Ugalj u Rusiji: glavna ležišta, klasifikacija i karakteristike uglja. Kako je formiran ugalj informacija za treći razred

Ugalj je, poput nafte i plina, organska supstanca koja je podvrgnuta sporoj razgradnji kroz biološke i geološke procese. Osnova za stvaranje uglja su biljni ostaci. U zavisnosti od stepena transformacije i specifične količine ugljenika u uglju, razlikuju se četiri vrste: mrki ugljevi (ligniti), bitumenski ugljevi, antraciti i grafit. U zapadnim zemljama postoji nešto drugačija klasifikacija - ligniti, subbitumenski ugljevi, bitumenski uglji, antraciti i grafit.

Antracit

Antracit- najdublje zagrijani fosilni ugalj kada je izronio, ugalj sa najvećim stepenom karbonizacije. Odlikuje se velikom gustinom i sjajem. Sadrži 95% ugljenika. Koristi se kao čvrsto visokokalorično gorivo (kalorična vrijednost 6800-8350 kcal/kg). Imaju najveću toplotu sagorevanja, ali se ne zapaljuju dobro. Nastaju od uglja kada se pritisak i temperatura povećaju na dubinama od oko 6 kilometara.

Ugalj

Ugalj- sedimentna stijena, koja je produkt dubokog raspadanja biljnih ostataka (paprati, preslice i mahovine, kao i prve golosjemenke). Ugalj je po svom hemijskom sastavu mješavina visokomolekularnih policikličkih aromatičnih jedinjenja sa velikim masenim udjelom ugljika, kao i vode i isparljivih tvari s malim količinama mineralnih nečistoća, koje pri sagorijevanju uglja stvaraju pepeo. Fosilni ugljevi se međusobno razlikuju po omjeru svojih sastavnih komponenti, što određuje njihovu toplinu sagorijevanja. Brojna organska jedinjenja koja čine ugalj imaju kancerogena svojstva.

Mrki ugalj- tvrdi fosilni ugalj, formiran od treseta, sadrži 65-70% ugljika, smeđe je boje, najmlađi od fosilnih ugljeva. Koristi se kao lokalno gorivo i kao hemijska sirovina. Sadrže mnogo vode (43%) i stoga imaju nisku kalorijsku vrijednost. Osim toga, sadrže veliku količinu isparljivih tvari (do 50%). Nastaju od mrtvih organskih ostataka pod pritiskom opterećenja i pod uticajem povišene temperature na dubinama od oko 1 kilometar.

Rudnika uglja

Metode eksploatacije uglja zavise od dubine njegove pojave. Otkopavanje se vrši otvorenim kopom u otvorenim rudnicima uglja ako dubina ugljenog sloja ne prelazi 100 metara. Česti su i slučajevi kada je, uz sve dublji rudnik uglja, dalje isplativo razvijati ležište uglja podzemnom metodom. Rudnici se koriste za vađenje uglja iz velikih dubina. Najdublji rudnici u Ruskoj Federaciji izvlače ugalj sa nivoa od nešto više od 1200 metara.

Ugljenosna ležišta, uz ugalj, sadrže mnoge vrste georesursa koji imaju potrošački značaj. To uključuje stijene domaćine kao sirovine za građevinsku industriju, podzemne vode, metan iz ugljenih slojeva, rijetke elemente i elemente u tragovima, uključujući vrijedne metale i njihove spojeve. Na primjer, neki ugljevi su obogaćeni germanijumom.

“Kako je nastao ugljen” kratka poruka predstavljena u ovom članku pomoći će vam da se pripremite za lekciju i proširite svoje znanje o ovoj temi.

Poruka "Kako je nastao ugalj"

Ugalj je nezamjenjiv, iscrpljiv čvrsti mineral koji ljudi koriste za stvaranje topline prilikom njegovog sagorijevanja. Spada u sedimentne stijene.

Šta je potrebno za formiranje uglja?

Prvo, puno vremena. Kada se treset formira od biljaka na dnu močvara, nastaju hemijski spojevi: biljke se raspadaju, djelimično se otapaju ili pretvaraju u metan i ugljični dioksid.

Drugo, sve vrste gljivica i bakterija. Zahvaljujući njima, biljno tkivo se razgrađuje. Treset počinje akumulirati postojanu tvar zvanu ugljik, koja s vremenom postaje sve više i više.

Treće, nedostatak kiseonika. Ako se nakuplja u tresetu, ugalj se ne bi mogao formirati i jednostavno bi ispario.

Kako nastaje ugalj u prirodi?

Naslage uglja nastale su od ogromne količine biljne materije. Idealni uslovi su kada su se sve ove biljke nakupile na jednom mestu i nisu imale vremena da se potpuno raspadnu. Močvare su idealno pogodne za ovaj proces: voda je siromašna kisikom i stoga je vitalna aktivnost bakterija suspendirana.

Nakon što se biljna masa nakupila u močvarama, prije nego što dođe do potpunog truljenja, stisnu je sedimentima tla. Tako nastaje polazni materijal uglja – treset. Slojevi tla ga zatvaraju u zemlju bez pristupa kiseoniku i vodi. Vremenom se treset pretvara u sloj uglja. Ovaj proces je dugoročan – značajan dio rezervi uglja formiran je prije više od 300 miliona godina.

