда по защите экологии и популяризации возобновляемых источников энергии уголь становится менее востребованным в развитых странах. Эта тенденция еще больше усиливается за счет государственного субсидирования «зеленой» энергетики. Уже сейчас в некоторых районах США дешевле вводить в эксплуатацию ветрогенераторы и солнечные батареи, чем поддерживать работу угольной электростанции.

Тем не менее, это справедливо в большей мере для развитых стран. Отказ от дешевой угольной энергии для стран с развивающейся экономикой пока не представляется возможным. Индия и государства АТР продолжают наращивать потребление электроэнергии стремительными темпами, уже переориентировав на себя основные экспортные торговые потоки.

Еще один негативный момент для отрасли заключается в том, что у Китая, крупнейшего потребителя угля, постепенно замедляется экономика. Снижение темпов роста ВВП длится уже несколько лет, и перелома тренда пока не предвидится. Дополнительные угрозы в этом плане создают протекционистские настроения США и неопределенность в отношениях крупнейших экономик мира. Сырьевые рынки при реализации сценария дальнейшего усугубления ситуации ощутят на себе влияние тарифных ограничений одними из первых.

Более того, экологические проблемы актуальны для Китая как ни для кого другого. Для борьбы с рекордными уровнями загрязнения к концу 2018 г. страна планирует вывести из эксплуатации 300 000 кВт энергоблоков, работающих на угле. Заменой станет запуск газопровода «Сила Сибири» в декабре 2018 г., который обеспечит Поднебесную 38 млрд куб. м. газа в год, частично снизив зависимость от угольного топлива.

Буфером здесь может выступить ограничение собственной добычи угля в КНР, но влияние этого фактора не столь велико, так как одновременно происходит закрытие сталелитейных заводов. Госкомитет по делам развития и реформ Китая планирует, что к концу 2018 г. в стране закроется около 30 млн т сталеплавильных мощностей, а также угольные шахты, с суммарной добычей порядка 150 млн т угля в год. По итогам 2017 г. Китай сократил мощности по производству стали на 50 млн тонн, угля — на 250 млн тонн. В целом, более вероятным выглядит развитие тенденции на снижение использования угля стране.

Крупнейшие энергетические агентства не видят большого потенциала угля в долгосрочной перспективе. Прогноз Energy Information Administration (EIA) предполагает, что потребление угля до 2050 г. будет стагнировать. Наибольший прирост потребления придется на газ и возобновляемую энергию.

Схожего мнения придерживается и Asia-Pacific Economic Cooperation (APEC). До 2040 г. потребление угля будет расти самыми малыми темпами среди прочих источников электроэнергии. Среди лидеров APEC выделяет газ, и возобновляемую энергию.

Крупнейшая нефтяная компания в мире Exxon Mobile полагает, что потребление угля в мире к 2040 г. снизится относительно 2015 г. на 1%. Доля угольной электрогенерации упадет с 25% в 2015 г. до 20% к 2020 г.

Энергетический уголь все еще остается востребован во многих странах мира, но, если не будет найден способ сделать его использование и более экологичным, спрос на него будет постепенно падать.

То же самое справедливо и для коксующегося угля: экологические проблемы, связанные как с добычей, так и с его использованием могут снижать потенциальный спрос. Конечно, на текущий момент альтернатив использованию кокса немного, и с этой точки зрения перспективы металлургического угля более позитивны. Всего около 25% стали производится с использованием электродуговых печей, где угольное сырье не требуется. Электрометаллургия становится все более перспективным направлением, так как сталь, получаемая этим методом, характеризуется более высоким качеством и меньшим содержанием примесей. При этом повсеместное использование затруднено более высокими энергозатратами.

Прогнозы по рынку коксующихся углей не столь далеко загадывающие. Консенсус прогноз по версии одной из крупнейших аудиторских компаний KPMG предполагает, что цены на металлургический уголь будут снижаться с 2018 г. по 2021 г.

Будет сказываться снижение спроса на металлургическую продукцию в Китае и выход на рынок новых проектов по производству металлургического кокса. Несколько сгладит снижение цен спрос со стороны Индии, но влияние этого игрока на рынке будет не столь существенным.

Открыть счет

БКС Брокер

Какие бывают виды угля | Основные фракции породы угля

Каменный уголь — ценнейшее ископаемое, нашедшее широкое применение в качестве топлива. Его используют не только в бытовых нуждах, но и для получения электроэнергии на тепловых станциях, металлолитейных производствах. Свойства выделяющего тепло материала зависят от многих факторов, включая «габариты» зернистости.

Размеры фракций угля

Важнейшими показателями твердого топлива являются зольность, влажность, теплота сгорания. Разработка породы предполагает образование элементов различных размеров. Это приводит к закономерному вопросу, на что влияет фракция угля. Она напрямую определяет область использования. В нашем ассортименте есть следующие виды:

от 0 до 30 мм;
от 40 до 70 мм;
от 20-40 мм.

Размеры влияют на наличие/отсутствие отсева. Еще на что влияет фракция каменного угля? На легкость использования и возможность закладки в печь/котел, к примеру, слишком крупные элементы не подходят для некоторых отопительных приборов.

Виды угля и их сфера применения

Фракция каменного угля играет важную роль при выборе. Она определяет, где лучше всего использовать минеральное твердое топливо:

Семечка (до 30 мм). Отличается продолжительным равномерным горением. Подходит для засыпания угля на ночь. Укладывается ровным слоем. Требует хорошего поддува. Иначе тепло перестает выделяться. Уголь мелкой фракции хорошо показал себя при разжигании котлов длительного горения. Это современное оборудование способно отдавать тепло в течение нескольких суток после одной растопки. Семечка идеально подходит для подобной цели, равномерно отдавая тепло.

Мелкий и средний (20-40 мм). Применение фракции угля этого размера в бытовых нуждах считается наиболее оптимальным вариантом. Порода отлично растапливается. Подходит для печей абсолютно любой модификации, работающих на твердом топливе. Минимальное образование золы и высокая теплоотдача сделали данную породу весьма востребованной.

Крупный (40-70 мм). Характеризуется высокой калорийностью. Показатель теплопроводности варьируется в пределах от 6800 до 8500 ккал на каждый килограмм. Такую фракцию породы используют на котельных станциях, предназначенных для обогрева маленьких, средних и крупных помещений, зданий, а также теплоэлектроцентралей и так далее. Она применяется там, где нагрев осуществляется благодаря горной осадочной породе.

Это самые востребованные фракции каменного угля, используемые от бытовых до промышленных нужд.

Виды угля — Антрацит

Уголь начал формироваться несколько миллионов лет назад, карбоновые леса отмирали, падали в почву, со временем превращались в торф, затем в бурый уголь, а после – в каменный. Со временем из каменного угля образовались антрациты. Таким образом, можно сказать, что существует три вида угля: самый молодой — это бурый уголь, затем идет каменный уголь, старше всех антрацит.

Строго говоря, классификация угля не однозначна, ее можно провести по многим параметрам: география добычи, химический состав, но с «бытовой» точки зрения, покупая уголь, достаточно разбираться в его маркировке.

Основные группы углей

Общеприняты следующие буквенные маркировки (названия) угля: сначала указывается марка каменного угля, затем класс крупности.

Основные марки угля приведены ниже

Типы угля	Маркировка угля	Расшифровка
Бурые	Б	Бурые
Каменные	Д	Длиннопламенные
	Г	Газовые
	Ж	Жирные
	К	Коксовые
	Т	Тощие
Антрациты	А	Антрациты

Классы крупности угля (размер кусков, фракции) и их маркировки сопоставляются следующим образом

Внешний вид угля	Маркировка угля	Расшифровка	Размер кусков, фракций
	П	Плитный	более 100 мм
	К	Крупный	50-100 мм
	О	Орех	26-50 мм
	М	Мелкий	13-25 мм
	С	Семечко	6-13 мм
	Ш	Штыб	менее 6 мм
	Р	Рядовой	не ограниченный размерами

Следовательно, сорт угля АО означает, что это уголь антрацит (орех) размером 26-50 мм, марка угля АМ – уголь антрацит мелкий (13-25 мм).

Мы поставляем и продаем уголь антрацит Донецкого бассейна оптом и в мешках в Москве и Московской области. Антрацит, поставляемый нами, обладает следующими характеристиками.

Марка	АО	АК	АКО	АМ
Размер кусков, фракций	25 х 50	70 х 120	50 х 70, 70 х 120	18 х 25
Сера	0,8% — 1,6%
Зола	4,7%-5,5%	4,7%-5,5%	4,7%-5,5%	5-7%
Теплота сгорания	8179 ккал/кг

Более подробно о характеристиках каменного угля и их влиянии на его качество Вы можете узнать из соответствующего раздела.

Стоимость антрацита Вы можете узнать в соответствующем разделе сайта. За более подробной информацией Вы можете обратиться по телефону 8 (499) 343-02-81.

Китайское правительство намерено снизить цены на уголь

Цена январских фьючерсов на энергетический уголь в Китае в ходе торгов на товарной бирже Чжэнчжоу (Zhengzhou Commodity Exchange, ZCE) упала 20 октября на 8% до 1755,40 юаня ($275) за 1 т.

