Вугілля викопне

Вугі́лля викопне́, вугі́лля — тверда корисна копалина горюча органічного походження (утворилася переважно з рослинних решток).

Історична довідка

Найвідомішим є давнє використання вугілля викопного (далі — вугілля) у Шеньянському районі Китаю, де у 5-му тисячолітті до н. е. мешканці виготовляли різьблені прикраси з чорного лігніту. Вугілля з шахти Фушунь на північному сході Китаю використовували для виплавлення міді ще в 1 000 до н. е.

В Європі першу згадку про застосування вугілля як палива наведено у геологічному трактаті Теофраста «Про камені» («Για πέτρες»).

Перший промисел кам’яного вугілля в Україні організований керуючим соляними промислами М. Вепрейським та комендантом бахмутської фортеці С. Чирковим і розпочався 1723 в урочищі Скелевате неподалік м. Бахмута (Донецька область).

Характеристика

Один із найбільш поширених видів корисних копалин. Різновиди вугілля виявлені на всіх континентах Земної кулі. Частка вугілля у світовому енергетичному балансі складає близько 25 %.

Фізичні властивості

Вугілля — переважно чорна, блискуча, тьмяно-блискуча, матова речовина з різними відтінками кольору і блиску, різною текстурою, структурою та поверхнею зламу, різною тріщинністю. Часто має поодинокі включення вуглефікованих фрагментів різних частин рослин, прошарки осадових порід та мінеральних включень. У складі вугілля виділяють фітерали (залишки рослинного матеріалу) та мацерали (вуглеутворюючі компоненти).

Густина 0,92–1,7; твердість за Мооса шкалою твердості мінералів— 1–3.

Хімічний склад

Основні компоненти вугілля: органічна речовина, мінеральні домішки і волога. Маса органічної речовини становить 50–97 % від загальної маси сухого вугілля. Елементний склад органічної частини вугілля: Карбон (С), Гідроген (H), Оксиген (O), Сульфур (S), Нітроген (N) та інші хімічні елементи.

Переважає вуглець, на частку якого припадає 60–98 % маси вугільної речовини. Мінеральні домішки розсіяні в органічній масі у вигляді кристалів, конкрецій, тонких прошарків і лінз.

Вища та нижча теплота згоряння (у МДж/кг) сухого беззольного вугілля коливається в межах, наведених у таблиці.

Вид вугілля Вища теплота згоряння, МДж/кг Нижча теплота згоряння, МДж/кг
Буре 25,5–32,6 6,1–18,8
Кам’яне 30,5–36,2 22,0–22,5
Антрацити 35,6–33,9 20–26

Масова частка сумарної вологи коливається від 60 % у м’яких пухких породах до 16 % у щільному бурому вугіллі, знижуючись до 6–10 % у кам’яному вугіллі та антрацитах. Мінімальну вологість (до 4 %) має середньометаморфізоване кам’яне вугілля. Величина цього показника — один з основних параметрів класифікації бурого вугілля.

Різновиди

Промислові класифікації вугілля відображають практику їхнього використання. В Україні основа традиційної промислової класифікації вугілля — їхня марочна належність. Марка вугілля — умовна назва різновидів, близьких за генетичними ознаками і основними енергетичними й технологічними властивостями.

Усе буре вугілля належить до марки Б, антрацити — до марки А. Усередині марок виділяють технологічні групи вугілля.

Буре вугілля за вмістом робочої вологи (W) поділяють на 3 технологічні групи:

  • 1Б (W понад 40 %);
  • 2Б (W у межах 31–40 %);
  • 3Б (W менше 30 %).

Вугілля Дніпровського вугільного басейну технологічної групи 1Б додатково поділяють на 4 групи за виходом смол і кожну з них — на 4 підгрупи за величиною вищої теплоти згоряння.

За Стандартом України «Вугілля буре, кам’яне та антрацит» (ДСТУ 3472-96) залежно від значень середнього показника відбивання вітриніту, виходу летких речовин, теплоти згоряння та спікливості, вугілля України поділяють на марки:

  • буре (Б);
  • довгополуменеве (Д);
  • довгополуменеве газове (ДГ);
  • газове (Г);
  • жирне (Ж);
  • коксівне (К);
  • піснувато спікливе (ПС);
  • пісне (П);
  • антрацит (А).

У зарубіжних класифікаціях вугілля прийнято поділяти його на буре, кам’яне й антрацити з додатковим виділенням лігнітів або ототожненням останніх із бурим вугіллям.

Дрібніші підрозділи в цих класифікаціях основані на ступені вуглефікації і зумовлених нею питомою теплотою згоряння та спікливістю.