I što duže ugalj leži u slojevima zemlje, fosil je više izložen dejstvu i pritisku duboke toplote. U močvarama gdje se akumulira treset, voda nosi pijesak, glinu i otopljene tvari, koje se talože u uglju. Ove nečistoće formiraju slojeve u mineralu, dijeleći ga na slojeve. Kada se ugalj očisti, ostaje samo pepeo.

Postoji nekoliko vrsta uglja - kameni ugalj, mrki ugalj, lignit, batina, antracit. Danas u svijetu postoji 3,6 hiljada ugljenih basena, koji zauzimaju 15% zemljine površine. Najveći postotak svjetskih fosilnih rezervi pripada Sjedinjenim Državama (23%), slijede Rusija (13%), a treća Kina (11%).

Nadamo se da vam je izvještaj „Kako je nastao ugalj“ pomogao da se pripremite za lekciju. Možete dodati poruku na temu „Kako je nastao ugalj“ putem obrasca za komentare.

„Dubine Zemlje su skrivene u sebi: plavi lapis lazuli, zeleni malahit, ružičasti rodonit, jorgovan šaroit... U šarolikoj paleti ovih i mnogih drugih minerala fosilni ugalj izgleda, naravno, skromno.”

To piše Edvard Martin u svom djelu “Historija jedne grudve uglja” i s njim se ne može ne složiti. Ali s obzirom na dobrobiti koje je ugalj donosio ljudima od pamtivijeka, na ovu izjavu gledate iz potpuno drugačije perspektive.

Ugalj je mineral koji ljudi koriste kao gorivo. To je gusta, crna (ponekad sivo-crna) stijena sa sjajnom, polumat ili mat površinom.
Postoje dvije glavne tačke gledišta o porijeklu uglja. Prvi tvrdi da je ugalj nastao zbog propadanja biljaka tokom mnogo miliona godina. Ali ovaj proces nije uvijek dovodio do naslaga uglja. Činjenica je da pristup kisika mora biti ograničen kako biljke koje trunu ne bi mogle ispuštati ugljik u atmosferu. Pogodno okruženje za ovaj proces je močvara. Stajaća voda sa minimalnim sadržajem kiseonika sprečava bakterije da potpuno unište biljke. I u određenom trenutku se oslobađaju kiseline koje potpuno zaustavljaju rad bakterija. Na taj način nastaje treset koji se prvo pretvara u mrki ugalj, zatim u kamen i na kraju u antracit. Ali formiranje uglja je zbog još jedne važne točke - zbog kretanja zemljine kore, sloj treseta mora biti prekriven drugim slojevima tla. Tako, doživljavajući pritisak i povišene temperature, ostajući bez vode i gasova, nastaje ugalj.

Postoji i druga verzija. Ona sugerira da je ugalj rezultat prijelaza ugljika iz plinovitog u kristalno stanje. Zasnovan je na činjenici da dubine Zemlje mogu sadržavati veliku količinu ugljika u plinovitom stanju. Tokom procesa hlađenja, taloži se u obliku uglja.

Rusija ima 5,5% svjetskih rezervi uglja, u ovoj fazi iznosi 6421 milijardu tona, od čega su 2/3 rezerve uglja. Naslage su neravnomjerno raspoređene po cijeloj zemlji: 95% se nalazi u istočnim regijama, a više od 60% pripada Sibiru. Glavni ugljeni baseni: Kuznjeck, Kansko-Ačinsk, Pečora, Donjeck. Rusija je na 5. mjestu u svijetu po proizvodnji uglja.

Najjednostavniji iskopavanje fosilnog uglja poznat od antičkih vremena i zabilježen u Kini i Grčkoj. U Rusiji je Petar I prvi put ugledao ugalj 1696. godine u oblasti današnjeg grada Šahtija. A od 1722. godine ekspedicije su počele da se opremaju za istraživanje ležišta uglja širom Rusije. U to vrijeme ugalj se počeo koristiti u proizvodnji soli, u kovačkom zanatu i za grijanje kuća.
Postoje dva glavna načina vađenja uglja: otvoreni i zatvoreni. Način vađenja zavisi od dubine stijene. Ako se ležišta nalaze na dubini do 100 metara, tada je metoda rudarenja otvorena (uklanja se gornji sloj tla iznad ležišta, odnosno formira se kamenolom ili usjeko). Ako je dubina veća, onda se stvaraju mine, a u njima posebni podzemni prolazi. Inače, ugalj se obično formira na dubini od 3 kilometra ili više. Ali kao rezultat kretanja slojeva zemlje, slojevi se podižu bliže površini ili spuštaju na niži nivo. Ugalj se javlja u obliku šavova i naslaga u obliku sočiva. Struktura je slojevita ili zrnasta. A prosječna debljina ugljenog sloja je otprilike 2 metra.

Ugalj nije samo mineral, već je skup visokomolekularnih spojeva s visokim sadržajem ugljika, kao i vode i isparljivih tvari s malom količinom mineralnih nečistoća.

Specifična toplota sagorevanja (sadržaj kalorija) - 6500 - 8600 kcal/kg.

