Węgiel kamienny - skała osadowa pochodzenia roślinnego, zawierająca 75-97% pierwiastka węgla, powstała w karbonie (era paleozoiczna) ze szczątków roślinnych, które bez dostępu tlenu uległy uwęgleniu. Ma czarną barwę, matowy połysk, czarną rysę.
Węgiel kamienny stosowany jest powszechnie jako paliwo. Jego wartość opałowa waha się od 16,7 do 29,3 MJ/kg i silnie zależy od jego składu (zawartości popiołu, siarki, wilgotności). Wartość opałowa czystego pierwiastka węgla wynosi ok. 33,2 MJ/kg.
Metody wydobycia
Na świecie węgiel kamienny wydobywa się dwiema metodami:
metodą odkrywkową
metodą głębinową
Metoda Odkrywkowa
Wydobywają głównie węgiel w USA i Australii. Ich zaletą jest bardzo niski koszt wydobycia: 5-6 euro za tonę (kopalnie głębinowe nawet 170 euro za tonę). Wadą jest wielka degradacja środowiska. Kopalnie odkrywkowe mogą wydobywać węgiel zlokalizowany stosunkowo płytko. Zdarzają się, co prawda, zakłady - np. w USA - które wydobywają węgiel z głębokości nawet 300 metrów, tyle że sięgnęły tak głęboko po wyczerpaniu płytszych złóż.
Zaletą kopalń odkrywkowych są mniejsze załogi - np. średnia dla amerykańskich zakładów to 30 osób - i dużo mniejsza liczba wypadków. W kopalniach głębinowych zginęło w ubiegłym roku około 11-12 tys. osób, w kopalniach odkrywkowych mniej niż sto.
Metoda Głębinowa Pochodzi z nich około połowy światowej produkcji węgla. Zakłady tego typu dominują w Europie, Azji oraz Afryce. Zaletą takich zakładów jest to, że mogą wydobywać surowiec nawet w silnie zurbanizowanych regionach. Nie potrzebują bowiem zbyt wiele miejsca na powierzchni. Oczywiście wydobycie w rejonach miejskich powoduje rozliczne problemy, wśród nich najpoważniejszym są tzw. szkody górnicze. Między innymi konieczność zabezpieczania miast przed skutkami wydobycia powoduje stosowanie kosztowniejszych metod wydobywczych, co podraża produkcję. Czasem kopalnia zmuszona jest pozostawić część złoża na tzw. filar ochronny, by nie zniszczyć budynków na powierzchni.
Kopalnie głębinowe umożliwiają sięgnięcie do złóż leżących nawet ponad kilometr pod powierzchnią.
Przetwarzanie węgla
Przy odgazowaniu 1000kg (1 tona) węgla otrzymuje się:
Koks 650 kg (65%)
Smoła węglowa 42 kg (5%)
Woda pogazowa (ok. 10%) (NH3 + H2SO4 --> (NH4)2SO4 ) - zawierająca amoniak powstały z rozkładu związków azotowych. Wykorzystywana jest do produkcji soli amonowych stosowanych jako nawozy sztuczne.
Zastosowanie
Węgiel kamiennych ma szereg zastosowań. Używa się go jako źródło energii, w medycynie oraz w przemyśle chemicznym, gdzie w wyniku przeróbki z węgla kamiennego powstaje wiele związków o różnych funkcjach.
Koks - to praktycznie czysty węgiel z niewielką domieszką popiołu. Charakteryzuje się specyficzną, porowatą strukturą i dużą wytrzymałością mechaniczną. Głównymi odbiorcami jest hutnictwo żelaza (składnik wsadu wielkopiecowego).
Woda pogazowa - zawiera amoniak powstały z rozkładu związków azotowych. Wykorzystywana jest do produkcji soli amonowych stosowanych jako nawozy sztuczne. Jednak w wyniku koksowania powstaje jej niezwykle mało w porównaniu z produkcją amoniaku syntetycznego.
Gaz koksowniczy - składa się głównie z wodoru, metanu i tlenku węgla, dzięki czemu ma wysoką wartość opałową. Jest on jednak zużywany głównie do ogrzewania baterii koksowniczych.
Smoła węglowa - ma największe znaczenie z punktu widzenia przemysłu chemicznego, gdyż jest ona złożoną mieszaniną kilku tysięcy związków, z których wydziela się ok. 20. Smołę przerabia się poprzez destylację frakcyjną, podobnie jak ropę naftową, jednak proces ten jest tu bardziej skomplikowany. Składnikami frakcji są: węglowodory aromatyczne (benzen, toluen oraz naftalen), fenole, pirydyna.
Gaz syntezowy - jest używany jako surowiec do wielu syntez chemicznych m.in. Do otrzymywania metanolu.
Węgiel kamienny jest najczęściej występującym surowcem energetycznym pochodzenia organicznego. W niektórych domach do dziś używa się do ogrzewania. Obecnie jednak większość węgla zużywana jest w przemyśle lub elektrowniach. Zanim zaczęto wydobywać na szeroką skalę gaz ziemny uzyskiwano go z węgla. Węgiel Kamienny zawdzięcza swoją popularność temu, iż w przeciwieństwie do innych skał pali się wydzielając dużo ciepła i dużo energii. Przerabia się go w procesie koksowania (suchej destylacji
węgla) czyli wysokotemperaturowego (około 1000°C) odgazowywania w piecach koksowniczych bez dostępu powietrza. Proces ten prowadzi do powstania koksu, gazu koksowniczego, wody pogazowej i smoły pogazowej Substancja stała - tworzy szaroczarne, nieregularne bryły o budowie gąbczastej, składające się w 90% z węgla. Stosowany jako paliwo i reduktor w procesie wielkopiecowym (otrzymywanie stali z rud żelaza) oraz jako bezdymne paliwo do centralnego ogrzewania.
Największe złoża węgla kamiennego
Największe złoża węgla kamiennego szacuje się na Stany Zjednoczone (m.in. takie stany jak: Wirginia, Pensylwania, Ohio, Kentucky), w Rosji i dawnych republikach radzieckich (m.in. zagłębia: Leńskie, Tunguskie, Kuźnieckie, Peczorskie) także w Chinach (zwł. prowincja Shanxi). Najwięksi potentaci w przemyśle węgla kamiennego to również Australia (Nowa Pd. Walia, Queensland), Kanada (głównie prowincja Alberta), Niemcy (m.in. zagłębia: Ruhry i Saary), Republika Południowej Afryki (głównie Transwal), Wielka Brytania (zagłębia: Yorkshire, Derbyshire, Durham i inne), Indie (głównie dorzecze rzeki Damodar), a także i Polska (Zagłębia Górnośląski, Dolnośląski i Lubelski).
Rodzaje węgla kamiennego:
W zależności od grubości pasemek i smug węgiel można podzielić na :
• węgiel smugowy o grubość smug i pasemek do 1 mm,
• węgiel drobnopasemkowy o grubości pasemek od 1-3 mm,
• węgiel średniopasemkowy o grubości pasemek od 3-7 mm,
• węgiel grubopasemkowy o grubości pasemek powyżej 7 mm.
Pod względem teksturalnym wyróżnia się zwykle węgiel o teksturze ławicowej i masywnej.
Wyszukiwarka