Характеристика бурых углей. Бурый уголь

⁰

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

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

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

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

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

Бурый уголь - это самый молодой вид угля, образовавшийся из торфа на глубине не более 1 километра под воздействием высоких температур и давления. Бурый уголь значительно уступает по содержанию углерода каменному углю и антрациту (доля углерода в буром угле варьируется от 65% до 70%). Имеет достаточно пористую структуру и высокое содержание влаги (43% воды), за счет чего обладает незначительной теплотой сгорания. Хорошо воспламеняется из-за высокого уровня содержания летучих веществ. Бурый уголь содержит в себе достаточно значительную долю гуминовых кислот, что делает его уязвимым для щелочей.

История добычи угля

Начало промышленного использования угля относится к XI веку. Уже к концу XVII века в развитых странах добыча угля стала важным элементом горнодобывающей отрасли.

В России залежи угля были открыты в XV веке. Затем в конце XVII и начале XVIII века были обнаружены крупные угольные месторождения в Сибири. Долгое время отечественные месторождения не разрабатывались, а уголь завозился из-за границы, преимущественно из Англии.

Первые попытки организовать угольный промысел в России относятся к концу XIX века, однако, эти попытки не увенчались успехом. Еще в 1913 году большая часть промышленного угля импортировалась в Россию из развитых стран Европы, а для бытовых нужд людей использовались архаичные виды топлива, такие как дрова и солома.
Одной из важнейших в добывающей отрасли, разработка угольных месторождений стала в советское время(1920-е). СССР не только, стал одним из лидеров по добыче угля, но и долгое время лидировал по запасам в разведанных месторождениях

На данный момент России располагает значительными запасами угля в разведанных месторождениях.

Объемы добычи бурого угля в России

В целом, в 2006-2011 гг. можно отметить положительную динамику объема добычи бурого угля (увеличение на 1,1%).
После значительного снижения объемов выпуска в 2009 году (на 16%), наблюдался рост в 2010 году, а 2011 год демонстрировал стагнацию объемов добычи бурого угля.
По оценкам аналитиков Intesco Research Group в 2012 году произойдет рост добычи бурого угля на 5%, объем составит около 80 млн тонн.

Первая половина 2011 года характеризовалась стремительным спадом производства (более чем на 40% в июне по сравнению с январем). Во второй половине года произошло не менее стремительное увеличение объемов выпуска бурого угля (почти в два раза в декабре по сравнению с июнем).

Динамика показателя по месяцам в первой половине 2012 года, в целом схожа с динамикой аналогичного периода предыдущего года. В январе 2012 года было добыто на 10% меньше бурого угля, чем в январе 2011 года. В июле 2012 года зафиксировано минимальное значение объема производства бурого угля в России в динамике 2011 июль 2012 гг. - более 4 млн тонн.

В Красноярском крае добывалось более половины российского бурого угля. Около десятой части российской продукции данного сегмента добыли в Приморском и Забайкальском краях. На третьем месте по объему добычи находилась Иркутскую область.

Использование бурого угля не так распространено по сравнению с его каменным аналогом, однако низкая стоимость обусловливает актуальность отопления посредством этого ископаемого среди небольших и частных котельных. В Европе эта порода также называется лигнитом, хотя ее редко выделяют из общей классификации угля. Что касается целевого назначения, то, например, в Германии он применяется для снабжения паровых электростанций, а в Греции уголь бурый позволяет вырабатывать до 50 % электроэнергии. Но опять же широкое распространение как разновидность твердого топлива этот материал не имеет, по крайней мере, в виде самостоятельного ресурса.

Общие сведения о буром угле

Лигнит представляет собой плотную камнеподобную массу светло-бурого или черного цвета. При внимательном осмотре можно заметить его растительную древесную структуру. В котельной уголь бурый довольно быстро сгорает с выделением копоти и своеобразного запаха гари. Что касается состава, то он формируется золой, серой, углеродом, водородом и кислородом. Примеси соответствуют тем же элементам, которые присутствуют в других разновидностях угля.