Brojevi su dati u procentima, ali tačan sastav zavisi od lokacije ležišta i klimatskih uslova. Da bismo razumjeli kvalitet uglja, određeno je nekoliko važnih tačaka. Prvo, stepen njegove radne vlažnosti (manje vlage - bolja energetska svojstva). Njegov sadržaj u uglju je 4-14%, što daje toplotu sagorevanja od 10-30 MJ/kg. Drugo, ovo je sadržaj pepela u uglju. Pepeo nastaje usled prisustva mineralnih nečistoća u uglju i određen je prinosom ostatka nakon sagorevanja na temperaturi od 800ºC. Kameni ugalj se smatra pogodnim za upotrebu ako je nakon sagorijevanja sadržaj pepela 30% ili manji.
Za razliku od mrkog uglja, kameni ugalj ne sadrži huminske kiseline, u njemu se pretvaraju u karboide (kompaktovana ugljična jedinjenja). U skladu s tim, njegova gustina i sadržaj ugljika veći su od mrkog uglja.

Što se tiče svojstava, razlikuju se sljedeće vrste uglja: sjajni (vitren), polusjajni (klaren), mat (dgoren) i valoviti (fusain).

Prema stepenu obogaćenja ugljevi se dijele na koncentrate, srednju smjesu i mulj. Koncentrati se koriste u kotlarnici i za proizvodnju električne energije. Industrijski proizvodi se koriste za potrebe metalurgije. Mulj je pogodan za proizvodnju briketa i maloprodaju stanovništvu.

Postoji i klasifikacija uglja prema veličini komada:

Glavna tehnološka svojstva uglja su svojstva zgrušavanja i koksiranja. Sposobnost zgrušavanja je sposobnost uglja da formira topljeni ostatak kada se zagrije (bez usisavanja zraka). Ugalj dobija ovo svojstvo u fazama svog formiranja. Sposobnost koksovanja je sposobnost uglja da pod određenim uslovima i visokim temperaturama formira grudvasti porozni materijal – koks. Ovo svojstvo daje uglju dodatnu vrijednost.
Prilikom formiranja uglja dolazi do promjene sadržaja ugljika i smanjenja količine kisika, vodika i isparljivih tvari, a mijenja se i toplina sagorijevanja. Ovo je osnova za klasifikaciju uglja po razredima:

Drvo se dugo koristilo za grijanje kuća, ali da bi se stalno održavalo izgaranje potrebno je iznova dodavati trupce. S razvojem industrije vađenja uglja, sve više ljudi počelo je koristiti ugalj: daje više topline i duže gori. Ako je peć pravilno postavljena, dio uglja koji se uveče sipa u kotao održavat će stabilnu temperaturu cijelu noć.

Istorija nastanka uglja i njegove vrste

Cijeli proces stvaranja uglja može se podijeliti u dvije glavne faze: formiranje treseta i sam proces ugljavanja - pretvaranje treseta u ugalj.

Treset nastao na ogromnim površinama pokrivenim vodom od biljnih ostataka različitog stepena raspadanja. Neke biljke su potpuno istrulile do gelastog stanja, dok su druge zadržale svoju ćelijsku strukturu. Njihovi ostaci nakupljali su se na dnu rezervoara, koji su se postepeno pretvarali u močvare. Preduvjet za stvaranje treseta je nedostatak kisika. Ispod vodenog stupca je bilo malo kisika, pri razgradnji ostataka su se oslobađali sumporovodik, metan i ugljični dioksid, što je doprinijelo stvrdnjavanju ostataka. Formira se treset.

Ali nisu sva tresetišta pretvorena u ugalj. Proces karbonizacije zahtijeva: visok pritisak, visoku temperaturu i dug vremenski period. U zavisnosti od prisustva ovih uslova, došlo je do formiranja uglja ili ne. Prvo, treset su prenijele sedimentne stijene, koje su povećale tlak i temperaturu unutar sloja treseta. U takvim uslovima nastao je mrki ugalj - prva faza ugljavanja. U nekim područjima došlo je do pomjeranja slojeva, što je uzrokovalo potonuće slojeva mrkog uglja (neka od otkrivenih ležišta su na dubinama većim od 6.000 metara). Na nekim mjestima, ovi procesi su bili praćeni porastom magme i vulkanskim erupcijama. Visok krvni pritisak, nedostatak kiseonika i visoke temperature doprinijelo je da je u mrkom uglju bilo sve manje vlage i prirodnih plinova, a sve više ugljika. Kako su voda i gasovi bili istisnuti, mrki ugalj se pretvarao u bitumenski ugalj, a zatim, u prisustvu visokih temperatura, u antracit. Glavna razlika između mrkog uglja i kamenog uglja: mrki ugalj sadrži više vlage i prirodnih plinova i manje ugljika, što utječe na količinu topline koja se oslobađa tokom sagorijevanja.

Danas je starost ležišta uglja određena biljnim ostacima. Najstariji datiraju iz perioda karbona (prije 345-280 miliona godina). U tom periodu formirana je većina ugljenih basena Sjeverne Amerike (istočne i centralne SAD), srednje i zapadne Evrope, južne Afrike, Kine i Indije. U Evroaziji je većina ležišta uglja nastala u periodu Perma, a neki od malih ugljenih basena u Evropi datiraju iz perioda trijasa. Aktivnost stvaranja uglja se povećava krajem jure i u kredi. Otprilike u to vrijeme formirane su naslage u istočnoj Evropi, američkim Stenovitim planinama, Indokini i centralnoj Aziji. Kasnije su se uglavnom formirale naslage mrkog uglja i treseta.

Vrste uglja

Ugalj se klasificira prema svojoj vlažnosti, prirodnom plinu i sadržaju ugljika. Kako se količina ugljika povećava, povećava se i njegova kalorijska vrijednost. Što je manje vlage i isparljivih materija (gasova), to bolje podnosi skladištenje i transport.