Это произошло после того, как во вторник, 19 октября, Национальная комиссия по развитию и реформам (бывший Госплан КНР, ключевой орган в управлении экономикой) заявила о намерении вмешаться и «вернуть цены в разумный диапазон», чтобы не допустить роста издержек для энергетики, отопления и энергоемких отраслей промышленности. До этого цены на уголь росли несколько недель подряд.

Наиболее высокие темпы роста отмечались с 11 по 15 октября (на 34% за период и в последний день – на 8%). 19 октября фьючерс на 1 т энергетического угля торговался на отметке в 1982 юаня за 1 т (почти $310), после чего и последовало заявление комиссии.

В Национальной комиссии по развитию и реформам пообещали внимательно следить за динамикой рынка угля, а надзорным службам поручили усилить проверки и придерживаться «нулевой терпимости» к нарушениям. Комиссия также анонсировала, что будет использовать «все средства», предусмотренные законом о ценах, для «содействия возвращению цен на уголь в разумный диапазон».

«Мы будем жестко пресекать незаконные действия, такие как распространение ложной информации, ценовой сговор, накопление запасов в ожидании роста цен, и будем твердо поддерживать рыночный порядок», – заверили в китайском ведомстве, отметив, что рост цен в последние недели отрицательно сказался как на промышленности, так и на населении, учитывая, что около 70% электрогенерации в КНР основано на угле.

Угольным компаниям комиссия рекомендовала действовать строго согласно законам и нормативным актам, аккуратно выполнять долгосрочные контракты, а также призвала их «проявить инициативу для обеспечения стабильности поставок и цен».

По мнению старшего научного сотрудника ВШЭ Василия Кашина, объявленные властями КНР меры – естественные в ходе реагирования на дефициты и кризисы на сырьевых рынках в стране. Они в большинстве случаев приносят некий эффект, в частности наблюдаемый «рывок цен» вниз, но результат обычно бывает краткосрочным или частичным. Проблему в корне данные действия властей вряд ли решат и возобновление роста цен на уголь останется возможным, считает экономист. Что касается предложений угледобывающим компаниям «проявить инициативу», то речь идет, похоже, о пожелании нарастить добычу, говорит Кашин.

Эксперт подчеркнул, что объявленные Пекином меры по сдерживанию цен на уголь в стране усилением регулирования и угрозами наказаний не являются системными в отличие от представленной до этого инициативы о переходе к более рыночному ценообразованию, отпуску цен на электроэнергию для тепловых электростанций. В общекитайском энергокризисе дороговизна угля только один из факторов, более значительными для развитых регионов КНР являются эксцессы системы регулирования энергопотребления, а именно так называемый двойной контроль (следование со стороны местных властей жестким указаниям центра по снижению выбросов. – «Ведомости»), уже приведший к значительным отключениям электричества, напоминает эксперт.

По мнению директора Центра экономического прогнозирования Газпромбанка Айрата Халикова, наблюдаемое падение цены нельзя считать значительным: «В целом на ситуацию это никак не повлияет: дороговизна угля – это ситуация не одного месяца». Нормальные долгосрочные цены на энергетические угли – это $70–80 за 1 т, считает эксперт.

По словам Халикова, у аномальных цен на уголь две причины – дорогой газ и низкие запасы: «А низкие они потому, что угольщики в Китае из-за гиперконтроля ограничивали добычу углей. Увеличение добычи в Китае в октябре все-таки началось, но эти объемы не попадают на рынок». Сейчас рост добычи направлен на пополнение запасов угля у предприятий ЖКХ в рамках подготовки к отопительному сезону, который уже начинается, говорит эксперт.

Сейчас спотовые цены на уголь держатся на высоком уровне не только в Китае, но и в других странах Азии, а также в Европе высокие, напоминает Халиков: «До $300 за 1 т и в Европе, и в Азии – правда, доля спотовых поставок невелика».

Крупные российские компании отгружают уголь в основном в рамках объемных контрактов с фиксированными на полгода или три месяца ценами и поставляют его крупным потребителям. «Даже если бы российские поставщики хотели в Азию отгрузить дополнительные объемы, то для этого нет возможности. Наращивание добычи – очень медленный процесс», – заключает Халиков.

Поставки из России ограничиваются и возможностями транспортной инфраструктуры на Дальнем Востоке, которая загружена до предела и сейчас уже не может вывезти дополнительные объемы. 19 октября вице-премьер – полномочный представитель президента в ДФО Юрий Трутнев заявил, что с Дальнего Востока не вывозится около 15 млн т угля «в силу разрыва между возможным объемом перевозок по железной дороге и возможной отгрузкой в портах». В январе – сентябре 2021 г., по данным РЖД, погрузка угля в порты выросла на 12,8%, превысив 137,3 млн т, более половины – 71,4 млн т (+2,8%) – отправлено в адрес портов Дальнего Востока.

Угольные примеси — ценные и коварные

Любой, у кого спросят, какой элемент составляет основу ископаемых углей, ответит: углерод. И действительно его содержание от 50 до 97%. В углях присутствуют также кислород, водород, азот и сера, хотя и в значительно меньших количествах. Но есть ещё элементы-примеси, о которых мало кто знает. Чем они опасны? И какая от них польза?

Каа-Хемский угольный разрез в Туве. Для каменных углей Каа-Хемского месторождения характерны низкая зольность и малосернистость, относительная чистота по тяжёлым металлам и токсичным элементам. Фото Игоря Константинова.

Собственные минералы германия встречаются исключительно редко. Обычно он внедряется в кристаллические решётки других минералов.

Одна из ТЭС в Перми. По данным экологического мониторинга, ТЭС — один из основных стационарных источников загрязнения окружающей среды.

Выбросы некоторых элементов-примесей двумя крупными ГРЭС, работающими на углях Донбасса и Кузбасса, г/с.

‹

›

Химические элементы, составляющие от единиц до тысячных долей процента от общей массы углей, называют элементами-примесями. В углях на их долю в сумме обычно приходится не более 1% неорганического вещества, если не считать серу. Всего в углях обнаружено более 50 элементов-примесей с различными химическими свойствами.

Основатель угольной геохимиии — выдающийся норвежский учёный Виктор Мориц Гольдшмидт (1888—1947). Он известен и как автор геохимической классификации элементов, закона замещения одних элементов другими в кристаллической решётке минералов (закона изоморфизма, названного его именем), и как автор гипотезы о строении и составе внутренних сфер земли.

Российские геологи-геохимики профессор Яков Эльевич Юдович и Марина Петровна Кетрис (Институт геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН) собрали, проанализировали и обобщили данные по элементам-примесям основных угольных бассейнов и месторождений мира. По результатам этой огромной работы были рассчитаны средние (кларковые) содержания в углях 25 элементов-примесей, на которые опираются при оценке информации о концентрациях этих элементов в углях.

Напомним: уголь — горючее полезное ископаемое, образующееся из торфа. Преобразование торфа в уголь происходит под действием повышенной температуры и давления недр земли при тектоническом опускании территории и перекрытии пластов торфа нарастающей массой осадочного материала. В зависимости от глубины погружения органическое вещество торфа находится на разной степени преобразования. В результате образуются угли бурые, каменные или антрациты. Геологи называют соответствующие стадии изменения органического вещества углей стадиями метаморфизма (от греч. metamorphoomai — преобразование). Вспомним также, что торф — это разложившиеся в водной среде торфяных болот ткани растений, изменённые в результате биохимических и микробиологических процессов.

Растения при жизни содержат не только углерод, водород, кислород, азот и серу, но и многие другие элементы — в низких или очень низких концентрациях. Они получили название «микроэлементы». Многие из них, несмотря на ничтожные концентрации, играют исключительно важную роль в жизненных процессах растений — ускоряют ферментативные окислительно-восстановительные реакции, фотосинтез и синтез белков. Это железо, марганец, кобальт, медь, никель, цинк, молибден, бор и некоторые другие. Всего подобных элементов около двадцати. В тех случаях, когда растения произрастают в районах с повышенной концентрацией элементов-примесей в почвах, например в районе рудных месторождений, их содержание в углях может увеличиваться в десятки и даже сотни раз. Геологи используют этот факт для эффективного поиска рудных залежей — так называемый биогеохимический метод поиска.

Интересно заметить, что В. М. Гольдшмидт, обнаруживший высокие концентрации германия и некоторых других химических элементов в саже угольного камина, в поисках ответа на вопрос, как он там оказался, высказал предположение, что этот элемент первично накапливался в листьях торфообразующих растений в результате испарения влаги, поступающей из почвы. Однако эта привлекательная своей простотой гипотеза впоследствии не нашла подтверждения. Учитывая современные данные, можно заключить, что прижизненное накопление элементов-примесей в растениях не может привести к существенному их концентрированию в угле. Если так, то откуда в торфе и углях берутся элементы-примеси в концентрациях, порой во много раз превышающих кларковые? Источниками могут быть породы, обрамляющие область торфонакопления. Торфоведы называют их областью «минерального питания торфяника». Поверхностные и грунтовые воды, размывая эти породы, вносят в торфяник растворённые соединения элементов-примесей. Другой источник элементов-примесей — глубинные (гидротермальные) воды. В этих случаях концентрация растворённых элементов-примесей в торфяной воде может быть очень высокой и угли, которые сформировались в подобных условиях, образуют наиболее ценные (с точки зрения содержания элементов-примесей) промышленные месторождения.