По вещественному составу большая часть таких ископаемых относится к гумитам. Переходные сапропелитовые и гумусовые вкрапления встречаются в виде прослоек в залежах из гумитов. В бассейнах уголь бурый группируется микрокомпонентами витринита. Надо отметить, что зольные компоненты в таких месторождениях сложнее всего вычислять. Для показателей рекомендуется обращаться к специальным таблицам и сопоставлять данные породы с характеристиками оборудования котельной.

Происхождение залежей

Самые крупные месторождения свойственны мезозойско-кайнозойским группам отложений. В качестве исключения можно выделить лишь нижнекаменноугольные залежи Подмосковного бассейна. Европейские месторождения преимущественно связаны с пластами а в Азии преобладают юрские залежи. Реже встречаются ископаемые Российские запасы также по большей части располагают материалом из юрских отложений. Основная часть ископаемых залегает на небольшой глубине (10-60 м). Благодаря этому фактору допускается открытая добыча угля, хотя встречаются и проблемные каналы до 200 м. Основным сырьем для формирования лигнита некогда послужили лиственные и хвойные деревья, торфяники и пяльпы. Обогащение углеродом связано с тем, что процесс разложения происходил под водой и без доступа воздуха. Также древесная основа смешивалась с песком и глиной, благодаря которым дальнейшая стадия преобразования залежей образует графит.

Добыча угля

Россия по объемам добычи лигнита занимает пятое место. Порядка 75 % из общего объема ископаемых поставляется производственным и топливно-энергетическим предприятиям, а остальная часть используется в химической промышленности и металлургии. Также небольшая доля поступает на экспорт. Технология разработки и непосредственной добычи в целом напоминает и методы работы с другими разновидностями углеродистых залежей. Но добыча угля имеет свои преимущества. Поскольку эта порода является относительно молодой, то большая доля ресурса извлекается из открытых месторождений. На сегодняшний день этот способ является самым эффективным, безопасным и дешевым. Правда, с точки зрения экологии это не лучший метод добычи, поскольку разработка глубоких карьеров влечет за собой обширные отвалы так называемых вскрышных пород.

Крупные месторождения

Если говорить о России, то крупнейшим месторождением бурого угля является Солтонский комплекс карьеров. Это единственный источник угля, расположенный на Алтае. По оценкам специалистов, данное месторождение содержит порядка 250 млн тонн породы. Также известен и Канско-Ачинский многокилометровый бассейн бурого угля, который расположен в Красноярском крае. В обоих случаях добыча ведется по открытой технологии. Довольно перспективные месторождения лигнита разрабатываются и в Германии, которая является самым крупным поставщиком этого угля в Европе. Наиболее масштабные разработки ведутся в Восточной Германии, где находятся Среднегерманский и Лаузицкий бассейны. По некоторым данным, эти месторождения содержат 80 млрд тонн. Как и в России, немецкие специалисты ориентируются на открытый способ добычи, отходя от дорогостоящего шахтового метода.

Стоимость бурого угля

По своим качественным характеристикам уголь бурого цвета проигрывает более привычному каменному аналогу. При этом несколько факторов позволили немного поднять востребованность менее привлекательного ресурса. Среди них можно отметить и стоимость, по которой реализуется бурый уголь. Цена в среднем варьируется от 800 до 1200 руб. за 1 тонну. Чем выше теплота сгорания, тем выше ценник. Для сравнения: тонну можно приобрести в лучшем случае за 2000 тыс. руб. Как уже говорилось, нюансы эксплуатации котельных при использовании бурого угля все же препятствуют его широкому распространению. Но поставщики качественного материала находят клиентов и среди энергетических компаний, и в сегменте индивидуального потребления.

Заключение

Конечному потребителю лигнит может поставляться в отсортированном или неотсортированном виде. В качестве бытового топлива он обычно применяется для пылевидного сжигания, а для сложных металлургических производств из него делают коксобрикеты. Благодаря низкой стоимости и широкому распространению крупных месторождений уголь бурый занимает не последнее место в списке востребованных топливных материалов. Тем не менее на фоне повышения требований к энергоэффективности систем отопления и ужесточения экологических норм подобное сырье становится все менее привлекательным. Во многих странах использование бурого угля ограничивается лишь производственными нуждами, но примеры России и Германии подтверждают и актуальность породы с точки зрения бытового использования.