Lignit- ugalj prve faze ugljavanja. Od mrkog uglja razlikuje se po manjoj količini vode (45%) u svom sastavu i većoj proizvodnji topline. Struktura je vlaknasta, boja je od smeđe do crne (kvalitetniji). Najčešće se koristi u energetskom sektoru (u termoelektranama), rijetko se koristi za grijanje privatnih kuća, jer se slabo skladišti i ima nisku kaloričnu vrijednost u konvencionalnim pećima.

Sub-bitumenski ugalj- crna boja, slabije izražena vlaknasta struktura, veća kalorijska vrijednost u odnosu na lignit, manji sadržaj vlage (30%). Raspada se tokom transporta i raspršuje se na otvorenom. Kada izgori, emituje 5-6 kW/kg. Koristi se kako u energetskom sektoru, tako iu stambeno-komunalnim uslugama za grijanje.

Bitumenski ugalj Ima najveću kalorijsku vrijednost i ne gubi svoje kvalitete tokom transporta i skladištenja. Prilikom sagorijevanja oslobađa 7-9 kW/kg topline. Neke od njegovih vrsta koriste se za koksovanje.

Antracit- ugalj je crne boje. Ima najveći sadržaj ugljovodonika. Teško se pali, ali gori dugo i bez čađi i proizvodi veliku količinu toplote (više od 9 kW/kg). Za grijanje se najčešće koristi antracit.

Koja vrsta uglja se koristi za grijanje?

U Rusiji i zemljama ZND postoji sistem usvojen još 1988. godine. Ugalj je klasifikovan prema GOST 25543-88, koji je podijeljen u 7 kategorija. Za grijanje se koriste samo neki:

Ugalj dugog plamena (D). Ime je dobio zbog dugog procesa sagorijevanja uz oslobađanje velike količine topline (5600-5800 kcal/kg). Za paljenje i sagorevanje nije potreban poseban protok vazduha, zbog čega se dugovatreni ugljevi često koriste u kućnim kotlovima na čvrsto gorivo. U zavisnosti od veličine dešava se:

• WPC - velika ploča - veličine komada 50-200 mm;
• DPKO - ploča šaka - veličine komada 25-100 mm;
• PO - orah - 26-50 mm;
• DM - mali - veličine 13-25 mm;
• DS - sjeme - 6-13 mm;
• DR - privatni - nema standardnih veličina.

Ugalj dugog plamena je optimalan za grijanje: plamen je dug (slično drvu za ogrjev), proizvodi mnogo topline, lako se pali i gori - prirodna promaja je dovoljna za normalno izgaranje. Njegova relativno niska cijena, u kombinaciji s odličnim karakteristikama, odredila je popularnost ove marke uglja. Kupuje se ne samo za grijanje privatnih kuća, već i za kotlovnice u obrazovnim i medicinskim ustanovama. Štaviše, koristi se gorivo bilo koje frakcije: od velikog "K" do malog "M".

Plin dugog plamena (LG). Od marke D se razlikuje po većoj kalorijskoj vrijednosti. Za grijanje privatnih kuća koriste se sve frakcije: od "velikih" do "običnih". Zahtjevniji od dugovatrenih u pogledu uslova skladištenja, jer intenzivnije vremenske prilike.

Antracit (A). Emituje dosta tela, ima nizak sadržaj pepela (ostatak pepela 10%), gori dugo i ravnomerno, dim pri sagorevanju je bele boje (sve druge marke „daju“ crni dim). Unatoč visokim performansama, ne može se nedvosmisleno preporučiti za grijanje privatnih kuća: antracit ima visoku cijenu i teško ga je zapaliti.

U nekim slučajevima kupuju mršavi ugalj "T", masni "Zh" ili nisko zgrušavajući "SS". Preostale klase imaju pretežno industrijsku upotrebu. Koriste se u energetskoj i metalurškoj industriji, neke vrste se koriste za koksovanje i obogaćivanje. Prilikom odabira uglja, morate obratiti pažnju ne samo na njegove karakteristike, već i na cijenu isporuke. Ako vaše područje ne prodaje dugi plamen ili antracit, najvjerovatnije ćete se morati zadovoljiti onim što je na tržištu. Također treba obratiti pažnju na preporuke proizvođača vašeg kotla: dokumenti obično navode marke za koje je oprema dizajnirana. Treba ih koristiti.

Da bi povećali udobnost i uštedjeli novac, mnogi ljudi više vole imati nekoliko frakcija: prikladnije je istopiti s frakcijom "oraha" ili "velike" i dodati "sjeme" za dugotrajno gorenje. Za najhladnije periode pohranjuje se određena količina antracita, koji, iako teško zapaljiv, gori dugo i vruć u zagrijanom kotlu.

Koksni i obogaćeni ugalj podvrgavaju se posebnom tretmanu kako bi se povećala njihova kalorijska vrijednost. Ove vrste se koriste u metalurgiji i energetici. Ovo gorivo nije pogodno za kućne kotlove: zbog previsoke temperature sagorevanja peć može da pukne.

Ako slušate iskusne ljude, kažu da se najbolji efekat postiže sljedećim redoslijedom ulivanja goriva u kotao: rastopite ga dugim plamenom, a zatim dodajte antracitnu frakciju "oraha" - gori dugo , daje dosta toplote, a noću u šporet dodajte „semenke“ koje će goriti do jutra.

