Добыча угля

Уголь, как и другие твердые полезные ископаемые, добывают открытым и подземным способом.

Добычу угля открытым способом производят при помощи глубоких траншей, глубиной до 150 – 200м. Образующийся карьер называют разрезом. Подземный способ добычи угля требует строительства шахты. Запасы угля должны быть достаточными для эксплуатации одного шахтного поля в течении 20 – 25 лет.

Одним из прогрессивных способов добычи угля является гидравлический. Основным механизмом здесь является гидромонитор. С его помощью мощная струя воды под давлением 30 – 80 атмосфер направляется в пласт. Куски угля с водой поступают в дробилку. Затем, измельченный уголь с водой (пульпа) углесосами поднимается наверх в отстойник. Здесь уголь оседает, а вода снова подается в шахту. Гидромонитор обслуживается двумя рабочими и дает 100 тонн угля в час. Себестоимость угля при этом снижается в 2 – 2,5 раза.

Газификация угля производится для получения искусственного газа из маломощных угольных пластов. Выполняется она путем воздействия на уголь воздухом и смесью водяного пара с кислородом, при температуре 700 – 1000 градусов, и давлении 20 атмосфер и выше.

При этом органическая часть угля разлагается и превращается в горючий газ – смесь окиси углерода, водорода, метана и других. Успешно применяется газификация угольных пластов прямо под землей. Для этого пробуривают две скважины, в одну закачивают воздух и пар, в другую выводят газ. Подземная газификация более выгодна при использовании маломощных пластов, выработка которых затруднена или невозможна. Станции подземной газификации работали в подмосковном угольном бассейне близ Тулы, в Кузбассе (Киселевск). Вырабатываемый газ используется электростанциями, промышленными предприятиями и в коммунальном хозяйстве. Калорийность такого газа равна 2800 – 4200 ккал/м3.

Гидрогенизация (гидрирование) – осуществляется для получение из угля жидкого топлива. В зависимости от зрелости угля в нем содержится 2 - 6% водорода. Чем выше зрелость тем меньше процент водорода, а в нефтепродуктах 12 – 15% водорода. Для увеличения количества водорода и превращения угля в продукт близкий к нефти он подвергается воздействию водорода при давлении до 700 атмосфер и температуре до 500 градусов Цельсия в присутствии катализаторов. В процессе гидрогенизации большие молекулы из которых состоит уголь расщепляются, к ним добавляется водород. В результате образуются более мелкие молекулы, аналогичные тем, из которых состоит бензин, керосин, и другие нефтепродукты. В производственных условиях из одной тонны угля получают 800кг жидкого топлива. Процесс дорогостоящий, но необходим, так как нефти осталось не так уж и много.

Во многих случаях при шахтах работают обогатительные фабрики, на которых уголь очищается от пустой породы. С этой целью уголь дробят, просеивают, моют, перемешивают, сушат. Обогащение имеет цель не только очищение угля от минералов, которые дадут при сжигании золу, но и уменьшение содержания вредных примесей – серы, фосфора и других. Обогащение угля улучшает качество, удешевляет его перевозку, оно является необходимым при коксовании угля, поэтому обогатительные фабрики строят как при шахтах, так и при коксохимических заводах.

Коксование угля - термическое разложение без доступа воздуха. При температуре 380 – 420 С уголь размягчается, из него выделяются всевозможные вещества в виде газов и паров. Затем при повышении температуры масса угля при температуре 450 – 500 С начинает твердеть, и этот процесс необратим (даже если нагревать дальше или заливать холодной водой). Продукт, получаемый на этой стадии называется полукоксом. При дальнейшем повышении температуры прочность его будет нарастать, и при температуре 1000 С образуется кокс. Процесс спекания кокса длится 12 – 14 часов. Коксование производится в коксовых печах, камерах объединенных в батарее, число камер в батареях 65 – 77. Камеры представляют собой узкие (45 см) высокие отсеки, в простенках между которыми сжигается газ. Над камерой располагается теплоизоляционный слой для сохранения тепла. Полученный кокс охлаждается. При этом тепло либо уносится в атмосферу либо идет на получение пара.

Отходящие при коксовании газы (углерод, водород, кислород, азот) улавливаются. При современной технике коксования и улавливания отходящих продуктов из одной тонны коксовой шихты получают 750кг кокса, 140 – 175кг (около 300м2) коксового газа, 25 – 32кг смолы, 6 – 12кг бензола, 2 – 3кг аммиака. Коксовый газ используется как топливо для мартеновских печей. Большая его часть идет на химические заводы, где из него получают удобрение (сульфат аммония), смолы, бензол, нафталин, и др. вещества. Из коксовых газов получают так же и лекарственные препараты, например аспирин, карболку и др.