По мнению большинства исследователей, накопление элементов-примесей в углях происходит на торфяной или буроугольной стадии их образования. Как именно взаимодействуют элементы с ископаемым органическим веществом в процессе торфообразования и метаморфизма — до конца ещё не решённая проблема геохимии. Её трудность связана со сложным составом органических соединений, разнообразием физико-химических условий в природных средах. Отсюда большое число гипотез, описывающих природные химические реакции между элементами-примесями и органическим веществом. Суммируя и упрощая, можно выделить главные. Органическое вещество торфа сорбирует растворённые в природных водах элементы-примеси, восстанавливает их до низших валентностей, изменяя при этом растворимость, что может привести к выпадению их в осадок. Наконец, главные компоненты торфа и бурого угля — гуминовые кислоты — концентрируют элементы-примеси, образуя комплексные соединения. Мы упомянули стадию образования бурого угля не случайно. С увеличением степени метаморфизма происходит изменение молекулярного строения угольного органического вещества, главный комплексообра-
зователь — гуминовая кислота — утрачивает способность концентрировать элементы-примеси. На стадии каменных углей и антрацитов гуминовые кислоты исчезают вовсе, преобразуясь в химически малоактивные гуминовые вещества. Однако при выветривании (окислении) углей может происходить так называемая регенерация гуминовых кислот: их молекулярная структура в значительной степени восстанавливается и вместе с этим восстанавливается их способность к взаимодействиям с элементами-примесями. Именно в результате подобного развития геохимических событий образовались крупнейшие месторождения урана, германия и многих других элементов-примесей, связанные с угольными пластами.

Элементы-примеси бывают ценными и токсичными. К ценным относят элементы, которые используются в промышленном производстве и которые экономически целесообразно извлекать из угля или угольной золы. В настоящее время это германий, уран и галлий.

Все российские промышленные запасы германия сосредоточены именно в углях. Отметим, что в мире главный источник этого ценного материала — полиметаллические сульфидные руды. В нашей стране месторождения германиеносных углей находятся в Приморье (Павловское месторождение), на острове Сахалин (Новиковское месторождение) и в Бурятии (Тарбагатайское месторождение). Среднее содержание германия около 200 граммов на тонну угля, но часто значительно выше. Добывают его из «летучей» золы, образующейся при сжигании угля и скапливающейся на электрофильтрах и в рукавных фильтрах, где она улавливается.

Первыми промышленными источниками урана в нашей стране также были угольные месторождения. Позже им на смену пришли другие типы урановых руд.

К группе ценных элементов-примесей относят и элементы, которые можно извлекать совместно с германием и ураном: свинец, цинк, молибден, селен, золото, серебро и редкоземельные элементы.

Ванадий, хром, никель, вольфрам, бор, ртуть называют потенциально ценными. Как видно из самого названия, они могут приобрести значение ценных, если их извлечение станет экономически выгодным.

При сжигании углей (на что расходуется примерно три четверти объёма всей их мировой добычи) элементы-примеси в большей или меньшей степени переходят в золу, причём их концентрация в золе может оказаться значительно более высокой, чем в сжигаемом угле. Например, концентрация германия в золе достигает нескольких десятков килограммов на тонну. Средние концентрации элементов-примесей в золах углей мира получили название зольных кларков. Для многих элементов-примесей (теллура, германия, молибдена, урана, кадмия, ртути, висмута, сурьмы и селена) они больше, чем кларки этих элементов в осадочных породах. Таким образом, зола, образующаяся при сжигании углей, — это руда, из которой в будущем они, возможно, будут извлекаться, а их концентрация в золе станет показателем при промышленной оценке месторождений.

К токсичным относят элементы-примеси, которые при сжигании углей на тепловых электростанциях (или других видах их термической переработки) способны переходить в газовую фазу при температуре сжигания и выбрасываются с дымовыми газами в атмосферу. Эти элементы, выпадая вместе с осадками, переходят в водоёмы и почву, где включаются в трофическую цепь «почва — растения — животные — человек». Обычно в их числе указывают серу, фосфор, бериллий, ртуть, мышьяк, селен, марганец, ванадий, хром, а также радиоактивные элементы — торий и уран. Последние — источники радиационного загрязнения природной среды в районах угольных ТЭС, превышающего, по некоторым оценкам, загрязнение от АЭС равной мощности (естественно, при условии безаварийной эксплуатации последних).

Степень негативного воздействия вредных веществ определяется концентрацией загрязнителей (в нашем случае — элементов-примесей) в приземном слое воздуха и их токсическими свойствами. При оценке токсичности элементов-примесей учитывают их концентрацию в топливе и способность переходить в газовую фазу дымовых выбросов при сжигании углей. Отметим, что токсическое действие многих элементов-примесей и их соединений может многократно усиливаться при их совместном поступлении в организм человека.

Соединения серы (оксиды — SO₂, SO₃), образующиеся при сжигании многосернистых углей, чаще всего упоминаются в числе загрязнителей атмосферного воздуха в районах крупных угольных ТЭС. При длительном вдыхании они поражают желудочно-кишечный тракт, лёгкие и сердечно-сосудистую систему. Известный трагический пример — события декабря 1952 года в Лондоне. Плотный смог при полном безветрии держался 3—4 дня и, по официальным данным, погубил более четырёх тысяч человек. Ежедневные анализы воздуха показали, что смертность нарастала прямо пропорционально концентрации двуокиси серы (в основном топливного происхождения) в атмосфере.

Один из экологически опасных элементов-примесей — бериллий, который обладает высокой биологической активностью и оказывает аллергическое и канцерогенное воздействие на организм человека*.Он накапливается в скелете, печени и лёгких (имеются сведения о заболеваемости работников угольных тепловых электростанций бериллиозом — серьёзной патологией лёгких). Промышленные объекты, работающие на угле и нефти, считаются главными источниками загрязнения атмосферного воздуха бериллием. Так, при среднем содержании бериллия в донецком угле, сжигаемом на одной крупной ТЭС, 2,5 г/т, выход его в газовую фазу составляет порядка 60%. На площади около 150 км², прилегающей к станции, наблюдается двух-трёхкратное превышение предельно допустимой среднесуточной концентрации (ПДК_СС) этого токсичного элемента в атмосфере воздуха. Здесь расположены несколько населённых пунктов с общей численностью населения более 100 тыс. человек.

Другой токсичный элемент — ванадий. Он оказывает отрицательное воздействие на органы дыхания, нервную систему, обмен веществ. Наиболее уязвимы печень, почки, семенники, костная ткань.

Уран, торий обладают высокой токсичностью и в форме химических элементов, и в форме их соединений — главным образом, в виде радиационного воздействия. Примерами служат последствия сравнительно недавних катастроф в атомной энергетике.

Оценки выброса некоторых элементов-примесей двумя крупными ГРЭС приведены в таблице.

Отказаться от угольной энергетики в обозримом будущем вряд ли удастся. Что же делать? Геологи знают, что разработку месторождений часто можно организовать с учётом распределения токсичных элементов в угольных пластах. При подобном планировании концентрация элементов-примесей в топливе, поступающем на ТЭС, может быть снижена. Снижение концентрации элементов-примесей в дымовых выбросах достигается также за счёт повышения эффективности систем очистки дымовых выбросов от золы, поскольку значительная часть элементов-примесей попадает в дымовые газы вместе с твёрдыми частицами, на поверхности которых они оседают.

Отрицательные экологические последствия сжигания углей могут быть уменьшены и при правильном выборе технологии сжигания углей — высоты и числа дымовых труб, скорости выброса дымовых газов и их температуры. Наконец, вредное воздействие выбросов снижается размещением ТЭС с учётом метеоусловий района, прежде всего, господствующих направлений и скорости ветра.

Таким образом, элементы-примеси стóят похвал и заслуживают обвинений. Чего больше — пусть решат будущие поколения.

Подробности для любознательных

Физические и химические свойства германия были предсказаны в 1871 году Д. И. Менделеевым на основе открытого им периодического закона. Учёный назвал этот элемент эка-кремнием — «сходный с кремнием». В 1885 году германий был обнаружен немецким химиком К. Винклером в минерале аргиродите — Ag₈GeS₆. С этим элементом связано начало эры полупроводниковой электроники, оказавшей исключительное влияние на промышленный и научный прогресс. Когда позднее германий в большой степени был заменён на кремний, он остался принципиально важным элементом в производстве инфракрасной оптики (приборов ночного видения) и оптико-волоконных систем связи. Большие перспективы для германия могут открыться в солнечной энергетике: панели на его основе имеют очень высокий КПД — примерно 37%.

Уран был открыт М. Г. Клапротом в 1789 году, правда, позднее оказалось, что немецкий химик открыл не сам элемент, а его оксид UO₂. Д. И. Менделеев поместил уран в самую дальнюю клетку периодической таблицы и первым правильно оценил его плотность, равную 19 005 кг/м³ (большая плотность позволяет использовать обеднённый уран в качестве балластного материала и сердечников бронебойных снарядов — взамен более дорогого вольфрама).