Preporučuje se drugačiji postupak za paljenje zidanih peći: zapaliti peć na drva, kada se zagrije, napuniti je „sjemenjem“ ili (otvoriti otvor i klapnu za bolju opskrbu kisikom). Ako u sjemenu ima puno prašine, možete ga navlažiti vodom - tako će se lakše rasplamsati. Kada je toplota u rerni dovoljna, možete koristiti „šaku“.

Šta je drveni ugalj i za šta se koristi?

Ugalj su ljudi koristili hiljadama godina: pronađen je tokom iskopavanja u naseljima pećinskih ljudi. Malo je vjerovatno da su ga sami napravili, nego su ga skupljali iz požara ili spašavali ostatke požara, ali su, očito, znali za njegova svojstva i znali kako ga koristiti.

Danas se u našoj zemlji ova vrsta goriva koristi najviše za kuvanje: koristi se za roštiljanje i roštiljanje, a dodaje se i na vatru. Ponekad se koristi za kamine: gori dugo vremena, proizvodi mnogo topline (7800 KC/kg) i gotovo ne proizvodi dim ili čađ. Preostali pepeo je odlično đubrivo i koristi se za đubrenje šumskih površina ili poljoprivrednih površina. Pepeo od drvenog uglja se takođe koristi za proizvodnju đubriva.

U industriji se drveni ugalj koristi za topljenje livenog gvožđa. Za proizvodnju tone legure potrebno je samo 0,5 tona ovog goriva. Istovremeno, liveno gvožđe dobija povećanu otpornost na koroziju i snagu. Ugalj se koristi kao fluks za topljenje mesinga, bronze, bakra, mangana, cinka i nikla. Koristi se za izradu čvrstih maziva za mašinstvo, koristi se za brušenje u izradi instrumenata i štampi itd. Od drvenog uglja izrađuju se filteri za različite namjene.

Danas se drveni ugalj počinje smatrati alternativom tradicionalnom gorivu: za razliku od uglja, nafte i plina, on je obnovljiv materijal. Štoviše, moderne tehnologije omogućavaju dobivanje drvenog ugljena čak i iz industrijskog otpada: od piljevine, prašine, grmlja itd. Briketi se formiraju od tako zgnječenih sirovina, koje daju 1,5 puta više topline od običnog drvenog uglja. U tom slučaju se toplota oslobađa tokom dužeg vremenskog perioda i toplota je ujednačena.

Kako napraviti drveni ugalj

Do 20. stoljeća drveni ugalj se proizvodio spaljivanjem drva ili posebno oblikovanih gomila. U njih se stavljalo drvo, zasipavalo zemljom i palilo kroz posebne rupe. Ova tehnologija je općenito dostupna i još uvijek se koristi u nekim zemljama danas. Ali ima nisku efikasnost: 1 kg uglja uzima do 12 kg drva, a također je nemoguće kontrolirati kvalitetu dobivenog drvenog uglja. Sljedeća faza u razvoju sagorijevanja drvenog uglja bila je upotreba cijevi u zemljanim pećima. Ovo poboljšanje je povećalo efikasnost procesa: utrošeno je 8 kg drveta po kilogramu.

U modernim uređajima za sagorevanje drvenog uglja troši se 3-4 kg sirovina po kilogramu proizvoda. Istovremeno, velika se pažnja poklanja ekološkoj prihvatljivosti procesa: tokom proizvodnje drvenog uglja u atmosferu se oslobađa puno dima, čađi i štetnih plinova. Moderne instalacije hvataju oslobođene plinove i šalju ih u posebne komore, gdje se koriste za zagrijavanje peći do temperature koksovanja.

Pretvaranje drva u drveni ugalj događa se u atmosferi bez kisika na visokoj temperaturi (reakcija pirolize). Ceo proces je podeljen u tri faze:

• na 150 o C uklanja se vlaga iz drveta;
• na 150-350 o C, oslobađanje plinova i stvaranje organskih proizvoda;
• na 350-550 o C odvajaju se smole i gasovi koji se ne kondenzuju.

Prema GOST-u, drveni ugljen je podijeljen u nekoliko razreda ovisno o vrsti drva koja se koristi:

• • A - tvrdo drvo;
  • B - tvrde i meke listopadne, crnogorične vrste (o).

Brendovi B i C najčešće su briketi drvenog uglja, koji se proizvode od otpada iz pogona za preradu drveta. Ovo je odlična vrsta biogoriva, koja se dugo koristi u Europi za grijanje, pa čak i u elektranama: prilikom njihovog sagorijevanja ne stvaraju se sumporna jedinjenja (nema sumpora u drvenom uglju), a ugljovodonici su sadržani u minimalnim količinama. Koristeći tehnologiju svojih predaka, možete sami spaljivati ​​ugalj za svoje potrebe. .

Stuart E. Nevins, MSc.

Akumulirane, zbijene i prerađene biljke formiraju sedimentnu stijenu zvanu ugalj. Ugalj nije samo izvor od velikog ekonomskog značaja, već i kamen koji ima posebnu privlačnost za proučavaoce zemaljske istorije. Iako ugalj čini manje od jedan posto sedimentnih stijena na Zemlji, on je od velike važnosti za geologe koji vjeruju Bibliji. Kršćanski geolog daje ugalj jedan od najjačih geoloških argumenata u prilog stvarnosti globalnog Nojevog potopa.