У класифікації Е. Л. Грюнера (1809–1883; ШвейцаріяФранція) від 1873, поширеній у європейських країнах, прийняті основні параметри: елементний склад; вихід; властивості нелеткого залишку.

У США вугілля поділяють на 4 класи:

  • лігніти;
  • суббітумінозне вугілля;
  • бітумінозне вугілля;
  • антрацити.

У кожному класі виділені групи для лігнітів і неспікливого (суббітумінозного) вугілля за величиною вищої питомої теплоти згоряння беззольного вугілля; для вугілля, що спікається (бітумінозного), і антрацитів, — за вмістом зв’язаного вуглецю і виходом летких речовин.

Розташування родовищ

Найбільші загальні ресурси вугілля — у США, Китаї, РФ, Австралії, Канаді, Німеччині, ПАР, Великій Британії, Польщі, Індії.

В Україні поклади вугілля зосереджені в Донецькому, Львівсько-Волинському та Дніпровському вугільних басейнах. За геологічними запасами вугілля Україна посідає перше місце в Європі. Розвідані запаси в Україні складають 34,0 млрд т умовного палива (або близько 50 млрд т, 1998); прогнозовані запаси — близько 120 млрд т.

Станом на 2019 балансові запаси вугілля марок A+B+C1 складають (у тисячах т): бурого — 2 593 370.00; кам’яного — 41 402 940.00; категорії С2 відповідно: 299 181.00 та 11 233 218.00.

У структурі балансових запасів представлені всі марки від вугілля бурого до високометаморфізованих антрацитів. Частка марок вугілля (у %):

  • буре — 6,6;
  • довгополуменеве — 22,4;
  • газове — 36,1;
  • газово-жирне — 4,1;
  • жирне — 4,7;
  • коксівне — 3,1;
  • піснувате спікливе — 3,3;
  • пісне — 8,4;
  • антрацити — 11,3.

Переробка і використання

Технологічні процеси переробки вугілля: збагачення, коксування, гідрогенізація, скраплення, піроліз, напівкоксування.

Вугілля використовують для виробництва металургійного коксу, хімічної сировини (понад 300 найменувань), електроенергії, електродної продукції, карбіду, в агломерації залізних руд і для інших технічних і технологічних потреб. Основні споживачі вугілля — теплові електростанції (42 %), чорна металургія (20 %), котельні й комунально-побутове господарство (16 %) тощо.

Перспективні напрями переробки — гідрогенізація і піроліз вугілля з метою отримання рідкого та газоподібного палива, а також продуктів для органічного синтезу, нових видів пластичних мас, вилучення сірки.

Значення

Відомо близько 3000 вугільних родовищ і басейнів. Вугілля складає близько 87,5 % викопного палива Землі.

Запаси вугілля, які економічно доцільно розробляти, у багато разів перевищують запаси нафти і газу, і в майбутньому воно може відіграти головну роль у вирішенні проблеми задоволення зростаючої потреби в енергії.

Вугілля — найшкідливіша з паливних копалин. Викиди діоксиду вуглецю від його спалювання становлять понад 30 % світового обсягу викидів шкідливих речовин.

Додатково

М. Поло, який подорожував до Китаю в 13 ст., описував вугілля як «чорні камені, які палять як колоди», і вугілля було так багато, що люди могли брати гарячі ванни тричі на тиждень.

Див. також

Джерела

  • ДСТУ 3472:2015. Вугілля буре, кам’яне та антрацит. Класифікація. Київ : Держстандарт України, 2016. 8 с.

Література

  1. Coal Science : in 3 vol. / Edited by M. Gorbaty, J. Larsen, I. Wender et al. New York : Academic Press, 1982–1984.
  2. Coenen R. Steinkohle. Berlin : Springer, 1985. 456 p.
  3. Саранчук В. И., Айруни А. Т., Ковалев К. Е. Надмолекулярная организация, структура и свойства углей. Киев : Наукова думка, 1988. 191 с.
  4. Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / За ред. В. С. Білецького. Донецьк : Східний видавничий дім, 2004–2013.
  5. Саранчук В. І., Ільяшов М. О., Ошовський В. В. та ін. Основи хімії і фізики горючих копалин. Донецьк : Східний видавничий дім, 2008. 640 с.
  6. Freese B. Coal: A Human History. New York : Basic Books, 2016. 384 p.

Автор ВУЕ

В. С. Білецький

Покликання на цю статтю

Покликання на цю статтю: Білецький В. С. Вугілля викопне // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Вугілля викопне (дата звернення: 25.10.2020).


Оприлюднено

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено:
15.10.2020

Покликання на статтю

Опитування читачів ВУЕОпитування читачів ВУЕ