В 1896 году А. А. Беккерель обнаружил радиоактивность «урановой смолки» — минерала урана. Несколько позднее Пьер и Мария Кюри выделили из неё ещё один химический элемент — радий. В 1903 году всем троим за открытие и изучение радиоактивности была присуждена Нобелевская премия по физике. Интерес к урану достиг апогея после того, как он стал использоваться для изготовления атомных бомб.

В числе других ценных элементов, содержащихся в углях, — галлий (материал, используемый в детекторах нейтронов, а его соединения применяются в электронике, лазерах, световодах), селен (используется в термоэлектрических и фотоэлектрических приборах, медицине), молибден (используется как легирующая добавка в легированных сталях, жаропрочных и коррозионностойких сплавах, в качестве катализаторов химических реакций).

Из числа редкоземельных элементов отметим самарий, необычно высокие концентрации которого обнаружены в золе некоторых теплоэлектростанций. Самарий используется при изготовлении сверхмощных постоянных магнитов, в атомных реакторах. Моносульфид самария (SmS) обладает термоэлектрическими свойствами и считается перспективным материалом для прямого преобразования тепла в электричество в объектах автомобильной, аэрокосмической, судостроительной промышленности.

Литература

Кизильштейн Л. Я. Экогеохимия элементов-примесей в углях. — Ростов-на-Дону: Изд-во СКНУ ВШ, 2002. — 296 с.

Юдович Я. Э. Грамм дороже тонны. Редкие элементы в углях. — М.: Наука, 1989. — 160 с.

Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Неорганическое вещество углей. — Екатеринбург: УрОРАН, 2002. — 422 с.

Комментарии к статьи

* Напомним, что бериллий — один из важнейших «промышленных» металлов. Он используется в качестве легирующей добавки к различным сплавам и в производстве огнеупорных материалов. В ядерной энергетике его применяют как замедлитель и отражатель нейтронов.

Каменный уголь

Уголь — первое из полезных ископаемых, используемых человеком в качестве топлива. Лишь в конце прошлого века его заменили другие энергоносители, а вплоть до 60-х годов он оставался самым используемым источником энергии. Однако и сейчас он активно используется в металлургической промышленности при выплавке чугуна. Уголь, также как и другие основные энергоносители, представляет собой изменившееся за длительный промежуток времени и под действием различных процессов органическое вещество.

Уголь отличается соотношением составляющих его элементов. Это соотношение определяет и основной параметр добываемого угля – количество теплоты, выделяющееся при его сгорании.

Каменный уголь – это осадочная порода, образовавшаяся при разложении остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Основная часть добываемых в настоящее время каменных углей образовалась примерно 300-350 миллионов лет тому назад.

Существует также бурый уголь. Это более молодой вид угля, обладающей меньшей теплотой сгорания. В качестве топлива его используют реже, а основной целью добычи является получение некоторых химических соединений. Особо качественным видом угля является антрацит, обладающий наибольшей теплотой сгорания. Однако и он имеет свой недостаток – плохо воспламеняется.

Для образования угля необходимо накопление большого количества растительной массы, без доступа кислорода. Такие условия выполнялись в древних торфяных болотах. Сначала образуется торф, который затем оказывается под слоем наносов и постепенно, испытывая сжатие, превращается в уголь. Чем глубже залегают пласты торфа, тем более высокого качества получается уголь. Однако это не значит, что хороший уголь обязательно залегает на большой глубине: многие слои, лежавшие поверх него, со временем разрушились, и пласты угля оказались на глубине около километра.

В зависимости от глубины залегания уголь добывают открытым способом, снимая верхний слой земли над пластами, или шахтовым (подземным) – сооружением специальных подземных ходов (шахт). Чаще всего качественный уголь добывается шахтовым методом. Несколько угольных месторождений составляют угольный бассейн. Один из крупнейших подобных бассейнов в мире – Кузнецкий – расположен в России. Ещё один крупный угольный бассейн – Донбасский – находится на территории Украины.

Какие бывают угли?

Процесс образования угля включает захоронение торфа , который состоит из частично разложившихся растительных материалов, глубоко под землей. Тепло и давление при захоронении изменяют структуру и увеличивают содержание углерода в торфе, который превращает его в уголь, разновидность осадочной породы. Этот процесс занимает миллионы лет.

Типы или «ранги» угля определяются содержанием углерода. Существует четыре типа угля, расположенных в порядке убывания ранга.

Антрацит , или «каменный уголь», содержит наибольшее количество углерода из всех марок угля (86–97%). ¹. Имеет хрупкую текстуру и блестящий блеск. Он используется в основном в промышленных условиях и в металлургической промышленности из-за его высокой теплотворной способности. Антрацит редко встречается в Соединенных Штатах, составляя лишь 0,2% от добычи угля в 2017 г. ². Самое крупное месторождение антрацита в стране расположено на северо-востоке Пенсильвании, и Пенсильвания — единственный штат в США, в настоящее время добывающий антрацитовый уголь ².

Битуминозный уголь , часто называемый «мягким углем», имеет немного более низкое содержание углерода, чем антрацит (45% -86%). ¹. Широкий диапазон содержания углерода в битуминозном угле позволяет использовать его как для производства электроэнергии, так и для производства стали. Его можно узнать по блестящему блеску и многослойной текстуре. Крупнейшими производителями битуминозного угля в США являются Западная Вирджиния, Иллинойс, Пенсильвания и Кентукки ². Битуминозный уголь составил 46% добычи угля в США в 2017 году ².

Суббитуминозный уголь не имеет такого же блестящего блеска, как угли более высокого ранга. Как следует из названия, он имеет более низкое содержание углерода, чем битуминозный уголь (35% -45%), и в основном используется для производства электроэнергии ¹. Подавляющая часть добычи суббитуминозного угля в Соединенных Штатах поступает из штата Вайоминг ². Суббитуминозный уголь составил 45% добычи угля в США в 2017 году ².

Бурый уголь часто называют «бурым углем», потому что он светлее по цвету, чем более высокие сорта угля.Он имеет самое низкое содержание углерода из всех марок угля (25% -35%) ¹, отличается высоким содержанием влаги и рассыпчатой текстурой. В основном он используется в производстве электроэнергии. На Техас и Северную Дакоту вместе приходится 93% производства бурого угля в США ². Лигнит составлял 9% добычи угля в США в 2017 году ².

Узнать больше

Ресурсы угля в США (карта) Геологическая служба США
Интерактивная карта, показывающая распределение различных типов угля в Соединенных Штатах
Профили штатов и оценки энергопотребления (веб-страница) Управление энергетической информации США
Сборник веб-страниц по производству и потреблению энергии каждым U.С. Штат и территория
Графики потоков энергии штата (визуализация) Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса
База данных диаграмм, показывающих распределение энергетических ресурсов в каждом штате с 2010 по 2017 год
Ежеквартальный отчет об угле (веб-страница), Управление энергетической информации
Подробные квартальные данные о добыче угля в США, торговле, цене, потреблении, качестве и многом другом
Уголь (брошюра), Геологическая служба Огайо
Базовый обзор геологии и образования угля, различных сортов угля, добычи угля в Огайо и чистой угольной технологии

Список литературы

¹ Преобладают суббитуминозные и битуминозные угли.S. Добыча угля Управление энергетической информации США
² Годовой отчет по углю за 2017 год (отчет) Управление энергетической информации США

Уголь 101: Руководство по 4 типам угля и их использованию | INN

Но поскольку использование возобновляемых источников энергии продолжает расти, поскольку правительства стремятся к более чистым источникам энергии, многие задаются вопросом, что может быть дальше с углем.

Чего ожидать инвесторам в 2021 году с началом нового года? Читайте дальше, чтобы узнать больше о добыче угля в 2020 году, а также о том, что эксперты ожидают в будущем.

Тенденции развития угля в 2020 году: итоги года

Как и почти все рынки в ресурсном пространстве, у угля было тяжелое начало 2020 года, когда цены упали более чем на 20 процентов во втором квартале из-за воздействия пандемии COVID-19.

«Кризис COVID-19 полностью изменил мировые рынки угля. До пандемии мы ожидали небольшого восстановления спроса на уголь в 2020 году, но с тех пор мы стали свидетелями самого большого падения потребления угля со времен Второй мировой войны », — сказал Кейсуке Садамори, директор по энергетическим рынкам и безопасности Международного энергетического агентства (МЭА). .«Падение было бы еще более резким, если бы во второй половине года не произошло сильного экономического подъема в Китае — крупнейшем в мире потребителе угля».

Динамика цен на уголь в 2019 и 2020 гг. График предоставлен Всемирным банком.

Меры по замедлению передачи COVID-19, особенно в первой половине 2020 года, привели к необычному падению спроса на электроэнергию, говорится в отчете МЭА «Уголь 2020».

Это, в свою очередь, существенно повлияло на использование угля для производства электроэнергии — тенденция, которая усугублялась низкими ценами на природный газ.По оценкам, мировое потребление угля упало на 7 процентов, или более чем на 500 миллионов тонн, в период с 2018 по 2020 годы.

«Спрос на уголь в этом году упал, поскольку пандемия COVID-19 ускорила существующую тенденцию снижения потребления угля в пользу природного газа и возобновляемых источников энергии», — говорится в отчете Всемирного банка.

Во втором полугодии цены стабилизировались в третьем квартале, но в четвертом квартале они продолжили снижаться, немного отскочив до конца года.