Predložene su dvije teorije koje objašnjavaju nastanak uglja. Popularna teorija, koju drži većina uniformističkih geologa, je da su se biljke koje čine ugalj nakupljale u ogromnim slatkovodnim močvarama ili tresetnim močvarama tokom mnogo hiljada godina. Ova prva teorija, koja uključuje rast biljnog materijala tamo gdje se nalazi, zove se autohtona teorija .

Druga teorija sugerira da su se slojevi uglja nakupljali iz biljaka koje su brzo transportovane sa drugih mjesta i deponovane u poplavljenim uvjetima. Ova druga teorija, prema kojoj je došlo do kretanja biljnih ostataka, zove se alohtona teorija .

Fosili u uglju

Očigledno je da su vrste biljnih fosila koje se nalaze u uglju ne podržavaju autohtonu teoriju. Fosilna stabla mahovine (npr. Lepidodendron I Sigillaria) i džinovske paprati (posebno Psaronius), karakteristično za ležišta uglja u Pensilvaniji, možda je imalo određenu ekološku toleranciju na močvarne uslove, dok druge fosilne biljke Pennsylvanijskog basena (npr. Cordaites, prezimlja džinovska preslica Calamites, razne izumrle golosemenčice slične paprati) zbog svoje osnovne strukture moralo su preferirati dobro drenirana tla, a ne močvare. Mnogi istraživači vjeruju da anatomska struktura fosilnih biljaka ukazuje na to da su rasle u tropskoj ili suptropskoj klimi (argument koji se može upotrijebiti protiv autohtone teorije), budući da su moderne močvare najopsežnije i imaju najdublju akumulaciju treseta u hladnijim klimama i višim geografske širine. Zbog povećanog kapaciteta isparavanja sunca, moderna tropska i suptropska područja su najsiromašnija tresetom.

Često se nalazi u uglju morski fosili, kao što su fosilne ribe, mekušci i brahiopodi (brahiopodi). Ugljeni slojevi sadrže kuglice uglja, koje su zaobljene mase zgužvanih i nevjerovatno dobro očuvanih biljaka, kao i fosilnih životinja (uključujući morske životinje) koje su u direktnoj vezi s ovim slojevima uglja. Mali morski annelid Spirorbis se obično nalazi u vezi s postrojenjima na ugalj u Evropi i Sjevernoj Americi koja datiraju iz perioda karbona. Budući da anatomska struktura fosilnih biljaka daje malo naznaka da su bile prilagođene morskim močvarama, pojava morskih životinja s nemorskim biljkama sugerira da je došlo do miješanja tijekom translokacije, što podržava model alohtone teorije.

Među najneverovatnijim tipovima fosila koji se nalaze u slojevima uglja su vertikalnih stabala, koji su okomiti na podlogu i često sijeku desetine stopa stijene. Ova vertikalna stabla se često nalaze u slojevima koji su povezani sa naslagama uglja, au rijetkim slučajevima nalaze se u samom uglju. U svakom slučaju, sediment se mora brzo akumulirati kako bi prekrio stabla prije nego što propadnu i padnu.

Koliko vremena je potrebno da se formiraju slojevi sedimentnih stijena? Pogledajte ovo deset metara visoko okamenjeno drvo, jedno od stotina otkrivenih u rudnicima uglja u Cookevilleu, Tennessee, SAD. Ovo drvo počinje u jednom sloju uglja, ide gore kroz brojne slojeve i na kraju završava u drugom sloju uglja. Razmislite o tome: šta bi se dogodilo sa vrhom drveta tokom hiljada godina potrebnih (prema evoluciji) da se formiraju sedimentni slojevi i slojevi uglja? Očigledno je da je formiranje sedimentnih slojeva i slojeva uglja moralo biti katastrofalno (brzo) kako bi se drvo zatrpalo u uspravnom položaju prije nego što istrune i padne. Takva "stojeća stabla" nalaze se na brojnim mjestima na zemlji i na različitim nivoima.Uprkos dokazima, dugi vremenski periodi (neophodni za evoluciju) su stisnuti između slojeva, za šta nema dokaza.

Moglo bi se steći dojam da su ova stabla u svom izvornom položaju rasta, ali neki dokazi sugeriraju da to uopće nije slučaj, zapravo suprotno. Neka stabla prelaze slojeve dijagonalno, a neka se nalaze potpuno naopako. Ponekad se čini da su se vertikalna stabla ukorijenila u položaju rasta u slojevima koji su potpuno probijeni drugim vertikalnim stablom. Šuplja debla fosilnih stabala obično su ispunjena sedimentom koji se razlikuje od okolnih stijena. Logika primijenjena na opisane primjere ukazuje na kretanje ovih stabala.

Fosilni korijeni

Najvažniji fosil koji je direktno relevantan za debatu o porijeklu uglja je stigmaria- fosilni korijen ili rizom. Stigmaria najčešće se nalazi u slojevima koji leže ispod ugljenih slojeva i po pravilu su u direktnoj vezi sa vertikalnim stablima. Vjerovalo se da stigmaria, koju su prije 140 godina istraživali Charles Lyell i D.W. Dawson u sukcesiji ugljena iz karbona u Novoj Škotskoj pruža nedvosmislen dokaz da je biljka rasla na ovoj lokaciji.