Основным потребителем кокса является металлургия, поэтому коксовые заводы располагаются в местах черной металлургии. Использование угля в ближайшем будущем связывается с переработкой его в жидкое и газообразное состояние. Так как прямое сжигание угля сопровождается выбросами большого количества сернистого газа и других веществ, губительных для окружающей среды.

Характеристика угольных бассейнов РФ

Россия располагает разнообразными типами углей — бурыми, каменными, антрацитами — и по запасам занимает одно из ведущих мест в мире. Общие геологические запасы угля составлют 6421 млрд. т, из них кондиционные — 5334 млрд. т. Свыше 2/3 общих запасов приходится на каменные угли. Технологическое топливо — коксующиеся угли — составляют 1/10 от общего количества каменных углей.

Угольный бассейн - крупная площадь сплошного или прерывистого развития угленосных отложений с пластами ископаемого угля. Границы угленосного бассейна определяются с помощью геологической разведки. В России угольная отрасль хорошо развита и считается одной из самых крупных в мире. Почти все угледобывающие шахты принадлежат частным компаниям. Благодаря этому соблюдается своевременная модернизация оборудования и улучшение рабочих условий, чтобы увеличивалась конкурентоспособность предприятия. В общей сложности, в России находится больше одной трети мировых залежей угля

ПЕЧОРСКИЙ УГОЛЬНЫЙ БАССЕЙН — расположен на западном склоне Полярного Урала и Пай-Хоя и протягивается от средного течения р. Печоры до Баренцева моря на Севере ,до гряды Чернышева на 3ападе, в пределах республики Коми и Архангельской обл. Общая пл. составляет ок. 100 тыс. км. Гл. реки — Печора, Уса, Коротаиха.

Угленосная толща пермского возраста содержит до 45 рабочих пластов угля, суммарной мощностью до 60 м Зольность углей от 16 до 27%, иногда — выше.

Первые сведения об углях П. у. б. относятся к 1881 — 82. Добыча угля началась в 1934, но получила развитие после окончания строительства Печорской ж. д. (1941), продолженной затем до г. Салехарда. Осн. пром. р-ны — Интинский, Воркутинский, Хальмерюсский и Юньягинский. Угли в основном используются для коксования на Череповецком метал лургич. з-де, в промышленности Санкт-Петербурга и на ж.-д. транспорте.

КУЗНЕЦКИЙ УГОЛЬНЫЙ БАССЕЙН Кузбасс, один из самых крупных угольных бассейнов СССР и мира, второй после Донецкого угольного бассейна угольная база СССР и РФ. Большая часть бассейна находится в пределах Кемеровской обл., незначительная часть - в Новосибирской обл. и Алтайском крае.

Располагается на терр. Кузнецкой котловины. Общая площадь котловины составляет ок. 70 тыс. км², из них 26,7 тыс. км² заняты угленосными отложениями.

Впервые выходы угольных пластов были открыты в 1721. Особенно широко развернулись разведка и геологич. исследования в бассейне в 1930, после 16-го съезда ВКП(б) в связи с решением создать новую мощную угольно-металлур-гич. базу (Урало-Кузнецкий комбинат).

. Угленосная толща содержит ок. 260 угольных пластов различной мощности, неравномерно распределённых по разрезу: в кольчугин-ской и балахонской - 237, в тарбаганской - 19 и барзасской - 3 (суммарная макс. мощность 370 м). Преобладающая мощность пластов угля от 1,3 до 3,5 м. Имеются пласты в 9-15 и даже в 20 м, а в местах раздувов до 30 м. По петрографич. составу угли в балахонской и кольчугинской сериях в основном гумусовые, каменные и переходные от бурых к каменным. По качеству угли разнообразны (см. карту) и относятся к числу лучших. В глубоких горизонтах они содержат: золы 4-16%, влаги 5-15%, фосфора до 0,12%, летучих веществ 4 - 42%, серы 0,4-0,6%; обладают теплотой сгорания 7000 - 8600 ккал/кг (29,1 - 36,01 Мдж/кг); угли, залегающие вблизи поверхности, характеризуются более высоким содержанием влаги и золы и пониженным - серы.. Угли используются в коксовой и хим. пром-сти и как энергетическое топливо. Общие геологич. запасы до глубины 1800 м составляют 725 млрд. т.