«Низкие цены на природный газ в 2020 году также ускорили переход с угля на газ», — говорится в отчете Всемирного банка.«Все основные производители угля сократили добычу в ответ на падение спроса, во главе с Колумбией (отчасти из-за трудовых споров), Индонезией и США».

Отражая эти изменения, доля угля в потреблении первичной энергии в США впервые упала ниже уровня возобновляемых источников энергии.

По оценкам Управления энергетической информации США (EIA), добыча угля в США упала на 168 миллионов коротких тонн (MMst) (24 процента) в 2020 году до 537 миллионов тонн в год.Между тем, по оценкам EIA, потребление угля для всех секторов в 2020 году составило 476 миллионов тонн, что на 110 миллионов тонн (19 процентов) меньше, чем в предыдущем году.

«Из-за снижения спроса со стороны крупных международных потребителей, по оценкам EIA, общий экспорт угля из США снизился на 26 млн. Шт. (28 процентов) в 2020 году до 66 млн. Шт. Этот общий объем является вторым по величине годовым объемом экспорта за последние 10 лет », — говорится в краткосрочном прогнозе EIA в области энергетики для угля.

Прогноз развития угля на 2021 год: что впереди

Эксперты прогнозируют, что в начале нового года в 2021 году может произойти кратковременное восстановление спроса, но долгосрочная тенденция может быть жесткой для угольной отрасли.

«Исходя из предположения о восстановлении мировой экономики в 2021 году, мы ожидаем роста как спроса на электроэнергию, так и промышленного производства», — говорится в отчете МЭА.

В результате агентство прогнозирует восстановление мирового спроса на уголь на 2,6 процента, в первую очередь за счет Китая, Индии и Юго-Восточной Азии. Но ожидается, что восстановление будет недолгим.

«К 2025 году возобновляемые источники энергии должны превзойти уголь в качестве крупнейшего источника электроэнергии в мире. И к тому времени природный газ, вероятно, займет место угля в качестве второго по величине источника первичной энергии после нефти», — сказал Садамори из МЭА. .«Но поскольку ожидается, что спрос на уголь останется стабильным или будет расти в ключевых азиатских экономиках, нет никаких признаков того, что уголь скоро исчезнет».

Согласно МЭА, будущее угля в значительной степени будет решаться в Азии. Сегодня на Китай и Индию приходится 65 процентов мирового спроса на уголь. С учетом Японии, Кореи, Тайваня и Юго-Восточной Азии эта доля возрастает до значительных 75 процентов.

«Заглядывая в будущее, согласованные усилия правительств по внедрению« зеленых »пакетов утилизации COVID-19 могут принести дополнительную пользу возобновляемым источникам энергии за счет угля (и, в меньшей степени, природного газа, особенно там, где добыча газа приводит к значительным выбросам метана), хотя на сегодняшний день прогресс был неоднозначным », — говорится в сообщении Всемирного банка.

В ближайшей перспективе еще одним фактором неопределенности является сокращение импорта австралийского угля Китаем.

«Несмотря на то, что мы ожидаем восстановления международной торговли углем в 2021 году благодаря росту мирового спроса, среднесрочные перспективы весьма неопределенны», — поясняет МЭА. «Это особенно верно в отношении эволюции китайской политики импорта и развития местной добычи энергетического угля в Индии».

Напряженность в отношениях между Австралией и Китаем может нанести ущерб австралийским производителям угля, при этом правительство заявило, что горнякам, возможно, придется начать сокращать добычу, если Китай сохранит ограничения на импорт из них.

«Итогом для австралийских производителей угля является более низкая рентабельность и вероятность сокращения добычи, чем дольше будут действовать китайские ограничения», — комментирует министерство промышленности Австралии в своем ежеквартальном обзоре ресурсов и энергетики.

Китай является крупнейшим потребителем и производителем угля в мире, а также вторым по величине покупателем австралийского энергетического угля, который сжигается на электростанциях, и металлургического угля, используемого для производства стали.

Основные потребители и производители угля.График предоставлен Всемирным банком.

По мнению аналитиков FocusEconomics, к концу 2020 года цены на австралийский энергетический уголь росли, чему способствовали улучшение прогнозов спроса и более жесткие ожидания в отношении предложения.

«Фундаментальные показатели рынка улучшились и поддержали цены в прошлом месяце, несмотря на продолжающиеся ограничения импорта в Китае — ключевом экспортном рынке этого товара», — говорится в декабрьском отчете. «Повышенный спрос со стороны других стран, таких как Япония и Корея, вероятно, усилил давление в сторону повышения цен, в то же время поставки энергетического угля сократились из-за штормов в Австралии, препятствующих погрузке и отправке грузов.”

Эксперты, опрошенные FocusEconomics, ожидают, что цены на энергетический уголь в среднем составят 62,60 доллара США за метрическую тонну в 4 квартале 2021 года и 63,80 доллара США в 4 квартале 2022 года.

Между тем, цены на австралийский коксующийся уголь оставались под давлением ограничений импорта в Китае, несмотря на рост спроса со стороны Индии.

«Пандемия и жесткие меры Китая в отношении импорта коксующегося угля из Австралии резко снизили спрос в последние недели, поскольку азиатская страна является ключевым экспортным рынком, в то время как финансирование экологически чистых источников энергии на других рынках, вероятно, повлияло на перспективы спроса, что еще больше снизило цены», Об этом заявили аналитики FocusEconomics.

Ожидается, что к концу следующего года объем коксующегося угля заметно вырастет по мере того, как мировая экономика набирает обороты, а недавние позитивные новости о вакцинах от COVID-19 добавили дополнительных оптимистичных настроений. Эксперты FocusEconomics прогнозируют, что средняя цена составит 141 доллар США за метрическую тонну в 4 квартале 2021 года и 147 долларов США в 4 квартале 2022 года.

Не забудьте подписаться на нас @INN_Resource, чтобы получать новости в реальном времени!

Раскрытие информации о ценных бумагах: Я, Присцила Баррера, не владею прямыми инвестициями ни в одной компании, упомянутой в этой статье.

1.1. Уголь и биомасса — Уголь ранг

1.1. Уголь и биомасса — ранги угля

Типы угля

На этом рисунке показаны расположение и тип всех угольных месторождений в США

. Четыре основных типа или ранга угля:

Бурый уголь — Иногда называемый «бурым углем», бурый уголь является самым молодым из видов угля и имеет самое низкое энергосодержание, содержащее от 25 до 35 процентов углерода.Бурый уголь обычно не подвергался воздействию экстремальных температур и давлений, характерных для углей с более высоким содержанием энергии. Он рассыпчатый, имеет высокое содержание влаги и обычно сжигается на электростанциях для производства электроэнергии. Около 20 лигнитовых шахт производят около 7 процентов от общего объема добычи угля в США, в основном в Техасе и Северной Дакоте.
Полубитуминозный — Полубитуминозный уголь имеет более высокое содержание энергии, чем бурый уголь, и содержит от 35 до 45 процентов углерода. Полубитуминозный уголь, обнаруживаемый в США, обычно имеет возраст не менее 100 миллионов лет и составляет 44 процента от общего объема добычи угля в США, при этом Вайоминг является крупнейшим производителем.
Битуминозный — Битуминозный уголь содержит от 45 до 86 процентов углерода, что придает ему еще более высокую теплотворную способность, чем полубитуминозный. Для производства угля этого типа требуются высокая температура и давление, продолжительность жизни которых составляет от 100 до 300 миллионов лет. Около половины угля, добываемого в США, относится к этой категории, причем крупнейшими производителями являются Западная Вирджиния, Кентукки и Пенсильвания. Битуминозный уголь используется для производства электроэнергии и играет большую роль в сталелитейной и черной металлургии.
Антрацит — Антрацит содержит 86-97 процентов углерода, но имеет немного более низкую теплотворную способность, чем битуминозный уголь. Он редко встречается в США (все известные месторождения антрацита расположены в Пенсильвании) и составляет менее половины процента от общего объема добычи угля в США. ¹

Обычно используется термин низкосортный уголь; это относится к лигниту и полубитуминозным углям с самой низкой теплотворной способностью и более высоким содержанием влаги (и более низкой стоимостью).

1. Управление энергетической информации США: Energy Kids

Уголь и биомасса

Типы угля, формации и способы добычи

Легенда: КАМБРИЙСКИЙ, ОРДОВИКСКИЙ, СИЛУРИЙСКИЙ, ДЕВОНСКИЙ, МИССИССИПИЙСКИЙ, ПЕННСИЛЬВАНСКИЙ, ПЕРМИЙСКИЙ, ТРИАССИЧЕСКИЙ, ЮРАССИЧЕСКИЙ, МЛОВИЧНЫЙ, ТРЕТИЙНЫЙ, ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ.

Мировые современные запасы угля по континентам

Уголь представляет собой органический осадок, состоящий из сложной смеси веществ .В зависимости от стадии эволюционного развития углеобразования насчитывается:

Четыре вида угля

Первая фаза эволюции — это торф, который представляет собой немного больше, чем древесную массу, сильно разложившуюся. Большие месторождения торфа есть в Скандинавских странах и Гренландии. Его можно обнажить, так как он в основном очень близок к уровню земли. Проблема с торфом заключается в том, что он имеет очень низкую выработку британских тепловых единиц (БТЕ) на фунт сожженного топлива.Кроме того, обнаженная добыча очень разрушительна с экологической точки зрения, если горнодобывающая компания не предпримет сознательных усилий по восстановлению сельской местности. Открытая добыча — это процесс соскабливания угля с верхней поверхности земли .