Mnogi moderni geolozi i dalje insistiraju da je stigmarija korijen koji je nastao upravo na ovom mjestu, a koji se proteže u tlo ispod močvare uglja. Slijed uglja u Novoj Škotskoj nedavno je ponovo istražio N.A. Rupke, koji je otkrio četiri argumenta u prilog alohtono porijeklo stigmarije , dobijen na osnovu proučavanja sedimentnih naslaga. Pronađeni fosil je obično klastičan i rijetko je pričvršćen za deblo, što ukazuje na preferiranu orijentaciju njegove horizontalne ose, koja je nastala kao rezultat djelovanja struje. Osim toga, deblo je ispunjeno sedimentnom stijenom koja nije slična stijeni koja okružuje deblo, a često se nalazi na mnogim horizontima u slojevima koji su potpuno probijeni okomitim drvećem. Rupkeovo istraživanje bacilo je ozbiljnu sumnju na popularno autohtono objašnjenje za druge slojeve u kojima stigmaria.

Cyclothemes

Ugalj se obično javlja u nizu sedimentnih stijena tzv ciklotema .Idealizirano Pennsylvania ciklotema mogu imati slojeve koji su taloženi sljedećim uzlaznim redoslijedom: pješčenjak, škriljci, krečnjaci, podložna glina, ugalj, škriljci, krečnjaci, škriljci. IN tipična ciklotema, po pravilu nedostaje jedan od konstitutivnih slojeva. Na svakoj lokaciji cikloteme svaki ciklus taloženja se obično ponavlja desetine puta, pri čemu svaki depozit prekriva prethodni depozit. Smješten u Illinoisu pedeset uzastopnih ciklusa, a više od stotinu takvih ciklusa leži u Zapadnoj Virdžiniji.

Iako je ugljeni sloj koji čini dio tipične cikloteme, obično prilično tanak (obično jedan inč do nekoliko stopa debljine) bočna lokacija uglja ima nevjerovatne dimenzije. U jednoj od modernih stratigrafskih studija4, povučen je odnos između ležišta uglja: Broken Arrow (Oklahoma), Crowburg (Missouri), Whitebrest (Iowa), Colchester Number 2 (Illinois), Coal IIIa (Indiana), Schultztown (Zapadni Kentaki) , Princeza broj 6 (Istočni Kentaki) i Lower Kittanning (Ohio i Pennsylvania). Svi oni čine jedan, ogroman sloj uglja koji se proteže do stotina hiljada kvadratnih kilometara u centralnim i istočnim Sjedinjenim Državama. Nijedna moderna močvara nema površinu koja se čak i malo približava veličini ležišta uglja u Pensilvaniji.

Ako je autohtoni model formiranja uglja ispravan, onda su morale prevladati vrlo neobične okolnosti. Čitavo područje, često desetine hiljada kvadratnih kilometara, moralo bi istovremeno da se podigne iznad nivoa mora da bi se močvara akumulirala, a zatim bi morala potonuti da bi je preplavio okean. Ako bi se fosilne šume podigle previsoko iznad nivoa mora, močvara i njena antiseptička voda potrebna za akumulaciju treseta jednostavno bi isparile. Ako bi more zahvatilo močvaru dok se treset akumulirao, morski uslovi bi uništili biljke i druge sedimente, a treset se ne bi taložio. Tada bi, prema popularnom modelu, formiranje debelog ugljenog sloja ukazivalo na održavanje nevjerovatne ravnoteže tokom mnogo hiljada godina između brzine akumulacije treseta i porasta nivoa mora. Ova situacija izgleda najnevjerovatnija, pogotovo ako se prisjetimo da se ciklotema u okomitom presjeku ponavlja stotine ili više puta. Ili se možda ovi ciklusi najbolje mogu objasniti kao akumulacije koje su se dešavale tokom uzastopnog porasta i pada poplavnih voda?

Shale

Kada su u pitanju cikloteme, najzanimljivija je glina koja leži ispod. Glina koja leži ispod je meki sloj gline koji nije raspoređen u listove i često leži ispod ugljenog sloja. Mnogi geolozi vjeruju da je ovo fosilno tlo na kojem je postojala močvara. Prisustvo podloge gline, posebno kada se ona nađe stigmaria, često se tumači kao dovoljno dokaza autohtono porijeklo postrojenja za stvaranje uglja.

Međutim, nedavna istraživanja su dovela u sumnju tumačenje gline koja leži ispod kao fosilnog tla. U donjoj glini nisu pronađene karakteristike tla koje bi bile slične onima modernog tla. Neki minerali koji se nalaze u temeljnom tlu nisu tipovi minerala koji bi se trebali nalaziti u tlu. Naprotiv, donje gline u pravilu imaju ritmičku slojevitost (grublje zrnati materijal nalazi se na samom dnu) i znakove stvaranja glinenih pahuljica. Ovo su jednostavne karakteristike sedimentnih stijena koje bi se formirale u bilo kojem sloju koji se akumulirao u vodi.

Mnogi slojevi uglja se ne naslanjaju na donje gline, a nema znakova postojanja tla. U nekim slučajevima, slojevi uglja počivaju na granitu, škriljevcu, krečnjaku, konglomeratu ili drugim stijenama koje ne liče na tlo. Glina ispod koje se nalazi bez sloja uglja je uobičajena, baš kao što glina koja leži ispod često leži na vrhu ugljenog sloja. Nedostatak prepoznatljivog tla ispod ugljenih slojeva ukazuje na to da nijedna vrsta bujne vegetacije ovdje nije mogla rasti i podržava ideju da su se ovdje transportovale biljke koje stvaraju ugalj.