Добыча угля как индустриальная отрасль получила широкое распространение в начале ХХ века и по сей день продолжает относиться к одним из самых прибыльных видов добычи залежей полезных ископаемых.

Уголь добывают в промышленных масштабах по всему миру.

Вопреки общепринятому мнению, данное ископаемое используется не только в виде качественного топлива. В середине ХХ века угольная промышленность дала мощный толчок к развитию научных исследований по выделению углеводородов из полезных ископаемых.

Где ведется добыча

Самые крупные страны, добывающие каменный уголь – КНР, США, Индия. занимает 6 место в мировом рейтинге по его добыче, хотя по запасам входит в тройку лидеров.

В России добывают бурый, уголь, каменный уголь (в т.ч коксующийся) и антрацит. Основные угледобывающие районы в России – это Кемеровская область, Красноярский край, Иркутская область, Чита, Бурятия, республика Коми. Есть уголь на Урале, Дальнем Востоке, на Камчатке, в Якутии, Тульской и Калужской областях. В России 16 угольных бассейнов. Один из самых крупных – , там добывается больше половины каменных углей России.

Как добывают каменный уголь

В зависимости от глубины залегания угольного пласта, его площади, формы, толщины, различных географических и экологических факторов выбирается определенный метод добычи угля. К основным таким способам относятся следующие:

шахтный;
разработки в угольном карьере;
гидравлический.

Кроме того, существует добыча угля открытым способом, при условии что угольный пласт залегает на глубине не более ста метров. Но данный способ по форме очень схож с карьерными угольными разработками.

Шахтный способ

Этот метод применяется при с больших глубин и имеет неоспоримое преимущество перед открытыми методами углевыработки: уголь на большой глубине более качественный и практически не содержит примесей.

Для доступа к угольным пластам бурят горизонтальные или вертикальные туннели (штольни и шахты). Известны случаи угольных разработок на глубине до 1500 метров (шахты «Гвардейская», «Шахтерская-Глубокая»).

Подземную добычу угля относят к одной из самых сложных специализаций ввиду ряда опасностей:

Постоянная угроза прорыва подземных вод в шахтный ствол.
Постоянная угроза прорыва сопутствующих газов в шахтный ствол. Кроме возможного удушья, особая опасность – взрывы и пожары.
Несчастные случаи в связи с высокой температурой на больших глубинах (до 60 градусов), неосторожным обращением с оборудованием и т.д.

Данным способом из земных недр извлекают примерно 36 % мировых запасов угля, что составляет 2625,7 млн т.

Открытый способ

Разработки по в угольном карьере относятся по своей классификации к открытому способу добычи угля, поскольку не требуют бурения шахт и штолен на большую глубину.

Этот способ добычи заключается в подрыве и удалении вскрыши (пласта лишних пород над угольными залежами) с места разработок. После этого при помощи экскаваторов, водяных пушек, бульдозеров, дробилок, драглайнов и конвейеров происходит дробление породы и передача её дальше.

Данный способ добычи угля считается менее безопасным, чем закрытый (шахтный). Но и он имеет определенные факторы риска, связанные с неосторожным обращением с оборудованием и крупногабаритным транспортом, возможностью отравления выхлопными газами и сопровождающими машинную деятельность веществами.

Существенным минусом данного способа считается нанесение большого вредя окружающей среде вследствие снятия большой площади земельного слоя и сопутствующих ему природных элементов.

Открытый способ считается одним из самых распространенных в мире – с его помощью добывается более 55% угля в год, что составляет 4102,1 млн т.

Впервые его начали применять в Советском союзе в 30-х годах ХХ века. Он предполагает добычу угля в глубоких шахтах, при этом транспортировка на поверхность угольной породы происходит с помощью водных струй под напряжением. Данный способ позволил использовать недостаток подземной добычи угля – подземные воды – себе во благо.

В последнее время гидравлическую добычу угля считают одним из самых респектабельных способов. Она способна заменить трудоемкий и опасный процесс добычи угля шахтерами, вместо которых разрушительной и подъемной силой будет выступать вода.

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

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

Все про бурый уголь

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

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

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

Условия формирования бурого угля

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

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

Использование угля от древности до наших дней

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

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

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

Маркировка бурого угля

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

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

Мировые запасы и добыча

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

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