Вторая фаза эволюционного развития угля — лигнит. Бурый уголь в больших количествах встречается в западной части США. Опять же, бурый уголь не особенно эффективен для выработки энергии на массу топлива. В последнее время было приложено немало усилий для сжижения и газификации бурого угля.Сжижение превращает лигнит в жидкую сырую нефть . Установки газификации перерабатывают бурый уголь в продукты природного газа . Процесс конверсии является довольно дорогостоящим и при нынешней стоимости других видов топлива экономически нецелесообразен. Однако, если другие виды топлива станут слишком дорогими, это может быть более экономичным процессом. Другое исследование было проведено с целью изучения других применений лигнита, такого как удобрение, при росте гидропонных растений. Гидропоника — это использование воды, содержащей питательные вещества, вместо почвы для роста растений. .

Третий этап разработки угля — это битуминозный уголь (мягкий уголь), который является одним из двух этапов, используемых в качестве топлива для выработки электроэнергии. Четвертая и последняя фаза приводит к образованию антрацита (каменного угля). Если бы антрацитовый уголь подвергался большему нагреву и давлению, он в конечном итоге превратился бы в алмаз.

Уголь и торф двух основных категорий

Гуминовый — более распространен, и происходит из торфяных отложений, состоящих в основном из органических остатков, отложенных «на месте» — на своем первоначальном месте (автохтонное происхождение). .

Sapropelic — Получено из повторно отложенных (аллохтонных) устойчивых фрагментов растений , таких как споры или водные растения.

Сапропелевые угли можно подразделить на:

Консервный уголь — Сделано в основном из фрагментов растений одинакового размера s (например, споры)

Болотный уголь — Состоит в основном из альгинита (водоросль «угольный мацерал» — дегидрированные фрагменты растений).

Тип исходной продукции растений, наличие питательных веществ, климатические условия, уровень грунтовых вод, pH и условия Eh — все это помогает определить тип образующегося торфа (и, в конечном итоге, шахтный дренаж, поступающий из пласта. ).

Торф образуется в результате осаждения органического материала с ограниченным поступлением кислорода . Среды образования торфа обычно известны как «болота».

Болота можно разделить на лимнические и паралитические:

Параликовые отложения — имелась гидрологическая связь с морем во время отложения торфа. Болота встречаются вдоль прибрежных низменностей; как задние преграды лагуны, лиманы и дельты.

Лимнические отложения — Торфообразователи, изолированные от моря (внутренние болота и озера).

Каждая часть экосистемы торфяника или болота может быть представлена в торфе, включая большие деревья, травянистые кустарники, травы, водные растения и микроорганизмы, разрушающие органический материал.

Для разработки угля торф необходимо закопать и законсервировать. Процесс преобразования торфа в уголь называется углефикацией . Степень углефикации, которая произошла, определяет ранг угля.

Формирование угля (ака.Уголь)

Превращение растительного материала в уголь происходит в два этапа: биохимическое разложение и физико-химическое разложение.

Биохимическое разложение включает химическое разложение растительного вещества с помощью организмов .

В тропической среде этот процесс может быть быстрее, так как теплые влажные условия идеальны для организмов, участвующих в этом процессе, таких как бактерии и грибки. Однако рост растений также происходит быстрее, и поэтому повышенная скорость разложения может быть уравновешена ростом растений.В тропических условиях высокая скорость испарения должна сочетаться с большим количеством осадков для поддержания роста растений и накопления торфа.

В более прохладном климате скорость роста растительности может быть циклической по своей природе и медленнее, поскольку сезонные колебания условий больше. Условия менее идеальны для грибов и бактерий, поэтому более медленная скорость роста сочетается с более медленной скоростью биохимического разложения.

Гумификация влияет на мягкое содержимое клеток растений перед клеточными стенками, которое состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, который является наиболее устойчивым соединением.Гумификация начинается с окисления растительного вещества и нападения аэробных организмов, таких как грибы, насекомые и аэробные бактерии. Углеводороды извлекаются из тканей, а оставшийся материал относительно обогащен кислородом и углеродом. Таким образом может образоваться полуфузинит, инертинитовый мацерал. В это время образуются различные гуминовые вещества, по своей природе они кислые. Если так будет продолжаться, растительный материал полностью разложится на углекислый газ и воду. Когда растительный материал или деградированный растительный материал захоронен ниже уровня грунтовых вод, аэробные организмы и окисление больше не могут воздействовать на материал.Анаэробные бактерии могут разлагать растительный материал до тех пор, пока он не достигнет глубины или условий, непригодных для этих организмов. Анаэробные бактерии используют кислород в растительном веществе, поэтому все молекулы могут быть атакованы, даже более устойчивые соединения. Однако более мягкие ткани могут быть поражены быстрее.

Биохимическая углефикация заканчивается на уровне полубитуминозного угля, когда гуминовые вещества полимеризовались.

Физико-химическая углефикация, следующая за , вызвана условиями захоронения (т.е.тепло и давление).

Накладывающаяся покрывающая порода, тепловые потоки в земной коре и тектоническое тепло и давление изменяют химический состав и структуру измененного органического материала. Такие же условия применяются ко всем угольным мацералам. Вода вытесняется, и размер пор уменьшается по мере увеличения давления и выделения кислорода и водорода во время термического крекинга. Вода и углекислый газ — первые продукты, которые выделяются. При достижении среднелетучих битуминозных углей начинается деметанирование.

Понятие об уровне угля
Класс угля относится к степени углефикации, которой подвергается органическое вещество. Он оценивается путем измерения содержания влаги, удельной энергии, отражательной способности витринита или летучих веществ (они известны как ранговые параметры). См. Таблицу 1 для получения подробной информации о различных этапах ранжирования.
Таблица 1. Из Diessel (1992) указывается разница в параметре ранга с увеличением ранга.

Этапы ранга

	% углерода	% летучих веществ	удельная энергия	% влажность на месте	% витринита	случайное отражение макс.
дерево	50	> 65
торф	60	> 60	14.7	75,0	200.	20
бурый уголь	71	52	23	30	0,40	0,42
полубитуминозный	80	40	33,5	5 0.	60	0,63
каменный уголь легколетучий	86	31	35,6	3	0,97	1.03
каменный уголь среднелетучий	90	22	36	<1	1,47	1,58
каменный уголь низколетучий	91	14	36,4	1	1,85	1,97
полуантрацит	92	8	36	1	2,65	2,83
антрацит	95	2	35.2	2	6,55	7

Методы добычи

Подземная добыча угля

Большая часть подземного угля добывается методом комнат и столбов, когда комнаты врезаются в угольный пласт, оставляя ряд столбов или столбов угля, чтобы поддерживать крышу шахты и контролировать поток воздуха . Как правило, комнаты имеют ширину 2000 футов, а колонны — до 300 футов.Между подземной шахтой и поверхностью оставалось не менее 60 футов угля, если не поверхность имела более высокую вероятность обрушения. По мере развития добычи образуется сетка из комнат и столбов. Когда добыча достигает конца панели или границы собственности, начинается отработка отступления. При отработке шахты рабочие добывают как можно больше угля из оставшихся столбов до тех пор, пока крыша не начнет падать в году (также известная как третья добыча или «ограбление столбов»). Когда отработка отступления завершена, заминированный район покидает.

Существует два типа шахтной и столбовой добычи — обычная и непрерывная.

Традиционная добыча — самый старый метод, на который приходится лишь около 12% добычи угля подземным способом. При обычной добыче, угольный пласт разрезают, пробуривают, взрывают и затем загружают в вагоны .

Непрерывная добыча является наиболее распространенной формой подземной добычи, на которую приходится 56% общей подземной добычи. При непрерывной добыче машина, известная как комбайн непрерывного действия, вырезает уголь из забоя , устраняя необходимость в бурении и взрывных работах.

Другой вид непрерывной подземной разработки — это разработка длинных забоев. При разработке длинных забоев комбайн непрерывного действия срезает длинные плиты угля, и грунт оседает по мере продвижения комбайна . Это известно как контролируемое проседание. Гидравлика поддерживает крышу сразу за режущей кромкой. Часто пустая порода, или GOB, откладывается в пустоте, оставленной позади, чтобы уменьшить расстояние проседания.

Типы подземных шахт — шахты, откосные и штольни.

Решение о том, какой тип шахты построить, зависит от глубины угольного пласта и окружающей местности.

Дрейфовые шахты имеют горизонтальных входов в угольный пласт со склона .

Склоны шахт, которые обычно не очень глубокие, имеют наклон от поверхности к угольному пласту .

Шахтные шахты, обычно самые глубокие шахты, имеют вертикальный доступ к угольному пласту через лифты, которые несут рабочих и оборудование в шахту .

Почти все подземные рудники имеют глубину менее 1000 футов, и это, как правило, связано с их способностью удерживать воду, откачиваемую из шахты. Некоторые шахты достигают глубины более 2000 футов, где можно построить самотечные водостоки. Шахтеры Новой Шотландии на самом деле добывают уголь под водой.