Struktura uglja

Proučavanje mikroskopske strukture i strukture treseta i uglja pomaže u razumijevanju porijekla uglja. A. D. Cohen je bio pionir u komparativnoj strukturnoj studiji modernih autohtonih treseta dobivenih iz mangrova i rijetkih modernih alohtonih obalnih treseta iz južne Floride. Većina autohtonih treseta sadržavala je biljne fragmente neuređene orijentacije sa pretežnom matricom finijeg materijala, dok je alohtoni treset imao orijentaciju formiranu tokovima vode sa izduženim osovinama biljnih fragmenata koji su se po pravilu nalazili paralelno s površinom obale sa karakteristično odsustvo finijeg materijala.matrica. Loše sortirani biljni ostaci kod autohtonih treseta imali su grubu strukturu zbog isprepletene mase korijena, dok je autohtoni treset imao karakterističnu mikroslojevitost zbog odsustva uraslog korijena.

Provodeći ovo istraživanje, Cohen je primijetio: “Jedna od stvari koja je proizašla iz proučavanja alohtonog treseta bila je da su vertikalni mikrotomski dijelovi ovog materijala više ličili na tanke rezove ugljena nego bilo koji autohtoni uzorak koji je ispitan.”. Cohen je napomenuo da su karakteristike ovog autohtonog treseta (orijentacija izduženih fragmenata, sortirana granularna struktura sa općim odsustvom finije matrice, mikroslojeviti uz odsustvo zamršene strukture korijena) također su karakteristike ugljeva karbonskog perioda!

Grudvice u uglju

Jedna od najimpresivnijih vanjskih karakteristika uglja su velike grudve koje sadrži. Više od stotinu godina ove velike grudve se nalaze u slojevima uglja širom svijeta. P.H. Price je sproveo studiju u kojoj je ispitao velike blokove ugljenog polja Sewell, koje se nalazi u Zapadnoj Virdžiniji. Prosječna težina 40 prikupljenih gromada bila je 12 funti, a najveća gromada je bila teška 161 funtu. Mnoge kaldrme bile su vulkanske ili metamorfne stijene, za razliku od svih drugih izdanaka u Zapadnoj Virdžiniji. Price je sugerirao da su se veliki blokovi mogli zaplesti u korijenje drveća i prenijeti ovamo iz daleka. Dakle, prisustvo velikih grudica u uglju podržava alohtoni model.

Coalification

Sporovi oko prirode procesa pretvaranja treseta u ugalj traju već dugi niz godina. Jedna postojeća teorija sugerira da jeste vrijeme je glavni faktor u procesu karbonizacije. Međutim, ova teorija je pala u nemilost jer je utvrđeno da nije došlo do sistematskog povećanja metamorfne faze uglja tokom vremena. Postoji nekoliko očiglednih nedosljednosti: ligniti, koji su najniži stupanj metamorfizma, javljaju se u nekim od najstarijih ugljenonosnih slojeva, dok se antraciti, koji predstavljaju najviši stupanj metamorfizma uglja, javljaju u mlađim slojevima.

Druga teorija o procesu pretvaranja treseta u ugalj sugerira da je glavni faktor u procesu metamorfizma uglja pritisak. Međutim, ovu teoriju pobijaju brojni geološki primjeri u kojima se metamorfna faza uglja ne povećava u jako deformiranim i naboranim slojevima. Štaviše, laboratorijski eksperimenti pokazuju da povećanje pritiska zapravo može uspori hemijska transformacija treseta u ugalj.

Treća teorija (daleko najpopularnija) sugerira da je najvažniji faktor u procesu metamorfizma uglja temperatura. Geološki primjeri (vulkanske intruzije u ugljenim slojevima i požari podzemnih rudnika) pokazuju da povišene temperature mogu uzrokovati ugljavanje. Laboratorijski eksperimenti su također bili prilično uspješni u potvrđivanju ove teorije. Jedan eksperiment izveden brzim procesom zagrijavanja proizveo je supstancu nalik antracitu za samo nekoliko minuta, pri čemu je većina topline nastala konverzijom celuloznog materijala. Dakle, metamorfizam uglja ne zahtijeva milione godina topline i pritiska - može se formirati brzim zagrijavanjem.

Zaključak

Vidimo da mnoštvo potkrepljujućih dokaza snažno dokazuje istinitost alohtone teorije i potvrđuje nakupljanje višestrukih slojeva uglja tokom Nojevog potopa. Vertikalna fosilna stabla unutar slojeva uglja potvrdi brzu akumulaciju biljnih ostataka. Morske životinje i kopnene (ne močvarne) biljke koje se nalaze u uglju impliciraju njihovo kretanje. Mikrostruktura mnogih slojeva uglja ima različite orijentacije čestica, sortirane strukture zrna i mikroslojevi koji ukazuju na kretanje (a ne na rast in situ) biljnog materijala. Velike grudice prisutne u uglju ukazuju na procese kretanja. Odsustvo tla ispod mnogih slojeva uglja potvrđuje činjenicu da su postrojenja za stvaranje uglja plutala s tokom. Pokazalo se da ugalj formira sistematske i tipične porcije ciklotema, koje je jasno, kao i druge stijene, taloženo vodom. Eksperimenti koji ispituju promjene u biljnom materijalu pokazuju da antracitu sličnom uglju nisu potrebni milioni godina da se formira - može se brzo formirati pod utjecajem topline.

Linkovi

*Profesor geologije i arheologije na Christian Heritage College, El Cajon, Kalifornija.