Вторичным побочным продуктом добычи угля являются выбросы парниковых и других газов, загрязняющих воздух. Наиболее широко известный тип загрязнения воздуха ископаемым топливом, таким как уголь, вызывается сгоранием топлива.Мало кто знает, что простое создание отверстий в земле обнажает уголь и позволяет ему улетучиваться. Уголь выделяет много газов при воздействии: метан, окись углерода, двуокись углерода, водород, сероводород, азот и двуокись серы — и это лишь некоторые из них. Горняки знали, что эти шахтные газы — это черная влажность, вонючая сырость и белая влажность, и ежедневно проверяли шахту с помощью предохранительной пламенной лампы, чтобы узнать, имеется ли надлежащая вентиляция этих газов. Канарейки также содержались в клетках в шахтах. Если канарейка пела, входить в шахту было безопасно.В противном случае канарейка, вероятно, задохнулась из-за скопления газов в шахте, и шахту необходимо проветрить.

Добыча угля на открытых площадках

Добыча на поверхности выполняется путем удаления вскрыши из угольного пласта, а затем взрывных работ и удаления угля . Отношение извлеченной вскрыши к количеству удаленного угля называется коэффициентом вскрыши. Чем ниже коэффициент, тем продуктивнее рудник. Самый низкий коэффициент вскрыши обнаружен в западных карьерах.Часто на одном карьере, на выемке, разрабатывается более одного угольного пласта. Вскрышная порода уносится в кучу мусора (также известную как стебель или куча GOB).

Есть несколько типов открытых угольных шахт.

Районные мины, обычно встречающиеся на равнинной местности, состоят из серии выемок шириной от 100 до 200 футов . Покрывающая порода из одного разреза используется для заполнения выработанного участка предыдущего разреза.

Контурная добыча, происходящая в гористой местности, следует по угольному пласту вдоль склона холма .Когда контурная добыча становится слишком дорогой, дополнительный уголь часто можно добыть из верхнего забоя шахты с помощью шнеков или высокоствольных комбайнов. Добыча открытым способом обычно проводится там, где угольные пласты имеют большую толщину и могут достигать глубины в сотни футов.

Оборудование, используемое в карьерах, включает драглайны, экскаваторы, бульдозеры, фронтальные погрузчики, роторные экскаваторы и грузовики. На крупных шахтах драглайны удаляют покрывающую породу, а для загрузки угля используются лопаты. На небольших шахтах для удаления вскрыши часто используются бульдозеры и фронтальные погрузчики.

С 1977 года горнодобывающие компании были обязаны восстанавливать карьеры до «приблизительного исходного контура». До этого компании оставляли карьеры и сваи открытыми, аргументируя это тем, что они могут вернуться и заново заминировать участок. Эта «перспектива» оставила в наследство заброшенные лунные пейзажи, которые представляли опасность для безопасности и здоровья местных жителей и их окружающей среды, особенно в регионе Аппалачских гор на востоке США.

Для получения дополнительной информации об угле: USGS Coal Assessment или PSU EMS FCD Coal Page или Управление энергетической информации США.

Твердый уголь против мягкого угля

Что такое уголь?

Уголь — это осадочная порода, состоящая преимущественно из углерода, которую можно сжигать в качестве топлива. Уголь является крупнейшим в Америке источником энергии, производимым внутри страны. При этом важно понимать, что такое уголь, поскольку он используется для выработки значительной части электроэнергии в нашей стране.

Уголь легко воспламеняется, имеет черный или коричневато-черный цвет, и его состав, включая внутреннюю влажность, состоит более чем на 50 процентов по весу и более чем на 70 процентов по объему углеродистого материала.Он образован из растительных остатков, которые были уплотнены, затвердели, химически изменены и преобразованы под воздействием тепла и давления в течение геологического времени. Короче говоря, все живые растения накапливают солнечную энергию в процессе, известном как фотосинтез. Когда растения умирают, эта энергия обычно высвобождается при разложении растений. В условиях, благоприятных для образования угля, процесс разложения прерывается, предотвращая высвобождение накопленной солнечной энергии. Затем энергия фиксируется в угле, что делает его невозобновляемым источником энергии.

Уголь встречается по всему миру, включая нашу страну, преимущественно в местах, где леса и болота существовали доисторически, прежде чем они были захоронены и спрессованы в течение тысяч лет. По данным Управления энергетики США, некоторые из крупнейших месторождений расположены в районах бассейна Аппалачей на востоке США, бассейна Иллинойса в районе среднего континента и во всех бассейнах Скалистых гор на западе США. Поскольку на нашу страну приходится 13% мировой добычи угля, NS Energy является ценным ресурсом, позволяющим узнать больше о ведущих угледобывающих регионах США.https://www.nsenergybusiness.com/features/top-five-coal-proroduction-states-us/

Понимание того, где находится основная часть угольных ресурсов наших стран, важно, но понимание качества угля добыто в равной степени. Тип растительности, из которой произошел уголь, глубина залегания угля, температура и давление на этой глубине, а также время, необходимое для образования угля, — все это играет важную роль в типе и качестве этого природного ресурса. Сколько времени потребовалось для превращения исходного растительного материала в углерод, играет большую роль в «ранге» угля.По сути, более высокое содержание углерода связано с углем, который формировался дольше, в то время как более низкое содержание характерно для «более молодого» угля.

Существует четыре основных типа (или «марок») угля. Ранг относится к этапам медленного естественного процесса, называемого «углефикации», во время которого погребенный растительный материал превращается во все более плотный, сухой, более богатый углеродом и более твердый материал. Четыре уровня:

Антрацит: высший сорт угля. Это твердый, хрупкий и черный блестящий уголь, часто называемый каменным углем, содержащий высокий процент связанного углерода и низкий процент летучих веществ.Его также называют каменным углем.
Битуминозный: Битуминозный уголь представляет собой уголь среднего класса между суббитуминозным и антрацитовым. Битумный уголь обычно имеет высокую теплотворную способность (британских тепловых единиц) и является наиболее распространенным типом угля, используемым для производства электроэнергии в Соединенных Штатах. Битумный уголь кажется блестящим и гладким, когда вы его впервые видите, но если присмотреться, вы можете увидеть, что он имеет слои. Его также называют мягким углем.
Суббитуминозный: суббитуминозный уголь имеет черный цвет и тусклый (не блестящий), и имеет более высокую теплотворную способность, чем бурый уголь.
Бурый уголь: бурый уголь, также известный как бурый уголь, представляет собой уголь самого низкого качества с наименьшей концентрацией углерода.

Также есть торф. Торф на самом деле не уголь, а его предшественник. Торф — мягкий органический материал, состоящий из частично разложившихся растений и, в некоторых случаях, отложений минеральных веществ. Когда торф находится под высоким давлением и высокой температурой, он становится углем.

Согласно статье, опубликованной в American Geosciences, антрацит или «каменный уголь» содержит наибольшее количество углерода из всех классов угля (86–97%) и составляет всего 0.2% добычи угля в США и находится в северо-восточной Пенсильвании. И наоборот, битуминозный уголь, часто называемый «мягким углем», имеет немного более низкое содержание углерода, чем антрацит (45–86%), и составляет 46% всей добычи угля в США. Крупнейшие производители битуминозного угля в США — это Западная Вирджиния, Иллинойс, Пенсильвания и Кентукки. https://www.americangeosciences.org/critical-issues/faq/what-are-the-different-types-of-coal

Битуминозный

При этом битуминозный уголь составляет более 90 процентов всего угля. потребляется в Соединенных Штатах.При сжигании битуминозный уголь образует высокое белое пламя. Битуминозный уголь называется так, потому что он содержит смолистое вещество, называемое битумом. Битуминозный уголь бывает двух видов: энергетический и металлургический.

Thermal Coal иногда называют «дымящимся» углем. Он используется на электростанциях, вырабатывающих пар для производства электроэнергии и в промышленных целях. Например, поезда, работающие на паре, иногда заправляются «каменным углем» — прозвищем для битуминозного угля.

Металлургический уголь, с другой стороны, иногда называют «коксующимся» углем, и он используется в процессе производства кокса, необходимого для производства чугуна и стали.Кокс — это горная порода из концентрированного углерода, созданная путем нагревания битуминозного угля до чрезвычайно высоких температур без использования воздуха. Этот процесс плавления угля в отсутствие кислорода для удаления примесей называется пиролизом.

Битуминозный уголь обеспечивает добычу приблизительно от 10 500 до 15 000 БТЕ на фунт. Он легко загорается и может выделять чрезмерный дым и сажу — твердые частицы — при неправильном горении.

Антрацит

И наоборот, антрацитовый уголь, добываемый в старейших геологических формациях планеты, дольше всех находился под землей.Уголь подвергался наибольшему давлению и высокой температуре, что сделало его самым сжатым и самым твердым из доступных углей. Каменный уголь обладает большим потенциалом для производства тепловой энергии, чем более мягкий, геологически «новый» уголь.

Антрацит невероятно редок и является самым хрупким среди углей. При сгорании образует очень горячее голубое пламя. Блестящий черный камень антрацит используется в основном для отопления жилых и коммерческих зданий в северо-восточном регионе Пенсильвании, где его большая часть добывается.

Антрацит считается самым чистым из имеющихся углей. Он производит больше тепла и меньше дыма, чем другие угли, и широко используется в печах с ручной топкой. В некоторых печных системах отопления жилых домов до сих пор используется антрацит, который горит дольше, чем дрова. Антрацит получил прозвище «каменный уголь», особенно инженеры-локомотивы, которые использовали его для заправки поездов.

Температура возгорания антрацита составляет примерно 900F, но правильно заправленный уголь может достигать 3500F и обычно дает от 13000 до 15000 британских тепловых единиц на фунт, что почти в 2 раза больше, чем британские тепловые единицы на фунт древесины.С точки зрения производительности и нагрева антрацит — это уголь более высокого качества для домашнего отопления открытым огнем. Хотя антрацит труднее воспламеняется, он горит дольше при более высоких температурах, а это означает, что он более эффективно обеспечивает надежное тепло для вашего дома.

Горящий уголь

Способ сжигания угля так же важен, как и тип сжигаемого угля. Как семейный бизнес, который производит отопительные устройства с использованием только продуктов высшего качества, доступных и производимых в Соединенных Штатах, у нас в Alternate Heating Systems и Legacy Stoves есть несколько вариантов модулей, которые наилучшим образом соответствуют вашим потребностям в отоплении, от центральных котлов и печей до отдельной комнаты. обогреватели.

В наших ручных или традиционных угольных установках используются чугунные решетки, которые можно периодически встряхивать вручную, примерно каждые восемь часов, для отсеивания золы со дна очага. Это невероятно важно, потому что воздух, снабжающий огонь кислородом, должен поступать из-под огня через решетки. Если под огнем скопится слишком много золы, это заблокирует поток воздуха. В случае установки с ручным обогревом пользователи должны поддерживать огонь, подаваемый свежим углем, и поддерживать слой золы, чтобы поток воздуха не ограничивался, что приводило к появлению несгоревшего угля в зольнике.

Мы также производим бойлеры, которые используют воду, а не воздух, и обеспечивают ваш дом равномерным влажным теплом, которое равномерно распределяется по всему дому.

Наши автоматизированные топки значительно более эффективны, чем большинство ручных топок, благодаря своей особой конструкции и наиболее эффективно работают с антрацитовым углем. Наши топки для угля упрощают процесс сжигания угля и избавляют от стресса. Как компания, которая в значительной степени полагается на угольную промышленность, мы рекомендуем использовать уголь Blaschak на https: // www.blaschakcoal.com, Уголь для чтения на https://readingathracite.com и уголь Lehigh на https://lehighanthracite.com. Опыт научил нас, что каменный уголь поддерживает постоянную температуру и является лучшим природным ресурсом для использования в сочетании с нашими системами отопления при правильном использовании. Как производитель угольных котлов / печей, наши устройства улавливают лучшее тепло по сравнению с другими продуктами на рынке и заставляют его работать на вас.

Мы не только верим в эффективность наших продуктов в сочетании с использованием природных ресурсов высочайшего качества на планете, но и наши сотрудники ориентированы на семью, дружелюбны и обладают невероятными знаниями.Мы были основаны в 1998 году, когда Джефф и Филлис приобрели Eshland Enterprises и создали альтернативные системы отопления, затем в 2013 году компания Alternate Heating Systems приобрела инновационные технологии и проверенные стандарты угольной линии Harman Stove Company и объединила их с нашими собственными. У нас более тридцати шести лет опыта в производстве котлов, и мы готовы помочь вам в приобретении агрегата, наиболее подходящего не только для вашего образа жизни, но и для ваших потребностей в отоплении.

Мы с нетерпением ждем начала с вами не только разговора, но и отношений.

Как образуется уголь?

Как образуется уголь?

Окружающая среда или условия, при которых образовались эти угли: антрацитовый уголь, битуминозный уголь, бурый уголь
?

Уголь образовался миллионы лет назад, когда земля была покрыта огромными болотистыми лесами, где росли растения — гигантские папоротники, тростник и мхи. По мере роста растений некоторые погибли и упали в болотные воды. На их месте выросли новые растения, а когда они умерли, выросло еще больше.Со временем на болоте образовался толстый слой мертвых растений. Поверхность земли изменилась, и вода и грязь смылись, остановившись в процессе разложения. Выросло больше растений, но они тоже погибли и опали, образуя отдельные слои. Спустя миллионы лет образовалось множество слоев, один поверх другого. Вес верхних слоев, вода и грязь забивали нижние слои растительной массы. Тепло и давление вызвали химические и физические изменения в слоях растений, которые вытеснили кислород и оставили богатые отложения углерода.Со временем материал, из которого раньше были растения, превратился в уголь.

Угли делятся на три основных класса или типа: лигнит, битуминозный уголь и антрацит. Эти классификации основаны на количестве углерода, кислорода и водорода, присутствующего в угле. Уголь определяется как легко воспламеняющаяся порода, содержащая более 50% углерода по весу. Другие составляющие угля включают водород, кислород, азот, золу и серу. Некоторые из нежелательных химических компонентов включают хлор и натрий.В процессе преобразования (углефикации) торф превращается в бурый уголь, бурый уголь — на полубитуминозный, полубитуминозный уголь — на битуминозный, а битуминозный уголь — на антрацит.

Бурый уголь — это уголь самого низкого сорта, что означает, что он имеет самую низкую теплотворную способность и самое низкое содержание углерода. Хотя лигнит более твердый, чем торф, при транспортировке на большие расстояния он крошится. Больше всего лигнита в США находится в Северной и Южной Дакоте, Монтане и Техасе.Бурый уголь используется для производства электроэнергии. Другие виды использования включают производство синтетического природного газа и производство удобрений.

Битуминозный — промежуточный по качеству уголь, иногда его называют мягким углем. Когда вы впервые видите это, он кажется гладким, но если присмотреться, вы обнаружите, что он многослойный. Это самый распространенный вид угля. Он имеет высокую теплотворную способность, но также имеет высокое содержание серы. Более 80% добываемого в США битуминозного угля сжигается для выработки электроэнергии.Другими крупными потребителями угля являются цементная, пищевая, бумажная, автомобильная, текстильная и пластмассовая промышленность. Еще одно важное промышленное использование — это производство кокса для черной металлургии. Производные битуминозного угля или побочные продукты могут быть превращены во множество различных химических веществ, из которых мы можем производить краску, нейлон, аспирин и многие другие предметы.

Антрацит — это уголь высшей категории, что означает, что он имеет самую высокую теплотворную способность и самое высокое содержание углерода. Он очень твердый, темно-черный и выглядит почти металлическим, потому что он блестяще глянцевый.Антрацит горит дольше, с большим количеством тепла и с меньшим количеством пыли и сажи, чем другие виды угля. Первичный рынок антрацита — для отопления домов. Почти весь антрацит в США находится в Пенсильвании, но есть несколько небольших пластов в других штатах.

Дополнительную информацию об угле для исследования можно найти в Книга фактов об угле Кентукки содержит много информации об угле, начиная с того, как он был образован, и заканчивая тем, как он используется для производства электроэнергии. Еще одно хорошее зрелище — это Геологическая служба Кентукки.

Вернуться к FAQ

Типы угля — Utah Mining Association

Образование угля

Уголь классифицируется геологами как минерал. Но большинство минералов, таких как соль или железная руда, были образованы неорганическими веществами. С другой стороны, уголь произошел из органических веществ — растений, которые жили около 300 миллионов лет назад.

Во время пенсильванского периода в истории Земли Земля была покрыта огромными болотистыми лесами из гигантских папоротников, тростников и мхов, которые росли выше наших самых высоких деревьев сегодня.Когда эти растения погибли и упали в болотную воду, их место заняли новые растения, а когда эти растения погибли, выросли еще другие. Со временем в воде образовался толстый слой мертвых, разлагающихся растений.

Поверхность земли также изменилась, и грязь смылась в воду, покрывающую мертвые растения, предотвращая их полное разложение. Больше растений росло, но они тоже погибли и упали в воду, образуя отдельный слой мертвых разлагающихся растений, которые со временем также были покрыты отложениями, предотвращая их полное разложение.Спустя миллионы лет многие слои образовались друг над другом.

Виды каменного угля, их особенности и использование

Бурый уголь

Каменный уголь

Антрацит

Уголь. Особенности и перспективы рынка

Какие бывают виды угля | Основные фракции породы угля

Размеры фракций угля

Виды угля и их сфера применения

Виды угля — Антрацит

Китайское правительство намерено снизить цены на уголь

Угольные примеси — ценные и коварные

Каменный уголь

Какие бывают угли?

Список литературы

Уголь 101: Руководство по 4 типам угля и их использованию | INN

Тенденции развития угля в 2020 году: итоги года

Прогноз развития угля на 2021 год: что впереди

1.1. Уголь и биомасса — Уголь ранг

1.1. Уголь и биомасса — ранги угля

Типы угля, формации и способы добычи

Твердый уголь против мягкого угля

Что такое уголь?

Битуминозный

Антрацит

Горящий уголь

Как образуется уголь?

Типы угля — Utah Mining Association

Образование угля

Добавить комментарий Отменить ответ